Способ электрохимического извлечения благородных металлов из вторичного сырья

Авторы патента:

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

Владельцы патента RU 2730331:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)

Изобретение относится к электрохимии благородных металлов, в частности электрохлоринации, и может быть использовано при переработке вторичных металлов платиновой группы (МПГ). Способ включает обработку катализатора в электролите электрохлорирования с наложением прямого и переменного токов с предварительной активацией благородных металлов и последующим электроосаждением их на катоде в условиях уменьшения объема электролита. Предварительную активацию благородных металлов в катализаторе проводят в среде газообразных продуктов электролиза при постепенном заполнении засыпки катализатора электролитом на основе соляной кислоты. После заполнения электролитом - в инертном газе при давлении 5-10 атм. Уменьшение объема электролита в процессе ведут и контролируют за счет его переконденсации в отдельную накопительную емкость путем периодического сброса давления газов в систему конденсации до момента завершения накопления электролита в накопительной емкости. Добавляют свежий электролит до первоначального объема, повышают давление инертного газа до первоначального в 5-10 атм и повторяют цикл электроосаждения с периодическим сбросом давления. Изобретение позволяет упростить и повысить производительность процесса при обеспечении высокого процента извлечения благородных металлов. 2 пр.

Изобретение относится к электрохимии благородных металлов, в частности, электрохлоринации и может быть использовано при переработке вторичных металлов платиновой группы (МПГ), включая катализаторы, а также их концентратов и аффинированных металлов.

Известен способ извлечения благородных металлов из отработанных катализаторов, в котором обрабатываемый материал, в виде засыпки, помещают в межэлектродное пространство электролизера. Электрохимическое выщелачивание благородных металлов активируют путем предварительной переполюсовки электродов в статике для превращения его в объемный многополярный электрод, обеспечивающий анодное растворение металла во всем объеме материала. А циркуляцию электролита через засыпку от анода к катоду ведут со скоростью, определяемой из условий предотвращения сноса на катод гидратированных анионных комплексов хлоридных комплексов благородных металлов, образующихся при выщелачивании в объеме засыпки путем контролирования в начале процесса образования у анода бурого облака [1].

Имеющийся способ имеет следующие недостатки. Процесс депассивации МПГ в условиях только переменного тока является малоэффективным ввиду недостаточного выделения хлора на переменных электродах и невозможностью перевода благородного металла в водорастворимую форму. Поэтому высокое извлечение благородных металлов достигается при последующем длительном процессе хлорирования в прямом токе при одновременном его электросаждении. Время проведения последующей стадии электрохимического извлечения благородных металлов в условиях постоянного обеднения концентрации благородных металлов в электролите также возрастает. В результате производительность процесса извлечения в целом значительно снижается.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ электрохимического извлечения благородных металлов из вторичного сырья, преимущественно в виде отработанных катализаторов и концентратов, принятый в качестве прототипа, в котором предварительную активацию благородных металлов и последующее их электроосаждение из электролита на катод проводят при температуре 90-160°С при наложении переменного и постоянного токов, причем электроосаждение благородных металлов на катод ведут циклически при уменьшении объема электролита до прекращения прохождения тока, затем добавляют свежий электролит до первоначального объема и повторяют цикл электросаждения. Количество циклов электросаждения благородных металлов на катод составляет 1-3 [2].

Основным недостатком данного способа является длительность стадии уменьшения объема электролита до момента прекращения прохождения тока. В условиях, когда обрабатываемый материал имеет поры, насыщенные электролитом, момента прекращения прохождения тока можно добиться только в условиях длительной стадии эвакуации электролита из пор, например, за счет дополнительного внешнего нагрева засыпки и испарения электролита. При этом происходит спекание дисперсного материала и его последующее извлечение из установки затруднительно, эффективность процесса падает. Корме того, в условиях значительного содержания серы в отработанном катализаторе образуются пассивные формы благородного металла, которые не вскрываются в полном объеме при активации за счет наложения переменного и постоянного тока. Данные формы находятся в тонких порах, что затрудняет и удлиняет временной процесс отмывки и извлечения благородного металла.

Из существующего уровня техники не выявлены объекты, содержащие совокупность заявляемых существенных признаков. Это позволяет считать предлагаемый способ новым. Из существующего уровня техники не известна также совокупность признаков, отличных от признаков способа по ближайшему аналогу. Это позволяет считать предлагаемый способ обладающим изобретательским уровнем.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности процесса извлечения благородных материалов с получением технического результата, заключающегося упрощении и повышении производительности процесса, при обеспечении высокого процента извлечения благородных металлов.

