FI71340B - Foerfarande foer extraktion av aedelmetaller ur deras koncentrat - Google Patents

Description

1 71340

Menetelmä jalometallien uuttamiseksi niiden konsentraa-teista

Keksintö koskee menetelmää jalometallien, toisin 5 sanoen platinaryhmän metallien, ja kullan ja hopean uuttamiseksi niitä sisältävistä konsentraateista. Se soveltuu erityisesti, sellaisten jalometallien konsentraattien käsittelyyn, jotka ovat muodostuneet nikkeli-kuparimalmia puhdistettaessa. Tällaisia konsentraatteja ovat esim. kupa-10 rin sähköisestä puhdistuksesta saatu anodiliete ja nikkelin paineessa suoritettavasta karbonyyliuutosta saadut jäännökset. Sellaiset konsentraatit sisältävät tavallisesti kultaa, hopeaa ja kaikkia kuutta platinaryhmän metallia, nimittäin platinaa, palladiumia, rodiumia, ruteenia, iridiumia sekä 15 osmiumia vaihtelevissa suhteissa yhdessä epäjalojen metallien ja muiden epäpuhtauksien, tavallisesti kuparin, arseenin, antimonin, tinan, lyijyn, vismutin ja kvartsin kanssa.

On tunnetusti vaikea liuottaa jalometallien konsentraateista jalometalleja, ja tähän mennessä on ollut käytäntönä 20 sellaisia konsentraatteja puhdistettaessa uuttamalla kuningas-vedellä tai suolahapolla sekä kloorikaasulla liuottaa suurin osa kullasta, platinasta ja palladiumista, jolloin jää jäännös, joka sisältää suurimman osan hopeasta ja muista plati-nametalleista. Käytännössä tämä erottuminen on erittäin 25 epätäydellistä, ja se suurelta osin vaikeuttaa myöhempää, yksittäisten metallien eristämistä, talteenottamista ja puhdistusta. Myös, jos käytetään kuningasvettä, reaktion aikana muodostuu myrkyllisiä, ympäristölle haitallisia, ruskeita höyryjä, joita on käsiteltävä ennen niiden poistamista, 30 mikä tekee menetelmän monimutkaiseksi ja epätaloudelliseksi.

Käytetäänpä mitä tahansa uuttoainetta saadaan aina liuos, joka sisältää suurimman osan kullasta, platinasta ja palladiumista, sekä kiinteä jäännös, joka sisältää suurimman osan hopeasta ja muista jalometalleista pien-35 ten kulta-, platina- ja palladium-jäänteiden kanssa. Liuenneet metallit voidaan ottaa talteen saostamalla tai liuo-tinuutolla, kun taas kiinteästä jäännöksestä jalometallit 2 71340 uutetaan lyijyn kanssa suoritetun sulatuksen jälkeen selektiivisin uuttoreaktioin.

On selvää, että nämä menetelmät ovat aikaavieviä ja monimutkaisia, ja sen vuoksi huomattava osa jalometal-5 leista jää välivaiheisiin. Näistä syistä viime aikoina on pyritty kehittämään nopeampia ja tehokkaampia menetelmiä, ja eräs alue, jolla tutkimus on edistynyt, liittyy liuoksesta suoritettavaan, liuenneiden metallien liuo-tin-uutto.

10 Esillä oleva keksintö perustuu havaintoon, että on mahdollista käsitellä jalometallikonsentraattia siten, että oleellisesti kaikki platinaryhmän metallit ja kulta erotetaan hopeasta ja saadaan yksinkertaiseen kloridiliuok-seen.

15 Keksintö koskee menetelmää jalometallien uuttami seksi konsentraatista, joka sisältää platinaryhmän metalleja, kultaa ja hopeaa, jolloin platinaryhmän metallit ja kulta erotetaan hopeasta ja liuotetaan yhteen ainoaan klo-ridiliuokseen. Menetelmälle on tunnusomaista, että kon-20 sentraatille suoritetaan ensimmäinen uuttokäsittely kuumalla kloorivetyhapolla ja kloorilla, jolloin suurin osa läsnäolevasta kullasta, platinasta ja palladiumista liukenee ja jäljelle jää kiinteä jäännös, joka sisältää oleellisesti kaikki muut jalometallit, uuttojäännös erotetaan 25 uuttoliuoksesta ja jäännöstä käsitellään ylimäärällä (painon perusteella) alkalista hapetinta ruteenin liuottamiseksi, muodostuneet kiinteät aineet lietetään veteen, lietteestä saadut jalometallit yhdistetään ensimmäisestä uutto-käsittelystä saatuun liuokseen, muodostuneelle lietteelle 30 suoritetaan toinen uuttokäsittely kuumalla kloorivetyhapolla ja kloorilla ja toisesta uuttokäsittelystä saatu liuos erotetaan jäljelle jääneistä kiinteistä aineista.

