СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ


RU (11) 2295580 (13) C2

(51) МПК
C22B 11/02 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004138346/02 
(22) Дата подачи заявки: 2004.12.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.12.27 
(43) Дата публикации заявки: 2006.06.20 
(45) Опубликовано: 2007.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ВАНЮКОВ А.В., УТКИН Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья, Челябинск, Металлургия, 1988, с.341. RU 2196839 С2, 20.01.2003. RU 2104321 С1, 10.02.1998. RU 2094504 C1, 27.10.1997. WO 03/093516 A1, 13.11.2003. US 4734129 A, 29.03.1988. EP 0076049 A1, 06.04.1983. US 5279644 A, 18.01.1994. 
(72) Автор(ы): Чекушин Владимир Семенович (RU); Бакшеев Сергей Пантелеймонович (RU); Олейникова Наталья Васильевна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет цветных металлов и золота" (RU); Чекушин Владимир Семенович (RU) 
Адрес для переписки: 660025, г.Красноярск, пр. Красноярский рабочий, 95, ГУЦМиЗ, отдел промышленной собственности 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для извлечения благородных металлов из промпродуктов металлургического производства (например, аффинажного), содержащих сульфидные соединения меди. Способ заключается в том, что исходный материал, содержащий благородные металлы и сульфиды меди, шихтуют с едким натром (NaOH) при весовом соотношении NaOH : исходный материал не ниже 0,5:1 и прогревают при температуре 550-650°С в течение 3,0-3,5 часов. При этом в перерабатываемых промпродуктах массовое отношение медь : сумма благородных металлов должно составлять не менее 2:1. Техническим результатом является низкотемпературное концентрирование благородных металлов при исключении выделения газообразных серосодержащих соединений. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для извлечения благородных металлов из промпродуктов металлургического производства (например, медного или аффинажного), содержащих сульфидные соединения меди.

Известны способы извлечения благородных металлов из различных технологических промпродуктов и рудных концентратов, основополагающим приемом которых является коллектирование благородных металлов в расплавах цветных металлов или их сульфидных соединений (штейнах). Как правило, сырье, содержащее благородные металлы, направляют на совместную плавку с концентратами цветных металлов. Например, при получении чернового свинца из рудного сырья методом шахтной восстановительной плавки благородные металлы, содержащиеся в исходной шихте, в том числе в составе подаваемых на плавку промпродуктов, концентрируются, главным образом, в расплаве чернового свинца и частично - в штейне [Ф.М. Лоскутов. Металлургия свинца. - М.: Металлургия, 1965. - 528 с.]. Процесс осуществляется при температуре 1250-1400°С. При этом благородные металлы образуют со свинцом интерметаллические соединения, которые хорошо смачиваются расплавленным свинцом и растворяются в нем. Данный способ характеризуется достаточно высоким извлечением благородных металлов на уровне 95-98%.

К недостаткам указанного способа следует отнести:

- высокую температуру его реализации (1250-1400°С);

- высокий расход флюсов (до 30% от массы исходных материалов) и кокса, используемого в качестве топлива и восстановителя (до 10% от массы исходного материала);

- распределение благородных металлов по продуктам - черновому свинцу и штейну.

Известен способ коллектирования благородных металлов расплавленной медью при переработке вторичного медного сырья совместно с промпродуктами, содержащими благородные металлы [Металлургия вторичных тяжелых цветных металлов. И.Ф. Худяков, А.П. Дорошкевич, С.В. Карелов. - М.: Металлургия, 1987 г. - 528 с.]. Данный способ реализуется в шахтных печах при температурах 1250-1400°С и требует значительного расхода флюсов и кокса (около 15% от массы исходного сырья), который используется в качестве восстановителя и топлива.

Наиболее близким к заявляемому представляется способ коллектирования благородных металлов при переработке сульфидных медных концентратов [Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Ванюков А.В., Уткин Н.И.: Челябинск, Металлургия, 1988. 432 с.]. Процесс реализуется при температуре 1300-1450°С, при этом благородные металлы концентрируются в медном штейне. В ходе дальнейшей переработки штейнов благородные металлы концентрируются последовательно - сначала в «белом матте», а затем в черновой и, далее, в анодной меди.

