Способ переработки продуктов на оксидной основе, содержащих благородные металлы

 

Способ касается переработки продуктов на оксидной основе и может быть использован при переработке промпродуктов производства благородных металлов, преимущественно продуктов на оксидной основе. Способ включает разделительную плавку исходных продуктов с получением тяжелого сплава благородных металлов и оксидного шлака. Шлаковый расплав охлаждают путем слива в циркулирующий поток воды (гранулируют). Полученный гранулят дополнительно разделяют на легкую и тяжелую фракции путем промывки в воде с использованием центробежного сепаратора или отсадочной машины. Тяжелую фракцию гранулята подвергают плавке в качестве промпродукта аффинажа. Легкую фракцию переплавляют в смеси с сырьем медно-никелевого производства. Сокращается в 5-50 раз масса подлежащих дополнительному переплаву продуктов, получаются в 40-100 раз более богатые по благородным металлам тяжелые сплавы, снижаются затраты на переработку продуктов на оксидной основе. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке промпродуктов производства благородных металлов, преимущественно продуктов на оксидной основе.

Пирометаллургическая переработка различных продуктов на оксидной основе в аффинажном производстве сопряжена с получением значительных количеств шлаков, содержащих благородные металлы в форме механически запутавшихся корольков сплавов различного состава.

Известен способ переработки продуктов на оксидной основе, содержащих благородные металлы, включающий проведение двух (или более) разделительных плавок. Этот способ предусматривает отделение после каждой плавки целевого продукта - тяжелого сплава благородных металлов.

В первой плавке получают богатый целевой сплав, содержащий благородные металлы, и передельные шлаки. Целевой сплав после измельчения направляют на аффинаж, а передельные шлаки подвергают второй стадии переработки - объединительной восстановительной плавке с получением целевого сплава благородных металлов на основе железа и вторичного обедненного шлака. Продукты плавки отстаивают, охлаждают до затвердевания и отделяют полученный сплав благородных металлов.

Данный способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.

К недостаткам этого способа относятся большие затраты на измельчение и повторную плавку передельных шлаков, а также низкое содержание благородных металлов в получаемом при этом целевом желизистом сплаве (0,2-0,5%), затрудняющее его дальнейшую переработку. Столь низкое содержание благородных металлов в образующихся при повторных плавках сплавах объясняется переходом в них, практически полностью, восстановленных из шлака металлов-коллекторов (меди, никеля, железа и др.). Попытки снизить долю восстановленных при плавке коллекторов и повысить, таким образом, содержание благородных металлов в целевых сплавах привели к заметному ухудшению показателей извлечения благородных металлов и возрастанию их остаточного содержания в шлаках.

Существенным недостатком способа-прототипа является образование количеств еще одного нуждающегося в переработке продукта - содержащих благородные металлы выломок отработавшей печной футеровки.

Цель изобретения - снижение затрат на переработку продуктов на оксидной основе, содержащих благородные металлы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки, включающем разделительную плавку исходных продуктов (с необязательными добавками флюсов) с получением тяжелого сплава благородных металлов и оксидного шлака, охлаждение полученных продуктов до затвердевания и разделение затвердевших фаз, с концентрированием благородных металлов в тяжелом сплаве, - шлаковый расплав охлаждают путем слива в циркулирующий поток воды (гранулируют), полученный гранулят дополнительно разделяют на легкую и тяжелую фракции путем промывки в воде с использованием центробежного сепаратора или отсадочной машины, тяжелую фракцию гранулята подвергают плавке в качестве промпродукта аффинажа, а легкую фракцию переплавляют в смеси с сырьем медно-никелевого производства.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что в процессе грануляции шлакового расплава в потоке воды образуется качественно новый продукт, отличающийся по своим свойствам от отвердевшего, а затем механически измельченного шлака.

