Способ выделения благородных металлов из содержащего их материала

 

Изобретение относится к гидрометаллургии. Предложенный способ выделения благородных металлов из содержащего их материала включает обработку исходного материала реагентом при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор. Обработку ведут с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя с образованием суспензии из исходного материала и реагента. Суспензию подвергают вибрационному перемешиванию, которое осуществляют путем вертикальной вибрации суспензии при поддержании произведения амплитуды на круговую частоту в интервале 0,15-1,0 м × рад × с^-1. Облучение ведут до температуры кипения. В качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или Cl ₂, HCl и/или Н₂О₂, HCl и/или Br ₂, HCl и/или NaClO₃, HCl и/или HNO₃ , смесь HF и HCl и/или HNO₃, смесь H₂SO ₄ и HCl и/или Н₂О₂, смесь HCl и HBr и/или Н₂О₂, смесь HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂. Техническим результатом является увеличение степени выделения благородных металлов. 2 з.п.ф-лы.

Настоящее изобретение относится к процессам выделения благородных металлов из содержащего их материала, в качестве которого могут быть шламы, отработанные катализаторы, руды и т.п.

Известен способ выделения благородных металлов в виде платиноидов из материала путем его обработки смесью НNО₃ и НСl при высокой температуре (+250°С) под давлением [Р.Бок, Методы разложения в аналитической химии, М., "Химия", 1984, с.194-197]. В этом случае берут избыток НСl, а обработку проводят в автоклаве, футерованном фторопластом. Недостатком данного способа является наличие повышенного давления и необходимость сложного оборудования для реализации способа. Обеспечение повышенной температуры смеси НNО₃ и НСl достигается путем традиционного нагрева стенки реактора сгорающим газом, высокотемпературными теплоносителями или электрообогревом. Этот способ нагрева обладает инерционностью, приводит к локальным перегревам стенки автоклава и дает нежелательный температурный градиент в смеси НNО₃ и НСl при движении от стенки автоклава к его оси.

Известен способ выделения благородных металлов из отработанных автомобильных катализаторов [US №3985854, кл. 423/22, 1975] путем обработки измельченного катализатора различными растворами кислот и окислителей (НСl+Cl ₂, HCl+H₂O₂, HCl+Вr₂ , НСl+NаСlO₃ и т.д.) при кипении. Недостатком известного способа является продолжительность обработки (14,5-20 часов) и необходимость предварительного измельчения отработанного катализатора для достижения высокой степени выделения. Метод нагрева растворов кислот и окислителей в этом способе имеет те же недостатки, как и в первом способе-аналоге.

Известен способ выделения благородных металлов в виде золота и серебра из "упорных" золото-серебряных пирит-арсенопиритовых концентратов, включающих измельчение исходного концентрата до 40 мкм, щелочную обработку в 2-5% водном растворе щелочи в течение 2-4 часов при интенсивном перемешивании с помощью вращающегося ротора, имеющего окружную скорость 12-15 м/с, и последующее цианирование (SU 1822436, С 22 В 11/00, 1993). Недостатком известного способа является пониженная степень выделения золота, обусловленная неравномерностью перемешивания пульпы из концентрата и водного раствора щелочи вследствие очевидного изменения окружной скорости ротора при движении от его оси к периферии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ выделения благородных металлов из содержащего их материала, включающий обработку исходного материала реагентом при облучении СВЧ-полем (RU 2059008, А1, С 22 В 11/00, 3/04, 1996). В известном способе благородные металлы переводят в раствор. Степени выделения золота и платины в раствор в известном способе составили соответственно 96-97 и 96%.

Основной недостаток способа-прототипа состоит в недостаточной степени выделения золота и платины из исходного материала.

Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в увеличении степени выделения благородных металлов.

