Способ извлечения металлов платиновой группы

 

Способ извлечения металлов платиновой группы относится к области металлургии и может быть использован при переработке как вторичных продуктов промышленного производства, так и платиноносных руд с использованием, в частности, процессов доменной и конверторной плавок. Техническим результатом является повышение степени извлечения металлов платиновой группы, особенно при использовании в качестве исходного сырья платиноносных руд. Это достигается способом извлечения металлов платиновой группы, включающим плавку исходного материала в присутствии углеродистого восстановителя с последующим концентрированием извлекаемых металлов в железной фазе. В качестве исходного материала используют шихту, содержащую не менее 2 г/т металлов платиновой группы, а также силикатные, железные и сульфидные компоненты, углеродистый восстановитель берут в избытке и плавку ведут до образования гетерогенного расплава сульфидной, силикатной и железной фаз, после чего отделяют железную фазу, концентрирующую металлы платиновой группы, и подвергают ее окислительной термообработке до полного выделения металлов платиновой группы. 5 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности извлечению металлов платиновой группы как из вторичных продуктов промышленного производства, так и из платиноносных руд с использованием процессов доменной и конверторной плавок.

Известен способ извлечения металлов платиновой группы из концентратов на основе сульфидов железа, включающий плавку концентратов с добавками, окисление и охлаждение расплава, разделение застывших продуктов по их физическим свойствам. В качестве добавок используют одновременно продукты на основе оксида алюминия или шамот, карбонат натрия, натриево-силикатное стекло или шлак аффинажного производства металлов платиновой группы на основе натриево-кальциевых силикатов при определенных соотношениях компонентов. При содержании металлов в сплаве 20-35% их извлечение составило 97-99% (Патент RU 2154117, С 22 В 11/02, опубл. 10.08.2000 г.).

Недостатком этого способа является то, что получаемый продукт является многокомпонентным тяжелым сплавом, требующим для выделения из него металлов платиновой группы большого расхода кислот, идущих на растворение основы в последующем аффинажном производстве, а также его длительность и необходимость использования большого числа разнообразного оборудования.

Известен способ извлечения металлов платиновой группы, принятый за прототип, включающий плавку исходного материала на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих металлы платиновой группы, в присутствии углеродистого восстановителя и добавок с одновременным использованием соединений натрия и продуктов, содержащих металлические сплавы на основе меди и/или железа. В качестве соединений натрия использовали карбонат натрия, сульфит натрия или тиосульфат натрия с последующим концентрированием извлекаемых металлов в металлической, в частности железной фазе. Выделенный донный продукт измельчали перерабатывали как концентрат аффинажного производства (RU 2112064 С, С 22 В 11/02, 27.05.98 г.).

Однако этот способ обладает теми же недостатками, что и указанный выше аналог.

Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения технологии процесса извлечения металлов платиновой группы, техническим результатом которого является повышение степени извлечения металлов платиновой группы, особенно при использовании в качестве исходного сырья платиноносных руд.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения металлов платиновой группы, включающем плавку исходного материала в присутствии углеродистого восстановителя с последующим концентрированием извлекаемых металлов в железной фазе, согласно изобретению в качестве исходного материала используют шихту, содержащую не менее 2 г/т металлов платиновой группы, силикатные, железные и сульфидные компоненты, углеродистый восстановитель берут в избытке для полного восстановления оксидных составляющих железа и металлов платиновой группы, плавку ведут до образования гетерогенного расплава сульфидной, силикатной и железной фаз с последующим отделением железной фазы, концентрирующей металлы платиновой группы, и подвергают ее окислительной обработке до полного выделения металлов платиновой группы.

Сущность предложенного изобретения основана на установлении крайне высокого химического сродства металлов платиновой группы к железной расплавной фазе, в которой они концентрируются практически полностью, в условиях выделения этой фазы из гетерогенного расплава сульфидной, силикатной и железной фаз, образуемого при одновременном плавлении силикатных, железных и сульфидных компонентов в присутствии избыточного количества углеродистого восстановителя, рассчитанного по отношению к стехиометрии для полного восстановления оксидных составляющих железа и металлов платиновой группы. При этом платина начинает растворяться в железе уже при 100^oС с образованием соединения FePt.

Благодаря своей технологичности и простоте наибольшего распространения способ может найти в случае использования в качестве исходного сырья шихты, содержащей платиноносные руды и ведения плавки до образования гетерогенного расплава в доменной печи в присутствии в качестве углеродистого восстановителя кокса.

В качестве исходного материала можно использовать шихту на основе вторичных продуктов промышленного производства, содержащих металлы платиновой группы.

Окислительную термообработку железной фазы, концентрирующей металлы платиновой группы, при переработке ее больших количеств можно проводить в конверторной печи с воздушным дутьем при температуре 1000-1100^oС или в конверторной печи с кислородным дутьем при температуре 800-1000^oС.

