способ переработки отходов, содержащих цветные и платиновые металлы

Формула изобретения

Способ переработки отходов, содержащих цветные и платиновые металлы, включающий шихтовку отходов с флюсом, плавку шихты, разделение продуктов плавки на шлак и сплав, содержащий медь и платиновые металлы, отличающийся тем, что в качестве флюса используют гидроксид натрия, шихтовку проводят с медью при содержании меди 80-30 вес.%, флюса 10-35 вес.% и отходов 10-35 вес.%, плавку ведут при температуре 1100-1200°С в течение 10-20 мин, полученный сплав подвергают электрохимическому растворению в растворе сульфата меди, а полученный при этом шлам, содержащий платиновые металлы, обрабатывают в растворе серной кислоты для очистки от примесей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению цветных, благородных металлов и их сплавов, получаемых при утилизации электронных приборов и деталей, а также для переработки бракованных изделий. Данное сырье имеет значительные примеси по элементам, такие как никель, кобальт, цинк, железо. Указанные примеси в значительной степени снижают физико-химические и механические свойства сплавов и значительно осложняют процесс рециклинга благородных металлов.

Известен способ переработки отработанных катализаторов, содержащих платиновые металлы, на основе оксида алюминия (пат. RU № 2140999, опубл. 10.11.1999 г.). Способ заключается в измельчении, шихтовании с гидроксидом щелочного металла, спекании, водном выщелачивании спека с переводом алюмината натрия в раствор, фильтрации и кислотной обработке твердого остатка с получением концентрата платиновых металлов, измельчение ведут до -3 мм, шихтование при соотношении гидроксид щелочного металла:катализатор (0,8-1,2):1, спекание при температуре 400-700°С в течение 1-2 ч, водное выщелачивание в присутствии щелочного реагента, а кислотную обработку при рН 1,5-2,0 с введением неорганического восстановителя.

Недостатками этого способа является необходимость тонкого измельчения исходного материала, высокое количество вспомогательных реагентов, сложность аппаратурного оформления и низкая степень извлечения платиновых металлов.

Известен способ переработки разделанного аккумуляторного лома (пат. RU № 2178008, опубл. 10.01.2002 г.), включающий в себя последовательную двухстадийную плавку металлической и сульфатно-окисной фракции на черновой свинцово-сурьмянистый сплав и штейно-шлаковый отвальный продукт, плавку разделанного аккумуляторного лома ведут в сульфидно-сульфатном натриевом расплаве, плавку металлической фракции на первой стадии и плавку сульфатно-окисной фракции на второй стадии ведут в непрерывно циркулирующем расплаве, а циркуляцию расплава осуществляют газлифтным способом и совмещают с окислительной или восстановительной обработкой расплава.

Недостатками этого способа является необходимость проведения двухстадийной плавки, что ведет к повышенным энергозатратам и потерям благородных металлов.

Известен способ переработки алюмоплатиновых катализаторов, преимущественно содержащих рений (пат. RU № 2204619, опубл. 27.09.2005 г.). Способ переработки заключается в первоначальном обжиге катализатора в температурном диапазоне 300-450°С в течение 2-3 ч, приводящем к более полному переводу ценных металлов в раствор с последующим сульфидным осаждением платины и рения тиоацетамидом.

К недостаткам данного способа можно отнести большой объем растворов и необходимость их утилизации. Также к недостаткам данного способа относится достаточно невысокая степень извлечения платиновых металлов.

Известен способ переработки отходов, содержащих цветные и платиновые металлы (а.с. SU № 1587069, опубл. 23.08.1990 г.), выбранный в качестве прототипа. Способ включает шихтовку отходов с флюсом, плавку шихты, разделение жидких продуктов плавки на шлак и сплав, содержащий платиновые металлы, измельчение полученного сплава. Шихтовку проводят с добавлением нитратов щелочных металлов или перманганата калия в количестве 1-10% от массы отходов, а в полученный жидкий сплав вводят добавки, выбранные из группы: углерод, кремний, сера, селен, теллур, карбиды металлов, до содержания их в сплаве 0,1-1,0%. Извлечение металлов в сплав составляет 94 и 96% платины и палладия соответственно.

Недостатком данного способа является относительно низкая степень извлечения платиновых металлов.

Техническим результатом является повышение степени извлечения платиновых металлов из отходов, содержащих цветные и платиновые металлы.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки отходов, содержащих цветные и платиновые металлы, включающем шихтовку отходов с флюсом, плавку шихты, разделение продуктов плавки на шлак и сплав, содержащий медь и платиновые металлы, в качестве флюса используют гидроксид натрия, шихтовку проводят с медью при содержании меди 80-30 вес.%, флюса 10-35 вес.% и отходов 10-35 вес.%, плавку ведут при температуре 1100-1200°С в течение 10-20 мин, полученный сплав подвергают электрохимическому растворению в растворе сульфата меди, а полученный при этом шлам, содержащий платиновые металлы, обрабатывают в растворе серной кислоты.

Шихтовка отходов флюсом, в качестве которого используют гидроксид натрия, в расплаве чистой меди обеспечивает необходимые условия, при которых снижается температура расплавления платиноидов и увеличивается скорость диффузии, что позволяет перевести платину и палладий из отходов в расплав меди.

