Способ извлечения благородных металлов из растворов, содержащих цветные металлы

Способ извлечения благородных металлов из растворов, содержащих цветные металлы

Реферат

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к технологии селективного извлечения благородных металлов из растворов, содержащих цветные металлы. Растворы сложного состава, содержащие цветные и благородные металлы, получают, например, при гидрометаллургической переработке анодных шламов, образующихся в процессе электролитического рафинирования меди и никеля, а также при переработке шлиховой платины и вторичного сырья драгоценных металлов. Платиновые металлы и золото требуется селективно от цветных металлов извлекать из растворов в концентраты, пригодные для аффинажа.

Известен способ селективного извлечения благородных металлов из растворов путем осаждения малорастворимых комплексных солей аммония. Так, платину осаждают из растворов аффинажного производства в виде хлороплатината аммония (Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. Металлургия благородных металлов. М., Металлургия, 1987, с.410), палладий извлекают в виде хлорпалладозоамина (там же, с.415). Недостатком способа является неполное извлечение благородных металлов из растворов, обусловленное растворимостью солей. Поэтому данный процесс используется главным образом в аффинажном производстве, а для переработки растворов сложного состава недостаточно эффективен.

Ближайшим аналогом является способ извлечения благородных металлов из растворов после хлорирования анодных шламов, включающий экстракцию благородных металлов раствором первичных аминов в керосине и последующее извлечение благородных металлов из органического раствора (Котляр Ю.А., Меретуков М.А. Металлургия благородных металлов. М., АСМИ, 2002, стр.367-368). Недостатками этого способа являются высокая пожароопасность, большая энергоемкость и низкая производительность процесса. Использование керосина создает необходимость выполнения жестких требований норм и правил безопасности при работе с легковоспламеняющимися жидкостями; требуются дополнительные расходы на оснащение производства дорогостоящими системами пожаробезопасности. Используется сложная и энергоемкая схема реэкстракции.

С целью исключения указанных недостатков и интенсификации процесса предлагается способ простого и легко реализуемого в промышленных условиях количественного извлечения благородных металлов из растворов, содержащих цветные металлы, растворимым в воде органическим соединением, которое образует нерастворимые комплексы с благородными металлами.

Сущность изобретения заключается в том, что в раствор, содержащий благородные металлы (платина, палладий, золото и др.) и цветные металлы (никель, медь), вводят водный раствор четвертичной аммонийной соли - клатрата дидецилдиметиламмоний бромида (ДДДМАБ) с карбамидом, образующего с благородными металлами устойчивые, нерастворимые в воде органические комплексы. Процесс ведут при интенсивном перемешивании и температуре не более 70°С, в течение 30-90 мин. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что производственный процесс следует вести предпочтительно в интервале температур 25±20°С, поскольку точка замерзания раствора около 0°С, при температуре около 70°С происходит разложение клатрата ДДДМАБ с карбамидом. Оптимальными условиями процесса, обеспечивающими высокое извлечение драгоценных металлов в концентрат, являются: температура 25°С, продолжительность около 60 мин. После этого реакционную массу отстаивают, фильтруют и промывают осадок разбавленным раствором соляной кислоты.

Благородные металлы извлекаются из раствора практически полностью, цветные металлы (медь, никель, кобальт) и железо остаются в маточном растворе. Расход реагента зависит от состава исходного раствора. Теоретический расход клатрата ДДЦМАБ с карбамидом (молекулярная масса 1366) составляет 6,9 г на 1 г золота, 14,0 г на 1 г платины, 25,7 г на 1 г палладия. Для количественного извлечения благородных металлов требуется избыток реагента.

Осадок органических комплексных солей благородных металлов обрабатывают восстановителем, например гидразингидратом, в присутствии пеногасителя, получая коллективный концентрат драгоценных металлов, пригодный для аффинажа. При восстановлении регенерируется комплексообразователь - клатрат дидецилдиметиламмоний бромида с карбамидом.

