Способ выделения благородных металлов из продуктов переработки руд


 


Владельцы патента RU 2632740:

Бикбаев Леонид Шамильевич (RU)
Ларин Валерий Константинович (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для извлечения благородных металлов из продуктов переработки руд и другого содержащего их материала - шламов, отработанных катализаторов. Способ включает термообработку промышленного продукта с хлоридом аммония с последующим выделением цветных, редких, платиновых и благородных металлов. При этом в шихту дополнительно вводят природный минерал пиролюзит. Термообработку для уменьшения потерь металлов с возгонами ведут при температуре не выше 320°С в течение 30-180 мин с последующим солянокислым выщелачиванием и выделением металлов из раствора. Техническим результатом является уменьшение потерь извлекаемых металлов. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для извлечения благородных металлов из продуктов переработки руд и другого содержащего их материала - шлаков и шламов, отработанных катализаторов и т.п.

Целью изобретения является создание способа извлечения благородных металлов из гравитационных и флотационных продуктов переработки сульфидных никелевых, платиновых и золотосодержащих руд, гипергенных окисленных никель-кобальтовых и хромовых руд, продуктов обогащения и гидрометаллургической переработки зон окисления железных шляп - верхних окисленных частей месторождений цветных металлов, содержащих пирит, сульфидных никелевых руд различного состава при снижении эксплуатационных затрат и уменьшении отрицательного воздействия на окружающую среду.

Поставленная задача решается доизмельчением промышленного продукта, содержащего металлы платиновой группы (МПГ) и золото, до тонины помола, обеспечивающей наиболее полное раскрытие зерен МПГ и золота, смешиванием подготовленного таким образом продукта с хлоридом аммония и пиролюзитом, низкотемпературным хлорированием смеси при температуре (120÷320)°С последующим горячим водным выщелачиванием хлоридов металлов растворами соляной кислоты, приводящим к переходу в раствор основной масса хлоридов цветных и редких металлов, а также металлов платиновой группы (МПГ) и золота, после чего извлечение хлоридов металлов - комплексов МПГ и золота - из солянокислых растворов осуществляется дробным аммиачным осаждением гидроксидов металлов или сорбцией их из растворов активированными углями или полимерными сорбентами.

Среди возможных путей выделения МПГ и золота из окисленных никелевых руд известен метод, включающий многостадийное сернокислотное автоклавное выщелачивание (Молодых А.С., Вайтнер В.В., Калиниченко И.И., Шубин В.Н. Способ переработки окисленных никелевых руд. RU №224036, US №4044096). Недостатками указанного способа является дорогое и сложное в эксплуатации аппаратурное оформление, а также низкое извлечение МПГ.

Известен способ переработки окисленной никель-кобальтовой руды, включающий измельчение руды, ее обработку серной кислотой, термическую обработку полученного продукта, перевод в раствор растворимых сульфатов и получение сульфатизированных гранул никель-кобальтового концентрата, которые прокаливают, и из прокаленных гранул выщелачивают водой, а затем сорбируют на ионит никель и кобальт (Синегрибов В.А., Кольцов В.Ю., Логвиненко И.А., Мельник Д.В., Батшев В.И. RU №2287597,) к недостаткам способа следует отнести высокий расход серной кислоты и сложность аппаратурного оформления. Кроме того, при реализации указанного способа не решается задача комплексного извлечения полезных компонентов сырья, названных в описании «ненужными металлами», включая и МПГ.

Известен из промышленной практики способ извлечения МПГ из платиносодержащих концентратов (Петров Г.В., Грейвер Т.Н., Вергизова Т.В. Способ извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов. RU №2169200), при котором для вскрытия платинометалльного сырья широко применяют гидрохлорирование в сочетании с предварительным высокотемпературным (>1000ºC) окислительным обжигом. Применение обжига исходного материала обеспечивает окисление трудно вскрываемого сырья при хлорировании халькогенидов, арсенидов и других соединений МПГ до менее упорных металлических форм. При этом достигаются высокие показатели перехода МПГ в хлоридный раствор, однако полностью извлечь МПГ из огарков не удается, что обусловлено формированием на поверхности зерен МПГ плотных оксидных пассивирующих пленок, образующихся наряду с металлическими формами при прокаливании платиновых металлов на воздухе в интервале (800-1100)°С. Для удаления оксидных пленок требуются дополнительные процессы с применением специальных добавок, массой 5-10% от веса огарка.