Täten on mahdollista saada uuttoneste tai liuos, joka sisältää alunperin konsentraatissa olleesta kullasta, 35 platinasta sekä palladiumista enemmän kuin 99,5 paino-o ja vähintään 97 paino-% konsentraatissa olleista, muista plati- il 3 71340 naryhmän metalleista. Sellainen liuos sopii erityisen hyvin käytettäväksi menetelmässä, jossa jalometallit otetaan talteen peräkkäin liuotinuuton avulla.

Ensimmäisen uuttamisvaiheen aikana, suurin osa kul-5 lasta, platinasta ja palladiumista liukenee. Kiinteä jäännös sisältää, mikä on koko menettelyn tarkoitus kaiken hopean ja suurimman osan rodiumia, iridiumia, ruteenia ja osmiumia yhdessä jäljelle jääneiden kulta-, palladium-ja platinamäärien kanssa. Uskotaan, että kiinteän jään-10 nöksen käsittely alkalisella hapettavalla aineella ruteenin liuottamiseksi muuttamalla se rutenaatiksi, joka siten liuotetaan hapetusjäännöksestä, vaikuttaa jäännöksen rakenteeseen, niin että kun se uudelleen uutetaan, jäljelle jäävät kulta, platina ja palladium voivat liueta. On ha-15 vaittu myös, että muut jalometallit, rodium ja iridium tehdään uudelleen uuttamiselle herkiksi käyttämällä hapetusta. Tämän syitä ei ole täysin ymmärretty, mutta uskotaan, että hapetuksen aikana saattaa muodostua näiden metallien korkeampia oksideja, ja ne saattavat sitten rea-20 goida hapon kanssa uudelleen uuttamisen aikana, jolloin muodostuu liukoinen tuote. Saattaa esiintyä myös joitakin pinta-aktivointi-ilmiöitä. Mitä osmiumiin tulee, tämä metalli reagoi lähes aina kuten ruteeni, ja tästä syystä se, mikä on esitetty ruteenin reaktiosta koskee myös 25 osmiumia, ellei toisin mainita. Joka tapauksessa yleensä konsentraatit eivät sisällä merkittäviä määriä osmiumia.

Menetelmää kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin. Uuttamisvaiheet suoritetaan edullisesti yhtäläisissä olosuhteissa. Käytettäväksi hapoksi soveltuu seos, jossa on 30 yhtä suuret tilavuudet konsentroitua suolahappoa ja vettä, ja reaktiolämpötilan tulisi olla 60-105°C, edullisesti noin 95°C. Kloorikaasu kuplii konsentraatin lietteen läpi, ja sitä tulee lisätä tarvittaessa. Reaktio vaatii yleensä 5-10 tunnin ajan ollakseen täydellinen, ja aika riippuu 35 sellaisista tekijöistä kuten konsentraatin luonteesta ja reaktionlämpötilasta.

Ensimmäisestä uuttamisesta saatu kiinteä jäännös erotetaan uuttonesteestä, kuivataan ja sekoitetaan yli- 4 71340 määrän kanssa alkalista hapetinta. Sopivia hapettimia ovat metalliperoksidit, kuten esim. natriumperoksidi ja barium-peroksidi sekä kaliumhydroksidin ja kaliumnitriitin seos. Näistä pidetään parempana natriumperoksidia, koska se on 5 halvempi kuin bariumperoksidi ja tehokkaampi kuin KOH/KNO^. Koska on mahdotonta tietää hapetusreaktion stökiometriaa (se vaihtelee konsentraatista konsentraattiin, täytyy käyttää suurta stökiometristä ylimäärää hapetinta). Kun tämä lasketaan painon perusteella, käytetyn hapettimen painon 10 tulisi olla kaksi kertaa kuivan jäännöksen paino (stökio- metrisin termein se on likimäärin vähintään kymmenkertainen ylimäärä). Kiinteän jäännöksen ja hapettimen seosta kuumennetaan sitten. Käytetty lämpötila riippuu hapettimesta, mutta yleensä se on 550-650°C. Reaktioaika on yleensä 1-2 tun-15 tia. Kun natriumperoksidia käytetään hapettimena, hapetus-reaktion katsotaan johtuvan "peroksidin yhteen sulamisesta", vaikka reagoivat aineet eivät aina sula.

