NO156655B - Fremgangsmaate for ekstraksjon av edelmetaller fra konsentrater. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår utvinning av edelmetaller, d.v.s. metaller fra platinagruppen, gull og sølv, fra konsentrater inneholdende disse. Den er spesielt anvendbar ved, men ikke begrenset til, behandling av edelmetall-konsentrater dannet ved raffinering av nikkel-kobber-malm, f.eks. anodeslam fra elektroraffinering av kobber eller residuer fra trykk-karbonyl-ekstraksjon av nikkel. Slike konsentrater inneholder vanligvis gull, sølv og alle de seks platinagruppe-metaller, nemlig platina, palladium, rhodium, ruthenium, iridium og osmium, i va-rierende mengder, sammen med uedle metaller og andre forurens-ninger, vanligvis kobber, nikkel, jern, selen, tellur, arsen, antimon, tinn, bly, vismut og silika.

Det er notorisk vanskelig å oppløse de edelmetaller som foreligger i edelmetall-konsentrater, og hittil har det ved raffinering av slike konsentrater vært vanlig å bevirke en inn-ledende separasjon ved utlutning med kongevann eller saltsyre og klorgass, hvorved det meste av gullet, platinaet og palladiumet oppløses, slik at det blir tilbake et residuum inneholdende det meste av sølvet og andre platinametallex. I praksis er denne deling langt fra fullstendig, og dette kompliserer sterkt den påfølgende separasjon, utvinning og rensning av de individuelle metaller.. Hvis kongevann anvendtes, blir det også avgitt en skadelig brun røk under reaksjonen, og da denne røk . er miljømessig uakseptabel, må den behandles før den slippes ut fra anlegget, hvilket gjør prosessen mer komplisert og mindre attraktiv økonomisk sett.

Uansett hvilket utlutningsmiddel som anvendes, er slutt-resultatet det samme: En oppløsning inneholdende det meste av gullet, platinaet og palladiumet og en fast rest inneholdende det meste av sølvet og andre edelmetaller sammen med noe rest-gull, platina og palladium. De oppløste metallforbindelser kan utvinnes ved utfelling eller løsningsmiddelekstraksjon, mens . edelmetall-innholdet ekstraheres fra den faste rest ved selek-tive utlutningsreaksjoner etter smelting med bly.

Det vil forstås at disse prosesser er lange og komplekse, og at en betydelig mengde av edelmetaller derfor vil bli bundet i mellomprodukter på hvilket som helst tidspunkt. Av disse grunner har det i den senere tid vært betydelig interesse for å utvikle en kortere og mer effektiv prosess, og ett område på hvilket forskningen har vært resultatrik, er løsningsmiddel-ekstraksjon av oppløste metaller fra løsning.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at det er mulig å behandle et edelmetall-konsentrat på en slik måte at hovedsakelig alle platinagruppe-metaller og gull skilles fra sølvet og erholdes som en enkelt kloridoppløsning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med foretrukne utførel-sesformer er angitt i kravene, og det vises til disse.

På denne måte er det mulig å oppnå en utlutingsvæske eller -oppløsning som inneholder mer enn 99,5 vekt% av det gull, platina og palladium som opprinnelig var tilstede i konsentratet, sammen med minst 97 vekt% av de øvrige platinagruppe-metaller i konsentratet. En slik oppløsning er særlig godt egnet til bruk i en prosess hvor edelmctailene i rekkefølge utvinnes ved løsningsmiddei-ckstraksjon.

I det første utlutingstrinn oppløses det meste av gullet, platinaet og palladiumet. Det faste rcsiduum vil inneholde praktisk talt alt sølv og det meste av rhodium-, iridium-, ruthenium- og osmium-innholdet, sammen med rester av gull, palladium og platina. Det antas at behandlingen av det faste residuum med et alkalisk oksydasjonsmiddel for å oppløseliggjøre rutheniumet ved omdannelse av dette til et ruthenat, som deretter løses ut fra det oksyderte residuum, påvirker residuets struktur, slik at når det på ny underkastes utluting, kan det resterende gull, platina og palladium oppløses. Det er også blitt funnet at de øvrige edelmetaller, rhodium og iridium, gjø-res følsomme for ny utluting ved den oksyderende behandling. Grunnene- til dette er ikke helt klarlagt, men det antas at høy-ere oksyder av disse metaller kan dannes under oksydasjonen, og kan deretter reagere med syren under den fornyede utluting under dannelse av et oppløselig produkt. Det kan også gjøre seg gjeldende visse overflate-aktiverings-effekter. Hva osmium angår, så reagerer dette metall nesten alltid på samme måte som ruthenium, og av denne grunn skal det som i det foreliggende angis om rutheniumets reaksjoner forstås å gjelde også osmium, medmindre annet er sagt. I et hvert tilfelle inneholder konsentratene i alminnelighet ikke betydelige mengder av osmium.

Fremgangsmåten skal nå beskrives mer detaljert.

Utlutingstrinnene utføres fortrinnsvis under de samme be-tingelser. Den syre som anvendes er hensiktsmessig en blanding av like store volummengder av konsentrert saltsyre og vann, og reaksjonstemperaturen bør være i området 60-105°C, mer fore-trukket ca. 95°C. Klorgassen bobles gjennom oppslemningen av konsentrat og syre, og bør tilføres etter behov. Reaksjonen krever vanligvis 5-10 timer for fullførelse, avhengig av slike faktorer som konsentratets art og reaksjonstemperaturen.