К недостаткам следует отнести сложность процесса, повышенный расход энергии при высокотемпературном обжиге, затраты времени на остывание после обжига, затраты на специальные пассивирующие добавки.

Известен способ извлечения благородных металлов хлорированием МПГ и золотосодержащего материала в солевом расплаве KCl-MgCl2 при температуре 300-650°С с продувкой газообразным хлором. После отгонки летучих хлоридов алюминия, сурьмы, селена и теллура полученный сплав выщелачивают подкисленной водой с переводом платиновых металлов в раствор (Dubrovsky М. Processes for recovering precious metals. Patent US 5238662). Осуществление процесса хлорирования в расплаве требует сложного аппаратурного оформления и необходимости эффективной системы газоочистки и улавливания агрессивных и высокотоксичных летучих хлоридов, что существенно снижает эффективность способа и препятствует его реализации.

Известен способ извлечения платины и палладия из промышленных продуктов, содержащих МПГ, включающий спекание материала с пероксидом щелочного металла, выщелачивание спека и сорбцию платины и палладия из солянокислого раствора силикагелем, модифицированным мочевиной или фенилтиомочевиной (Бахвалова И.П., Бахтина М.П., Волкова Г.В., Лосев В.Н., Трофимчук А.К. Патент РФ 2103394). Существенным недостатком данного способа, ориентированного на использование в аналитической химии и неудобного для промышленного использования, является большой расход реагентов.

Известен способ переработки платиносодержащих концентратов Бушвельда (Зубатарева Л.И. Перспективы платиноносности хромитов. "Изв. ВУЗов, геол. и разведка". М., 1984), включающий концентрирование МПГ в штейне с последующим гидрометаллургическим переделом. Недостатком способа является необходимость применения дорогостоящей плазменной печи сложной конструкции (система ЕРР расширения плазмы).

Известен способ выделения благородных металлов из огарка - отхода производства серной кислоты, получаемого при обжиге серного колчедана, включающий обработку СВЧ-полем и раствором кислоты и/или окислителя с переводом благородных металлов в раствор и суспензию, разделение на немагнитный остаток и магнитную фракцию, сорбцию благородных металлов с получением концентрата и выделение из него благородных металлов (Борщев М.М., Чернышев В.И., Казаков С.И., Тертышный И.Г., Сычев А.И., Обысов А.В. Способ выделения благородных металлов из огарка - отхода производства серной кислоты. Патент RU 2315817). Метод требует применения сложной аппаратуры и сложен в реализации.

Известен способ гидрометаллургического выделения золота и серебра из твердых материалов, включающий обработку твердых отходов пирометаллургии, содержащих благородные металлы, раствором хлорида железа (III), последующую сорбцию серебра и золота на твердом анионообменнике полиаминного типа и десорбцию благородных металлов с анионообменника раствором тиомочевины и минеральной кислоты (Шишкин Д.Н., Усов В.Г. Способ выделения благородных металлов из отходов пирометаллургии. Патент RU 2092597). Способ низкопроизводителен и предназначен для использования в аналитической химии.

Известен способ переработки сульфидных медно-никелевых руд, содержащих платиновые металлы и железо (Скиба В.И., Макаров В.Н. Способ переработки сульфидных медно-никелевых руд, содержащих платиновые металлы и железо. Патент RU 2057193), заключающийся во флотационном обогащении измельченной руды до ~20 мас.% и МПГ до (55÷60) г/т, во введении карбонатита в шихту в качестве флюса, плавке шихты при (1300÷1350°С) в атмосфере аргона или азота с получением штейна, содержащего МПГ, с последующим переводом железа в раствор при выщелачивании штейна. Метод сложен в практическом применении и более применим в аналитических целях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является способ извлечения МПГ из платиносодержащих концентратов, включающий окислительный обжиг концентрата при 1050°С, предварительное выщелачивание огарка серной кислотой при 70°С, окислительное выщелачивание при нормальной температуре смесью соляной кислоты и пероксида водорода для перевода благородных металлов в раствор с последующим осаждением МПГ и золота (Меретуков М.А., Орлов A.M., Металлургия благородных металлов. М., Металлургия, 1991, с. 270).

