способ извлечения благородных металлов из концентратов

Формула изобретения

1. Способ извлечения благородных металлов из концентратов, включающий приготовление шихты смешиванием концентрата с реакционной смесью, содержащей алюминиевый порошок, инициирование возгорания реакционной смеси использованием запала и термообработку шихты, отличающийся тем, что реакционная смесь дополнительно содержит оксид железа, смешивание концентрата и реакционной смеси проводят при соотношении массы концентрата к массе реакционной смеси от (1:1,1) до (1:1,4), термообработку ведут в среде инертного газа, продукт термообработки подвергают аффинажу выщелачиванием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для извлечения благородных металлов используют концентраты с суммарным содержанием Rh, Ir, Ru от 5 до 25 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности аффинажу благородных металлов (БМ).

Первой стадией в технологии аффинажа БМ является вскрытие сырья, т.е. перевод их в растворимые формы. В состав БМ входят и металлы платиновой группы (МПГ). При вскрытии сырья образуются нерастворимые остатки, в которых накапливаются наиболее упорные МПГ. Среди МПГ к наиболее упорным относятся металлы-спутники платины (МСП): родий (Rh), иридий (Ir), рутений (Ru). Нерастворимые остатки подвергают, как правило, пирометаллургическому обогащению, а полученный целевой сплав вновь направляют на вскрытие. Кроме МПГ в составе концентратов и промпродуктов аффинажного производства присутствуют неблагородные элементы. Получающиеся в результате пирометаллургического обогащения концентраты имеют различный элементный состав. При содержании суммы МСП (Rh, Ir, Ru) 5 мас.%, они относится к наиболее упорным концентратам аффинажного производства, максимальное же суммарное содержание МСП в таких концентратах не превышает, как правило, 25 мас.%.

Известен способ переработки золотосодержащих концентратов методом металлотермии [1], включающий приготовление шихты, состоящей из концентрата, флюсов, термитных добавок и металла-коллектора, инициирование реакции электрозапалом и последующее ее протекание на воздухе, с получением обогащенной по целевому компоненту металлической фазы в виде слитка и шлака, аффинаж обогащенной фазы. Недостатком способа является: запутывание части целевого компонента в отделяемом шлаке, не поступающем на переработку, и, как следствие, низкое извлечение благородного металла, которое не превышает 80-83%.

Известен способ извлечения благородных металлов из руд и концентратов [2], включающий смешивание исходного материала с реакционной смесью, содержащей алюминиевый порошок, инициирование возгорания реакционной смеси путем использования запала, термообработку шихты, отделение металлической фазы, обогащенной благородными металлами, от шлака, аффинаж обогащенной металлической фазы. Данный способ принят за прототип.

Недостатком способа-прототипа является: осуществление плавки на открытом воздухе, приводящее к частичной потере МПГ в результате образования ими летучих окислов, образование оксидной пленки на поверхности МПГ, снижающей их химическую активность [3], а также необходимость отделения обогащенной металлической от шлаковой фазы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение извлечения МПГ в химически активные формы.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что исходный концентрат БМ смешивают с реакционной смесью, содержащей алюминиевый порошок и оксид железа, смешивание концентрата и реакционной смеси проводят при соотношении массы концентрата к массе реакционной смеси от (1:1,1) до (1:1,4), инициируют возгорание реакционной смеси использованием запала, термообработку шихты проводят в среде инертного газа, продукт термообработки подвергают аффинажу выщелачиванием.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В результате термообработки шихты, состоящей из концентрата и реакционной смеси (стехиометрическая смесь оксида железа с алюминиевым порошком), между МПГ и железом образуются различные интерметаллические соединения, обладающие высокой степенью химической активности к растворению. Инертная среда в процессе термообработки препятствует окислению и потере части МПГ в результате образования ими летучих окислов, а также исключает образование оксидной пленки на поверхности МПГ, снижающей их химическую активность. Исключается необходимость отделения и последующей переработки шлака, так как на выщелачивание направляют весь продукт термообработки.

