Способ извлечения благородных металлов из фосфатной руды

Способ извлечения благородных металлов из фосфатной руды

Реферат

Настоящее изобретение относится к гидрометаллургическим процессам извлечения благородных металлов из руд и рудных концентратов, а именно к процессам извлечения благородных металлов, в частности золота и платины из фосфатных руд.

Фосфатные руды - общепринятый геологический термин. Эти руды представлены главным образом фосфоритами и в меньшей степени апатитами [Советский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1987, с.1429].

Известен способ выделения золота из рудного сырья [Описание изобретения к патенту РФ № 2049129 от 22.03.1993, МПК⁶ С22В 3/24, С22В 11/00, опубл. 27.11.1995] методом гидрофобной сорбции, который заключается в извлечении золота из руд коренных месторождений и россыпей путем контакта золотосодержащего сырья с гидрофобным носителем при перемешивании после предварительного выделения крупного золота. В качестве гидрофобного носителя предлагается пористый сорбент, импрегнированный гидрофобными соединениями. Основным недостатком способа является низкая степень извлечения золота даже при его значительном содержании в исходном сырье, например, из руды с концентрацией золота 30,5 г/т степень извлечения составляет 62,3%.

Известен способ выделения платиноидов и, в основном, платины из шлиховой платины путем ее растворения в царской водке без подогрева в течение 4-5 ч, а затем при подогреве до 110-120°С в течение 19-20 ч. Процесс ведут при перемешивании с помощью механических мешалок. Затем осуществляют избирательное осаждение платины в виде нерастворимого хлороплатината аммония, для чего предварительно переводят иридий IV и палладий IV соответственно в иридий III и палладий II [Металлургия благородных металлов. - М.: Металлургия, 1987, с.409-410]. Основным недостатком способа является его высокая продолжительность во времени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения благородных металлов, а именно золота и платины, из содержащего их материала (в нашем случае фосфатной руды), включающий обработку исходного материала раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем с переводом золота и платины в раствор и суспензию [Описание изобретения к патенту РФ № 2224033 от 07.06.2002, МПК⁷ С22В 11/00, С22В 3/04, опубл. 20.02.2004].

Недостатком данного способа являются пониженные массы извлекаемых золота и платины, а также повышенная масса перерабатываемого исходного материала (см. результаты сравнительных полупромышленных испытаний способа-прототипа и предлагаемого способа в таблице, представленной в Примере ниже).

Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в увеличении масс извлекаемых золота и платины с одновременным существенным снижением массы перерабатываемого исходного материала. Одновременно из руды дополнительно извлекают скандий - остродефицитный металл, цена которого в настоящее время сопоставима с ценой золота.

Данный технический результат достигается в способе извлечения благородных металлов из фосфатной руды, включающем обработку исходного материала раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор и суспензию. Перед обработкой раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем руду предварительно облучают СВЧ-полем и разделяют ее на магнитную, слабомагнитную фракции и немагнитный остаток, обработке раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем подвергают магнитную и/или слабомагнитную фракции(ю) с последующей сорбцией благородных металлов из раствора и суспензии сорбентом, который затем сжигают с получением концентрата благородных металлов.

Кроме этого:

- магнитную фракцию отделяют от руды при воздействии на нее магнитным полем напряженностью 100-500 мТл, а слабомагнитную фракцию отделяют от оставшейся части руды путем воздействия на нее магнитным полем напряженностью 0,5-1,7 Тл;

- полученный концентрат благородных металлов содержит золото и платину;

- в качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или HNO₃, HCl и/или H₂O₂, HCl и/или Cl₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NaClO₃, смеси HCl и HF и/или HNO₃, смеси HCl и H₂SO₄ и/или H₂O₂, смеси HCl и HBr и/или H₂O₂, смеси HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂;

- в качестве сорбента используют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, полидитиопропан;

- в раствор и суспензию дополнительно переводят скандий, который затем извлекают экстракцией.

