способ обогащения шламов электролиза никеля и других продуктов, содержащих платиновые металлы, золото и серебро

Формула изобретения

Способ обогащения шламов электролиза никеля и других продуктов, содержащих платиновые металлы, золото и серебро, включающий флотацию и автоклавное окислительное сернокислотное выщелачивание, отличающийся тем, что автоклавное выщелачивание проводят перед флотацией и ведут его в растворе серной кислоты при температуре 108-110°С и парциальном давлении кислорода 0,4-1,0 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам переработки электролитных шламов и других продуктов, содержащих металлы платиновой группы, золото и серебро.

Шламы электролиза никеля, полученные из медно-никелевых руд, содержат платиновые металлы, золото, серебро, селен и теллур, диоксид кремния, оксиды и ферриты никеля и железа, сульфиды меди и никеля.

Гидрометаллургические технологии переработки медно-никелевых файнштейнов предполагают концентрирование благородных металлов, золота и серебра наряду с элементарной серой в нерастворимых остатках выщелачивания. После удаления элементарной серы известными методами (автоклавная выплавка серы, растворение в органических растворителях и др.) нерастворимый остаток представляет собой первичный концентрат благородных металлов. Основу его составляют сульфиды цветных металлов, элементарная сера и диоксид кремния.

При переработке электролитных шламов и других продуктов, содержащих платиновые металлы, золото и серебро, необходимо возможно более полно отделить от благородных металлов примеси и получить богатый коллективный или селективные концентраты благородных металлов, пригодные для аффинажа.

Для удаления цветных металлов из шламов и других остатков, содержащих значительное количество оксидов никеля, предложен двустадийный процесс автоклавного выщелачивания (патент США №5108721, МКИ B 01 F 1/00, C 01 G 53/10). На первой стадии выщелачивания анодных шламов разбавленной серной кислотой при давлении 0,4-0,55 МПа и температуре 155-170°С в отсутствии кислорода растворяется оксид никеля, на второй, осуществляемой в том же автоклаве, но под давлением кислорода 0,2-0,35 МПа, температуре 110-140°С и расходе серной кислоты, обеспечивающем конечную кислотность на уровне 50 г/дм³, окисляют и переводят в раствор медь.

Метод позволяет извлечь в раствор цветные металлы, но не обеспечивает удаления диоксида кремния и других примесей, не вскрываемых автоклавным сернокислотным выщелачиванием.

По способу гидрометаллургического обогащения платиновыми металлами анодных шламов никелевого производства (А.с. СССР №114369, С 22 В 11/04, 3/00) промытый никелевый шлам выщелачивают водой при температуре около 140°С и высоком парциальном давлении кислорода (1,5 МПа). Выщелоченный остаток обрабатывают известными способами на магнитном сепараторе и гидравлическом классификаторе для отделения магнитных оксидов железа и кремнезема.

Недостатками данного способа являются получение богатых оборотных продуктов - магнитного продукта, с содержанием палладия, близким к содержанию в исходном шламе, невозможность эффективного удаления методами магнитной сепарации и гидравлической классификации оксидов никеля, тонкодисперсного диоксида кремния, разубоживающих концентрат.

Ближайшим аналогом заявляемого способа является флотационно-автоклавная схема переработки шламов электрорафинирования никеля (И.Н.Масленицкий. Флотационно-автоклавная схема переработки анодных шламов никелевого электролиза. Цветные металлы, 1959, №7, 36-40), согласно которой шлам репульпируют и флотируют в сернокислом растворе по схеме, включающей основную флотацию и двукратную перечистку концентрата. В качестве флотореагентов использовали собиратель - бутиловый аэрофлот и вспениватель - ИМ-68. Полученный пенный продукт подвергают магнитной сепарации для удаления ферритов и затем выщелачивают водой в автоклаве при температуре 115-120°С и парциальном давлении кислорода 1,5-2,0 МПа с целью удаления сульфидов цветных металлов. В оборотные продукты - магнитный концентрат (0,86% Pd) и хвосты флотации (˜700 г/т Pd), извлекается 3,7% палладия. Эти продукты предлагают плавить на сульфидный сплав, который после дробления и измельчения присоединять к исходному шламу. Потери палладия с раствором автоклавного выщелачивания составляют ˜1%; прямое извлечение палладия в концентрат - 95,3%.

