Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы
METHOD FOR PROCESSING CONCENTRATES BASED ON BASE ELEMENTS CONTAINING RARE METALS OF THE PLATINUM GROUP

Изобретение относится к металлургии благородных металлов (БМ) и может быть использовано в технологии переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы – родий, иридий, рутений.
Концентраты такого типа могут образовываться при гидрометаллургических способах извлечения редких металлов платиновой группы из маточных растворов аффинажа платины и палладия, с высоким содержанием в них неблагородных элементов. Основу таких концентратов, как правило, составляет медь, массовая доля которой достигает (40-50) %. Кроме меди концентрат содержит теллур, а также в небольших количествах никель, железо, висмут, олово и другие. Массовая доля редких металлов платиновой группы в таких продуктах составляет от 2 % до 5 %. Такие концентраты обладают высокой химической активностью.
Из литературных источников известно значительное число методов переработки материалов, содержащих металлы платиновой группы.
Известны способы вскрытия платиносодержащих продуктов путем их сплавления со смесью щелочи и окислителя, а также спеканием с пероксидами бария или натрия с последующим растворением продуктов термообработки в воде или кислотах [С.И. Гинзбург и др. Аналитическая химия платиновых металлов. «Наука». М., 1972. С. 25-26; С.И. Гинзбург и др. Руководство по химическому анализу платиновых металлов и золота. «Наука». М., 1965. с. 10-11].
Эти способы обладают следующими недостатками: высокий расход реагентов; необходимость использования специального оборудования для шихтоподготовки и спекания шихты; получение насыщенных по солям растворов, что вызывает сложности при последующей их переработке.
Известны способы вскрытия материалов, содержащих металлы платиновой группы в «царской водке» или хлорированием в соляной кислоте [Основы металлургии. т.5. «Металлургия». М., 1968. с.356-357; М.А. Меретуков, А.М. Орлов. Металлургия благородных металлов. «Металлургия». М., 1991. с. 361-362].
Основным недостатком «царсководочного» растворения можно считать выделение токсичных оксидов азота, которые не удается полно утилизировать.
Главным же недостатком всех перечисленных известных способов является то, что вскрываются, т.е. переходят в раствор одновременно практически все находящиеся в исходном продукте химические элементы, что создает проблемы при последующем извлечении и разделении металлов платиновой группы.
Известен способ разделения цветных и благородных металлов при переработке, содержащих их материалов [Патент № 2370554. Россия. Способ разделения цветных и благородных металлов при переработке содержащих их материалов.]. Способ заключается в обработке водной пульпы материала азотной кислотой до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), равного 800-900 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения, отделении нерастворимого остатка, содержащего благородные металлы, от раствора выщелачивания. Нерастворимый остаток затем растворяют путем хлорирования в соляной кислоте, а из нитратного раствора выделяют неблагородные элементы. Способ принят в качестве прототипа.
К основным недостаткам способа-прототипа следует отнести следующие моменты. Нерастворимый остаток от выщелачивания в азотной кислоте растворяют путем жидкофазного хлорирования в соляной кислоте. При этом получаемый раствор металлов платиновой группы содержит в своем составе нитрат-ионы, что создает трудности на последующих стадиях разделения металлов, в частности из-за образования нитрозильных комплексов рутения. При заданных параметрах выщелачивания в нитратный раствор кроме неблагородных элементов и серебра переходит и значительная часть металлов платиновой группы. Их последующее восстановление легким сплавом, как описано в способе-прототипе, приводит к образованию промпродукта с низким содержанием благородных металлов, основу которого составляют теллур и другие неблагородные элементы.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, заключается в использовании совокупности таких гидрометаллургических способов переработки, которые позволяют перевести в раствор основную часть неблагородных элементов, сконцентрировать металлы платиновой группы в отдельном продукте, который может быть переработан известными методами и, вместе с тем, не имеет перечисленных недостатков, присущих способу-прототипу.
Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включающем распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте - после распульповки концентрата в воде и обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения.