Недостатками данного способа являются:

- низкое извлечение МПГ в хлоридный раствор, обусловленное формированием на поверхности зерен МПГ плотных оксидных пассивирующих пленок;

- образование на стадии гидрохлорирования продукта с высоким остаточным содержанием МПГ и необходимость повторной обработки продукта либо применения дополнительных специальных технологических приемов для доизвлечения МПГ.

Заявленный метод включает комплексную переработку промышленных продуктов, содержащих МПГ и золото, при одновременном упрощении аппаратурной схемы, сокращении затрат на реагенты и обеспечении экологической безопасности производства с извлечением всего комплекса металлов, присутствующих в продукте, поступившем на переработку, включая МПГ и золото.

При этом имеет место ряд химических превращений, отражаемых следующими химическими реакциями.

При отсутствии в продуктах сульфидов:

1. 4NH4Cl+МnO2=Сl2+МnСl2+4NH3+2Н2O.

2. NH4Cl=NH3+НСl.

3.4НСl+МnO2=Сl2+МnСl2+2Н2O.

При наличии в продуктах сульфидов:

4. FeS2+1,5Сl2+O2=FeCl3+2SO2.

В результате этой реакции образуется свежеобразованный трихлорид железа, в котором катион трехвалентного железа является мощным окислителем.

5. FeS+1,5Сl2+O2=FeCl3+SO2.

6. CuFeS2+2,5 Сl2+O2=CuCl2+FeCl3+2SO2.

7. ZnS+Cl2+O2=ZnCl2+SO2.

8. 2NH3+SO2+H2O+0,5 O2=(NH4)2SO4.

9. NiO+2HCl=NiCl2+H2O.

10. CoO+2HCl=CoCl2+H2O.

11. Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O.

Так, все присутствующие в продуктах окисленные и сульфидные минералы переходят в хлориды металлов при температурах ниже температуры их сублимации.

Непременным условием для комплексообразования МПГ и золота с хлор-ионом является создание необходимого и достаточного окислительно-восстановительного потенциала, при котором возможно окисление МПГ и золота.

Полуреакция окисления-восстановления золота:

Аu3++3е=Аu°

имеет стандартный окислительно-восстановительный потенциал Е°=+1,5 В.

Если ион трехвалентного золота участвует в комплексообразовании с хлором, то

Au3++4Сl=АuСl4,

и окислительно-восстановительный потенциал этой реакции Е°=+0,958 В.

Полуреакция окисления-восстановления платины:

PtCl62-+4e=Pt+6Cl-

имеет стандартный потенциал Е°=+0,763 В,

а для палладия Е°=+0,684 В.

Таким образом, для окисления МПГ и золота в присутствии хлор-иона как комплексообразователя необходимо применение окислителей, создающих Е° более 1.0 В.

При этом происходит коплексообразование МПГ и золота по реакциям:

12. Au+1,5Cl2+HCl=HAuCl4.

13. Pt+2Сl2+2НСl=H2PtCl6.

14. Pd+Cl2+2HCl=H2PdCl4.

Наличие в растворах вновь образованного трихлорида железа по реакциям 4, 5 и 11, являющегося сильным окислителем, также обеспечивает окисление МПГ и золота с образованием хлорных комплексов:

15. Au+FeCl3+НСl+Сl2=НАuСl4+FeCl2.

16 Pt+FeCl3+HCl+1,5Cl2=H2PtCl6+FeCl2.

17. Pd+FeCl3+2HCl+1,5Cl2=H2Pd Cl4+FeCl2.

Прохлорированный таким образом промышленный продукт направляется на операцию горячего водного выщелачивания хлоридов металлов растворами соляной кислоты, при этом в раствор переходит основная масса хлоридов цветных и редких металлов, а также МПГ и золота.

