Платина
Т| - -227 |
|(г) | |-214 |
|PtS(тв)+2O2(г)=PtO2(г)+SO2(|-17600-7.5·Т |-26 -27 |
|г) | |-29 |
Агломерация. В процессе агломерации концентрат подвергается окускованию
и частичной десульфурации при 1000-1100 °С, что сопровождается процессами
разложения высших сульфидов и окисления получившихся продуктов кислородом
воздуха.
Электроплавка сульфидного никель-медного концентрата осуществляется в
электропечи, куда поступает концентрат, содержащий в зависимости от
месторождения от 20 до 150 г/т платиновых металлов. В шихту вместе с
окатышами и агломератом добавляют оборотные продукты и, в зависимости от
состава исходного сырья, известняк или песчаник. Температура расплава на
границе с электродом достигает 1300-1400 °С. Пустая порода ошлаковывается;
шлак сливают, гранулируют. На некоторых предприятиях его подвергают
измельчению и флотации с целью более полного извлечения благородных
металлов. Содержание благородных металлов в шлаке в зависимости от режима
плавки и состава концентрата колеблется от 0.3 до 1.0 г/т. Штейн
концентрирует основную массу платиновых металлов. Содержание их в штейне
колеблется в пределах 100-600 г/т.
Процесс плавки протекает в основном в восстановительном режиме, поэтому
потери платиновых металлов в этом процессе определяются механическими
потерями мелких корольков штейна, взвешенных в шлаковой фазе. Эти потери
могут быть устранены флотацией шлаков с извлечением платиновых металлов в
сульфидный концентрат. При этом извлечение платины может достигать более
99.0 %.
Конвертирование. Полученный при электроплавке штейн подвергается
конвертированию. Конвертирование, цель которого состоит в возможно более
полном удалении сульфида железа из никель-медных штейнов, осуществляется
при температуре около 1200 °С. Процесс протекает в сульфидных расплавах,
где активность платиновых металлов очень невелика. Поэтому в процессе
конвертирования в шлаковую фазу в очень незначительных количествах
переходит платина (<0.5%), палладий (<0.5%), родий (<1.0%), иридий (<1.0%).
Более того, конвертные шлаки перерабатываются в обеднительных печах,
поэтому общие потери благородных металлов при конвертировании сравнительно
малы.
При обжиге никелевого концентрата в печах кипящего слоя процесс
окисления протекает весьма интенсивно и поэтому сопровождается
значительными потерями металлов.
Восстановительная электроплавка закиси никеля на металлический никель не
вызывает значительных потерь платиновых металлов. Механические потери их с
пылями могут быть уменьшены в результате совершенствования системы
пылеулавливания. Переход в шлаки не вызывает дополнительных потерь, так как
шлаки в этом процессе являются оборотными продуктами.
Взвешенная плавка сульфидных материалов осуществляется в окислительной
атмосфере при температуре около 1300 °С.
Пирометаллургическая переработка медных концентратов, содержащих
платиновые металлы, включая обжиг при 800-900 °С, отражательную плавку,
конвертирование и огневое рафинирование меди. В последние годы для
переработки медных концентратов широкое применение получили автогенные
процессы: взвешенная плавка и плавка в жидкой ванне.
Химические реакции и температурный режим обжига медных концентратов
примерно те же, что при агломерации.
Гидрометаллургические процессы.
Платиновые металлы, содержащиеся в сульфидных медно-никелевых рудах,
проходят через пирометаллургические операции, концентрируются в черновом
металле и поступают на электролитическое рафинирование никелевых и медных
анодов. Причем в зависимости от условий проведения этих операций большее
или меньшее количество платиновых металлов может переходить в сборные или
оборотные продукты, что в конце концов приводит к безвозвратным потерям.
Таблица 6.
Формы нахождения платины в сульфатных, сульфатно-хлоридных и хлоридных
растворах.
| |Растворы | |
|Сульфатный |сульфатно-хлоридный |хлоридный |
|[Pt2(SO4)4·(H20)2]|[PtCl4]2- при (а<1.4|[PtCl4]2- при (а<1.4|
|2- |В; |В; |
| |[PtCl6]2- при (а>1.4 |[PtCl6]2- при (а>1.4 |
| |В. |В. |
При содержании в сплавах 0.01-1.0 % платинового металла, он замещает в
кристаллической решетке сплава атомы никеля или меди, не образуя
самостоятельных структур.
