Способ вскрытия материалов, содержащих драгоценные металлы

Изобретение относится к области металлургии драгоценных металлов, в частности к способам вскрытия концентратов, содержащих платиновые металлы (ПМ) и золото. Способ включает автоклавное выщелачивание материала раствором, содержащим хлорид натрия, при температуре 200÷230°С и при парциальном давлении кислорода 7-10 ати. Выщелачивание проводят раствором, содержащим хлорид натрия и соляную кислоту, при расходе хлорид-иона, равном 1,5÷3,0 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, до достижения окислительно-восстановительного потенциала платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного электрода, равного 690÷750 мВ. Технический результат заключается в повышении извлечения платиновых металлов в раствор за счет вскрытия упорных минералов, а также в упрощении процесса последующего извлечения редких платиновых металлов (родия, рутения и иридия) из полученных хлоридных растворов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии цветных и драгоценных металлов, в частности к способам вскрытия концентратов, содержащих платиновые металлы (ПМ) и золото.

Существуют различные способы вскрытия материалов, содержащих от десятых до нескольких десятков процентов суммы ПМ, целью которых является извлечение ПМ в раствор. Например, известен способ вскрытия платиносодержащих материалов в растворе соляной кислоты или смеси соляной кислоты и хлорида натрия с использованием в качестве окислителя газообразного хлора [Котляр Ю.А. Металлургия благородных металлов / Ю.А. Котляр, М.А. Меретуков, Л.С.Стрижко - М.: МИСИС, 2005. - с.269-270]. Способ обеспечивает высокое извлечение платиновых металлов в раствор (более 99% платины, палладия и золота и 90% родия, рутения). Организация процесса в противоточном режиме позволяет осуществлять его при минимальных количествах токсичных выбросов. Однако осуществление этого способа на производстве возможно только при наличии хлора, для чего необходимо организовать либо производство хлора на месте, либо его доставку с хлоропроизводящего предприятия. Производство хлора, его доставка, хранение относятся к разряду особо опасных производств, к ним применяются особо жесткие требования по промышленной безопасности.

Известен способ [Патент РФ № 2169200] извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, включающий окислительный обжиг, солянокислое выщелачивание огарка с переводом платиновых металлов в хлоридный раствор и последующее выделение платиновых металлов из раствора. Выщелачивание огарка осуществляют в присутствии активирующей добавки, обеспечивающей удаление оксидных пассивирующих пленок с поверхности зерен платиновых металлов, при ее расходе 5÷10% от веса огарка. В качестве активирующей добавки используют гидразин солянокислый или натрий сернистокислый. Недостатками данного способа являются: многостадийность процесса, как следствие, увеличение продолжительности; а также использование дорогостоящих активирующих добавок.

Близким к предлагаемому способу является способ [Патент US № 6315842 (В1)] автоклавного выщелачивания материала в сернокислой среде (до 500 г/дм³ H₂SO₄) в присутствии хлорид-иона (0.5÷100 г/дм³) при температуре 170÷300°С с использованием в качестве окислителя кислорода с переводом в раствор цветных и платиновых металлов. Недостатком способа является то, что извлечение редких платиновых металлов (родия, рутения, а особенно иридия) из полученных сернокислых растворов представляет собой сложную технологическую задачу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ [Патент № WO 0065111 (А1)] вскрытия материалов, содержащих платиновые металлы. Сущность способа заключается в высокотемпературном (170÷300°С) автоклавном выщелачивании материала при парциальным давлении кислорода (до 3.45 МПа). Процесс проводят в сернокислой среде в присутствии хлорид-иона (0.5÷100 г/дм³). При этом в раствор переходят как цветные, так и платиновые металлы. Извлечение ПМ в раствор зависит от формы их нахождения в концентратах и составляет 79÷91%.

Недостатком способа является неполное (79÷91%) извлечение ПМ в сернокислый раствор. Более низкое извлечение ПМ характерно для концентратов, содержащих платиновые металлы в виде упорных платиновых минералов. В частности, практически не подвергаются вскрытию такие минералы, как куперит PtS и бреггит (Pt-Pd)S. Неполное вскрытие платиновых минералов создает необходимость применения дополнительных технологических операций для доизвлечения ПМ, соответственно усложняет процесс и увеличивает его продолжительность.

