Способ переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди, содержащего благородные металлы

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ФЛОТОКОНЦЕНТРАТА ШЛАМА ЭЛЕКТРОЛИЗА МЕДИ,СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ Изобретение касается способа переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди,содержащего благородные металлы, который относится к металлургии благородных металлов и может быть использован для переработки флотоконцентрата шлама меди с целью извлечения благородных (Ag, Аu) и платиновых (Pt, Pd) металлов, а также халькогенов (Se, Те). Обработку флотоконцентрата шлама электролиза меди ведут с солевой смесью NaNO3-NaOH в течение 30-60 мин, полученный продукт растворяют в воде в условиях перемешивания (200-250 об/мин) и пульпу откачивают на нутч-фильтр, а металлическую дисперсную фазу, содержащую Ag, Аu,Pt и Pd, подают на аффинаж. В результате существенно упрощается решение задачи разделения серебра, золота и платиновых металлов, снижаются потери серебра и золота с водными растворами и уменьшаются энерго- и трудозатраты. Мельников Юрий Тихонович, Лосев Владимир Николаевич, Криницын Дмитрий Олегович (RU) Арыкова В.С. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (СФУ) (RU) Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди с целью извлечения благородных (Ag, Au) и платиновых (Pt, Pd) металлов, а также халькогенов (Se, Te). В настоящее время известен способ переработки гидроксидов нитрования аффинажного производства платиновых металлов [патент РФ 2410451, С 22 В 11/00, С 22 В 3/04, С 22 В 3/20, опубл. 27.01.2011]. Способ включает выщелачивание гидроксидов в течение 1-2 ч раствором щелочи с концентрацией 140180 г/л при отношении ж:т от 3:1 до 4:1, температуре 80-90 С, с введением в пульпу гидразина гидрата до достижения ОВП минус 400-600 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Затем проводят отделение щелочного раствора от нерастворимого остатка, концентрирующего платиновые металлы. Последующее извлечение неблагородных металлов ведут обработкой щелочного раствора серной кислотой до pH 4-5 с получением гидроксидного осадка Sn, As, Se и Те и его фильтрацией или обработкой щелочного раствора соляной кислотой до достижения pH 0,5-1,0 с введение порошка железа до достижения ОВП от 0 до минус 100 мВ, фильтрованием полученных цементатов на основе Se и Te и обработкой раствора щелочью до pH 4-5 с осаждением гидроксидов Sn и As. Недостатками известного способа является то, что он не обеспечивает селекции селена и теллура,олова и мышьяка, требует большого расхода щелочи и кислоты. Также важным недостатком является необходимость применения дорогостоящего восстановителя - гидразина гидрата. Наиболее близким техническим результатом, выбранным в качестве прототипа, является способ переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы [патент РФ 2096507, С 22 В 11/02,опубл. 20.11.1997]. Данный способ заключается в том, что хлоридный шлак смешивают с флюсами и плавят с последующим отделением серебряно-золотого сплава от шлака, а серебряно-золотой сплав перерабатывают на получение золота и серебра. Перед плавкой хлоридный шлак смешивают с гидроксидом и карбонатом натрия, смесь обжигают и спек выщелачивают в воде. Нерастворимый остаток плавят с флюсами на получение серебряно-золотого сплава. Недостатком известного способа является то, что после обжига хлоридного шлака в смеси с карбонатом натрия и гидроксидом натрия при температуре 500-600C и последующего растворения спека в воде ведут плавку при температуре 1150 С нерастворившегося осадка с целью получения золотосеребряного сплава и шлака. Задача изобретения состоит в концентрировании благородных и платиновых металлов в дисперсной металлической фракции, коллективном переводе в раствор селена и теллура в форме Na2SeO3 и Na2TeO3,что обеспечивает в дальнейшем селективное получение серебра, золота и платиновых металлов, а из раствора позволяет выделить теллур и селен. