СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ЖЕЛЕЗО
METHOD FOR PROCESSING MATERIALS CONTAINING PRECIOUS METALS AND IRON

Изобретение относиться к металлургии цветных металлов, в частности к переработке техногенного сырья производства благородных металлов, и может быть использовано для концентрирования платиновых металлов и золота из продуктов производства, а именно из материалов, содержащих благородные металлы и железо.
Одной из операций аффинажа палладия является осаждение примесей из аммиачно-хлоридного раствора палладия. При этом образуются осадки на основе оксида железа в которых содержатся благородные металлы, а именно палладий и платина в виде металлической черни и амминхлоридных и хлоридных комплексных солей, золото в виде мелкодисперсного металла и другие платиновые металлы в виде хлоридных и амминхлоридных соединений. Для возврата осажденных благородных металлов в основной аффинаж необходимо провести предварительное обогащение осадков.
Известен способ переработки гидроксидных осадков аффинажа палладия прокаливанием в стальных противнях при температуре 830-870°С с последующим гидрохлорированием образующегося огарка (Патент РФ №2207390 «Способ переработки гидроксидных осадков аффинажа палладия» Рюмин А.И., Соркинова Г.А., Шульгин Д.Р. и др., опубл. 27.06.2003). Недостатком способа является неполный перевод благородных металлов в раствор при гидрохлорировании огарка из-за нерастворимости образующихся при прокаливании оксида палладия и оксида железа, что в дальнейшем требует дополнительной операции обогатительной плавки нерастворимого остатка с целью отделения железа и др. неблагородных металлов в шлак и увеличивает затраты на аффинаж и его продолжительность. При этом при гидрохлорировании огарка происходит неселективное растворение, и в раствор переходят как неблагородные элементы, так и благородные металлы, что приводит к обороту неблагородных элементов в аффинажных потоках и так же приводит к увеличению затрат на аффинаж.
Известен способ переработки осадков на основе оксидов железа, содержащих благородные металлы, включающий совместное выщелачивание осадка в кислой среде и цементацию растворившейся части благородных металлов порошковыми материалами на основе металлического железа (Патент РФ №2204620 «Способ переработки осадков на основе оксидов железа, содержащих благородные металлы» Сидоренко Ю.А., Герасимова Л.К., Мальцев Э.В., Москалев А.В., опубл. 20.05.2003). Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят за прототип.
Недостатком способа является получение цементатов, содержащих хлорид аммония. Это обусловлено высокой солевой насыщенностью хлоридом аммония и аммиаком исходных материалов, содержащих благородные металлы и железо. Присутствие хлорида аммония не позволяет на прямую подвергать гидрохлорированию полученный цементат (за счет образования малорастворимого гексахлороплатината(IV) аммония), поэтому возникает необходимость дополнительного отмывания цементата или его прокаливания или плавки. Это приводит к необходимости дополнительных операций и образованию дополнительных продуктов, что увеличивает продолжительность и затраты на переработку. При этом прокаливание продуктов, содержащих палладий, приводит к образованию оксида палладия, который не растворяется в процессе гидрохлорирования, что приводит к его повышенному содержанию в нерастворимом остатке от гидрохлорирования.
Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в устранении вышеперечисленных недостатков
Задача изобретения состоит в разработке гидрометаллургического способа переработки материалов, содержащих благородные металлы и железо, обеспечивающего селективное концентрирование благородных металлов с образованием продуктов, перерабатываемых по известной технологии.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что материалы, содержащие благородные металлы и железо, выщелачивание проводят в кислом растворе в присутствии окислителя до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала 650-850 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения), а затем проводят восстановительное осаждение проводят до установления значения окислительно-восстановительного потенциала не более 600 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения)
При этом выщелачивание ведут в растворе, который получается при распульповке материалов содержащих БМ и железо в воде с массовым соотношением ж:т=(1,0-4,0) с добавлением концентрированной соляной кислоты в объеме (2,0-3,0) л на 1 кг исходного материала или с массовым соотношением ж:т=(1,0-4,0) с добавлением концентрированной серной кислоты в объеме (0,5-1,0) л на 1 кг исходного материала. Кислотное выщелачивание проводят в присутствии окислителя, в качестве которого используют хлорат натрия, гипохлорит натрия или пероксид водорода, а восстановительное осаждение проводят с использованием в качестве восстановителя исходного материала или металлического железа.
Сущность способа состоит в том, что переработка материалов, содержащих благородные металлы и железо, основана на растворимости в кислом растворе содержащихся в них железа и палладия. При этом палладий растворяется полностью только в присутствии окислителя (например, хлората натрия). Растворение можно представить следующими реакциями:
В солянокислом растворе в присутствии окислителя (например, хлората натрия) в раствор может переходить и золото:
Это возможно на завершающем этапе растворения палладия по реакции (5) при избытке окислителя, так как золото в исходном продукте находится в дисперсном реакционно активном состоянии.
Выделение золота реализуется его осаждением цементацией, например - вводом дополнительного количества исходного материала или металлического железа. Палладиевая чернь и Fe(II), присутствующие в гидроксидах, восстанавливают золото до металла по реакциям:
Металлическое железо так же восстанавливает золото до металла:
При этом на этапе цементации золота так же реализуется процесс растворения палладия за счет присутствующего в растворе Fe(III) (реакция, обратная уравнению 4), поэтому в нерастворимом остатке практически отсутствует палладий.