Hapetusreaktiosta saadut kiinteät aineet lietetään sitten veden kanssa liukenevaksi saatetun ruteenin liuot-20 tamiseksi. Koko liete voidaan sitten yhdistää nesteen kanssa, joka on saatu uuttovaiheesta. Kuitenkin hapetetuista kiinteistä aineista valmistettu liete on voimakkaasti aikaiinen, ja uudelleen uutto on suoritettava hapon kanssa. Tästä on tuloksena erittäin laimea lopullinen liuos, jon-25 ka konsentraatiota luultavasti täytyy nostaa, ennenkuin sitä käsitellään edelleen, erityisesti jos konsentraatio-aste ei ole korkea. Tästä syystä koko lietteen yhdistämistä uuttonesteeseen ei pidetä edullisena, vaan ruteeni pelkistetään ja saostetaan uudelleen, jolloin se yhdistetään 30 lietteen kiinteisiin aineisiin. Lietteen kiinteät aineet voidaan sitten poistaa suodattamalla alkalisesta nesteestä, joka ei sisällä mitään muita jalometalleja, pestä ja lisätä uuttonesteeseen. Sopiviin pelkistimiin kuuluvat muurahaishappo, metanoli ja hydratsiini. Näistä muurahaishap-35 poa pidetään parempana, koska se on hydratsiinia parempi ympäristön suhteen ja, metanolista poiketen, se pelkistää sekä ruteenin että osmiumin. Mieluummin lietettä keitetään,

II

71340 ennekuin kiinteät aineet suodatetaan pois, koska se parantaa suodatusominaisuuksia ja auttaa täydentämään pelkistymistä .

Hopean talteenottamiseksi käytetty menetelmä riip-5 puu suuressa määrin konsentraatin hopean määrästä. Jos hopean määrä on alhainen, t.s. se on 10 paino-% tai vähemmän, ensimmäisen uuttamisen jälkeen jääneen liukenemattoman aineen määrä tulee ymmärrettävästi olemaan pieni. Kuitenkin, jos hopean konsentraatio nousee paljon yli 10 10 paino-%:n, liukenemattoman aineen määrä tulee niin suureksi, että huomattavia määriä hapetinta tulisi käyttää ruteenin täydellisen liukenemisen varmistamiseen. Lisäksi hapettumisen aikana saattaa tapahtua melkoisen täydellinen yhteensulautuminen, ja se saattaa johtaa vaikeuk-15 siin lietettäessä reaktioseosta veden kanssa. Lisäksi, jos konsentraatin hopeapitoisuus on yli 10 paino-%, pidetään parempana hopean poistamista ennen hapetusvaihetta. Tämä voidaan tehdä kahdella tavalla: hopea joka poistetaan konsentraatista ennen ensimmäistä uuttovaihetta, tai se 20 poistetaan ensimmäisen uuttamisvaiheen jäännöksestä ennen sen hapettamista. Hopea voidaan poistaa ennen uuttamis-vaihetta typpihapolla suoritetun alustavan uuttamisen avulla. Tämä uuttamisvaihe voidaan suorittaa 9 0-9 5°C: ssa, käyttäen 25-30 %:sta typpihapon vesiliuosta, kunnes höy-25 rystyminen lakkaa. Tämä liuottaa 50-60 paino-% hopeasta noin 20 paino-%:n kanssa palladiumia ja läsnäolevia epä-jaloja metalleja. Hopea voidaan poistaa liuoksesta hopea-kloridina, ja epäjalot metallit voidaan myös poistaa saostamalla. Palladium voidaan ottaa talteen pelkistämäl-30 lä, ja edullisesti se yhdistetään uudelleen alustavasta uutosta saadun liukenemattoman jäännöksen kanssa, ennenkuin viimeksi mainittu uutetaan suolahapon ja kloorin kanssa. Vaikka kaikkea hopeaa ei poisteta sellaisella alustavalla käsittelyllä, pääosa HCl/Cl^-uutosta saadusta liukenemat-35 tomasta jäännöksestä pelkistyy.