Известно, что в присутствии сульфидной, оксидной и металлической фаз
платиновые металлы концентрируются в металлической фазе. Поэтому в
никелевых и медных промышленных анодах, содержащих в качестве примесей
сульфидные и оксидные фазы, платиновые металлы равномерно распределены в
металлической фазе, образуя кристаллическую решетку замещения. Это приводит
к образованию в решетке сплава микроучастков (зон) с более положительным
равновесным потенциалом. Металлы в этих зонах не растворяются при
потенциале работающего анода и выпадают в нерастворимый осадок - шлам. В
случае повышения потенциала анода до величины, соответствующей потенциалу
ионизации платиновых металлов, начинается переход этих металлов в раствор.
Степень перехода будет увеличиваться, если в растворе платиновые металлы
образуют стойкие комплексные соединения.
Таким образом поведение платиновых металлов при электрохимическом
растворении анодов будет определяться потенциалом анода, составом раствора
и природой растворяемого сплава.
Переработка платинусодержащих шламов.
При электролитическом рафинировании меди и никеля платиновые металлы
концентрируются в анодных шламах, где их содержание в зависимости от
состава исходных руд колеблется в широких пределах, от десятых долей до
нескольких процентов.
В соответствии с основными теоретическими положениями в шламы при
растворении анодов практически без изменения переходят оксиды и сульфиды
цветных металлов. Поэтому основными фазовыми составляющими никелевого шлама
являются сульфиды меди и никеля ((-Cu2S, (-Cu2S, Ni3S2, NiS), оксиды (NiO,
CuO, Fe2O3, Fe3O4), ферриты (NiFe2O4, CuFeO2). Платиновые металлы в шламах
представлены рентгеноаморфными металлическими формами.
Непосредственная переработка бедных по содержанию благородных металлов
продуктов, в состав которых входят значительные количества цветных
металлов, железа и серы, на аффинажных предприятиях не производится.
Поэтому анодные шламы предварительно обогащают различными пиро- и
гидрометаллургическими методами с получением концентратов платиновых
металлов. Технологические схемы обогащения шламов, применяемые на различных
заводах, различаются между собой.
Существующие схемы построены на селективном растворении цветных
металлов, содержащихся в шламах. Благородные металлы при этом остаются в
нерастворенном осадке, который направляют на аффинажное производство.
Раствор, содержащий сульфаты цветных металлов, идет в основное
производство. Во многих случаях для улучшения растворения цветных металлов
шламы проходят предварительную пирометаллургическую подготовку (обжиг,
спекание, восстановительную плавку и т.д.).
Переработка шламов методом сульфатизации.
Метод основан на том, что сульфиды, оксиды и другие соединения цветных
металлов при взаимодействии с концентрированной серной кислотой при
температуре выше 150°С образуют сульфаты, которые при последующем
выщелачивании переходят в раствор:
MeS+4H2SO4=MeSO4+4H2O+4SO2;
MeO+H2SO4=MeSO4+H2O;
Me+2H2SO4=MeSO4+2H2O+SO2;
Me2S+6H2SO4=2MeSO4+6H2O+5SO2.
Благородные металлы должны концентрироваться в нерастворимом остатке.
Технологическая схема сульфатизации шлама приведена ниже:
Влажный шлам
H2SO4
Репульпация
Сульфатизация
Выщелачивание
Фильтрация
Раствор Концентрат
в электролиз
никеля Щелочная
разварка
Фильтрация
Концентрат Раствор
платиновых на сброс
металлов
Согласно схеме, шлам репульпируется в серной кислоте при 60-90 °С в
течение 4-6 ч. При этом в раствор переходит до 30 % никеля и меди.
Благородные металлы полностью остаются в твердом остатке, который
подвергают сульфатизации в течение 10-12 ч при температуре 250-300 °С.
Сульфаты цветных металлов и железа выщелачиваются водой, а твердый остаток
для удаления кремнекислоты обрабатывают в течение 4 ч 4 М раствором щелочи
при 80-90 °С. Твердый остаток, содержащий до 30 % палладия и платины,
направляют на аффинаж. Щелочный раствор после нейтрализации сбрасывают.
Эта схема имеет существенный недостаток - при температуре сульфатизации
выше 200 °С иридий, родий и рутений более, чем на 95 % переходят в раствор.
Поэтому предложен способ двойной сульфатизации (см. Приложение
| |  скачать работу |
Платина |