Ведение плавки при температуре 1100-1200°С обеспечивает расплавление меди.

Электрохимическое растворение полученного после плавки сплава, содержащего медь и платиновые металлы, в растворе сульфата меди обеспечивает наиболее полное разделение меди и платиноидов.

Обработка полученного шлама, содержащего платиновые металлы, в растворе серной кислоты с подачей воздуха обеспечивает очистку от примесей, например оксида меди.

Использование серной кислоты для очистки шлама, содержащего платиновые металлы, обусловлено тем, что помимо платины и палладия в нем присутствует оксид меди, который в растворе серной кислоты ведет себя следующим образом:

2Cu+O₂=2CuO

2CuO+H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂ O

Способ осуществляют следующим образом. Используют промышленные отходы, содержащие цветные и платиновые металлы, а именно платину и палладий. В печь загружают чистую медь и нагревают до температуры 1100-1200°С. В расплав меди сверху загружают флюс, в качестве которого используют гидроксид натрия при содержании меди 80-30 вес.%, флюса 10-35 вес.% и отходов 10-35 вес.%. На слой флюса загружают промышленные отходы, содержащие цветные и платиновые металлы. После загрузки всех компонентов расплав перемешивают и ведут плавку, например, в индукционной печи, при температуре 1100-1200°С в течении 10-20 мин. При таком времени выдержки достигается максимальный переход платины и палладия из отходов в расплав меди. Благодаря такому способу плавки снижается температура плавления платины и палладия, увеличивается скорость диффузионного перехода платиноидов в расплав меди, что способствует более полному переходу данных металлов из отходов в расплав меди, а примеси, содержащиеся в отходах, удаляют в виде шлака.

Далее полученный сплав меди и платиновых металлов в качестве анода отправляют на электрохимическое растворение в растворе 60-100 г/л сульфата меди и 20-40 г/л сульфата меди и 30 г/л серной кислоты. Сила тока 0,7-1,0 А. В ходе электрохимического растворения получают катодную медь и шлам, содержащий платину, палладий и до 10-20 % оксида меди. Полученную медь используют для шихты в плавке, а шлам, содержащий платину и палладий, обрабатывают в растворе серной кислоты и очищают от оксида меди.

Пример 1. В качестве промышленных отходов, содержащих цветные и платиновые металлы, используют сухие конденсаторы, содержащие CaO 25,6 %, MgO 14,9 %, Ni 0,59 %, Zn 0,05 %, Fe 1,54 %, Sn 2,31 %, Pb 2,49 %, неметаллические примеси, Pl 2,8 %, Pt 0,8 %.

Медь в количестве 100 г загружают в индукционную печь, нагревают до температуры 1100°С. В расплав меди добавляют 15 г флюса, в качестве которого используют гидроксид натрия NaOH при содержании меди 80-30 вес.%, флюса 10-35 вес.% и отходов 10-35 вес.% и 15 г промышленных отходов.. Расплав тщательно перемешивают и выдерживают при температуре 1100°С в течение 15 минут в индукционной печи.

В результате плавки получают сплав меди и платиновых металлов и шлак. Сплав меди и платиновых металлов используют в качестве анода при электрохимическом растворении в растворе 60-100 г/л сульфата меди и 20-40 г/л серной кислоты. Сила тока 0,7-1,0 А. В результате получают катодную медь чистотой 99,9% и шлам, содержащий порядка 80 % платины и палладия. Шлам, содержащий платину и палладий, обрабатывают в растворе серной кислоты с подачей воздуха. Извлечение из промышленных отходов платины и палладия составляет 96% и 98% соответственно. Извлекают палладий и платину известными гидрометаллургическими способами, другие цветные металлы из промышленных отходов переходят в шлак.

Пример 2. В качестве промышленных отходов, содержащих цветные и платиновые металлы, используют сухие конденсаторы, содержащие CaO 25,6 %, MgO 14,9 %, Ni 0,59 %, Zn 0,05 %, Fe 1,54 %, Sn 2,31 %, Pb 2,49 %, неметаллические примеси, Pl 2,8 %, Pt 0,8 %.

Медь в количестве 100 г загружают в индукционную печь, нагревают до температуры 1150°С. В расплав меди добавляют 40 г флюса, в качестве которого используют гидроксид натрия NaOH при содержании меди 80-30 вес.%, флюса 10-35 вес.% и отходов 10-35 вес.% и 40 г промышленных отходов. Расплав тщательно перемешивают и выдерживают при температуре 1150°С в течение 20 минут. В результате плавки получают сплав меди и платиновых металлов и шлак. Сплав меди и платиновых металлов используют в качестве анода при электрохимическом растворении в 60-100 г/л сульфата меди и 20-40 сульфата меди и 30 г/л серной кислоты. Сила тока 0,7-1,0 А. В результате получают катодную медь чистотой 99.9% и шлам, содержащий порядка 80 % платины и палладия. Шлам, содержащий платину и палладий, обрабатывают в растворе серной кислоты с подачей воздуха. Извлечение платины и палладия составляет 96% и 98% соответственно.

Таким образом, способ обеспечивает высокую степень извлечения платиновых металлов из промышленных отходов, содержащих цветные и платиновые металлы.