Основные отличительные признаки способа по настоящему изобретению состоят в том, что перед обработкой раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем руду предварительно облучают СВЧ-полем и разделяют ее на магнитную, слабомагнитную фракции и немагнитный остаток, обработке раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем подвергают магнитную и/или слабомагнитную фракции(ю) с последующей сорбцией благородных металлов из раствора и суспензии сорбентом, который затем сжигают с получением концентрата благородных металлов. Следует отметить, что термины «магнитная», «слабомагнитная» фракции общеизвестны и широко применяются в специальной технической литературе [см., например, Кармазин В.В., Кармазин В.И. и Бинкевич В.А. Магнитная регенерация и сепарация при обогащении руд и углей. - М.: Химия, 1968, с.12-14].

Дополнительные отличительные признаки настоящего изобретения заключаются в том, что магнитную фракцию отделяют от руды при воздействии на нее магнитным полем напряженностью 100-500 мТл, а слабомагнитную фракцию отделяют от оставшейся части руды путем воздействия на нее магнитным полем напряженностью 0,5-1,7 Тл. Концентрат благородных металлов содержит золото и платину. В качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или H₂O₂, HCl и/или Cl₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NaClO₃, HCl и/или HNO₃, смеси HCl и HF и/или HNO₃, смеси HCl и H₂SO₄ и/или H₂O₂, смеси HCl и HBr и/или H₂O₂, смеси HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂. В качестве сорбента используют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, полидитиопропан. В раствор и суспензию дополнительно переводят скандий, который затем извлекают экстракцией.

Настоящее изобретение соответствует условиям патентоспособности «новизна», поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпали бы со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы настоящего изобретения.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - «изобретательский уровень», поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, отличительные признаки которого обеспечивали бы получение такого же технического результата, на выполнение которого направлено настоящее изобретение.

Пример осуществления изобретения

Реализацию способа-прототипа и предлагаемого способа осуществляют в СВЧ-реакторе, имеющем цилиндрический корпус из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с сильфоном для компенсации термического расширения. Внутри корпуса помещен фторопластовый реактор объемом 30 л. Реактор закрыт крышкой из титана ВТО-1. Источником СВЧ-излучения является охлаждаемый водой магнетрон (мощность 5 кВт, частота 2,45 ГТц), снабженный блоком питания, управления и контроля. Волновод прямоугольного сечения 90×45 мм передает СВЧ-излучение в СВЧ-реактор.

По способу-прототипу фосфатную руду из Уколовского месторождения фосфоритов желвачного песчанистого типа Курской области массой 5 кг кипятят в течение 2 часов в водном растворе объемом 20 л, который находится в СВЧ-реакторе. Проводят две серии опытов. В первой серии используют водный раствор, содержащий 35% HCl и 57% HNO₃, а во второй серии - водный раствор 57% HNO₃, которая выступает в качестве окислителя. В результате золото и платина переводятся в раствор и суспензию.

По предлагаемому способу вышеуказанную руду массой 5 кг предварительно облучают СВЧ-полем в сухом реакторе. Затем облученную руду подвергают ручной магнитной сепарации с использованием высокоэнергетических магнитов из сплава Fe-B-Nd, в результате чего разделяют ее на магнитную, слабомагнитную фракции и немагнитный остаток. Магнитную фракцию отделяют от руды при воздействии на нее магнитным полем напряженностью 100-500 мТл, а слабомагнитную фракцию отделяют от оставшейся части руды путем воздействия на нее магнитным полем напряженностью 0,5-1,7 Тл. Проводят также две серии опытов. В первой серии магнитную и/или слабомагнитную фракции(ю) кипятят в течение 2 часов в водном растворе 35% HCl и 57% HNO₃. Во второй серии магнитную и/или слабомагнитную фракции(ю) кипятят в течение того же периода времени в водном растворе 57% HNO₃, которая выступает в качестве окислителя. В результате золото и платина переводятся в раствор и суспензию. Благородные металлы затем сорбируют из раствора и суспензии сорбентом 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этаном. Далее сорбент сжигают и получают концентрат благородных металлов, содержащий золото и платину, суммарное содержание которых в концентрате лежит в интервале 92-95%.

