способ получения селективных концентратов благородных металлов

Формула изобретения

1. Способ получения селективных концентратов благородных металлов из шламов электрорафинирования никеля, включающий двухстадийную сульфатизацию серной кислотой, первую стадию которой проводят при температурах 150-200°С, с последующим водным выщелачиванием и получением кека, и вторую, на которой кек первой стадии обрабатывают при температурах, обеспечивающих концентрирование платины и золота в кеке и извлечение в раствор при последующем водном выщелачивании металлов-спутников платины и палладия, отделение от полученного раствора кека и выделение из раствора второй стадии сульфатизации палладия осаждением восстановителем с последующим выделением металлов-спутников платины, отличающийся тем, что вторую стадию сульфатизации проводят при температуре 240-300°С в течение 1,5-3 ч, с последующей репульпацией кека в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³, а в качестве восстановителя при осаждении палладия используют низкомолекулярные органические соединения или растворимые неорганические восстановители, имеющие нормальный окислительно-восстановительный потенциал в сернокислой среде 0,6-0,85 В по отношению к водородному электроду.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура второй стадии сульфатизации составляет 250-280°С.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве органического восстановителя используют, например, этиловый или пропиловый спирты, этиленгликоль, паральдегид, вводимые в количестве 100-150% от теоретически необходимого для осаждения палладия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения селективных концентратов из анодных шламов электрорафинирования никеля, содержащих металлы платиновой группы.

Все известные способы получения селективных концентратов ориентированы на совместное концентрирование наряду с платиной и золотом также и палладия.

Известен способ получения селективных концентратов благородных металлов из шламов электролиза меди и никеля (И.Д. Резник, Никель, т.3, М., OOO “Наука и технологии”, 2003, с.576 и 577), включающий окислительно-сульфатизирующий обжиг, выщелачивание огарка в серной кислоте при температуре 80-90°С для отделения никеля, меди и железа. Выщелоченный огарок направляют на восстановительную плавку и отливку анодов, которые подвергают электролитическому растворению. В результате получают шлам, являющийся первым платиновый концентратом, второй платиновый концентрат в виде медной губки и электролит, из которого также извлекают платиноиды,

Схема отличается большим количеством операций и не позволяет выделить палладий в самостоятельный концентрат.

Наиболее близким является способ получения селективных концентратов из шламов электрорафинирования никеля (А.с. СССР №389158, МКИ С 22 В 7/00), предполагающий, в том числе, и выделение палладия в отдельный концентрат. По этому методу электролитные шламы сульфатизируются в две стадии с водным выщелачиванием и фильтрацией после каждой стадии, причем первую стадию осуществляют при температуре 150-200°С, обеспечивающей избирательное извлечение в раствор цветных металлов, а на второй температура поддерживается в интервале 210-350°С, при этом за 4-6 часов при введении в пульпу сульфатизации сульфатов щелочных металлов обеспечивается перевод в раствор спутников платины. При температурах свыше 300°С в раствор на 90-98% переходит палладий, для выделения которого вводят сульфат закиси железа при его расходе около 200% от стехиометрически необходимого. Получаемый палладиевый концентрат содержит 92-95% палладия.

Наиболее оптимальным с точки зрения последующего аффинажа является получение палладия в виде самостоятельного концентрата, однако выбранный в качестве прототипа способ обеспечивает получение палладиевого концентрата только при температуре сульфатизации 300°С и выше и времени процесса 4-6 часов. При столь высоких температурах наблюдается увеличение давления паров серной кислоты над ее растворами в течение длительного времени, что приводит к увеличению расхода реагентов, ухудшению условий труда.

Задачей изобретения является выделение селективных концентратов из шламов электролиза никеля. Техническим результатом, достигаемым изобретением, является получение селективных концентратов, в том числе и концентрата палладия, при снижении негативных явлений, связанных с испарением серной кислоты.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения селективных концентратов из шламов электрорафинирования никеля методом двухстадийной сульфатизации серной кислотой с выщелачиванием водой и отделением твердой фазы (кека) после каждой сульфатизации первая стадия проводится при температурах 150-200°С, а вторая при температурах, обеспечивающих концентрирование платины и золота в кеке и перевод в раствор металлов-спутников платины и палладия, восстановление палладия из раствора второй стадии сульфатизации с последующим выделением металлов-спутников платины, согласно изобретению, вторую стадию сульфатизации проводят при температуре 240-300°С в течение 1,5-3 часов с последующей репульпацией кека в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³, а в качестве восстановителя при осаждении палладия используют низкомолекулярные органические соединения или растворимые неорганические восстановители, имеющие нормальный окислительно-восстановительный потенциал в сернокислой среде 0,6-0,85 В по отношению к водородному электроду.

Оптимальная температура второй стадии сульфатизации составляет 250-280°С.

В качестве органического восстановителя, в частности, могут быть использованы такие низкомолекулярные органические соединения, как этиловый или пропиловый спирт, этиленгликоль, паральдегид, вводимые в количестве 100-150% от теоретически необходимого для осаждения палладия.

