СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГИДРАТНЫХ ОСАДКОВ НИТРОВАНИЯ
METHOD FOR RECYCLING HYDRATE NITRATION PRECIPITATES

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к аффинажу благородных металлов.
В практике аффинажа, прежде всего платиновых металлов, для отделения МПГ от золота и неблагородных металлов широко используют обработку хлоридных растворов нитритом натрия. При этом МПГ остаются в растворе, а примесные цветные металлы образуют осадок простых и сложных гидроксидных соединений, золото осаждается в элементной форме. Часть МПГ в форме комплексных ионов сорбируется гидратным осадком, часть восстанавливается и удерживается гидратным осадком в металлической форме; и то и другое не может быть удалено отмывкой. Содержание МПГ в осадке кондиционных гидроксидов нитрования составляет 0,2-1,0 %, золота до 0,2 %; основными компонентами осадка являются сложные по составу соединения меди, железа, селена, олова, теллура, мышьяка, свинца и др..
Технологически отходы и промпродукты, содержащие благородные металлы, логичнее всего возвращать в голову аффинажного производства для переработки совместно с исходным сырьем. При отсутствии каналов вывода указанных выше примесей из замкнутой технологической схемы они накапливаются в оборотных материалах. Пропорционально увеличивающемуся объему оборотных промпродуктов возрастает объем благородных металлов в незавершенном производстве. В этой связи максимально возможное выделение неблагородных металлов из оборотных продуктов с экономической точки зрения весьма важно.
Известен способ переработки гидроксидов нитрования, включающий: растворение неблагородных металлов и МПГ в слабой соляной кислоте, обработку раствора нитритом натрия, фильтрацию пульпы и отмывку осадка полученных гидроксидов неблагородных металлов водой или слабым раствором NaCl. При оптимальной кислотности используемого раствора МПГ переходят в раствор, а неблагородные металлы преимущественно остаются в нерастворенном осадке (1. Аналитическая химия платиновых металлов. М. Наука, 1972, с. 477; Руководство по химическому анализу платиновых металлов и золота. Гинзбург С.И. и др., М. Наука, 1965 с. 255; 2. Ф. Бимиш Аналитическая химия благородных металлов. ч.1., М. Мир, 1969, с. 131.). Основными недостатками данного метода являются повышенный расход реагентов, низкая концентрация платиновых металлов в растворе (1-2 г/л). Кроме того, золото остается в гидратном шламе, что требует дополнительной переработки этого продукта.
Известен способ переработки гидроксидов нитрования аффинажного производства платиновых металлов, содержащих халькогены, олово, мышьяк, металлы платиновой группы, золото и серебро, включающий выщелачивание гидроксидного шлама и последующее извлечение из раствора неблагородных металлов. Выщелачивание гидроксидов проводят с введением в пульпу восстановителя, в качестве которого используют гидразин-гидрат до достижения ОВП минус 400-600 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Из полученного раствора халькогены и неблагородные металлы извлекают известными методами с получением товарных продуктов, а нерастворенный остаток возвращают в голову процесса на хлорирование для извлечения благородных металлов (3. Патент РФ 2410451). При использовании данного способа достигается высокое извлечение из гидратных осадков амфотерных неблагородных металлов, составляющих основу исходного шлама при минимальном (менее 1%) переходе в раствор МПГ. Способ позволяет оставить в цикле аффинажа более 99% МПГ и сократить длительность цикла переработки материала.
Данный способ выбран в качестве прототипа.
Основной особенностью способа прототипа является обеспечение условий, при которых достигается селективное растворение Se, Te, Sn, As при одновременном предотвращении перехода в раствор МПГ. Это достигается сочетанием щелочного характера и восстановительного потенциала выщелачивающего раствора.
Вместе с тем, в исходных гидратных осадках в значимых количествах присутствуют Cu , Fe, Pb, Sb, Bi; в щелочной раствор эти примеси не переходят. Значительная часть теллура в щелочном растворе по ряду причин также не растворяется. Практика показывает, что при переработке исходного концентрата МПГ с повышенным содержанием теллура извлечение в щелочной раствор этого элемента не превышает 80-85%, а его доля в нерастворенном остатке достигает 50-60%. Важнейшей особенностью прототипа является низкая кондиционность твердого продукта одностадийной щелочной обработки - содержание благородных металлов в продукте не превышает 1-2%. Возврат подобного продукта в голову процесса для извлечения благородных металлов, чаще всего на хлорирование, приводит к накоплению в обороте теллура и свинца; неизбежно возрастает производственный оборот благородных металлов.
Технической проблемой при переработке гидратных осадков нитрования, на решение которой направлен предлагаемый способ, является большой объем оборотного промпродукта, содержащего благородные металлы
Технической задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение степени извлечения примесей неблагородных металлов при переработке гидратных осадков путем введения дополнительных стадий обработки.