Недостатком данного способа является получение богатых благородными металлами оборотных продуктов, требующих специальной переработки, которая усложняет технологическую схему и связана с увеличением объема незавершенного производства и дополнительными потерями благородных металлов. При автоклавном выщелачивании в предлагаемом режиме с раствором теряется около 1% палладия.

Задачей изобретения является разработка метода обогащения никелевых шламов и других продуктов, содержащих металлы платиновой группы, золото и серебро.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является избирательное удаление цветных металлов и примесных элементов, в том числе трудно вскрываемых оксидов, высокое прямое извлечение благородных металлов в коллективный концентрат, отсутствие богатых оборотных продуктов, требующих специальной переработки.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе обогащения шламов электролиза никеля и продуктов, содержащих платиновые металлы, золото и серебро, включающем флотацию и автоклавное окислительное выщелачивание, согласно изобретению, автоклавное окислительное выщелачивание проводят перед флотацией и ведут его в растворе серной кислоты при температурах 108-110°С и парциальном давлении кислорода 0,4-1,0 МПа.

Предшествующее флотации окислительное низкотемпературное автоклавное выщелачивание шламов (НТВ) в растворе серной кислоты позволяет селективно перевести в раствор цветные металлы, за исключением трудновскрываемых оксидов и ферритов никеля, и значительную часть серы и теллура, а также подготовить материал к флотации за счет разрушения в процессе выщелачивания конгломератов оксидных фаз с фазами благородных металлов. Разрушение конгломератов позволяет исключить магнитную сепарацию и значительно снизить содержание платиновых металлов в хвостах флотации, т.е. уменьшить извлечение платиновых металлов в оборотные продукты.

Автоклавное окислительное выщелачивание рекомендуется проводить при температуре 108-110°С, парциальном давлении кислорода 0,4-1,0 МПа, дозировке серной кислоты из расчета остаточного содержания ее в растворе 5-50 г/дм³, в течение 1,5-3 часов при интенсивном перемешивании.

При парциальном давлении кислорода менее 0,4 МПа и температуре ниже рекомендуемых пределов увеличивается продолжительность процесса или снижается извлечение в раствор цветных металлов. Увеличение парциального давления кислорода свыше 1 МПа и повышение температуры свыше указанных пределов может сопровождаться увеличением извлечения в раствор металлов платиновой группы, что видно из описания ближайшего аналога.

Флотацию рекомендуется проводить в сернокислом растворе, содержащем 20-100 г/дм³ серной кислоты, при содержании твердой фазы в пульпе 10-15% с использованием реагентов, например в качестве собирателя - бутилового ксантогената, депрессора оксидов и силикатов - жидкого стекла и вспенивателя - Т-66. Для получения высококачественных концентратов и бедных благородными металлами хвостов рекомендуется проводить 1-2 операции контрольной флотации камерного продукта и 2-3 перечистки пенного продукта.

Применение данного способа к никелевым шламам позволяет сократить массу материала и повысить содержание в нем благородных металлов в 10-30 раз, обеспечить прямое извлечение суммы благородных металлов в богатый концентрат до 99,3-99,84%, снизить извлечение оксида железа до 0,4-1,1% и диоксида кремния до 4-6% и менее от содержания в исходном шламе.

Применение данного способа к другим продуктам, содержащим металлы платиновой группы, золото и серебро, позволяет сократить массу материала и повысить содержание в нем благородных металлов в 2-4 раза, обеспечить прямое извлечение суммы благородных металлов в концентрат до 99,8-99,9%, снизить извлечение диоксида кремния до 8-15% и менее от содержания в исходном материале.

Пример 1. Никелевый шлам выщелачивали в 3-х литровом автоклаве при температуре 108-110°С, отношении Ж:Т=8, парциальном давлении кислорода 0,4 МПа, интенсивности перемешивания 2800 мин^-1 в течение 2 часов, обеспечивая конечную кислотность ˜50 г/дм³. Полученный кек флотировали в открытом цикле с двумя перечистками концентрата и одной контрольной флотацией хвостов.

По совокупности операций НТВ-флотация шлам обогащается 13,2 раза. Флотоконцентрат содержит 17,2% палладия, <0,5% диоксида кремния, 0,5% железа. Хвосты содержат 110 г/т палладия. Прямое извлечение палладия в концентрат 99,84%. Палладий в растворе автоклавного выщелачивания не обнаружен.