Также недостатком способа является то, что он пригоден только для извлечения в раствор платины и палладия, так как в результате его осуществления образуются сернокислые растворы, извлечение из которых редких платиновых металлов (родия, рутения, а особенно иридия) представляет собой сложную технологическую задачу.

Задача изобретения заключается в создании высокоэффективного способа извлечения платиновых металлов и золота в хлоридный раствор драгоценных металлов, в том числе и находящихся в исходном материале в упорных формах.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении извлечения платиновых металлов в раствор за счет вскрытия упорных платиновых минералов, а также упрощении процесса последующего извлечения редких платиновых металлов (родия, рутения и иридия) из полученных хлоридных растворов.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе вскрытия материалов, содержащих драгоценные металлы (ДМ), с извлечением их в раствор, включающем автоклавное выщелачивание материала раствором, содержащим хлорид натрия, при температуре 200÷230°С и парциальном давлении кислорода 7÷10 ати, согласно изобретению выщелачивание проводят раствором, содержащим хлорид натрия и соляную кислоту, при соотношении соляная кислота (НСl):хлорид натрия (NaCl), равном 1:0.5÷1, и при расходе хлорид-иона, равном 1.5÷3.0 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, до достижения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного, равного 690÷750 мВ.

Проведение выщелачивания в растворе, содержащем хлорид натрия и соляную кислоту, позволяет получить хлоридные платино-золотосодержащие растворы, извлечение платиновых металлов из которых, в том числе редких, может быть осуществлено множеством известных способов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В автоклав загружают исходный материал, затем заливают раствор, содержащий хлорид натрия и соляную кислоту, исходя из того, чтобы расход хлорид-иона составлял 2.0÷3.0 г/г суммы драгоценных металлов, при соотношении соляная кислота (НСl):хлорид натрия (NaCl) в растворе, равном 1:0,5÷1, автоклав герметизируют, подают в него кислород. Пульпу нагревают до 200÷230°С и выщелачивают материал при этой температуре и давлении кислорода 7÷10 ати до достижения ОВП пульпы, равного 690÷750 мВ. Затем пульпу в автоклаве охлаждают и фильтруют.

Введение раствора, содержащего хлорид натрия и соляную кислоту, при расходе хлорид-иона, равном 1.5÷3.0 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, при соотношении соляная кислота (НСl):хлорид натрия (NaCl) в растворе, равном 1:0.5÷1, обеспечивает необходимое количество хлорид-иона для образования хлоридных комплексов драгоценных металлов, а значение ОВП, равное 690÷750 мВ, указывает на завершение процесса. При осуществлении вскрытия по данному способу серебро, содержащееся в исходном материале, не переходит в раствор (AgCl является не растворимым в воде соединением), но его содержание также необходимо учитывать при определении необходимого количества хлорид-иона. Выделение серебра из остатка выщелачивания возможно осуществить известным способом.

Снижение расхода хлорид-иона менее 1.5 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, приводит к снижению извлечения платиновых металлов и золота в раствор по причине недостаточного для образования хлоридных комплексов со всем количеством драгоценных металлов, находящихся в начальном продукте, количества хлорид-иона.

Повышение расхода хлорид-иона более 3.0 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, не влияет на извлечение драгоценных металлов в раствор, но приводит к непроизводительному расходу реагентов.

Проведение выщелачивания до ОВП пульпы менее 690 мВ показывает, что процесс образования хлоридных комплексов драгоценных металлов не завершен и приводит к снижению извлечения в раствор драгоценных металлов.

Проведение выщелачивания до ОВП пульпы более 750 мВ показывает, что процесс образования хлоридных комплексов драгоценных металлов завершен, увеличение извлечения драгоценных металлов в раствор не происходит, но происходит увеличение непроизводительного расхода окислителя и продолжительности процесса.

Известен способ, в котором для извлечения платиновых металлов используется раствор соляной кислоты или раствор, содержащий хлорид натрия и соляную кислоту [Котляр Ю.А. Металлургия благородных металлов / Ю.А.Котляр, М.А.Меретуков, Л.С.Стрижко - М.: МИСИС, 2005. - с.269-270]. В известном способе этот признак позволяет эффективно извлечь платиновые металлы в раствор при использовании в качестве окислителя газообразного хлора и проведении процесса при температуре ниже 100°С.