Сущность способа

Технический результат достигается тем, что в известном способе электрохимического извлечения благородных металлов из вторичного сырья, включающем обработку материала в электролите электрохлорированием с наложением прямого и переменного токов с предварительной активацией благородных металлов и последующее электросаждение их на катод в условиях уменьшения объема электролита, предварительную активацию благородных металлов в катализаторе проводят в среде газообразных продуктов электролиза в процессе постепенного заполнения засыпки катализатора электролитом, а после заполнения электролитом - в инертном газе при давлении 5-10 атм. Уменьшение объема электролита в процессе электроосаждения благородных металлов ведут и контролируют за счет его переконденсации в отдельную емкость путем периодического сброса давления газов в систему конденсации до момента завершения накопления электролита в накопительной емкости. Затем добавляют свежий электролит до первоначального объема, повышают давление инертного газа до 5-10 атм и повторяют цикл электроосаждения с периодическим сбросом давления.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При предварительной обработке (активации) исходного катализатора в газовой фазе активными продуктами электролиза соляной кислоты в поры катализатора проникают газообразные активные реагенты (хлор и водород), которые способствуют депассивации благородного металла. В дальнейшем, при заполнении засыпки электролитом, подача внешнего давления инертного газа способствует проникновению жидкого электролита в мелкие поры материала. Дальнейшая обработка катализатора при температуре и давлении позволяет достичь более полного вскрытия пассивных фаз благородного металла, расположенного в узких порах. Сброс внешнего давления позволяет за счет эффекта расширяющегося газового поршня в порах вытолкнуть из них электролит вместе с растворенными продуктами реакции в общий объем электролита. Тем самым осуществляется эффективная промывка пор катализатора.

Примеры осуществления способа

Пример 1

Отработанный автокатализатор с содержанием платины - 0,1 масс. %, палладия - 0,04 масс. %, родия - 0,012 масс. % после помола загружали в автоклав-электролизер в количестве 20 кг. В нижнее свободное межэлектродное пространство автоклава-электролизера подавали электролит на основе соляной кислоты. Далее проводили его электрохимическое разложение в течение 0,5 часа, обрабатывая катализатор активным хлором и водородом в газовой фазе.

Затем снизу засыпки катализатора подавали электролит при включенной нижней паре электродов постоянного тока в течении 1 часа, постепенно заполняя засыпку электролитом до конечного объемного соотношения Т/Ж=1/(1-2). Далее в автоклав-электролизер подавали инертный газ при давлении 5 атм и начинали разогрев засыпки переменным током до температуры 150°С. При достижении температуры 90°С начинали электрохлорирование материала в переменном токе с частотой 1-100 Гц и постоянном токе 20-30А. Выдержка при температуре 150°С и давлении 10 атм составляла 1 час. Далее переменный ток отключали и проводили постепенное снижение давления за счет снижения температуры. В процессе электроосаждения растворенных благородных металлов на катод осуществляли периодический сброс давления паров автоматическим клапаном в систему конденсации, тем самым частично понижая уровень электролита в засыпке. Дальнейшая продувка инертным газом позволила сократить время стадии электроосаждения до момента окончания накопления электролита в накопительной емкости до 8 часов. Для более полного извлечения благородных металлов в электролизер снова заливали свежий электролит и электроосаждение благородных металлов проводили без разогрева в условиях накачки давления инертного газа 5 атм и периодического его сброса с парами электролиза. В конце процесса остатки электролита сливали и объединяли с конденсатом для повторного применения. Данный процесс занял 4 часа. Общее извлечение составило по платине - 97 масс. %, палладию - 99 масс. %. родию -84 масс. %.

Пример 2

Отработанный нефтехимический катализатор на основе гамма-оксид алюминия в виде гранул в количестве 20 кг с содержанием платины 0.23 масс. % засыпали в автоклав-электролизер. В нижнее свободное межэлектродное пространство электролизера подавали электролит на основе соляной кислоты и проводили его электрохимическое разложение в течение 1 часа. Затем постепенно снизу засыпки катализатора подавали электролит при включенной нижней паре электродов постоянного тока в течении 1 часа, заполняя засыпку электролитом в конечном объемном соотношении Т/Ж=1/(1-2). Далее в автоклав-электролизер подавали инертный газ при давлении 10 атм и начинали разогрев засыпки переменным током до температуры 180°С. При достижении температуры 60°С начинали электрохлорирование материала в переменном токе с частотой 1-100 Гц и постоянном токе 20-30A. Выдержка при температуре 180°С и давлении 15 атм составляла 1 час. Далее переменный ток отключали и проводили постепенное снижение давления за счет снижения температуры. В процессе электроосаждения растворенных благородных металлов на катод осуществляли периодический сброс давления паров автоматическим клапаном в систему конденсации, тем самым частично понижая уровень электролита в засыпке. Дальнейшая продувка инертным газом позволила сократить время стадии электроосаждения до момента окончания накопления электролита в накопительной емкости до 7 часов. Для более полного извлечения благородных металлов в электролизер снова заливали свежий электролит и электроосаждение благородных металлов проводили без разогрева в условиях накачки давления инертного газа 10 атм и периодического его сброса с парами электролиза. В конце процесса остатки электролита сливали и объединяли с конденсатом для повторного применения. Данный процесс занял 4 часа, общее извлечение составило по платине 97 масс. %.

Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить производительность при обеспечении высокого процента извлечения благородных металлов по сравнению с прототипом.

Список литературных источников

1. Патент 2198947 Российская Федерация, МПК С22В 11/00, С22В 3/04, С22В 7/00. Способ извлечения благородных металлов /Антонов А.А., Морозов А.В., Крыщенко К.И. - Заявка: 2000123379/02, 12.09.2000, опубл.: 10.08.2002 Бюл. №22.

2. Патент 254025 Российская Федерация, МПК С22В 11/00, С25С 1/20, С22В 7/00. Способ электрохимического извлечения благородных металлов/Антонов А. А., Морозов А. В., Новиков А. А., Сапелкин В. С.- Заявка: 2014107078/02, 26.02.2014, опубл.: 10.02.2015 Бюл. №4.

Способ электрохимического извлечения благородных металлов из отработанных катализаторов, включающий обработку катализатора в электролите электрохлорирования при наложении прямого и переменного токов с предварительной активацией благородных металлов и последующим электроосаждением их на катоде в условиях уменьшения объема электролита, отличающийся тем, что предварительную активацию благородных металлов в катализаторе проводят в среде газообразных продуктов электролиза при постепенном заполнении засыпки катализатора электролитом на основе соляной кислоты, а после заполнения электролитом - в инертном газе при давлении 5-10 атм, при этом уменьшение объема электролита в процессе электроосаждения благородных металлов ведут и контролируют за счет его переконденсации в отдельную накопительную емкость путем периодического сброса давления газов в систему конденсации до момента завершения накопления электролита в указанной накопительной емкости, после чего добавляют свежий электролит до первоначального объема, повышают давление инертного газа до первоначального в 5-10 атм и повторяют цикл электроосаждения с периодическим сбросом давления.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород. Устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород содержит рабочую камеру и ресивер, соотношение объемов которых составляет <1:200, вакуумный насос с производительностью ≥0,5 м3/с, подключенный к ресиверу, быстродействующие пневматические клапаны откачки и напуска атмосферы.

Двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома // 2729694

Изобретение относится к двухванной отражательной печи для переплава алюминиевого лома. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две наклонные площадки, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, четыре летки, газоход и сварной каркас, на котором все размещено.

Двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома // 2729675

Изобретение относится к двухванной отражательной печи для переплава алюминиевых ломов. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, горелки, сливные летки и газоходы и систему пылегазоочистки с входящей в нее камерой смешения, дымососом и блоком пылегазоочистки, выполненную с возможностью работы на естественной и искусственной тяге, согласно изобретению печь снабжена двумя наклонными площадками в корпусе печи, размещенном на сварном каркасе, залитом бетоном с наполнителем из крошки легковесного шамотного кирпича и двойным теплоизоляционным слоем из огнеупорного картона МКРКЛ-450, стальным коробом, приваренным к каркасу печи и выполненным с теплоизоляцией между ним и каждой стенкой корпуса, состоящей из двойного теплоизоляционного муллитового марки МЛФ-260 стекловолокнистого слоя и слоя листового асбокартона, своды имеют огнеупорную обмазку с уложенным сверху двойным теплоизоляционным слоем из огнеупорного картона МКРКЛ-450, наклонные площадки и поды двух ванн выполнены из корундовых блоков, уложенных на теплоизоляционный слой из огнеупорного картона МКРКЛ-450 и легковесного кирпича, горелки выполнены в виде инжекционных четырехрядных сорока восьми смесительных горелок высокого давления, при этом каждая из размещенных в каждой боковой стенке горелок направлена под углом на наклонную площадку и под углом к оси печи, а каждая установленная в задней торцевой стене горелка направлена под углом на каждую подину, при этом печь имеет четыре рабочих окна со сводами и рабочими заслонками, два из которых выполнены с возможностью работы в качестве шлаковых окон, четыре сливные летки в задней стенке, четыре поворотных футерованных желоба с возможностью поворота в процессе разливки жидкого металла, четыре промежуточных носка, четыре поворотные футерованные чаши с приваренным в каждой в нижней ее части валом, конец которого впрессован во внутреннюю обойму шарикового подшипника, а его наружная обойма зафиксирована в кронштейне, закрепленном в задней стенке печи, причем к каждой поворотной футерованной чаше приварен футерованный желоб с ручками для обеспечения последовательной разливки наплавленного в печи металла в разливочное оборудование, расположенное в секторе обслуживания с углом 130°, и экономайзером.