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии аффинажа серебра и золота и обеспечение перевода селена и теллура в солевую форму со степенью окисления +4. Технический результат достигается тем, что в способе переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди, содержащего благородные металлы, включающем спекание, выщелачивание в воде и отделение серебряно-золотой композиции от солевой смеси, новым является то, что спекание флотоконцентрата проводят в солевой смеси NaNO3 и NaOH, взятых в соотношении 3:2 при 350-370C в течение 1 ч, полученный продукт выщелачивают водой при соотношении т:ж=1:3 с получением металлической фракции, которую направляют на аффинаж для выделения благородных металлов, и пульпы, которую фильтруют, при этом раствор поступает на выделение теллура и селена, а солевая фракция - на выделение свинца и сурьмы. Изобретение поясняется чертежом. На фигуре представлена технологическая схема переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди, содержащего благородные металлы. Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ отличается тем, обработку флотоконцентрата шлама электролиза меди ведут с солевой смесью NaNO3-NaOH в течение 30-60 мин,полученный продукт растворяют в воде в условиях перемешивания (200-250 об/мин) и пульпу откачивают на нутч-фильтр, а металлическую дисперсную фазу, содержащую Ag, Au, Pt и Pd, подают на аффинаж. В результате существенно упрощается решение задачи разделения золота, серебра и платиновых металлов, снижаются потери золота и серебра с водными растворами и уменьшаются энерго- и трудозатраты. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию"новизна". Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательный уровень". Способ переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди, содержащего благородные металлы, осуществляют следующим образом. В результате обезмеживания шлама и его последующей флотации получают флотоконцентрат следующего состава, %: Ag - 55-60; Au - 2,0-2,5; Se - 25-26,5; Pb - 2,3-2,5; Sb - 2,0-2,2; Te - 1,0-1,2; Pd - 0,075;Pt - 0,002, который подлежит переработке по заявляемому способу. Для этого сухой флотоконцентрат смешивают с нитратом (нитритом) натрия и гидроксидом натрия, взятых в соотношении 3:2 соответст-1 019298 венно (на 100 г шлама расходуется 70 г солевой смеси), подвергают спеканию при 350-370C, полученный продукт растворяют водой в условиях перемешивания, что обеспечивает получение тяжелой металлической фракции, нерастворившихся соединений свинца, сурьмы и раствора, содержащего растворенные Na2SeO3 и Na2TeO3. Металлическая фракция поступает на аффинаж с целью выделения серебра, золота и платиновых металлов, а раствор подают на последовательное выделение теллура и селена. Взаимодействие селенида серебра, основного компонента флотоконцентрата шлама, и AuTe2 с солевым расплавом NaNO3-NaOH описывается реакциями: Окислителем селенида серебра выступает натриевая селитра. В результате реакции образуется селенит натрия и металлическое серебро. В результате окислительной реакции выделяется азот и пары воды, что предотвращает окисление селенита натрия до Na2SeO4 и теллурита натрия до Na2TeO4 кислородом воздуха. Избыточное количество каустической соды относительно стехиометрии реакции (1) берут с таким расчетом, чтобы обеспечить после выщелачивания сплава содержание в растворе 2-5 г/л щелочи. Пример 1. 10 г сухого флотоконцентрата шлама указанного выше состава и 7 г солевой смеси NaNO3 и NaOH,взятых в соотношении 3:2, смешивают и загружают в тигель, находящийся в печи при температуре 350C и выдерживают в течение 30 мин. Продукт выгружают в стакан с водой при отношении т:ж=1:3 и выщелачивают в условиях перемешивания в течение 1 ч. Интенсивность перемешивания составляет 200-250 об/мин, что обеспечивает разделение на металлическую фракцию и пульпу, содержащую нерастворившиеся соединения свинца и сурьмы во взвешенном состоянии. Пульпу откачивают насосом и подают на нутч-фильтр. Раствор возвращают на повторную промывку металлической фракции. Получают осадок нерастворившихся солей, масса которых в сухом виде составляет 1,3258 г, масса металлической фракции - 6,5348 г, а раствор содержит, г/л: Se - 63,5; Te - 0,71; Ag - 0,0004; Au - 0,00003. Анализ металлической фракции атомноабсорбционным методом и пробирной плавкой позволил установить ее состав,%: Ag - 91,07; Au - 3,70; Se - 0,53; Te - 0,03; Pd - 0,l; Pt - 0,003; Sb - 1,55; Pb - 1,06; As0,01. Из раствора выделяют теллур и селен известными способами, например последовательной цементацией алюминиевым порошком [Грейвер, Т.Н. Селен и теллур / Т.Н. Грейвер, И.Г. Зайцева,В.М. Косовер. - М.: Металлургия, 1977. - 256 с.]