В процессе грануляции, при попадании в поток воды частиц шлакового расплава, содержащего механически запутавшиеся микрокапли металла различных размеров, происходит ряд сложных быстро протекающих физико-механических процессов, связанных с изменением агрегатного состояния и газонасыщенности капель металла и частиц шлака.

При попадании в воду жидкой шлаковой частицы на ней сначала образуется твердая корочка. Затем, по мере остывания, происходит быстрая и полная кристаллизация находящихся в объеме шлака металлических капель, сопровождающаяся увеличением их объема и скалыванием хрупкой, пористой и непрочной шлаковой оболочки. В результате образуется гранулят - продукт, состоящий из пористых частиц измельченного шлака и в большей или меньшей степени обособленных металлических корольков, содержащих благородные металлы. В полученном грануляте практически отсутствуют сростки осколков металлических корольков со шлаковыми частицами, как это имеет место при обычном измельчении твердого шлака.

Ситовой анализ гранулята показал, что выход фракции (-3мм) составляет 99-100%. Разделение гранулята такой крупности на тяжелую и легкую фракции в водной среде с помощью остаточной машины или центробежного сепаратора позволяет извлечь благородные металлы в тяжелую фракцию на 85-98%. Выход тяжелой фракции составляет при этом от 1 до 20% от массы гранулированного шлака.

Полученная тяжелая фракция гранулята может быть успешно переработана с использованием известных методов, включающих разделительную плавку, отделение и последующий аффинаж сплава благородных металлов. Легкая фракция может быть переработана плавкой в смеси с сырьем медно-никелевого производства.

Таким образом, использование предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, позволяет в 5-50 раз сократить массу подлежащих дополнительному переплаву продуктов, получить при этом в 40-100 раз более богатые по благородным металлам тяжелые сплавы и значительно снизить в целом затраты на переработку продуктов на оксидной основе.

Пример 1. В электродуговую печь ДМ-05 на разделительную плавку загрузили 200 кг оборотного шлака. По окончании плавки произвели слив полученных продуктов из печи в наклонно расположенный отстойник.

Обедненный шлаковый расплав из отстойника, переливаясь через его верхний край, струей поступал в циркулирующий поток движущейся под напором воды.

Полученная пульпа, состоящая из воды и гранулированного шлака, поступала в сетчатую корзину, установленную в приемо-запитывающей емкости.

По окончании слива из сетчатой корзины выгрузили 150 кг гранулированного шлака (по сухой массе), который был просеян через сито (3 мм). Выход фракции (-3 мм) составил 100%. По данным пробирного анализа гранулированный шлак имел следующее содержание благородных металлов, г/т: платина 173; палладий 387; родий 87; иридий нет; рутений 180; золото 80. Таким образом, суммарное содержание благородных металлов в грануляте составило 907 г/т.

Гранулированный шлак был подвергнут далее разделению на тяжелую и легкую фракции промывкой в водной среде с помощью центробежного сепаратора (3" Knelson Concentrator).

Получено 1765 г тяжелой фракции - концентрата благородных металлов и 145,2 кг легкой фракции - "хвостов".

Содержание благородных металлов в полученных продуктах составило: в тяжелой фракции, мас.%: платина 1,33; палладий 2,83; родий 0,66; рутений 1,35; золото 0,6. Сумма благородных металлов 6,77%; в легкой фракции ("хвостах"), г/т: платина 17,9; палладий 55,8; родий 9,0; рутений 22,0; золото 6,9. Суммарное содержание благородных металлов 111,6 г/т.

Таким образом, извлечение благородных металлов в тяжелую фракцию составило, (в % от содержащихся БМ в исходном грануляте): платина 90,0; палладий 86,0; родий 90,0; рутений 88,1; золото 92,0. Суммарное извлечение благородных металлов составило 88,1%.

Из отстойника после охлаждения были извлечены следующие продукты плавки: оборотный шлак, содержащий 1,5% благородных металлов, 5 кг; тяжелый сплав благородных металлов 15 кг.