При реализации предлагаемого способа в качестве кислоты и/или окислителя используют также HCl и/или H₂O₂, HCl и/или Cl₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NaClO₃, смеси HCl и HF и/или HNO₃, смеси HCl и H₂SO₄ и/или H₂O₂, смеси HCl и HBr и/или H₂O₂, смеси HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂, а в качестве сорбента применяют также 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, полидитиопропан.

В раствор и суспензию дополнительно переводится скандий - остродефицитный металл, цена которого в настоящее время сопоставима с ценой золота. Скандий извлекают из раствора и суспензии экстракцией. Осредненная по всем опытам масса извлекаемого скандия в расчете на 1 т руды составляет: из двух фракций руды - 4,282 г/т и из слабомагнитной фракции - 3,937 г/т.

Анализ концентраций благородных металлов и скандия в растворе и суспензии (в способе-прототипе) и в концентрате этих металлов, а также скандия в растворе и суспензии (в предлагаемом способе) осуществляют методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре ELAN 6100 фирмы Perkin Elmer, США.

Осредненные по всем опытам результаты испытаний по благородным металлам сведены в Таблицу, а по скандию указаны выше.

Из сравнения результатов масс извлеченных золота и платины, представленных в таблице, видно, что массы данных металлов, полученные по предлагаемому способу из двух фракций руды (суммарной массой, составляющей 71,2% от массы руды, см. колонку 5 таблицы), возрастают по сравнению с массами этих металлов, полученными по способу-прототипу из всей массы руды (см. результаты в колонках 5 и 2 таблицы), для золота до 100%×(5,159/4,189)=123,1% и для платины до 100%×(0,2966/0,2503)=118,5%. При этом масса перерабатываемого исходного материала по предлагаемому способу составляет 71,2% (см. колонку 5) от массы руды, перерабатываемой по способу-прототипу, т.е. уменьшилась на 28,8%, что является существенным показателем. При выборе в качестве исходного материала только одной слабомагнитной фракции (65,4% от массы руды, см. колонку 4 таблицы) вышеприведенные показатели составляют для золота 100%×(5,091/4,189)=121,5% и для платины 100%×(0,2953/0,2503)=118%. Масса перерабатываемого материала еще более уменьшилась, а именно на 100-65,4=34,6%.

Реализация предлагаемого способа на полупромышленной установке применительно к фосфатной руде Уколовского месторождения фосфоритов желвачного песчанистого типа Курской области описана в примере. Поскольку полупромышленная установка по сравнению с лабораторной и пилотной установками находится по масштабу ближе к промышленной установке, можно констатировать, что предлагаемый способ может быть успешно реализован в промышленности.

Наименование благородных металлов	Масса извлеченных благородных металлов в расчете на 1 т руды, г/т
По способу-прототипу	По предлагаемому способу
Фракции и их массовая доля в 1 т руды
Магнитная 5,8%	Слабомагнитная 65,4%	Итого: по двум фракциям 71,2%
1	2	3	4	5
Золото	4,189	0,068	5,091	5,159
Платина	0,2503	0,0013	0,2953	0,2966

1. Способ извлечения благородных металлов из фосфатной руды, включающий обработку раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор и суспензию, отличающийся тем, что перед обработкой раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем руду предварительно облучают СВЧ-полем и разделяют ее на магнитную, слабомагнитную фракции и немагнитный остаток, обработке раствором кислоты и/или окислителя при облучении СВЧ-полем подвергают магнитную и/или слабомагнитную фракции(ю) с последующей сорбцией благородных металлов из раствора и суспензии сорбентом, который затем сжигают с получением концентрата благородных металлов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнитную фракцию отделяют от руды при воздействии на нее магнитным полем напряженностью 100-500 мТл, а слабомагнитную фракцию отделяют от оставшейся части руды путем воздействия на нее магнитным полем напряженностью 0,5-1,7 Тл.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный концентрат благородных металлов содержит золото и платину.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или HNO₃, HCl и/или H₂O₂, HCl и/или Cl₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NaClO₃, смеси HCl и HF и/или HNO₃, смеси HCl и H₂SO₄ и/или H₂O₂, смеси HCl и HBr и/или H₂O₂, смеси HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиа-зин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, полидитиопропан.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор и суспензию дополнительно переводят скандий, который затем извлекают экстракцией.