. Пример 2. Взвешивают 10 г сухого флотоконцентрата и подают в расплав NaNO3-NaOH при температуре 350C и в соотношении 3:2, количество которого равняется 70% от массы шлама. Подачу шлама в расплав ведут в условиях перемешивания в течение 20 мин. Полученный продукт растворяют в 100 мл воды в условиях перемешивания в течение 1 ч согласно примеру 1. В результате выполненных операций получают: металлическая фракция - 6,5320 г, сухие соли - 1,3534 г и 100 мл раствора с содержанием, г/л:Se - 63,2; Te - 0,70; Ag - 0,00038; Au - 0,000028. Анализ металлической фракции атомноабсорбционным методом и пробирной плавкой позволил установить ее состав, %: Ag - 91,07; Au - 3,70; Se - 0,53;Te - 0,03; Pd - 0,1; Pt - 0,003; Sb - 1,55; Pb - 1,06; As0,01. Пример 3. 10 г флотоконцентрата шлама сплавляют с 5 г NaOH при 350 С и затем выщелачивают сплав в воде согласно примеру 1. Результаты показали, что шлам не претерпевает химических изменений. Пример 4. 10 г флотоконцентрата шлама сплавляют с 10 г NaNO3 при температуре 350C и растворяют полученный сплав в воде согласно примеру 1, что позволяет получить: металлическая фракция - 6,05662 г; сухие соли - 0,5620 г. В 100 мл раствора содержится, г/л: Se - 60,30; Te - 0,441; Pb - 0,153; Sb - 0,018;Ag - 0,00022; Au - 0,00003. В результате можно сделать вывод, что для обеспечения глубокого выделения серебра, золота и платиновых металлов в металлическую фракцию в расплав NaNO3 следует вводитьNaOH. Температура плавления солевых смесей системы NaNO3-NaOH в интервале содержания 25-75 мол.% каждого из компонентов изменяется от 232 до 270C. Поэтому температуру расплава для обработки флотоконцентрата шлама можно изменять от 350 до 370 С. Расход солевой смеси NaNO3NaOH на обработку флотоконцентрата шлама определяется содержанием в нем халькогенидов серебра и золота согласно реакциям (1) и (2). Пример 5. Промышленная реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Флотоконцентрат шлама из накопительного бункера шнеком подают в шнековую сушилку и при температуре 150C сушат до остаточной влажности 4-7%. Производительность шнековой сушилки 300 кг/ч. Сухой шлам поступает в накопительный бункер, способный вмещать до 3 т материала, суточную производительность цеха. Солевую композицию получают путем подачи в смеситель нитрата натрия и каустической соды в соотношении 3:2 в количестве 210 кг. В него же из накопительного бункера подают 300 кг сухого шлама. Перемешивание полученной композиции осуществляют в течение 30 мин. Из смесителя шнековым питателем композиция с расходом 500 кг/ч поступает в печь лодочного типа со шнековым перемешиванием. Печь обеспечивает температуру реактора 350-370C. Смесь шлама и солей находится в печи в течение 1 ч. Затем через разгрузочное окно поступает в трубчатый холодильник, в котором охлаждается до 100C. Из холодильника полученный продукт разгружают в реактор с водой, емкость которого 2 м 3. Он оснащен мешалкой с приводом, обеспечивающем изменение числа оборотов от 200 до 400 об/мин. Выщелачивание ведут в течение 30-40 мин. После чего, не отключая перемешивания, пульпу насосом через разгрузочный патрубок откачивают на нутч-фильтр. Раствор поступает на осаждение теллура и селена. На 470 кг твердого продукта подают 1,5 м 3 воды. Реактор выщелачивания оснащен нижним разгрузочным устройством, с помощью которого металлическая фракция поступает в элеватор и подается в реактор выщелачивания серебра (например, азотной кислотой). Преимущества предлагаемого способа переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди, содержащего благородные металлы, по-сравнению с прототипом, состоят в том, что способ обеспечивает перевод серебра и золота в дисперсные металлические фазы, позволяет переводить селен и теллур в щелочной раствор. Также заявляемый способ обеспечивает разделение металлической и солевой фаз и получение раствора селенита натрия и теллурита натрия, снижает потери благородных металлов с раствором, снижает энерго- и трудозатраты, так как устраняется передел плавки на серебряно-золотой сплав,что существенно упрощает технологию аффинажа серебра, золота и платиновых металлов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки флотоконцентрата шлама электролиза меди, содержащего благородные металлы, включающий спекание, выщелачивание в воде и отделение серебряно-золотой композиции от солевой смеси, отличающийся тем, что спекание флотоконцентрата проводят в солевой смеси NaNO3 иNaOH, взятых в соотношении 3:2 при 350-370C в течение 1 ч, полученный продукт выщелачивают водой при соотношении т:ж=1:3 с получением металлической фракции, которую направляют на аффинаж для выделения благородных металлов, и пульпы, которую фильтруют, при этом раствор поступает на выделение теллура и селена, а солевая фракция - на выделение свинца и сурьмы.