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi hopea voidaan haluttaessa poistaa ensimmäisen HCl/C^-uuton liukenemattomas- 71340 ta jäännöksestä käsittelemällä jäännöstä natriumhydroksidin vesiliuoksella ja sitten typpihapolla hopeanitraatin muodostamiseksi, josta hopea voidaan ottaa talteen tavanomaisin keinoin.

5 Jos konsentraatin hopeapitoisuus on alhainen, hopean voidaan antaa olla koko prosessin ajan liukenemattomassa faasissa, jolloin se lopuksi on hopeakloridina viimeisen uuton liukenemattomissa aineosissa. Hopea otetaan yleensä talteen hopeakloridista tavanomaisin sulatusmenetelmin.

10 Jos läsnä on toistetusta uutosta peräisin olevaa kiinteätä jäännöstä hyvin vähän, se voidaan palauttaa ja sekoittaa uuteen konsentraattiin, koska se ei oleellisesti lisää sen määrää.

Keksintöä kuvataan edelleen seuraavin esimerkein.

15 Esimerkissä kaikki prosentit ovat painoprosentteja.

Esimerkki 27,5 kg jauhemaista, jalometallikonsentraattia, jonka koostumus on seuraavassa taulukossa esitetyn mukainen, lietettiin 100 litraan konsentroidun suolahapon ja veden 20 seosta, jonka tilavuussuhde oli 1:1. Kloori kupli lietteen läpi, joka oli sekoitusastiassa, 90-101°C:n lämpötilassa. Kloorin annettiin kuplia astiaan tarvittaessa, ja reaktioaika oli 8 tuntia. Reaktion arvioitiin päättyvän, kun kloorin tarve päättyi. Reaktio kulutti 16,75 kg kloo-25 ria. Uuttoneste suodatettiin pois, ja liukenematon aine pestiin ja kuivattiin. Jauhemainen, liukenematon aine painoi 6,1 kg, ja suodoksen ja pesuliuoksen tilavuus oli 135 litraa. Taulukossa on myös esitetty tämän liukenemattoman aineen analyysitulokset ja prosentuaalinen liuke-30 neminen ensimmäisessä uuttovaiheessa.

Kuiva, liukenematon aine sekoitettiin perusteellisesti 12,0 kg:n kanssa natriumperoksidi-jauhetta. Seosta kuumennettiin pohjilla muhvelruunissa, 600-620°C:n lämpötilassa 1 1/2 tunnin ajan ja jäähdytettiin sitten ilmassa 35 ja lietettiin 24 litraan vettä. Liete yhdistettiin ensimmäisestä uutosta saatuun suodokseen, ja siihen lisättiin 100 litraa konsentroitua suolahappoa. Seosta pidettiin 71340 90-101°C:n lämpötilassa sekoitusastiassa, samalla kun kloori kupli nesteen läpi. Reaktion päätepiste määrättiin kuten edellä. Tänä aikana, reaktio kesti 6 tuntia, se kulutti 4,35 kg klooria. Lietteen annettiin jäähtyä, 5 ja sitten se suodatettiin. Liukenematon aine pestiin ja kuivattiin. Tämän aineen kuivapaino oli 2,56 kg, ja suodatetun nesteen ja pesuliuosten tilavuus oli 287 litraa. Nesteen koostumus, prosentuaalinen liukeneminen sekä liukenemattoman aineen analyysitulokset on esitetty 10 taulukossa.

71340 3

-P

4-) C (tl

SL 4J

I E ή! in S .2 3 Β -η cnvdltmn e (0 -H £) d (NOOLTiroO ro

H e 4-) ' ' ' ' ' ' -H

JJ g E 5) r) # O O <—t O O O (N Q) S Ö <D Φ to ko :3 s δ a δ > 13-4 ί , 3 -¾ QJ 1o 52 m σι im h to cpi Λ c q 5 - ' - ' -h oxv στ σ\ γ~ oo r·- σ\ g pq .3 -S c*> O' » β'Ο'Ο'β' -r4 t4 -H g 0) :rtl '0

to :S

Swifl-H -Η Γ- CO (N H I- f Γ' {NOO

to <D c d σ σ\ r' (n σ\ M ο η η η η Η ί/) ι—ι n in ^ cn •Η β ?3 -P Ή ·* * * * * * !(Q * *» «. «. κ ·. «.