Отражательная печь для переплава алюминиевого лома // 2729232

Изобретение относится к отражательной печи для переплава алюминиевых ломов. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, накопительную ванну и наклонную площадку, ограниченные подом и стенками, свод, две сливные летки, две поворотные чаши с приваренными желобами, газоход и сварной каркас, на котором все размещено.

Способ очистки хлоридного раствора от железа // 2725322

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для очистки от железа хлоридных растворов, образующихся при переработке медно-никелевого сырья и при солянокислотном выщелачивании полиметаллического сырья.

Способ термической переработки твердых отходов // 2722937

Изобретение относится к переработке твердых отходов и может быть использовано в металлургической, химической, строительной и других областях промышленности. Способ термической переработки твердых отходов включает предварительное измельчение отходов до размера частиц «-150 мм».

Способ выщелачивания и извлечения золота и серебра из пиритных огарков // 2721731

Группа изобретений относится к переработке золотосодержащих и серебросодержащих отходов горно-обогатительных комбинатов. Пиритные огарки перерабатывают путем агитационного тиомочевинного выщелачивания пиритных огарков с извлечением золота и серебра.

Улучшенный шлак от производства цветных металлов // 2719977

Группа изобретений относится к использованию шлака производства цветных металлов в строительной промышленности. Шлак содержит при расчете на сухое вещество и при выражении присутствия металла через совокупное содержание металла, присутствующего в виде металла в элементарной форме, и металла, присутствующего в окисленном состоянии, по меньшей мере 7 мас.% и не более 49 мас.% железа, не более 1,3 мас.% меди, по меньшей мере 24 мас.% и не более 44 мас.% диоксида кремния, по меньшей мере 2,0 мас.% и не более 20 мас.% оксида кальция, по меньшей мере 0,10 мас.% и не более 1,00 мас.% цинка, по меньшей мере 0,10 мас.% и не более 2,5 мас.% оксида магния, по меньшей мере 4,0 мас.% и не более 12 мас.% оксида алюминия и по меньшей мере 0,005 мас.% и не более 0,100 мас.% свинца.

Способ переработки отходов окисленного цинкового порошка // 2718244

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки отходов цинка в виде изгари после цинкования. Отходы окисленного цинкового порошка перерабатывают путем расплавления цинка при температуре 440-470°С с получением расплава и его центробежной фильтрации.

Двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома // 2717754

Изобретение относится к двухванной отражательной печи для переплава алюминиевого лома. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, ограниченные подами и стенками накопительные ванны, наклонные площадки, два больших свода - нижний и верхний, расположенные один над другим с образованием между ними промежутка для дымохода, верхние своды над наклонными площадками, рабочие и шлаковые окна с устройством для подъема и опускания заслонки рабочего и шлакового окон, имеющим электрический привод, сливные летки, сварной каркас, на котором размещен корпус, газоход со встроенным в боров экономайзером и систему пылегазоочистки, выполненную с возможностью работы на естественной и искусственной тяге, при этом сварной каркас залит бетоном с наполнителем из диатомитовой крошки, имеет три теплоизоляционных слоя из легковесного кирпича и листового асбокартона под подиной, три теплоизоляционных слоя из легковесного кирпича ШЛ-0,4 и четыре слоя листового асбокартона под наклонной площадкой, две наклонные площадки и поды двух ванн выполнены из корундовых блоков КС-95, уложенных на три слоя асбокартона с подбивкой из диатомитовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой, при этом наклонные площадки и поды двух ванн разделены стенкой, к каркасу печи приварен стальной короб, имеющий теплоизоляцию между ним и каждой стенкой, состоящую из асбестовой крошки, огнеупорной ваты, огнеупорных матов, диатомитовой крошки и теплоизоляционного муллитового марки МЛФ-260 стекловолокнистого слоя, верхние своды над наклонными площадками и ваннами имеют двойной слой огнеупорного теплоизоляционного муллитокремнеземистого войлока МКРВ-200, двойной слой огнеупорных теплоизоляционных матов, при этом в передней торцевой стенке размещены шесть трехрядных инжекционных горелок среднего давления, направленных под углом на наклонные площадки, в задней торцевой стенке размещены шесть трехрядных тридцатитрехсмесительных горелок, направленных под углом на подины, в стенках печи выполнены четыре рабочих окна, два из которых - шлаковые, в задней торцевой стене выполнены четыре летки.

Способ переработки сульфидных концентратов, содержащих пирротин, пирит, халькопирит, пентландит и драгоценные металлы // 2712160

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к гидрометаллургической переработке сульфидных концентратов, содержащих цветные металлы, железо и драгоценные металлы.