МОНЧЕГОРСК - ЭКОЛОГИЯ КРАСИВОЙ ТУНДРЫ

Переработка платиноидосодержащих шламов методом двустадийной жидкофазной сульфатизации.


Источник: Цветные металлы, 1978, №3:8-11
Т. И. Грейвер, В.Ш. Баркан, В. М. Косовер

Работами ЛГИ и Североникеля [1, 2] показана целесообразность переработки платиноидосодержащих шламов двустадийной жидкофазной сульфатизацией. Первая стадия осуществляется при 170—190оС в течение 4—6 ч и обеспечивает перевод в водорастворимую форму 96—99% Си, Ni и Fe (каждого), в то время как благородные металлы и редкие халькогены при последующем выщелачивании концентрируются в нерастворимом остатке. Вторая стадия имеет целью селекцию основных ценных компонентов шлама: металлы-спутники платины, серебро и теллур переводятся в раствор, а платина, палладий и золото концентрируются в нерастворимом остатке. Для извлечения в раствор спутников платины, серебра и теллура необходима температура выше 200оС.
      Применяемая в промышленности одностадийная высокотемпературная (300оС) жидкофазная сульфатизация никелевого шлама [3] также обеспечивает высокую степень разделения основных и редких платиновых металлов (табл. 1). Однако присутствие значительных количеств цветных металлов усложняет последующее извлечение платиновых металлов из раствора.


Для изучения поведения всех компонентов при сульфатизации были проведены укрупненно-лабораторные опыты в масштабе 1000— 1500 г материала за операцию. Исходные пробы никелевого и медного шламов крупностью —0,074 мм по отдельности или в смеси (по массе 2:1 и 5:1) репульпировались серной кислотой в количестве 3,5— 4,5 частей (по массе) на 1 часть шлама при 170— 190оС в течение 4—6 ч. После охлаждения, разбавления водой до концентрации 200 г/л кислоты и фильтрации раствор и остаток анализировали на содержание всех ценных компонентов. Остаток первой стадии сульфатизации вторично подвергали судьфатизации при t > 200оС и последующему выщелачиванию. Остаток второй стадии сульфатизации прокаливали [4] с серой при 65ОоС в течение 6 ч для отгонки селена и теллура и выщелачивали раствором 200 г/л NaOH при 100оС в течение 6 ч для удалении кремнекислоты.
      При низкотемпературной сульфатизации никелевого шлама извлечение палладия и редких платиновых металлов в растворы первой стадии сульфатизации составляет 0,1—0,2%. Платина, золото, серебро и селен в растворе не обнаружены. Осмий в основном концентрируется в нерастворимом остатке. Серебро частично переходит в раствор лишь при переработке медного платиноидосодержащего шлама. Теллур во всех случаях переходит в раствор незначительно.
      В остатке первой стадии сульфатизации платина и палладий представлены металлическими зернами и халькогенидами [5], причем последние вскрываются только при t > 300оС. Соотношение селена и палладия в исходном шламе определяет поведение этих компонентов в процессе сульфатизации. Если содержание палладия преобладает над селеном, как это имеет место в никелевых шламах, то при t < 300оС они в раствор не переходят, и лишь при затягивании процесса во времени и t > 300оС происходит разложение селенида палладия, сопровождающееся переходом его и селена в раствор. В производственных условиях в этом случае палладий осаждают из разбавленной пульпы свежим шламом.
      При сульфатизации медного платиноидосодержащего шлама, в котором содержание селена превалирует над содержанием палладия и селен представлен, помимо селенидов палладия, селенидами серебра и элементарной формой, а содержание серы в несколько раз меньше, чем в никелевых шламах, уже при 200оС наблюдался частичный переход селена и серебра в раствор, а при 30ОоС в отдельных опытах селен полностью растворялся. Как показали многочисленные укрупненно-лабораторные опыты, при низкотемпературной сульфатизации смеси никелевого и медного шламов благодаря экранирующему влиянию серы никелевого шлама наблюдается такая же селекция компонентов, как и при сульфатизации одного никелевого шлама. Совместная переработка медных и никелевых шламов удобна в технологическом и организационном отношении.