Решение технической задачи достигается при использовании способа переработки гидратных осадков нитрования аффинажного производства платиновых металлов, содержащих благородные металлы, селен, теллур, мышьяк, олово, свинец, сурьму, медь, железо, включающего выщелачивание селена, теллура, мышьяка и олова из гидратных осадков щелочным раствором в присутствии восстановителя при ОВП минус 400-600 мВ и отделение полученного раствора от нерастворенного остатка. Согласно предлагаемому способу в отличие от прототипа нерастворенный остаток дополнительно обрабатывают щелочным раствором комплексообразователя в присутствии восстановителя при ОВП минус 600-800 мВ для выщелачивания свинца и оставшегося теллура, отделяют полученный раствор и нерастворенный остаток обрабатывают солянокислым раствором с концентрацией 30-50 г/л для выщелачивания меди, железа, сурьмы. Выщелачивание свинца проводят щелочным раствором, содержащим в качестве комплексообразователя 50-100 г/л. оксиэтилидендифосфоновой кислоты при рН 11-12.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется фигурами 1-3 (таблицы), где представлены результаты опытов, проведенных в сопоставимых условиях.
Доказательствами определяющего влияния отличительных признаков предлагаемого способа на достижение технического результата служит совокупность теоретических основ и результатов специальных исследований.
При обработке гидратных осадков нитрования щелочными растворами по способу прототипа в присутствии восстановителя халькогены переходят в раствор. При их превалирующем содержании по отношению к другим примесям выделение товарных продуктов на основе селена и теллура с использованием известных способов протекает без затруднений.
2-
Установлено, что в ходе выщелачивания по способу прототипа часть теллура переходит в элементное состояние или остается в форме исходных соединений - теллуратов неблагородных металлов, прежде всего свинца и меди. И в том и в другом случае теллур в указанных условиях не растворяется. Для более полного выщелачивания теллура необходимы условия при которых достигается более высокий восстановительный потенциал раствора, обеспечивающий глубокое восстановление элементного теллура и теллуратов до Те в сочетании с переводом свинца в раствор. Исследованиями установлено, что значение необходимого ОВП составляет минус 600-800 мВ. Указанное значение ОВП при использовании в качестве восстановителя гидразина достигается лишь при очень высоких концентрациях этого реагента, что экономически не оправдано. Более высоким восстановительным потенциалом в сравнении с гидразином в щелочных растворах обладает алюминий. С учетом меньших удельных затрат его использование предпочтительно.
Для одновременного эффективного выщелачивания свинца целесообразно использовать комплексон, проявляющий требуемые свойства в щелочных растворах. С этой целью в щелочной раствор добавляют оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) при концентрации 50-100 г/л. По литературным данным лучшие результаты достигаются без нагревания реакционной массы.
Снижение концентрации ОЭДФ менее 50 г/л не обеспечивают требуемой полноты извлечения Te и Pb Повышение концентрации ОЭДФ более 100 г/л, положительного эффекта по извлечению указанных элементов в раствор не дает, но приводит к непродуктивному дополнительному расходу реагента.
Количественно удельные расходы реагентов: восстановителя - порошка алюминия и комплексообразователя - ОЭДФ, определяются содержанием теллура и свинца в обрабатываемом материале и не могут быть приведены в отличительной части формулы предполагаемого изобретения.
После обработки щелочным раствором ОЭДФ в присутствии алюминия в нерастворенном остатке концентрируются благородные металлы, а также железо, медь, сурьма в гидратной форме. Наиболее эффективно эти примеси удаляются при обработке раствором соляной кислоты с концентрацией 30-50 г/л. Более высокие концентрации сопровождаются переходом некоторой части МПГ в раствор, что нежелательно. Окончательное удаление неблагородных металлов позволяет повысить кондиционность продукта и направить его для переработки в основную технологию.
Примером реализации предложенного способа служат результаты следующих опытов. В качестве объекта исследований использовали гидратные осадки нитрования, полученные при переработке концентратов МПГ с повышенным содержанием селенам и теллура. Состав осадков приведен в таблице (фиг. 1). Характерно повышенное содержание халькогенов.
Исходный гидратный осадок обрабатывали по способу прототипа. Полученный нерастворенный остаток отфильтровывали, промывали, сушили. Состав нерастворенного остатка приведен в таблице (фиг. 2).
Из нерастворенного остатка отбирали навески массой по 100 г для проведения опытов по предлагаемому способу. Дополнительное кондиционирование последовательно проводили в 2 этапа:
- щелочная обработка в присутствии восстановителя и комплексообразователя;
- обработка солянокислым раствором.
В качестве комплексообразователя использовали ОЭДФ, восстановителем служил алюминиевый порошок.
На первой стадии дополнительного кондиционирования варьировали концентрацией ОЭДФ и значением ОВП. В свою очередь, требуемое значение ОВП системы достигали подачей алюминиевого порошка. На второй стадии при кислотной обработке варьировали концентрацией соляной кислоты. Для сравнения одну навеску нерастворенного остатка дополнительно обработали по способу прототипа - с использованием гидразина и без добавок ОЭДФ.
В полученном конечном концентрате анализом определяли содержание значимых компонентов и рассчитывали суммарное содержание благородных металлов. Результаты приведены в в таблице (фиг. 3).
Сравнительный анализ технических решений, в т.ч. способа, представленного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения, позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение необходимого технического результата. Реализация предложенного способа дает возможность при обработке гидратных осадков нитрования повысить содержание благородных металлов в конечном концентрате более чем в 30 раз.