Условия второй стадии сульфатизации, приведенные в прототипе (температура, время), направлены на максимальный перевод в растворимую форму металлов-спутников платины. Добавка щелочного реагента на второй стадии сульфатизации способствует переходу металлов-спутников в раствор в виде стабильных комплексов, однако при этом несколько снижается переход в раствор палладия. Извлечение палладия в раствор по прототипу происходит только при температуре сульфатизации 300°С и выше и при времени обработки не менее 4 часов. Проведенными исследованиями установлено, что при осуществлении второй стадии в более мягких условиях и без введения щелочного реагента, а именно при температуре 240-300°С (преимущественно 250-280°С), можно за 1,5-3 часа перевести в растворимую форму до 90-99% металлов-спутников платины и до 80-90% палладия, серебро и селен. При этом платина и золото концентрируются в нерастворимом остатке сульфатизации. Не полностью перешедшие в раствор палладий и металлы-спутники доизвлекаются при репульпации кека второй стадии в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³. Заявленный диапазон концентраций обеспечивает необходимые показатели извлечения металлов-спутников и палладия в раствор. Полученный при выщелачивании сульфатный раствор представляет собой многокомпонентную систему с различными окислительно-восстановительными потенциалами элементов. В полученном растворе окислительно-восстановительный потенциал системы Ag₂SO₄/Ag равен 0,65 В, системы Н₂SеО₃/Sе - 0,74 В, что значительно ниже потенциала системы Pd²⁺/Pd. В этих условиях палладий может быть селективно осажден растворимыми неорганическими восстановителями, имеющими потенциал 0,6-0,85 В. При использовании низкомолекулярных органических восстановителей возможно использование также восстановителей с более низким окислительно-восстановительный потенциалом, поскольку даже в присутствии избытка восстановителя серебро, селен и металлы-спутники соосаждаются с палладием незначительно, а наличие органики в растворе не влияет на последующее выделение металлов. Серебро может быть выделено из раствора выщелачивания после второй стадии сульфатизации в виде хлорида серебра известным способом. Платина и золото концентрируются в нерастворимом остатке. Из раствора, полученного после отделения палладия, может быть известными способами выделен концентрат металлов-спутников. Таким образом, предложенные режимы позволяют получить необходимую номенклатуру концентратов при сохранении всех показателей по извлечению, устранив при этом явления, связанные с использованием серной кислоты при высоких температурах в течение длительного времени.

Эксперименты по получению селективных концентратов в условиях прототипа и заявляемого способа проводились в лабораторном масштабе на шламах цеха электрорафинирования никеля, имеющих следующий состав, %: Pt 0,40; Pd 2,21; Au 0,07; Rh 0,063. На первой стадии сульфатизации шламы подвергались обработке серной кислотой с концентрацией 700-800 г/дм³ при температуре 160-180°С в течение 4 часов при Т:Ж=1:2. Сульфатизационная масса разбавлялась водой до концентрации серной кислоты 200-250 г/дм³, после чего осуществлялось разделение раствора и кека первой стадии. Кек первой стадии сульфатизации содержал, %: Pt 1,74; Pd 9,5; Au 0,31; Rh 0,27; Ag 2,26; Se 2,24; Те 1,0, он подавался на вторую стадию сульфатизации. Условия второй стадии сульфатизации были различны в условиях прототипа и заявляемого способа.

При проведении сравнительных опытов в условиях прототипа (таблица 1) в пульпу второй стадии сульфатизации вводился сульфат калия в количестве 10-20% К₂SO₄ от массы кека и сульфатизация велась при температурах 210-300°С в течение 4-6 часов. Пульпу выщелачивали в воде при температуре 80°С в течение 1 часа, в пульпу выщелачивания был введен сульфат железа (II) из расчета 2 моля на 1 моль палладия. Как видно из таблицы 1, проведение опытов в условиях прототипа при температурах 210-300°С обеспечивает при незначительном содержании металлов-спутников в кеке второй стадии сульфатизации присутствие в нем палладия, при температуре свыше 300°С происходит его переход в растворимую форму и содержание его в кеке снижается, но при этом происходит увеличение давления паров серной кислоты.

В условиях разработанного способа (таблицы 2 и 3) вторую стадию сульфатизации проводили при температурах 250-305°С в течение 1,5-3 часов, полученную пульпу разбавляли до концентрации серной кислоты 180-250 г/дм ³ и проводили репульпацию в течение 1 часа при температуре 80°С. Далее пульпу подвергали выщелачиванию водой, кек отделяли от жидкой фазы и анализировали на содержание платиновых металлов. В раствор вводился восстановитель, в качестве которого были опробованы: органический - этиловый спирт, неорганический - сульфат железа (II) с Е°=0,771 В. Осадок, представляющий собой концентрат палладия, содержание которого составляло 90-95%, отделялся от раствора. Раствор содержал, г/дм³: Rh 0,2-0,4; Ru 0,1-0,2; Ir 0,04-0,08. Расход восстановителя составил 150% от требуемого для осаждения палладия. Извлечение металлов-спутников в раствор составило 95-99%, серебра - 98-99%. Дальнейшая переработка полученного раствора может осуществляться известными способами.

Как видно из таблиц 2 и 3, проведение второй стадии сульфатизации при температурах 240-300°С в течение 1,5-3 часов без подачи сульфата калия, но с последующей репульпацией позволяет сконцентрировать в нерастворимом остатке значительные количества платины и золота, отделив палладий (примеры 1, 3). Добавление сульфата калия при заявленных параметрах сульфатизации снижает извлечение палладия в раствор (примеры 2 и 3), а при повышении температуры свыше 300°С при удовлетворительных параметрах по извлечению происходит увеличение испарения серной кислоты.