Растворы, полученные в результате восстановления органического комплекса, могут быть использованы в обороте для извлечения драгоценных металлов из следующей порции раствора.

Отличительные признаки изобретения иллюстрируются примерами.

Пример 1.

Анодный шлам электролитического рафинирования меди подвергли окислительному обжигу для удаления серы, селена и теллура. Затем провели гидрохлорирование обожженного продукта. Цветные металлы, золото и платиновые металлы перешли в раствор. Раствор фильтрацией отделили от твердого остатка, содержащего, главным образом, хлорид серебра, и направили на извлечение благородных металлов по заявляемому способу.

Процесс вели следующим образом. В эмалированный реактор, снабженный мешалкой, загрузили 100 л раствора гидрохлорирования. При температуре 25°С и интенсивном перемешивании в реактор залили 75 л 20%-ного раствора клатрата ДДДМАБ с карбамидом. При этом образовался объемистый осадок органических комплексных солей благородных металлов. Реакционную массу выдерживали при перемешивании и температуре 25°С в течение 60 мин, после чего выключили мешалку и провели отстаивание в течение 3 ч. После отстаивания реакционную массу направили на фильтрацию. Осадок промыли на фильтре 3%-ным раствором соляной кислоты с целью удаления примесей цветных металлов.

Полученный осадок органических комплексных солей смешали с 20 л воды и обработали гидразингидратом. Обработку вели при температуре 20°С в течение 1 ч, с последующим нагреванием реакционной массы до 80°С и перемешиванием в течение 1 ч. Во избежание интенсивного вспенивания, восстановление проводили в присутствии пеногасителя (водная эмульсия кремнийорганических полимеров). В результате был получен концентрат благородных металлов. Концентрат отделили от раствора на фильтре, промыли водой и высушили.

Результаты эксперимента приведены в таблице 1. Цветные металлы и железо в осадок почти не переходят, что позволяет получать богатый коллективный концентрат благородных металлов, пригодный для аффинажа. Извлечение в концентрат составило: золота 99,93%, платины 99,93%, палладия 99,95%.

Таблица 1
Баланс металлов при их извлечении из раствора гидрохлорирования клатратом ДЛДМАБ с карбамидом
Металл	Загружено, раствор гидрохлорирования 100 л	Получено:
Раствор после осаждения, 180 л	Концентрат, 548 г
Конц-я, г/л	Масса, г	Конц-я, мг/л	Масса, г	Массовая доля, %	Масса, г
Аu	0,30	30.0	0,1	0,02	5,47	29,98
Pt	0,79	79,0	0,3	0,05	14,4	78,95
Pd	3,85	385,0	1,0	0,18	70,22	384,8
Сu	40	4000	Не анализировали	2,6	14,2
Ni	25	2500	Не анализировали	1,4	7,7
Fe	10	1000	Не анализировали	0,6	3,3

Пример 2.

Провели переработку анодного шлама с получением раствора гидрохлорирования, как в примере 1.

Извлечение благородных металлов из раствора гидрохлорирования вели в две стадии. Вначале провели осаждение хлороплатината и хлоропалладата аммония, а затем из маточного раствора осадили органические комплексные соли клатратом ДДДМАБ с карбамидом.

Процесс вели следующим образом. Раствор гидрохлорирования в количестве 100 л обработали 20 л 25%-ного раствора хлорида аммония (5 кг NH₄Cl в пересчете на сухое вещество) при комнатной температуре и перемешивании в течение 30 мин. В процессе осаждения через реакционную массу пропускали газообразный хлор с целью перевода палладия в четырехвалентное состояние. Выпавшие соли (смесь хлороплатината аммония и хлоропалладата аммония) отфильтровали и промыли на фильтре 5 л 5%-ого раствора хлорида аммония. В маточном растворе остались золото, цветные металлы, небольшое количество платины и палладия. Результаты осаждения хлороплатината и хлоропалладата аммония приведены в таблице 2.