Изучение поведения других компонентов показало, что теллур и серебро при t > 200оС переходят в раствор на 90—100%. Осмий при высокотемпературной сульфатизации практически нацело переходит в газовую фазу. Вместе с тем по поведению спутников платины процессы высокотемпературной одностадийной и второй стадии двустадийной сульфатизации неравноценны — в последнем случае извлечение платиноидов в раствор было существенно ниже (70—80% вместо 94—97%).
      Известно, что катионы щелочных металлов должны стабилизировать комплексные сульфаты платиновых металлов. Как показали эксперименты [2], введение сульфата калия в пульпу второй стадии сульфатизации не влияет на поведение платины и золота, но увеличивает переход в раствор спутников платины, селена, теллура и палладия, причем последний к концу опытов частично выпадал из раствора. Переход палладия в раствор при сульфатизации не вызывает осложнений, так как при последующем выщелачивании он легко и полно восстанавливается сернистым газом (сульфитом) или сульфатом закиси железа.


Проведение сульфатизации в две стадии позволило в 50—100 раз снизить содержание меди и никеля в растворе драгоценных металлов и повысить содержание последних в 4—5 раз, что облегчает их выделение из раствора в виде богатого продукта.
      Результаты промышленных испытаний двустадийной сульфатизацин шламов на сульфатизаторах с механическим перемешиванием (табл, 2, рис. 1) полностью подтвердили данные лабораторных опытов.


Остаток после второй стадии сульфатизации после прокаливания и выщелачивания представляет собой богатый концентрат платины, палладия и золота. Качество концентрата не зависит от содержания драгоценных металлов в исходном шламе — при изменении концентрации палладия от 0,1 до 1% содержание его в концентрате было практически постоянным. Определяющее влияние на качество концентрата оказывает лишь предшествующая сульфатизации классификация шламов. Ценные компоненты концентрируются в тончайших фракциях (—74 мкм), грубые же фракции представляют собой мелкий скрап и посторонние включения, трудно поддающиеся разложению и разубоживающие концентраты. Предварительная классификация шламов является обязательной технологической операцией.
      Переработка растворов второй стадии сульфатизации осуществлялась селективным осаждением сначала серебра хлористым натрием, а затем концентрата редких платиноидов серой или тиомочевиной в автоклаве. Концентрат редких платиноидов после прокаливания с серой представляет собой богатый продукт, содержащий 20—30% суммы родия, рутения и иридия.
      Таким образом, предложенная технологическая схема переработки шламов (рис. 2) обеспечивает получение высококачественных селективных концентратов: платины — палладия — золота, серебра, родия — рутения — оридия, осмия, а также технического селена при высоком извлечении всех ценных компонентов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грейвер Т.Н. Косовер В.М. Баркан В.Ш. и др. Авт. свид. № ЗЭ9158. — «Откр., изобр. промышл. образцы - тов. знаки». 1973. № 29, с. 102.
2. Грейвер Т.Н. Косовер В.М. Баркан В.Ш. — В кн.: Тезисы докладов IX Всесоюзного совещания по химическому анализу и технологии благородных металлов Красноярск. 1973. с. 204-210.
3. Основы металлургии. Под ред. Н. С. Грейвера. Т.5 (раздел «Платиновые металлы»). М.. "Металлургия". 1968. 630 с. с ил.
4. Цефт А. Л. Румянцев Ю. В., Житенева Г. М., Кочкин В. П. — Комплексная переработка полиметаллических руд-. М. Изд. АН СССР, 1960 (Вост. Сиб. филиал АН СССР. Вып. 25), с. 52—57.
5. Грейвер Т.Н., Зайцева И.Г.. Косовер В. М. Селен и теллур. М. "Meталлургия". 1977. 236 с. с ил.