К наиболее существенным недостаткам данного способа следует отнести:

- высокую температуру реализации процесса концентрирования благородных металлов в расплаве восстановленной меди (1250-1400°С);

- высокую экологическую опасность процессов, связанную прежде всего с выделением газообразных серосодержащих продуктов.

Задачей настоящего изобретения является низкотемпературное концентрирование благородных металлов в металлической меди при восстановлении ее из сульфидных соединений, присутствующих в промпродуктах металлургического производства (например, медного или аффинажного), при исключении выделения газообразных серосодержащих соединений.

Указанный технический результат концентрирования благородных металлов в металлической меди, восстанавливаемой из ее сульфидных соединений, содержащихся в исходном материале, достигается путем спекания промпродукта, содержащего сульфиды меди, с едким натром (NaOH) при температуре 550-650°С в течение 3,0-3,5 часов, весовом соотношении NaOH : промпродукт не ниже 0,5:1 и массовом соотношении медь : сумма благородных металлов в промпродукте не ниже 2:1

В процессе спекания при указанной температуре и в течение заданного времени протекают реакции восстановления меди и взаимодействия образующейся элементарной серы со щелочью NaOH с получением сульфида и сульфата натрия, растворимых в щелочном плаве.

Как правило, благородные металлы, присутствующие в перерабатываемом материале, находятся либо в элементарном состоянии, либо в виде халькогенидов (сульфидов, селенидов, теллуридов). Последние восстанавливаются из данных соединений аналогично меди из ее сульфида и образуют с металлической медью интерметаллические соединения, которые способны растворяться в ней при температуре ведения процесса. Образующиеся дисперсные частицы медного сплава с благородными металлами сегрегируют, что позволяет после распульповки в воде выделять их в отдельный продукт гравитационными методами, например центрифугированием.

Отличительными признаками предложенного способа являются:

- процесс реализуется в условиях сравнительно низких температур 550-650°С, что на 700-750°С ниже, чем в существующих способах коллектирования благородных металлов в меди;

- образуются нелетучие в указанных температурных условиях серосодержащие продукты - сульфид и сульфат натрия.

Особенности процесса:

- полнота коллектирования благородных металлов (извлечение в медный коллектор) зависит от соотношения содержаний в перерабатываемом материале, сульфидной меди и суммы благородных металлов, которое должно составлять не менее чем 2:1; при соблюдении указанного соотношения удается достичь извлечения благородных металлов на уровне 99-99,2%;

- скорость коллектирования благородных металлов соизмерима со скоростью восстановления меди из ее сульфидов, на которую, в свою очередь, оказывают влияние температура процесса (не ниже 550-650°С), расход щелочи (соотношение перерабатываемый материал : NaOH не более 1:0,5), а также продолжительность процесса (3,0-3,5 часа).

Способ осуществляют следующим образом. Материал, содержащий благородные металлы и сульфид меди (при соблюдении весового соотношения медь : сумма благородных металлов не менее 2:1) смешивают с заданным количеством едкого натра (NaOH:материал=0,5:1), смачивают водой (10% от массы шихты), загружают в стальную реторту, которую помещают в шахтную электропечь, и разогревают до температуры 200-250°С. Содержимое реторты подсушивают до полного удаления влаги, затем повышают температуру до заданного значения (550-650°С) и выдерживают в течение 3,0-3,5 часов. Реторту вынимают из шахты печи, охлаждают, содержимое реторты выщелачивают в воде. Частицы сплава меди с благородными металлами выделяют из полученной пульпы центрифугированием.

Фазовый анализ подтверждает, что в целевом продукте медь и благородные металлы присутствуют в металлическом состоянии. Пробирный анализ хвостов и химический анализ сплава меди (с атомно-абсорбционным окончанием) показали, что в указанных условиях достигается извлечение благородных металлов в сплав с медью на уровне 99-99,2%. В результате анализа щелочного раствора (водного выщелачивания плава) установлено, что практически вся сера (99,5-99,8% от исходного содержания) присутствует в нем в виде Na2S и Na2 SO4.

Способ описан в примерах 1-8.