Тяжелый сплав благородных металлов содержал, мас.%: Pt 4,9; Pd 11,2; Rh 2,4; Ir 0,1; Ru 4,8; Au 2,6.

Все полученные продукты: тяжелый сплав, оборотный шлак и тяжелая фракция гранулята могут быть переработаны далее по существующей технологии. Легкая фракция гранулята ("хвосты") может быть отгружена для более глубокой переработки на предприятия медно-никелевой отрасли.

Пример 2. Шлаковый расплав, полученный при плавке 5 кг оборотного шлака в индукционной печи в графитовом тигле, вылили в струю воды, стекающую под напором в 2 кГ/см² по наклонному желобу. Исходный оборотный шлак имел следующее содержание благородных металлов, мас.%: платина 0,3; палладий 1,0; родий 0,4; иридий 0,1; рутений 0,4; золото 0,2.

Гранулированный шлак вместе с водой поступал по желобу в сетчатую корзину. По окончании слива всего расплава выгрузили гранулированный шлак из сетчатой корзины. Получено 4548 г гранулированного шлака (по сухой массе), который затем был пропущен через сито (3 мм).

Выход фракции (-3 мм) составил 453 г или 99%. Эта фракция гранулята была подвергнута обогащению на лабораторной двухкамерной отсадочной машине диафрагменного типа. Камеры имели размеры в плане 100х100 мм, диаметр отверстий сита 1,6 мм, высота сливного порога 25 мм. Частота колебаний диафрагмы составляла 150 колебаний/мин, расход 36 л/ч.

Выход тяжелой фракции (концентрата и подрешетного продукта в сумме) составил 869 г (по сухой массе). Выход легкой фракции ("хвостов") 3616 г.

По данным пробирного анализа "хвосты" отсадки имели следующее содержание благородных металлов, г/т: платина 8,2; палладий 32,1; родий 2,9; иридий нет; рутений 6,0; золото 3,2.

Содержание благородных металлов в тяжелой фракции составило, мас.%: платина 1,70; палладий 5,66; родий 2,26; иридий 0,55; рутений 2,27; золото 1,14.

Таким образом, извлечение благородных металлов в тяжелую фракцию составило 98,3% от содержащихся в исходном шлаке.

Тяжелая фракция гранулята проплавлена в индукционной печи в графитовой тигле при температуре 1300-1350^oC. При этом получено 435 г тяжелого сплава благородных металлов и 390 г шлака. Тяжелый сплав содержал, мас.%: Pt 3,3; Pd 10,95; Rh 4,45; Ir 1,1; Ru 4,4; Au 2,25.

Продукты плавки (тяжелый сплав и шлак) могут быть переработаны далее по существующей технологии.

Формула изобретения

1. Способ переработки продуктов на оксидной основе, содержащих благородные металлы, включающий разделительную плавку исходных продуктов с получением тяжелого сплава благородных металлов и оксидного шлака, охлаждение полученных продуктов до затвердевания и разделение затвердевших фаз с концентрированием благородных металлов в тяжелом сплаве, отличающийся тем, что охлаждение шлакового расплава проводят путем слива в циркулирующий поток воды с получением гранулята, полученный гранулят подвергают дополнительному разделению на легкую и тяжелую фракции путем промывки в воде с использованием центробежного сепаратора или отсадочной машины, тяжелую фракцию гранулята подвергают плавке в качестве промпродукта аффинажа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлаковый расплав перед грануляцией пропускают через отстойник, грануляции подвергают обедненную часть шлакового расплава, сливаемую через верхний край отстойника, отстой расплава охлаждают до затвердевания и отделяют из отливки тяжелый сплав с последующим его аффинажом в качестве концентрата металлов платиновой группы.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что разделению на легкую и тяжелую фракции подвергают класс гранулированного шлака с крупностью -3 мм.

4. Способ по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что разделительную плавку проводят с добавлением флюсов.