способ подготовки проб нерастворимого остатка соляных пород и продуктов их переработки для качественного и количественного определения содержания благородных металлов

Формула изобретения

Способ подготовки проб нерастворимого остатка соляных пород и продуктов их переработки для качественного и количественного определения содержания благородных металлов, включающий отжиг, сорбцию и десорбцию навески анализируемого материала, отличающийся тем, что навеску выбирают такой, чтобы приготовить товарный раствор, любая часть которого является представительной по отношению ко всей пробе анализируемого материала, навеску подвергают хлорирующему отжигу в интервале температур 600-950°С, затем проводят селективное растворение кислоторастворимых соединений благородных металлов, образованных при отжиге, сорбцию из полученного раствора соединений благородных металлов и десорбцию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии и технологии переработки глинисто-солевых отходов (шламов) калийных предприятий и может быть использовано при определении качественного и количественного извлеченного содержания благородных металлов Au, Pt, Pd из нерастворимого в воде остатка (Н.О.) шламов, соляных пород и продуктов их переработки.

Известны методики, разработанные в ЦЛАВ ГЕОХИ, например «Благородные металлы. Электротермическое атомно-абсорбционное определение в природных объектах» (год издания 1997), «Благородные металлы. Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) и атомно-абсорбционный (ААС) методы» (год издания 1997), включающие использование навески исследуемого материала 1-30 г, ее разложение с полным переводом в раствор, избирательное сорбционное концентрирование из раствора благородных металлов, десорбцию и последующий анализ десорбата. При этом подготовка (разложение или «минерализация») пробы к анализу включает следующие операции.

Навеску пробы весом в 1 г помещают во фторопластовый стакан (150 мл) титанового автоклава, к ней приливают 4 мл азотной кислоты (HNO ₃)+4 мл соляной кислоты (HCl)+4 мл перекиси водорода (Н₂O₂) и смесь выдерживают при температуре 220°С 4 часа. Содержимое стакана количественно переносят в стеклоуглеродную чашку, добавляют 15 мл фтористо-водородной кислоты (HF), ставят на плитку, упаривают досуха. Для удаления паров фтора добавляют 5 мл соляной кислоты (HCl), упаривают досуха, примешивают 15 мл царской водки (соотношение HNO ₃:HCl=1:3). Упаривают до влажных солей, добавляют 5 мл соляной кислоты (НС1) и упаривают до полного удаления паров двуокиси азота (NO₂) до влажных солей. Содержимое переводят в раствор двухнормальной соляной кислотой (2N HCl). Далее для определения золота (Au) проводят экстракцию (метилизобутилкетон), для определения платины и палладия (Pt, Pd) проводят сорбцию (сорбент Полиоргс-IV).

Недостатком данных методик является недостоверность полученных результатов, связанная с небольшим количеством анализируемой навески, что и обеспечивает недостоверность результатов при неравномерном распределении соединений благородных металлов в Н.О. шламов или соляных пород и (или) продуктах их переработки. Дополнительное воздействие на неравномерность распределения оказывает присутствие техногенной органики.

Предлагаемым изобретением решается задача создания методики, дающей высокую достоверность полученного результата.

Благородные металлы в соляных породах Верхнекамского месторождения представлены органическими соединениями благородных металлов Au, Pt, Pd, входящими в состав нерастворимого в воде остатка (Н.О.) соляных пород, а при переработке руд - в Н.О. глинисто-солевых отходов (шламов).

Определение содержания благородных металлов в исходной соляной породе, ее Н.О. и Н.О. шламов представляет собой серьезную проблему. Дело в том, что при отделении Н.О. от соляной матрицы происходит преобразование структуры и состава органической составляющей Н.О. Это выражается в блокировании органических соединений благородных металлов Au, Pt, Pd. их агрегации, изменении состава и перераспределении в Н.О. соляной породы или шлама. Присутствие в шламах техногенной органики (амины и полиакриламиды) форсирует и интенсифицирует этот процесс. В результате перестает работать аналитическая методика опробования и корректный анализ благородных металлов в шламах, соляных породах и продуктах их переработки невозможен. При разработке промышленной технологии переработки шламов, с целью извлечения из них благородных металлов, основной задачей является определение содержания благородных металлов Au, Pt, Pd в исходном сырье (шламе), промежуточных продуктах (огарках, кеках, продуктивных растворах) и конечном продукте (товарном растворе). Эта задача представляет особые трудности.

Во-первых, это разработка способа вскрытия заблокированных соединений и, во-вторых, проблема влияния сопутствующих элементов, вскрывающихся одновременно с благородными металлами. Например, в растворах после выщелачивания огарков (далее продуктивные растворы) обнаруживается присутствие большого количества сопутствующих металлов. Количество их составляет (в пересчете на исходное сырье) для халькофильных элементов (Со, Ni, Cu, Zn, As, Pb, Sb, Bi) от 0.5 г/т и выше, содержание Zn достигает 370 г/т, для редкоземельных элементов (14 элементов) от 0.66 г/т. Содержание церия 32 г/т, для редких металлов до 3 г/т, для щелочно-земельных элементов до 100 г/т, для U и Th - 6 и 5 г/т соответственно. При анализе продуктивного раствора методами ИСП МС и ЭТА АС в первом случае происходит наложение масс-спектров, во втором случае подавление полезного сигнала. Результатом является занижение определяемого содержания благородных металлов Au, Pt, Pd.