Пример 2. Никелевый шлам выщелачивали в режиме примера 1, полученный кек флотировали в замкнутом цикле с двумя перечистками концентрата и одной контрольной флотацией хвостов при том же реагентном режиме, что и в примере 1.

Концентрат содержит 15,7% палладия, 0,79% железа и <0,5% диоксида кремния, хвосты - 112 г/т палладия. Прямое извлечение палладия в концентрат составило 99,83%. Палладий в растворе автоклавного выщелачивания не обнаружен.

Пример 3. Никелевый шлам выщелачивали при температуре 108-110°С, парциальном давлении кислорода 0,4 МПа, отношении Ж:Т=8, интенсивности перемешивания 2800 мин ^-1 в течение 3 часов, обеспечивая конечную кислотность ˜50 г/дм³. Полученный кек флотировали в режиме примера 1.

По совокупности операций НТВ-флотация шлам обогащается в 30 раз.

Флотоконцентрат содержит 1,22% меди, 2,15% никеля, 39,0% палладия, 20,0% серы, 0,5% SiO₂, 0,75% железа. Хвосты содержат 270 г/т палладия, Ni - 40,3%, SiO₂ - 2.1%. Прямое извлечение палладия в концентрат 99,63%. Палладий в растворе автоклавного выщелачивания не обнаружен.

Пример 4. Никелевый шлам выщелачивали при температуре 108-110°С, парциальном давлении кислорода 1,0 МПа, отношении Ж:Т=8, интенсивности перемешивания 2800 мин^-1 в течение 3 часов, обеспечивая конечную кислотность ˜5-10 г/дм³. Полученный кек флотировали в режиме примера 1.

По совокупности операций НТВ-флотация шлам обогащается в 29,2 раза. Флотоконцентрат содержит 1,53% меди, 6,7% никеля, 38,0% палладия, 16,7% серы, в т.ч. 2,2% элементарной, <0,5% диоксида кремния. Хвосты содержат 554 г/т палладия, меди - 0,25%, никеля - 33,7%, диоксида кремния - 1,92%. Прямое извлечение палладия в концентрат 99,3%. Палладий в растворе автоклавного выщелачивания не обнаружен.

Пример 5. Остаток от переработки коллективного файнштейна выщелачивали при температуре 108-110°С, парциальном давлении кислорода 0,4 МПа, отношении Ж:Т=6,25, интенсивности перемешивания 2800 мин^-1 в течение 3 часов, обеспечивая конечную кислотность ˜50 г/дм³. Полученный кек флотировали в открытом цикле с двумя перечистками концентрата без контрольной флотации хвостов.

По совокупности операций НТВ-флотация материал обогащается в 2,1 раза. Флотоконцентрат содержит 3,2% палладия, 1,2% диоксида кремния. Хвосты содержат 30 г/т палладия, 90,0% диоксида кремния. Прямое извлечение палладия в концентрат 99,9%. Палладий в растворе автоклавного выщелачивания не обнаружен.

Пример 6. Остаток от переработки никелевого концентрата флотации файнштейна выщелачивали при температуре 108-110°С, парциальном давлении кислорода 0,4 МПа, отношении Ж:Т=6,25, интенсивности перемешивания 2800 мин^-1 в течение 3 часов, обеспечивая конечную кислотность ˜50 г/дм³. Полученный кек флотировали в открытом цикле с двумя перечистками концентрата без контрольной флотации хвостов.

По совокупности операций НТВ-флотация материал обогащается в 3,1 раза. Флотоконцентрат содержит 7,9% палладия, 3,77% диоксида кремния. Хвосты содержат 47 г/т палладия, 64,4% диоксида кремния. Прямое извлечение палладия в концентрат 99,8%. Палладий в растворе автоклавного выщелачивания не обнаружен.

Сопоставление показателей ближайшего аналога и заявляемого метода применительно к никелевым шлама приведено ниже в табл.1.

Таблица 1
Метод	Прямое извлечение в концентрат, %		Потери Pd с раствором, %	Извлечение палладия в оборотные продукты, %
	Pd	Fe
Флотация - магнитная сепарация - автоклавное выщелачивание	95,3	0,9	1	3,7
Заявляемый способ	99,3-99,84	0,4-1,1	Pd в растворе не обнаружен	0,16-0,7