Кроме того, в качестве кислот используют серную или соляную и обработку кислотой проводят до достижения значения рН в пульпе равного 0.5-0.0 единиц.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При обработке водной пульпы соляной или серной кислотами, металлы платиновой группы полностью остаются в осадке. В раствор переходит лишь небольшая часть неблагородных элементов, в основном находящихся в окисленных формах:
2
3
3
2
NiO + 6HCl = 2NiCl + 3HO                                                    (1)
2
3
3
2
FeO + 6HCl = 2FeCl + 3HO                                                    (2)
2
2
SnO + 2HCl = SnCl + HO                                                          (3)
2
4
4
2
NiO + HSO = NiSO + HO                                                       (4)
После этого пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до значения ОВП равного 350-400 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения. При таких параметрах в раствор переходят основная часть меди, никеля, висмута, больше половины теллура и ряд других неблагородных элементов:
3
2
2
3Cu + 6HCl + NaClO = 3CuCl + NaCl +3HO                         (5)
2
4
2
2
4
2
Ni + HSO+ HO = NiSO + 2HO                                            (6)
2
3
2Bi + 3Cl =2BiCl                                                                       (7)
2
2
6
Te + 2Cl + 2HCl = H[TeCl]                                                      (8)
Металлы платиновой группы, при этом, остаются в нерастворимом остатке. При значении ОВП менее 350 мВ значительная часть неблагородных элементов остается в нерастворимом остатке, тем самым снижаются показатели разделения металлов платиновой группы и неблагородных элементов.
ПРИМЕР
Для проведения исследований был взят концентрат на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы, следующего состава, %: Cu-50,5, Ni-0,6, Fe- 2,6, Te-8,2, Bi-2,7, Sn-5,7, Pt-0,2, Pd-0,1, Rh- 2,5, Ir- 0,3, Ru-2,9. Кроме этого, концентрат содержит соли: хлорид натрия, сульфат натрия и хлорид аммония.
Таблица 1
Распределение элементов при выщелачивании концентрата на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы
№ опыта
Наименованиепродуктов
Окислитель
ЗначениеОВП, мВ
Распределение элементов по промпродуктам, %
Rh
Ir
Ru
Cu
Ni
Fe
Te
Bi
Sn
11
Раствор выщелачивания
NaClO<sub>3</sub>
200
0.1
0
0.1
41
39
90
0.1
26
2
Нерастворимый остаток
99.9
100
99.9
59
61
10
99.9
74
98
22
Раствор выщелачивания
NaClO<sub>3</sub>
380
0.1
0
0.1
95
74
97
47
51
37
Нерастворимый остаток
99.9
100
99.9
5
26
3
53
49
63
33
Раствор выщелачивания
NaClO<sub>3</sub>
510
4.2
1.6
8.7
99
86
98
59
78
46
Нерастворимый остаток
95.8
98.4
91.3
1
14
2
41
22
54
34
Раствор выщелачивания
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
220
0.1
0
0.1
43
36
92
0.1
24
1
Нерастворимый остаток
99.9
100
99.9
57
64
8
99.9
76
99
55
Раствор выщелачивания
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
375
0.2
0
0.1
93
73
97
45
49
33
Нерастворимый остаток
99.8
100
99.9
8
27
3
55
51
67
66
Раствор выщелачивания
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
520
4.8
1.4
8.9
97
85
96
63
74
46
Нерастворимый остаток
95.2
98.6
91.1
3
14
4
37
26
54
77
Раствор выщелачивания
Cl<sub>2</sub>
190
0.1
0
0
37
29
86
0.1
16
0.4
Нерастворимый остаток
99.9
100
100
63
71
14
99.9
84
99.6
88
Раствор выщелачивания
Cl<sub>2</sub>
390
0.4
0.1
0.3
95
76
97
48
51
32
Нерастворимый остаток
99.6
99.9
99.7
5
24
3
52
49
68
99
Раствор выщелачивания
Cl<sub>2</sub>
550
5.9
1.7
9.5
98
88
96
63
79
47
Нерастворимый остаток
94.1
98.3
90.5
2
12
4
37
21
53
В стеклянный реактор залили 600 мл воды, включили перемешивающее устройство, загрузили 100 г концентрата, после этого обработкой серной кислотой довели значение рН в пульпе до 0.1 ед. В полученную реакционную смесь ввели раствор хлората натрия до установления значения ОВП 380 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения, пульпу перемешали в течение определенного времени и отфильтровали. Нерастворимый остаток растворили методом жидкофазного хлорирования в соляной кислоте. Подобные опыты провели с этим же исходным продуктом с использованием других окислителей и при различных значениях ОВП. Результаты представлены в таблице 1.
Таким образом, предлагаемый способ переработки концентрата на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы, позволяет достигнуть селективного извлечения в раствор основной части примесей неблагородных элементов; сконцентрировать металлы платиновой группы в отдельном промпродукте, который может быть переработан известными методами; избежать проблем с разделением металлов платиновой группы при переработке обогащенного продукта.