Наиболее полное извлечение металлов платиновой группы происходит тогда, когда плавку исходного материала ведут при поддержании в шихте весовых соотношений силикатных, железных и сульфидных компонентов в пересчете на оксид кремния, оксиды железа и серу, равных (2-6):(0,3-3):(0,5-1,5).

Пример 1.

В качестве вторичных продуктов промышленного производства взяли 100 г гравитационного концентрата, полученного при обогащении на центробежном сепараторе хвостов флотации норильских медно-никелевых сульфидных руд, при следующем содержании анализируемых компонентов, вес.%: платина - 0,57; палладий - 0,11; медь - 0,5; никель - 2,3; сера - 21,0; железо - 45,0; кремнезем (SiО₂) - 9,6; глинозем (Аl₂О₃) - 3,5. Компоненты шихты перемешали, загрузили в графитовый тигель, обеспечивающий избыток восстановителя по отношению к стехиометрии для полного восстановления оксидных составляющих железа и металлов платиновой группы, и плавили в электропечи при температуре 1200^oС. При этом образовались расположенные друг над другом железная, сульфидная и силикатная фазы. Металлы платиновой группы практически полностью сконцентрировались в железной расплавной фазе, которая приобрела при этом ферроплатиновый состав с существенным преобладанием платины над железом (46% Fe и 54% Pt).

Металлическую фазу отделяли от сульфидной и силикатной, сливая вышеназванные. Дальнейшее отделение платиновых металлов от железа проводили путем окислительной обработки полученного ферроплатинового состава при температурах 800-1000^oС в токе кислорода или при температурах 1000-1100^oС в токе воздуха. В результате был получен продукт, содержащий чистую платину. При этом ее извлечение составило 98%.

Пример 2. То же, что и в примере 1, только для повышения степени извлечения в шихту добавили в качестве силикатного компонента 51 г кремнезема, так что весовое соотношение силикатных, железных и сульфидных компонентов в пересчете на оксид кремния, оксиды железа и серу составило 2,02:1,5:0,7, что соответствует указанному в формуле изобретения. Извлечение платины при этом составило 99%.

Пример 3. В качестве исходной шихты брали гипербазитовую платиноносную руду, содержащую (вес.%): в качестве силикатных компонентов SiО₂ - 40, железных компонентов Fе₂О₃ - 2,59 и FeO - 3,21, серного колчедана FeS, магниевых компонентов MgO - 38,52, платиноидных компонентов 2-9 г/тонну, а также Аl₂О₃ - 2,24, СаО - 1,40 и другие - остальное. Шихту загружали совместно с коксом в соотношении, обеспечивающем избыток углерода в восстановительной среде, рассчитанном по отношению к стехиометрии для полного восстановления оксидных составляющих железа и металлов платиновой группы, в доменную печь с кислородным дутьем. При температуре около 1200^oС по мере опускания шихты происходило ее плавление и образование гетерогенного расплава расположенных друг над другом железной, сульфидной и силикатной фаз. Расплавленные продукты периодически удалялись через специальные отверстия доменной печи. В результате получались металлические слитки, отличающиеся от чугунных чушек высоким содержанием платины. После охлаждения металлические слитки загружали в опытный 10-тонный конвертор, оборудованный донными фурмами, и подавали воздух, нагретый до 1100^oС со скоростью 10 м³. При расплавлении металлических слитков содержащееся в них железо окислялось и в виде оксидного шлака скапливалось над чистым расплавом металлов платиновой группы, который по окончании процесса сливали через нижние отверстия. Шлак на основе окиси железа удаляли через специальные отверстия в конверторе. Выход годного продукта составил 99%.

Формула изобретения

1. Способ извлечения металлов платиновой группы, включающий плавку материала, содержащего металлы платиновой группы, в присутствии углеродистого восстановителя с концентрированием извлекаемых металлов в железной фазе, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют шихту, содержащую не менее 2 г/т металлов платиновой группы, силикатные, железные и сульфидные компоненты, углеродистый восстановитель берут в избытке по отношению к стехиометрии для полного восстановления оксидных составляющих железа и металлов платиновой группы, плавку ведут до образования гетерогенного расплава сульфидной, силикатной и железной фаз, с последующим отделением железной фазы, концентрирующей металлы платиновой группы, и подвергают ее окислительной термообработке до полного выделения металлов платиновой группы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют шихту, содержащую платиноносные руды, в качестве углеродистого восстановителя - кокс, а плавку до образования гетерогенного расплава ведут в доменной печи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют шихту на основе вторичных продуктов промышленного производства, содержащих металлы платиновой группы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислительную обработку железной фазы, концентрирующей металлы платиновой группы, проводят в конверторной печи с воздушным дутьем при 1000-1100°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислительную обработку железной фазы, концентрирующей металлы платиновой группы, проводят в конверторной печи с кислородным дутьем при 800-1000°С.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавку исходного материала ведут при поддержании в шихте весовых соотношений силикатных, железных и сульфидных компонентов в пересчете на оксид кремния, оксиды железа и серу, равных (2-6):(0,3-3):(0,5-1,5).