Технический результат достигается в способе выделения благородных металлов из содержащего их материала, включающем обработку исходного материала раствором реагента при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор, причем обработку ведут с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя и ведут ее при вибрационном перемешивании путем вертикальной вибрации суспензии при поддержании произведения амплитуды на круговую частоту в интервале 0,15-1,0 м × рад × с^-1. Кроме того, облучение ведут до температуры кипения, а в качестве кислоты и/или окислителя используют НСl и/или Сl₂, НСl и/или Н₂O ₂, НСl и/или Вr₂, НСl и/или NаСlO₃ , НСl и/или НNО₃, смесь HF и НСl и/или HNO ₃, смесь H₂SO₄ и НСl и/или H ₂O₂, смесь НСl и НВr и/или H₂O ₂, смесь НСl и HI и/или NaClO₃ и I₂ , HCl и/или Cl₂ и Вr₂.

Отличительные признаки способа по настоящему изобретению состоят в том, что обработку ведут с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя и ведут ее при вибрационном перемешивании путем вертикальной вибрации суспензии при поддержании произведения амплитуды на круговую частоту в интервале 0,15-1,0 м × рад × с^-1.

Дополнительные отличительные признаки настоящего изобретения заключаются в том, что облучение ведут до температуры кипения, а в качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или Cl₂, HCl и/или Н₂O ₂, HCl и/или Вr₂, HCl и/или NaClO₃ , HCl и/или HNO₃, смесь HF и HCl и/или HNO ₃, смесь Н₂SO₄ и HCl и/или Н ₂O₂, смесь HCl и НВr и/или Н₂O ₂, смесь HCl и HI и/или NаСlO₃ и I₂ , HCl и/или Сl₂ и Вr₂.

Вышеуказанный технический результат достигается вследствие возникновения синергетического эффекта при одновременном воздействии на суспензию из исходного материала и раствора реагента с благородными металлами СВЧ-поля (обеспечивающего микроколебания сверхвысокой частоты полярных частиц, например молекул воды, ионов и т.д.) и вибрационного перемешивания (реализующего макроперемешивание суспензии с частотой, равной, например, частоте переменного тока в электросети). Кроме того, вибрационное перемешивание обеспечивает дополнительный эффект, заключающийся в разрушении зерен материала и его коагуляционных структур, обнажении дополнительных поверхностей, увеличении диспергирования зерен.

Настоящее изобретение поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1. Материал в виде 25 мл измельченного шлама, содержащего 0,1 мас.% палладия и 99,9 мас.% оксидов кремния, алюминия, кальция, железа, никеля, меди и других элементов, помещают в стеклянный реактор с внутренним диаметром 100 мм и объемом 1500 мл, соединенный с одной или двумя капельницами и с обратным конденсатором. По оси реактора размещена двигающаяся возвратно-поступательно вибрирующая насадка, выполненная в виде штока с двумя пефорированными дисками диаметром 50 мм. Реактор смонтирован в бытовой микроволновой печи “Самсунг”, имеющей максимальную мощность энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ-поля), излучаемой в печи 1,2 кВт. Снаружи печи расположены капельницы и обратный конденсатор. Капельницы необходимы для равномерной (по каплям) подачи окислителей в реактор в течение всего периода обработки, а конденсатор - для конденсации паров кислот и окислителей и их возврата в реактор. В качестве реагента используют кислоту - 35% НСl, 75 мл которой приливают в реактор. Начинают обработку материала, для чего включают в работу вибрирующую насадку, обеспечивая виброперемешивание при произведении амплитуды А на круговую частоту ω вибрации насадки на уровне 0,15 м × рад × с^-1 , а также устанавливают мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 1,0 кВт. В процессе обработки шлам и реагент образуют суспензию, которую нагревают в течение 1 часа 40 мин при температуре +100°С. После окончания обработки суспензию подают на фильтр, фильтрат сливают в емкость, а кек промывают водой и направляют в отвал. По содержанию палладия в фильтрате определяют, что степень выделения палладия составила 99,3%.

Пример 2. Обработку материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что в реактор помещают 250 мл измельченного шлама, заливают 750 мл 35% НСl, устанавливают мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 0,1 кВт, время обработки 5 часов, произведение А×ω вибрации насадки выбирают равным 1 м × рад × с ^-1. Степень выделения палладия составила 99,1%.