Неравновесные интерметаллические соединения МСП с железом обладают низкой энергией кристаллической решетки, что обеспечивает их повышенную химическую активность. Специально проведенные опыты показали, что максимальная степень извлечения Rh, Ir, Ru из концентрата достигается при соотношении в шихте массы концентрата к массе реакционной смеси от (1:1,1) до (1:1,4). Полнота вскрытия при увеличении в шихте количества реакционной смеси не возрастает, а уменьшение количества реакционной смеси приводит к снижению величины удельного теплового эффекта реакции и снижению полноты вскрытия.

Основными преимуществами заявляемого технического решения на способ извлечения благородных металлов из концентратов являются:

- высокая степень извлечения МПГ;

- отсутствие необходимости в разделении продукта термообработки на металлическую и шлаковую фазы;

Примеры

Для вскрытия брали концентрат благородных металлов следующего состава, приведенного в таблице 1.

Таблица 1
Элемент	Pt	Pd	Rh	Ir	Ru	Au
Мас.%	7,186	11,228	5,291	5,328	10.553	2,021
(Rh, Ir, Ru)=21,172 мас.%.

Несколько проб концентрата массой 10 г каждая зашихтовали с реакционной смесью при различном массовом соотношении. Представительную часть шихты загружали в тигель, утрамбовывали до определенного объема, соответствующего требуемой насыпной плотности, тигель помещали в среду инертного газа аргона или оставляли на открытом воздухе, в среде инертного газа выдерживали 5-10 мин, электрозапалом инициировали реакцию, протекающую с выделением тепла в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, тигель охлаждали, извлекали из среды аргона, продукт или отделенную от шлака металлическую фазу измельчали и выщелачивали в царской водке в течение 1,5 час при температуре 90°С. Раствор фильтровали, нерастворимый остаток промывали разбавленной соляной кислотой, сушили, взвешивали и методом спектрального анализа определяли в нем остаточное содержание МСП. Промывные воды объединяли с маточным раствором и анализировали на содержание МСП методом индукционно-связанной плазмы (ICP).

Результаты серии опытов по извлечению благородных металлов из концентрата (K) после термообработки шихты, приготовленной смешиванием концентрата с реакционной смесью (PC) при различных массовых соотношениях: (K:PC)=(1:0,67); (1:1); (1:1,22); (1:1,5), приведены в таблице 2.

Как видно из приведенных примеров, использование заявляемого способа позволяет достигнуть высокого извлечения Rh, Ir, Ru из концентрата благородных металлов.

Источники информации

1. Гостищев В.В., Лебухова Н.В. Переработка золотосодержащих концентратов методом металлотермии// Химическая технология. - 2005. - №2. - С.28-31.

2. Патент 2078840. РФ. Способ извлечения благородных металлов из руд и концентратов. Гостищев В.В., Ковалев А.А., 10.05.97.

3. Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М.: Наука, 1972, с.19.

Таблица 2
№ опыта	Соотношение K:PC	Среда термообработки	Разделение продуктов термообработки	Извлечение в раствор, мас.%				Выход нерастворимого остатка, мас.%	Выход шлака, мас.%
				Rh	Ir	Ru	Суммарное (Rh, Ir, Ru)
1	1:0,67	Аргон	Нет	56,34	56,32	56,87	56,60	51,81	-
2	1:1	Аргон	Нет	91,14	>99	88,90	92,24	41,14	-
3	1:1,22	Аргон	Нет	92,95	96,00	95,54	95,01	37,74	-
4	1:1,22	Аргон	Да	84,27	79,86	80,21	81,14	19,20	28,00
5	1:1,22	Воздух	Нет	71,52	66,91	69,36	70,35	46,50	-
6	1:1,5	Аргон	Нет	87,83	91,56	86,35	88,04	45,94	-