Таблица 2
Баланс металлов при их извлечении из раствора гидрохлорирования хлоридом аммония
Металл	Загружено, раствор гидрохлорирования 100 л	Получено:
Раствор после осаждения, 125 л	Смесь солей (концентрат), 1520 г
Конц-я, г/л	Масса, г	Конц-я, г/л	Масса, г	Массовая доля, %	Масса, г
Аu	0,30	30,0	0,24	30,0	0,0	0,0
Pt	0,79	79,0	0,02	2,5	5,03	76,5
Pd	3,85	385,0	0,04	5,0	25,0	380,0
Сu	40	4000	32	4000	0,3	4,5
Ni	25	2500	20	2500	0,2	3,0
Fe	10	1000	8	1000	0,08	1,2

Маточный раствор после осаждения аммонийных солей (фильтрат и промводы) загрузили в реактор и провели осаждение клатратом ДДДМАБ с карбамидом. Количество клатрата при этом было в 10 раз меньше, чем в примере 1, и составляло 7,5 л 20% раствора (1,5 кг комплексообразователя в пересчете на сухое вещество). Остальные условия осаждения и последующей переработки осадка такие же, как в примере 1. Результаты опыта приведены в таблице 3.

Таблица 3
Баланс металлов при их извлечении клатратом ДДДМАБ с карбамидом из маточных растворов после осаждения хлороплатината и хлоропалладата аммония
Металл	Загружено, раствор после осаждения хлороплатината и хлоропалладата аммония, 125 л	Получено:
Раствор после осаждения металлов клатратом ДДДМАБ с карбамидом, 135 л	Концентрат, 39,8 г
Конц-я, г/л	Масса, г	Конц-я, мг/л	Масса, г	Массовая доля, %	Масса, г
Аu	0,24	30,0	0,1	0,01	75,35	29,99
Pt	0,02	2,5	0,3	0,04	6,2	2,46
Pd	0,04	5,0	1,0	0,14	12,2	4,86
Сu	32	4000	Не анализировали	2,0	0,8
Ni	20	2500	Не анализировали	1,2	0,5
Fe	8	1000	Не анализировали	0,5	0,2

Сквозное извлечение драгоценных металлов из раствора (суммарно в соли и концентрат) составило: золота 99,97%, платины 99,95%, палладия 99,96%.

Пример 3.

Извлечение драгоценных металлов из раствора гидрохлорирования вели как в примере 1, но изменяли температуру и продолжительность осаждения в виде органических комплексных солей. В опыте №7 в качестве осадителя использовали оборотный раствор, полученный в результате восстановления благородных металлов из органического комплекса в опыте №1 (дополнительно ввели 7,5 л 20% раствора клатрата ДДДМАБ с карбамидом, т.е. 10% от первоначального количества реактива).

Результаты опытов приведены в таблице 4.

Таблица 4
Показатели извлечения металлов из раствора клатратом ДДДМАБ с карбамидом в зависимости от условий проведения процесса
№	Условия опыта	Извлечение металлов в концентрат, %
Температура, °С	Время, мин	Золото	Платина	Палладий
1	25 (пример 1)	60 (пример 1)	99,93	99,93	99,95
2	50	60	99,75	99,63	99,20
3	75	60	0,0	0,0	0,0
4	25	20	99,83	99,80	99,70
5	25	30	99,93	99,92	99,92
6	25	60	99,93	99,93	99,94
7	25	60	99,94	99.93	99,95

1. Способ извлечения благородных металлов из растворов, содержащих цветные металлы, включающий осаждение благородных металлов в виде органических комплексных солей из раствора при перемешивании с последующим отстаиванием, фильтрацией и промывкой осадка, отличающийся тем, что осаждение ведут водным раствором клатрата дидецилдиметиламмонийбромида с карбамидом и осадок восстанавливают с получением концентрата благородных металлов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление благородных металлов из осадка органических комплексных солей осуществляют гидразингидратом в присутствии пеногасителя.