Извлечение хлоридов металлов и комплексов МПГ и золота из солянокислых растворов осуществляется дробным аммиачным осаждением гидроксидов металлов или сорбцией из растворов на активированных углях либо полимерных сорбентах.

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1

Промышленный продукт, представляющий собой окисленные никель-кобальтовые руды, содержащие NiO - 0,9%; СоО- 0,1%; Cr2O3-0,4%; SiO2 - 48% Аl2O3 - 6,6%; МnО 0,8%; СаО - 0,6%; МПГ - 0,14 г/т, измельчают и смешивают с двойным избытком хлорида аммония, необходимого для хлорирования целевых металлов. Дополнительно в шихту добавляют пиролюзит при расходе 25,0 кг/т, подготовленную таким образом шихту загружают в трубчатую печь, где в течение 1,5-3,0 часов проводят операцию низкотемпературного обжига при температуре 300-320°С, после чего обожженную массу выщелачивают в солянокислом растворе при температуре не выше 70-90°С в течение 0,5-1,5 часов. При выщелачивании извлечение металлов платиновой группы в виде гексахлорплатината платины и тетрахлорпалладита палладия составляет 98,3 и 97,7% соответственно. Никель, кобальт, алюминий и марганец практически полностью переходят при этом в раствор. Из раствора, полученного в результате выщелачивания, последовательно осаждают платиноиды в виде аммонийгексахлорплатината и аммонийтетрахлорпалладита. При значении рН равном 5 в осадок выпадают гидроксиды железа и алюминия, при рН=9 осаждаются марганец, никель и кобальт и, наконец, при рН=10-11 в осадок выпадают кальций и магний. Последовательное прокаливание полученных гидроксидов позволяет получить оксиды соответствующих металлов, регенерируя при этом аммиак, который при реакции с соляной кислотой образует хлористый аммоний, направляемый на операцию хлорирования исходного промышленного продукта.

Пример 2

Промышленный продукт, представляющий собой обожженный для удаления серы огарок сульфидного концентрата, содержащий золота 182 г/т, серебра 52 г/т, платины 10 г/т, палладия 13 г/т, смешивают с хлоридом аммония, добавляют пиролюзит при расходе 150 кг/т продукта, что обеспечивает окислительно-восстановительный потенциал ≥1,4 В. Далее в печи низкотемпературного обжига проводят операцию хлорирования при температуре 300-320°С в течение ≤0,5 часа. После обжига проводят выщелачивание в солянокислой среде в течение 2 часов при различных температурах (см. табл. 1, с примерами 2.1, 2.2, 2.3).

Как следует из таблицы, выщелачивание МПГ и золота начинается уже при температуре 40°С, оптимальные показатели достигаются в интервале температур 70-95°С. Извлечение в раствор золота, платины и палладия составляет: золота 90,0-93,9%, платины 94,8-98,8% и палладия 89,2-94,8%.

Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что заявленное изобретение - «Способ выделения благородных металлов из продуктов переработки руд» - обладает заявленными выше свойствами и совокупность отличительных признаков описываемого способа обеспечивает достижение указанного результата.

В результате проведенного анализа уровня техники выделения благородных металлов с целью их извлечения из продуктов переработки руд и другого содержащего их материала - шламов, отработанных катализаторов и т.п. аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку подобрана новая совокупность и очередность технологических воздействий, обеспечивающих глубокую безотходную переработку продуктов переработки руд и другого содержащего их материала - шламов, отработанных катализаторов и т.п., результатом которой является получение металлов платиновой группы и золота. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Неожиданным результатом изобретения является возможность термообработки для уменьшения потерь металлов при температуре не выше 320°С.

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, нет препятствий его осуществления на практике с использованием современных технических средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Способ переработки промышленных продуктов, содержащих металлы платиновой группы, цветные и благородные металлы, включающий термообработку промышленного продукта с хлоридом аммония с последующим выщелачиванием и извлечением упомянутых металлов из раствора, отличающийся тем, что в шихту для термообработки вводят природный минерал пиролюзит в соотношении 2,5-15,0 мас.ч. к обрабатываемому продукту, дополнительно вводят свежеобразованный трихлорид железа до достижения стандартного электродного потенциала 1,4 В, термообработку ведут при температуре не выше 320°C в течение 30-180 мин, а выщелачивание ведут солянокислым раствором с последующим выделением упомянутых металлов из раствора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу переработки ванадиево-титано-магнетитовых концентратов. Способ включает смешивание концентрата с раствором HCl с получением выщелоченного остатка.