В предлагаемом способе этот признак выполняет ту же роль с использованием в качестве окислителя кислорода при температурах выше 100°С.

В известном способе необходимый эффект с использованием в качестве окислителя кислорода достигнут быть не может.

Таким образом, рассмотренный сходный признак работает в других условиях, которые обеспечивают получение дополнительного эффекта, заключающегося в том, что появляется возможность растворения драгоценных металлов в растворе, содержащем хлорид натрия и соляную кислоту, с использованием в качестве окислителя кислорода. Это свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию «изобретательский уровень».

Изложенное подтверждается приведенными примерами.

Пример 1

200 г кека автоклавного обогащения электролитных шламов, содержащего 3.86% платины; 17.6% палладия; 0.4% родия; 0.13% рутения; 0.06% иридия; 0.91% золота; 18.0% серебра (сумма драгоценных металлов - 40.96%); 2.24% никеля; 1,56% селена и 3.9% теллура загружали в автоклав объемом 1 дм³. Туда же заливали 0,6 дм³ раствора, содержащего 70.2 г/дм³ соляной кислоты и 112.5 г/см³ хлорида натрия (расход хлорид-иона - 2.0 г/г суммы драгоценных металлов; соотношение НСl:NaCl в смеси 1:1). После загрузки автоклав герметизировали и подавали в пульпу кислород. Пульпу в автоклаве нагревали до 200°С и устанавливали давление кислорода равное 10 ати. Выщелачивание проводили до достижения ОВП пульпы значения 730 мВ. Затем пульпу в автоклаве охлаждали и фильтровали. Замеряли объем раствора. Осадок промывали и сушили. В осадке определяли содержание драгоценных металлов и по нему рассчитывали извлечение их в раствор.

Примеры 2÷6 осуществляли так же, как пример 1, но расход хлорид-иона составлял 1.0; 1.5; 2.5; 3.0 и 3.5 г/г суммы драгоценных металлов в исходном материале.

Примеры 7÷10 осуществляли так же, как пример 1, но выщелачивание проводили до ОВП, равного 650; 690; 750; 800 мВ.

Результаты примеров, характеризующих работу заявляемого способа, приведены в таблице.

Как следует из результатов опыта (примеры 1, 3, 4, 5, 8, 9) при проведении выщелачивания кека автоклавного обогащения шламов в растворе, содержащем хлорид натрия и соляную кислоту, при расходе хлорид-иона 1.5÷3.0 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, до ОВП, равного 690÷750 мВ, платиновые металлы и золото практически полностью переходят в раствор. Извлечение платины, палладия и золота в раствор составляет 99.1÷99.3%, редких платиновых металлов - 94.8÷95.3%.

Проведение выщелачивания при расходе реагентов 1.0 г/г суммы драгоценных металлов приводит к снижению извлечения в раствор платины, палладия и золота до 95.0%, редких платиновых металлов до 88.3% (пример 2).

Повышение расхода хлорид-иона до 3.5 г/г драгоценных металлов не влияет на извлечение металлов в раствор, но приводит к непроизводительному расходу реагентов (пример 6).

Проведение выщелачивания до ОВП, равного 650 мВ, приводит к снижению извлечения в раствор платины, палладия и золота до 85.1%, редких платиновых металлов до 82.0% (пример 7).

Проведение выщелачивания до ОВП, равного 800 мВ, не влияет на извлечение металлов в раствор, но приводит к непроизводительному расходу окислителя (пример 10).

Таким образом, совокупность признаков заявляемого способа является оптимальной и обеспечивает высокое извлечение платиновых металлов и золота в раствор.

1. Способ вскрытия материалов, содержащих драгоценные металлы, с извлечением их в раствор, включающий автоклавное выщелачивание материала раствором, содержащим хлорид натрия, при температуре 200÷230°С и при парциальном давлении кислорода 7-10 ати, отличающийся тем, что выщелачивание проводят раствором, содержащим хлорид натрия и соляную кислоту, при расходе хлорид-иона, равном 1,5÷3,0 г/г суммы драгоценных металлов, содержащихся в исходном материале, до достижения окислительно-восстановительного потенциала платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного электрода, равного 690÷750 мВ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут при соотношении соляная кислота (НСl): хлорид натрия (NaCl), равном 1:0,5÷1.