Опыты проводили с использованием промпродукта аффинажного производства - «легкого сплава», образующегося в результате разделительной плавки платиносодержащего сырья. Данный материал характеризуется стабильностью состава по содержанию меди (от 25 до 30% в виде Cu2S) и суммы платиновых металлов, золота и серебра (от 10,5 до 15,0%). Составы материалов приведены в табл.1.

Таблица 1

Содержание благородных металлов и меди в «легком сплаве», % 
Pt Pd Rh Ir Ru Au Ag Сумма Cu 
Проба 1 0,36 1,51 0,04 0,04 0,12 0,23 8,62 10,92 25,1 
Проба 2 0,25 0,78 0,11 0,14 0,08 0,37 15,27 17,0 28,9 


Образцы материалов с различным соотношением медь : сумма благородных металлов, массой по 50 г помещали в стальную реторту, смешивали с 25-75 г сухой щелочи (NaOH). Шихту увлажняли водой. Реторту помещали в электропечь шахтного типа, нагревали ее содержимое до температуры 250±10°С и выдерживали при этой температуре 30 минут (до полного удаления влаги), повышали температуру до 550-650°С и выдерживали в течение 1,5-3,5 часов. При этом происходило расплавление щелочи, медь восстанавливалась, коллектируя в своем расплаве благородные металлы. После завершения термообработки реторту вынимали из печи и охлаждали. Содержимое реторты выщелачивали в воде. Пульпу подвергали гравитационному разделению центрифугированием. Гравитационный концентрат и хвостовой продукт фильтровали. Кеки промывали водой, сушили и отправляли на пробирный (хвосты) и химический (медный сплав) анализы. Результаты опытов приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, глубокое извлечение благородных металлов в медный коллектор в присутствии едкого натра (NaOH) возможно при температурах 550-650°С. При этом сера концентрируется в щелочной фазе в виде устойчивых соединений - сульфида и сульфата натрия.

Преимущества предлагаемого способа восстановления меди из сульфидных соединений:

- процесс реализуется в условиях сравнительно низких температур 550-650°С, что на 700-750°С ниже, чем в существующих процессах;

- образуются нелетучие серосодержащие продукты - сульфид и сульфат натрия.

Таблица 2

Результаты опытов по коллектированию благородных металлов в медном сплаве 
№ примера Отношение (масс.) медь : сумма благородных металлов в исходном материале Отношение материал:NaOH Продолжительность спекания, час Извлечение меди в металлическую, % Извлечение суммы благородных металлов в сплав с медью, %* Масса сплава меди с благородными металлами, г 
Pt Pd Rh Ir Ru Au Ag 
Температура 500°С 
1 2,3:1 1:1,0 3,5 83,9 87,3 87,9 89,9 87,1 86,8 94,1 81,0 16,41 
2 2,3:1 1:1,5 4,0 85,1 87,8 88,1 91,1 87,5 87,0 94,6 79,8 16,6 
Температура 550°С 
3 2,3:1 1:0,5 1,5 97,8 98,3 98,5 99,1 98,7 97,1 99,2 92,4 18,27 
4 2,3:1 1:0,5 3,5 99,8 99,1 99,0 98,9 99,3 99,2 99,8 99,0 18,53 
5 1,7:1 1:0,5 3,5 99,9 98,1 94,5 98,3 98,1 90,8 98,5 92,4 23,34 
6 2,3:1 1:0,4 3,5 96,4 98,1 97,9 99,0 97,7 98,3 98,8 91,9 18,1 
Температура 650°С 
7 2,3:1 1:0,5 3,5 100 99,2 99,1 99,2 99,1 99,0 99,2 99,0 18,65 
8 2,3:1 1:1,5 3,5 100 99,1 99,1 99,2 99,2 99,1 99,2 99,1 18,78 
* содержание осмия в исходных материалах и продуктах процесса не анализировали 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ извлечения благородных металлов из промпродуктов металлургического производства, включающий восстановление меди из ее сульфидных соединений и концентрирование в ней благородных металлов, отличающийся тем, что концентрирование благородных металлов в меди осуществляют путем спекания промпродукта, содержащего сульфиды меди, с едким натром (NaOH) при температуре 550-650°С в течение 3,0-3,5 ч, весовом соотношении (NaOH): промпродукт не ниже 0,5:1 и массовом соотношении медь: сумма благородных металлов в промпродукте не ниже 2:1.