С другой стороны, перераспределение соединений благородных металлов Au, Pt, Pd, их агрегация приводит к тому, что в аналитическую навеску, масса которой от 3 до 30 г, могут вообще не попасть скопления соединений благородных металлов, т.е. аналитическая навеска не будет представительной.

С учетом особенностей анализируемого материала была разработана система методических приемов, объединенных понятием "технологический анализ", основным содержанием (составляющей) является способ подготовки пробы к анализу. Его основное отличие от способа подготовки пробы к анализу при применении традиционных атомно-спектральных методов заключается не в полном разложении пробы до растворенного состояния, а в селективном извлечении из анализируемой навески соединений благородных металлов (Au, Pt, Pd) способами хлорирующего обжига с переводом их в кислоторастворимую форму, последующем выщелачивании этих металлов в раствор их сорбцией и десорбцией. Анализ десорбата производится традиционными атомно-спектральными методами (например, атомно-абсорбционный метод в пламени - ААС; электротермический атомно-абсорбционный способ ЭТААС.

Для достижения указанного технического результата в способе подготовки проб нерастворимого остатка соляных пород и продуктов их переработки для качественного и количественного определения содержания благородных металлов, включающем отжиг, сорбцию, десорбцию навески анализируемого материала, навеску выбирают такой, чтобы приготовить товарный раствор, любая часть которого является представительной по отношению ко всей пробе анализируемого материала, навеску подвергают хлорирующему отжигу в интервале температур 600-950°С, затем проводят селективное растворение кислоторастворимых соединений благородных металлов, образованных при отжиге, сорбцию из полученного раствора соединений благородных металлов и десорбцию.

Отличительными признаками предлагаемой методики от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является то, что навеску выбирают такой, чтобы приготовить товарный раствор, любая часть которого является представительной по отношению ко всей пробе анализируемого материала, навеску подвергают хлорирующему отжигу в интервале температур 600-950°С, затем проводят селективное растворение кислоторастворимых соединений благородных металлов, образованных при отжиге, сорбцию из полученного раствора соединений благородных металлов и десорбцию.

В предлагаемой методике навеску выбирают такой, чтобы приготовить товарный раствор, любая часть которого является представительной по отношению ко всей пробе анализируемого материала, навеску подвергают хлорирующему отжигу в интервале температур 600-950°С в присутствии хлоридного агента, роль которого выполняет хлориды калия (KCl) и хлориды натрия (NaCl), наночастицы органических соединений благородных металлов (Au, Pt, Pd) отжигаются и указанные металлы образуют кислоторастворимые соединения, которые могут выщелачиваться растворами минеральных кислот в отличие от традиционных методик, где исследуемая навеска полностью переводится в раствор, то есть происходит селективное растворение благородных металлов. Проба проходит полный цикл технологического передела: 1) хлорирующий обжиг; 2) выщелачивание слабыми растворами минеральных кислот; 3) сорбцию из полученного после выщелачивания раствора соединений благородных металлов на промышленный сорбент АМ-2Б (ОСТ 95.291-86 Название - Слабоосновный анионит, получаемый последовательными реакциями хлорметилирования и амилирования диметиламином макропористого сополимера стирола и дивенилбензола); 4) десорбцию. В конце этого цикла получается товарный раствор, который и анализируется на содержание благородных металлов. Здесь определяется "извлеченное" содержание благородных металлов. Преимуществом является использование той навески, которая нужна для определенной стадии исследований (лабораторной, укрупненно-лабораторной, опытно-промышленной), в отличие от непредставительных 3-30 г навесок, используемых в традиционных аналитических методиках и исключение "непопадания" исследуемого материала в анализ.

Например, берем 10 кг Н.О., добавляем от 10 до 25% хлоридов Na и К, перемешиваем. Проводим хлорирующий обжиг в муфельной печи при температуре от 600 до 950°С в течение 3-4 часов. Затем охлаждаем «огарок», измельчаем и помещаем в химический реактор, где проводим селективное растворение соляной кислотой кислоторастворимых соединений благородных металлов Au, Pt, Pd образованных при отжиге органических соединений Au, Pt, Pd в присутствии хлоридов Na и К в течение 3-4 часов при перемешивании. Затем проводим фильтрацию пульпы, фильтрат перекачиваем в «пачук», загружаем сорбент и затем проводим сорбцию при активном перемешивании струей воздуха. Затем проводится отмывка сорбента и десорбция. Десорбат является товарным раствором и представляет всю исследуемую пробу. Любая часть этого раствора является представительной по отношению ко всей исследуемой пробе.

Таким образом, с учетом полученных результатов, изменился методологический подход к определению содержания благородных металлов Au, Pt, Pd в соляных породах и продуктах их переработки.