Растворимость платины, которая находится в исходном материале в виде амминхлоридных и хлоридных соединений Pt(II; IV) в процессе выщелачивания и при цементации избытком исходных материалов или металлическим железом мало меняется, так как в образующемся растворе накапливаются ионы, стабилизирующие платину в малорастворимом состоянии. Аналогично изменение растворимости и других благородных металлов.
Таким образом, при соблюдении параметров растворения исходных материалов и цементации золота этими же материалами, можно провести разделение палладия от золота и платины. В нерастворимом остатке концентрируются золото и платина, а в раствор переходит палладий и железо. После фильтрации смеси из раствора проводят осаждение палладиевого концентрата в виде амминхлоридного соединения палладия, который далее перерабатывается по существующей технологии. Нерастворимый остаток отделяют фильтрованием и подвергают прокаливанию с последующим гидрохлорированием огарка. Так как в нерастворимом остатке содержание палладия мало, то не происходит пассивации огарка оксидом палладия и не затруднен перевод благородных металлов в раствор при гидрохлорировании.
4
2
6
4
2
4
Увеличение значения ОВП при кислотном выщелачивании исходного материала более 850 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения) приводит к избыточному окислению палладия до состояния Pd(IV) и образованию малорастворимого (NH)[PdCl]. В дальнейшем, при добавлении исходных материалов или железного порошка при цементации потребуется их повышенный непроизводительный расход и приведет к образованию концентрированных по палладию или железу растворов, что может вызвать кристаллизацию (NH)[PdCl] при охлаждении растворов перед фильтрованием. Это приводит к уменьшению содержания палладия в растворе и увеличению доли палладия, в концентрате подвергающемуся вторичному аффинажу, что вызывает рост расходов на переработку. Уменьшение значения ОВП при кислотном выщелачивании исходного материала менее 650 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения) приводит к неполному растворению палладия и его повышенному содержанию в нерастворимом остатке и, соответственно, огарке. Это приводит к увеличению продолжительности аффинажа палладия и росту затрат на его аффинаж.
Увеличение ОВП при цементации растворившейся части золота исходными материаломи или металлическим железом более 600 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения) приводит к неполному восстановлению золота, что уменьшает его содержание в нерастворимом остатке и увеличивает его содержание в палладиевом растворе. Это приводит к увеличению продолжительности переработки золота и его повышенному содержанию в промпродуктах, что увеличивает расходы на аффинаж золота.
Увеличение массового соотношения ж: т при распульповке исходного материала в воде более 4, приводит к непроизводительному разбавлению раствора, что потребует дополнительных затрат на обезблагораживание маточных растворов и к их более продолжительной переработке. Уменьшение массового соотношения ж: т при распульповке исходного материала в воде менее 1,0 приводить к кристаллизации из раствора при охлаждении тетрахлоропалладата(П) аммония, что увеличивает содержание палладия в нерастворимом остатке и, соответственно, огарке, и приводит к уменьшению выхода палладия в раствор и далее - в палладиевый концентрат.
Увеличение объема концентрированной соляной кислоты более 3,0 л на 1 кг исходного материала и серной кислоты более 1,0 л на 1 кг исходного материала приводит к возрастанию кислотности растворов после выщелачивания и цементации, что при выделении палладиевого концентрата потребует повышенного расхода реагентов и, соответственно, затрат. Уменьшение объема концентрированной соляной кислоты менее 2,0 л на 1 кг исходных материалов и серной кислоты менее 0,5 л на 1 кг исходных материалов приводит к недостатку кислоты в процессе переработки, что является причиной повышенного содержания в нерастворимом остатке железа и палладия, и приводит к увеличению продолжительности фильтрации пульпы и увеличит продолжительность последующих операций.
Пример осуществления способа:
Пример 1
В реактор загружали необходимое количество материалов, содержащих благородные металлы и железо, рассчитанный объем воды и кислоты, смесь распульповывали и прогревали до 85°С. Вводили окислитель до достижения необходимого окислительно-восстановительного потенциала (ОВП). Затем снова загружали исходный материал, понижая ОВП до необходимого значения. Полученную пульпу охлаждали до температуры не более 40°С и фильтровали. Не растворившийся осадок направляли на прокалку. Раствор после фильтрации направляли на выделение палладиевого концентрата.
Пример 2
Переработку проводили в соответствии примером 1, но после ввода окислителя до необходимого ОВП полученную пульпу охлаждали до температуры не более 40°С и проводили цементацию железным порошком, понижая ОВП до необходимого значения. Затем полученную смесь фильтровали. Не растворившийся осадок направляли на прокалку. Раствор после фильтрации направляли на выделение палладиевого концентрата.
Данные опытов приведены в таблице 1. Эксперименты 1-7, 9-15, 17-23 и 25-31 показывают процесс при граничных условиях. Эксперименты 8, 16, 24 и 32 являются близкими к оптимальным.
Как показано в приведенных примерах, использование заявляемого способа позволяет стабильно проводить переработку материалов, содержащих благородные металлы и железо, с образованием селективных концентратов, пригодных для дальнейшей переработки по существующим технологиям.