Изобретение относится к области металлургии и может быть применено для комплексной переработки пиритсодержащего сырья. Способ комплексной переработки включает обжиг высушенного пиритсодержащего сырья при температуре 680÷725°С в токе воздуха, обедненного по содержанию кислорода добавлением азота, и три последовательных хлоридных выщелачивания: солянокислотное, хлоридное в присутствии кислорода воздуха и хлоридное в присутствии сильных окислителей в виде гипохлорита, хлора, диоксида хлора, азотной кислоты, озона.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа включает по крайней мере один этап электрохимической очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения чистых соединений железа, концентратов цветных и благородных металлов из пиритных огарков, являющихся отходами сернокислотного производства.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для концентрирования и отделения хлоридов металлов в/из содержащего хлорид железа (III) раствора соляной кислоты хлорид железа (III) превращают путем гидролиза в гематит и осаждают его из указанного раствора.
Изобретение относится к способу переработки медно-ванадиевой пульпы процесса очистки тетрахлорида титана. Способ включает отгонку тетрахлорида титана из медно-ванадиевой пульпы с получением кубового остатка .

Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в области химии, относящимся к получению оксида алюминия путем экстракции алюминия из материалов и/или оксида титана путем экстракции титана из материалов, содержащих титан.

Изобретения относятся к способам извлечения по меньшей мере одного редкоземельного элемента. Способы включают получение кислой композиции, содержащей по меньшей мере один редкоземельный элемент и по меньшей мере один редкий металл.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.

Группа изобретений относится к области обработки красного шлама. Способы включают выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением продукта выщелачивания, содержащего ионы первого металла, например алюминия, и твердое вещество.

Изобретение относится к cпособу переработки сульфидных золотосодержащих мышьяковистых концентратов. Способ включает шихтование, обжиг, обработку газовой фазы и выщелачивание огарка с извлечением золота, серебра, цветных и редких металлов.

Изобретение относится к способу переработки серебросодержащих концентратов. Осуществляют окислительно-хлорирующий обжиг с использованием хлоридов щелочных металлов с получением хлоридного огарка, выщелачивание хлоридного огарка и отделение кека от раствора.

Изобретение относится к способу переработки сульфидных золотосодержащих мышьяково-сурьмянистых концентратов или руд и может быть использовано при извлечении золота и сурьмы из полиметаллических сульфидных концентратов и руд, преимущественно с вкрапленным тонкодисперсным золотом.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству платиновых и благородных металлов. .

Изобретение относится к способам получения материала на основе платины, в частности пористого материала, и может быть использовано в производстве катализаторов, электродов, фильтров и других изделий, характеризующихся высокопористой структурой.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению металлов платиновой группы газофазным методом. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для извлечения золота, железа, цветных и редких металлов из золотосодержащих полиметаллических сульфидных материалов. Способ переработки сульфидных золотосодержащих мышьяковистых материалов в виде концентратов или руд включает шихтование, обжиг, обработку газовой фазы, выщелачивание огарка с извлечением золота, цветных и редких металлов. Шихту готовят, смешивая руду и/или концентрат с хлоридом аммония при массовом соотношении 1:0,3-1:3,0, дополнительно вводят в подготовленную шихту уголь при массовом соотношении 1:0,01-1:0,1 и подвергают обжигу в печи с виброкипящим слоем, образованным широкополосными ультразвуковыми свистками, при температуре не выше 300°C с получением в газовой фазе и последующим выделением смеси сублиматов FeCl2+FeCl3. Оставшийся огарок подвергают водному выщелачиванию растворимых хлоридов цветных и редких металлов. Затем из кека извлекают золото на центробежных концентраторах. Техническим результатом является повышение эффективности извлечения золота и ценных составляющих. 2 пр.
Наверх