SU Q _ ’g X UO O N (N H n -H O N o o o o o o o o o o ° -S 3 § & ^ ™ ^ g •H P w ·Η > P -P -H o* S ;s ^ § s 3 q <u rH -H to 3 d m m m S Cgto O O CN *1· O' kD -¾ E-* 3 S ä ' - ~ ~ ~ _p Ä -H o » co σιιοπο -h

Li 3 to 44 (*> CJ) Oi ON^Ol g 1 Sd ω q Ai ι 3

3 x q s w M

3 E B rH ^ (N (Ο H n o M <» :g —ι ö 3 o ι—t or in ι—i g -—ι o o in h h στ -h ro στ CQ 3 B S § ® cΛ0 04 00 Or (D ro (N O Γ4 --I O O O O O O O I | m ε c >i c 00 fi 3 s -ä S .¾ a q to _ •H o ;s 4-> Ή ·Η 53 u m ^ n hooicinimo inorooingi^Ln -f h m h m --t ro r'·· r-- ko Ρη »· κ *»·»*» ·«. N «. ·η h v s. v v «. k s s - tn H aorororNi—luntrör^rN oooo-h ooooocn

CCS <#> ^ or, .H

ώ s c a)

•H

di | 3 04

% O

gJ 4J S 33)13100)(1) J3 C Λ -H 3 C-HQjto-H

^ (^cmkdShCoCih to to o- m υ n z h c to 9 71340

Taulukosta on nähtävissä, että menetelmä tuottaa liuoksen, joka sisältää enemmän kuin 91 % konsentraatin kullasta, platinasta ja palladiumista ja enemmän kuin 97 % konsentraatin muista platina-ryhmän metalleista.

5 Hapetuksen ja uudelleen suoritetun uuton vaikutuksen voi saada selville vertailemalla sarakkeita C ja E. Koska tässä konsentraatissa oli suhteellisen runsaasti jalometalleja, ei käytetty valinnaista ruteenin pelkistysvaihetta.

Claims (8)

1. Menetelmä jalometallien uuttamiseksi konsentraa-tista, joka sisältää platinaryhmän metalleja, kultaa ja ho- 5 peaa, jolloin platinaryhmän metallit ja kulta erotetaan hopeasta ja liuotetaan yhteen ainoaan kloridiliuokseen, tunnettu siitä, että konsentraatille suoritetaan ensimmäinen uuttokäsittely kuumalla kloorivetyhapolla ja kloorilla, jolloin suurin osa läsnäolevasta kullasta, platinasta 10 ja palladiumista liukenee ja jäljelle jää kiinteä jäännös, joka sisältää oleellisesti kaikki muut jalometallit, uutto-jäännös erotetaan uuttoliuoksesta ja jäännöstä käsitellään ylimäärällä (painon perusteella) alkalista hapetinta ruteenin liuottamiseksi, muodostuneet kiinteät aineet lietetään 15 veteen, lietteestä saadut jalometallit yhdistetään ensimmäisestä uuttokäsittelystä saatuun liuokseen, muodostuneelle lietteelle suoritetaan toinen uuuttokäsittely kuumalla kloorivetyhapolla ja kloorilla ja toisesta uuttokäsittelystä saatu liuos erotetaan jäljelle jääneistä kiinteistä ai-20 neista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että molemmat uuttokäsittelyt suoritetaan lämpötilassa 60-105°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että hapetin on natriumperoksidi.

4. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttokäsittelystä saatua jäännöstä kuumennetaan hapettimen kanssa lämpötilassa 550-650°C 1-2 tunnin ajan.

5. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteestä saadut jalometallit yhdistetään uuttokäsittelystä saadun liuoksen kanssa siten että koko liete yhdistetään liuokseen.

6. Jonkin patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetel-35 mä, tunnettu siitä, että lietteestä saadut jalometallit yhdistetään uuttokäsittelystä saatuun liuokseen pelkis- 11 71340 tämällä lietenesteessä oleva ruteeni ruteenimetalliksi, joka saostuu lietteen kiinteiden aineiden kanssa, suodattamalla liete ja yhdistämällä saadut kiinteät aineet uuttokäsit-telystä saatuun liuokseen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että ruteeni pelkistetään muurahaishapolla.

8. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttokäsittelys-tä saatua kiinteää jäännöstä käsitellään vesipitoisella nat-10 riumhydroksidilla ja sitten typpihapolla hopean poistamiseksi jäännöksestä ennen sen hapettamista. 71^40 Patentkrav ' ° ^ u