Способ переработки концентрата, содержащего селен и благородные металлы
METHOD FOR PROCESSING CONCENTRATE CONTAINING SELENIUM AND PRECIOUS METALS

Способ переработки концентрата, содержащего селен и благородные металлы, относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использован при переработке материалов, содержащих селен и благородные металлы.
На аффинажных предприятиях в процессе извлечения благородных металлов из некоторых видов сырья образуются промпродукты, основу которых составляют платина, палладий, родий и селен, причем благородные металлы находятся в нем в мелкодисперсном, химически активном состоянии. Часть платиновых металлов находится в виде растворимых в воде и минеральных кислотах соединений. Концентрация селена в таких продуктах достигает нескольких десятков процентов. В значительно меньших концентрациях также могут присутствовать золото, серебро, медь и теллур, а также хлоридные соли щелочных металлов и аммония. На последующих стадиях переработки таких промпродуктов возникает необходимость селективно отделить основную часть селена от благородных металлов, при этом химическая активность благородных металлов к растворению в кислотах при окислении должна после этого оставаться высокой.
Известен способ (Химия и технология редких и рассеянных элементов, ч.3, под ред. К.А. Большакова, М., Высшая школа, 1978. с. 124, 135) извлечения селена и теллура из сернокислотных шламов методом спекания с карбонатом натрия при температуре 300-350 °С в присутствии воздуха и последующим растворением спека в воде.
Опытным путем установлено, что по такому способу не удается селективно отделить селен от благородных металлов. Обжиг в указанном диапазоне температур не позволяет полностью разрушить растворимые в воде соединения платиновых металлов и при растворении спека они частично переходит в раствор, что и является основным недостатком способа.
Известен способ вскрытия селеновых шламов методом спекания с содой (Д.М. Чижиков, В.П. Счастливый. Селен и селениды. М.: «Наука», 1964, с. 75-76). Способ состоит в следующем. Пульпу анодного шлама разогревают острым паром до 85-90 °С, вводят до 40 % кальцинированной соды, пульпу перемешивают, сушат и спекают при 450-500 °С с доступом воздуха. Полученный спек измельчают, выщелачивают водой при температуре 80-90 °С, отделяют от нерастворившегося остатка, и направляют раствор на выделение селена.
К основным недостаткам способа следует отнести необходимость использования специального, дорогостоящего оборудования, так как описанный способ обработки горячей пульпы кальцинированной содой требует соблюдения особых мер безопасности. Кроме того, если его использовать для переработки шламов или других промпродуктов, содержащих металлы платиновой группы, то будет происходить окисление, в первую очередь палладия, что затруднит последующую переработку остатка от выщелачивания селена.
Известен способ переработки медэлектролитного шлама, содержащего селен, теллур, серебро и золото (Шламы электролитического рафинирования меди и никеля [Текст] / С. А. Мастюгин [и др.] ; под общ. ред. С. С. Набойченко. - Екатеринбург : УрФУ, 2013. – с. 84-88), который включает смешивание его с содой (карбонатом натрия) и водой, обжиг шихты при температуре 530-650°С, выщелачивание продукта термообработки в воде, отделение нерастворимого остатка, содержащего благородные металлы, от раствора, осаждение селена из водного раствора. Данный способ принят в качестве прототипа.
Описанный способ успешно применяется при переработке промпродуктов, содержащих из благородных металлов только золото и серебро, которые после проведения термообработки шихты в указанном  температурном диапазоне и последующего выщелачивания селена остаются в нерастворимом остатке в металлическом состоянии и легко могут быть переведены в раствор известными методами на последующих этапах их разделения и очистки. Однако для переработки концентратов и промпродуктов, в которых кроме указанных химических элементов присутствуют еще и металлы платиновой группы, в частности платина, палладий, родий, применение способа-прототипа не эффективно, т.к. при термообработке, в указанном диапазоне температур, палладий и родий будут окисляться кислородом до оксидов и на последующих стадиях аффинажа возникнут большие проблемы с их последующим растворением и разделением. Это и является основным недостатком способа-прототипа.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ, заключается в использовании совокупности таких пирометаллургических и  гидрометаллургических приемов переработки, которые позволяют селективно отделить основную часть селена от благородных металлов и, при этом, сконцентрировать благородные металлы в химически активном нерастворимом остатке, который может быть эффективно переработан с использованием традиционных методов вскрытия и  разделения металлов.
Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки  концентрата, содержащего селен и благородные металлы, включающем его смешивание с карбонатом натрия и водой, обжиг шихты, выщелачивание селена из спека в воде, отделение раствора селена от нерастворимого остатка, содержащего благородные металлы - обжиг шихты проводят при температурах (350-400) °С, а нерастворимый остаток от выщелачивания селена из спека растворяют в соляной кислоте в присутствии окислителей.
Сущность способа заключается в следующем. Термообработка смеси концентрата, содержащего благородные металлы и селен, с карбонатом натрия проводится при более низких температурах, чем в способе прототипе, а именно, при (350-400) °С. Термообработка при таких температурах позволяет окислить селен до хорошо растворимых в воде селенита и селената натрия и при последующем выщелачивании селена из спека в воде селективно перевести их в раствор. Родий при таких температурах не окисляется и сохраняет свою химическую активность. Как показали специально проведенные исследования, при термообработке в заявляемом диапазоне температур палладий частично покрывается молекулярной оксидной пленкой, но она легко растворяется при последующем растворении в соляной кислоте в присутствии окислителей. Если проводить термообработку при температурах менее 350°С, то при последующем выщелачивании селена из спека вместе с селеном в раствор переходит часть платиновых металлов, таким образом не достигается селективное их разделение. При температурах обжига более 400°С родий и палладий окисляются кислородом воздуха до оксидов, что негативно сказывается на полноте их последующего растворения в соляной кислоте при окислении.
ПРИМЕРЫ
Опыты проводили с промпродуктом аффинажного производства следующего состава, %: платина – 4.3; палладий – 7.2; родий – 2.1; золото – 0.5; селен – 61.3; теллур – 12.0; медь – 1.2. Остальное хлоридные соли аммония и щелочных металлов.
Серию опытов с изменением заданных параметров проводили по следующей методике. 100 г концентрата смешивали со 100 г карбоната натрия, перемешивали в течение 30 минут с добавлением воды. Затем, полученную шихту загружали в железный противень, помещали в печь и при подаче воздуха выдерживали при заданной температуре в течение двух часов. Отключали нагрев, выгружали полученный спек из противня, измельчали, распульповывали в 800 мл воды, нагревали при постоянном перемешивании до температуры 80-90 °С и выдерживали в заданных условиях в течение часа. Оставшийся нерастворившийся остаток отфильтровывали от раствора селена и растворяли путем растворения в соляной кислоте в присутствии окислителей. Полученные растворы анализировали методом эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, а нерастворившиеся остатки спектральным методом. Результаты опытов представлены в таблице.
Таблица – Распределение металлов по промпродуктам
Наименование промпродуктов переработки спека
T, °Собжига
Распределение металлов по промпродуктам, %
Pt
Pd
Rh
Au
Se
Te
Cu
Содовый раствор
300
5.3
3.6
5.4
0
82.3
69.2
12.5
Хлоридный раствор
94.7
96.4
94.6
100
17.7
30.8
87.5
Нерастворимый остаток
0
0
0
0
0
0
0
Содовый раствор
360
0.2
0
0.2
0
88.7
66.4
4.7
Хлоридный раствор
99.8
99.8
99.7
100
11.3
33.6
95.3
Нерастворимый остаток
0
0.2
0.1
0
0
0
0
Содовый раствор
400
0
0
0
0
89.3
63.1
1.3
Хлоридный раствор
100
99.6
99.7
100
10.7
36.9
98.7
Нерастворимый остаток
0
0.4
0.3
0
0
0
0
Содовый раствор
600
0
0
0
0
92.7
37.7
0
Хлоридный раствор
100
62.6
31.5
100
7.3
62.3
100
Нерастворимый остаток
0
37.4
68.5
0
0
0
0