Пример 3. Обработку материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что устанавливают мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 0,45 кВт, время обработки 3,5 часа, произведение А×ω вибрации насадки выбирают равным 0,6 м × рад × с ^-1. Степень выделения палладия составила 99,1%.

Пример 4. Обработку материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что в качестве материала используют 250 мл измельченного шлама, содержащего 0,1 мас.% платины и 99,9 мас.% оксидов кремния, алюминия, кальция, железа, никеля, меди и других элементов, в качестве реагента применяют 750 мл смеси кислоты - 35% НСl и окислителя - жидкого Сl₂, заливаемого в капельницу, устанавливают мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 0,45 кВт, время обработки 5 часов, произведение А×ω вибрации насадки выбирают равным 0,6 м × рад × с ^-1. Степень выделения палладия составила 99,4%.

Пример 5. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что в качестве реагента используют смесь кислот - 35% НСl, 40% НВr и окислителя - 30% H₂O₂. Степень выделения платины составила 99,1%.

Пример 6. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что в качестве реагента используют смесь кислоты - 35% НСl и окислителя - жидких Сl ₂ и Вr₂. Степень выделения платины составила 99,2%.

Пример 7. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что в качестве реагента используют смесь кислот - 35% НСl, 50% HI и окислителя - жидких NaClO₃ и I ₂.Степень выделения платины составила 99,2%.

Пример 8. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что в качестве материала используют 250 мл отработанного катализатора АПК-2, содержащего 1,3-1,4 мас.% палладия и 98,5-98,2 мас.% оксида алюминия, в качестве реагента - окислитель - 70% НNО₃ . Степень выделения палладия составила 99,1%.

Пример 9. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что в качестве материала используют измельченную руду, содержащую 0,1 маc.% золота, в качестве реагента - окислитель - 70% HNO ₃. Степень выделения золота составила 99,1%.

Пример 10. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что применяют материал, содержащий 0,08 маc.% платины, 99,2 маc.% кремнезема, в качестве реагента используют смесь кислот 450 мл 40% HF, 300 мл 35% НСl, и окислителя - 70% HNO₃. Степень выделения платины составила 99,3%.

Пример 11. Обработку материала проводят по примеру 4, с тем отличием, что в качестве материала применяют отработанный катализатор, содержащий 0,14 маc.% платины и 0,95 маc.% оксидов алюминия, в качестве реагента используют смесь кислот 98% Н₂SO₄, 35% НСl и в качестве окислителя - 30% Н₂O₂. Степень выделения платины составила 99,1%.

Из сравнения результатов примеров 1-11 по предлагаемому способу и способа-прототипа видно, что степень выделения благородных металлов по настоящему изобретению (99,1-99,4)% превышает степень выделения благородных металлов в способе-прототипе (96-97)% в среднем на 2,75%.

Таким образом, настоящее изобретение может быть реализовано с помощью известных средств и наиболее эффективно применено при выделении благородных металлов из содержащего их материала, в качестве которого могут быть шламы, отработанные катализаторы, руды и т.п.

Формула изобретения

1. Способ выделения благородных металлов из содержащего их материала, включающий обработку исходного материала раствором реагента при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор, отличающийся тем, что обработку ведут с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя и ведут ее при вибрационном перемешивании путем вертикальной вибрации суспензии при поддержании произведения амплитуды на круговую частоту в интервале 0,15-1,0 м · рад · с^-1.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение ведут до температуры кипения.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве кислоты и/или окислителя используют НСl и/или Сl₂, НСl и/или Н₂О₂, НСl и/или Br₂ , НСl и/или NaClO₃, HCl и/или HNO₃, смесь HF и НСl и/или HNO₃, смесь H₂SO₄ и НСl и/или Н₂О₂, смесь НСl и HBr и/или Н₂О₂, смесь НСl и НI и/или NaClO₃ и I₂, НСl и/или Сl₂ и Br₂.