Det faste residuum fra den første utluting skilles fra utlutingsvæsken, tørkes og blandes med et overskudd av et alkalisk oksydasjonsmiddel. Egnede oksydasjonsmidler innbefatter metallperoksyder, såsom natriumperoksyd og bariumperoksyd, og en blanding av kaliumhydroksyd med kaliumnitrat. Av disse foretrekkes natriumperoksyd, da det er mindre kostbart enn bariumperoksyd og mor effektivt enn KOH/KNO^,. Siden man ikke kjenner oksydasjons-reaksjonens støkiometri (den varierer fra konsentrat til konsentrat), må det anvendes et overskudd av oksydasjonsmidde1. Når dette beregnes på vektbasis, bør vekten av oksydasjonsmiddel være omtrent det dobbelte av vekten av det tørre residuum (støkiometrisk tilsvarer dette minst et ti-dobbelt overskudd). Blandingen av fast residuum og oksydasjonsmiddel blir så oppvarmet. Den temperatur som anvendes avhenger av oksydasjonsmidlet, men er i alminnelighet i området 550- . 650°C. Reaksjonstiden er i alminnelighet 1-2 timer. Når natriumperoksyd anvendes som oksydasjonsmiddel, betegnes oksydasjons-reaks jonen som en "peroksyd-smelting", skjønt reaktantene ikke alltid smelter.

De -faste stoffer fra oksydasjonsreaksjonen blir deretter oppslemmet i vann for utløsning av det oppløseliggjorte ruthenium. Hele oppslemningen kan deretter forenes med væsken fra utlutingstrinnet. Oppslemningen av de oksyderte faste stoffer vil imidlertid være sterkt alkalisk, og den fornyede utluting må utføres med syre. Dette vil resultere i en meget fortynnet endelig oppløsning, som sannsynligvis må oppgraderes før den kan behandles videre, spesielt hvis konsentratet ikke er av høy kvalitet. Av denne grunn foretrekker man undertiden å for-ene hele oppslemningen med utlutingsvæsken, men å redusere rutheniumet og på ny utfelle dette, idet det herved forenes med de faste stoffer i oppslemningen. De faste stoffer i oppslemningen kan deretter frafiltreres fra den alkaliske væske, som ikke inneholder noen andre edelmetaller, vaskes og tilsettes til utlutingsvæsken. Egnede reduksjonsmidler innbefatter maursyre, metanol og hydrazin. Av disse foretrekkes maursyre, fordi den miljømessig er å foretrekke fremfor hydrazin, og i motset-ning til metanol vil den redusere både ruthenium og osmium. Fortrinnsvis kokes oppslemningen før de faste stoffer frafiltreres, da dette forbedrer filtreringsegenskapene og bidrar til fullstendig reduksjon.

Fremgangsmåten som anvendes for utvinningen av sølv, vil i høy grad avhenge av mengden av sølv i konsentratet. Hvis sølv-konsentrasjonen er lav, d.v.s. 10 vekt% eller mindre, vil mengden av uoppløselig materiale som blir tilbake' etter den første utluting være tilfredsstillende liten. Hvis sølvkonsentrasjo-nen stiger vesentlig over 10 vekt'%, blir imidlertid .mengden av uoppløselig materiale så stor at meget store mengder av oksydasjonsmiddel ville måtte anvendes for å sikre full oppløselig-gjørelse av rutheniumet. Dessuten kan hovedsakelig fullstendig smelting finne sted under oksydasjonen og føre til vanskelig-heter ved oppslemmingen av reaksjonsblandingen i vann. Hvis sølvinnholdet i konsentratet er over 10 vekt%, foretrekker man derfor å fjerne sølvet før oksydasjonstrinnet. Dette kan gjø-res på to måter: Enten kan sølvet fjernes fra konsentratet før det første utlutingstrinn, eller det kan fjernes fra residuet fra det første utlutingstrinn før dette oksyderes.

Sølvet kan fjernes før. utlutingstrinnet ved hjelp av en forhånds-utluting med salpetersyre. Denne utluting kan utføres ved 90-95°C under anvendelse av en 25-30% vandig oppløsning av

salpetersyre inntil ryking opphører. Herved vil 50-60 vekt%

av sølvet oppløses sammen med ca. 20 vekt% av palladiumet og en del av de tilstedeværende uedle metaller. Sølvet kan fjernes fra oppløsning som sølvklorid, og de uedle metaller kan også fjernes ved utfelling. Palladiumet kan utvinnes ved reduksjon, og blir fortrinnsvis på ny forenet med det uoppløse-lige residuum fra forhåndsutlutingen før det utlutes med saltsyre og klor. Skjønt sølvet ikke fjernes i sin helhet ved en sådan forbehandling, vil hovedmengden av det uoppløselige residuum fra HCl/C^-utlutingen reduseres.

Alternativt, eller i ti-llegg om så ønskes, kan sølv fjernes fra det uoppløselige residuum fra den første HCl/C^-utluting ved behandling av dette residuum med vandig natriumhydroksyd og deretter med salpetersyre under dannelse av en oppløs-ning av sølvnitrat, hvorfra sølvet kan utvinnes på konvensjo-nell måte.

Hvis sølvinnholdet i konsentratet er lite, kan sølvet til-lates å yå rakt gjennom prosessen i den uoppløselige fase til en hver tid, hvorved det til slutt erholdes som sølvklorid i de uoppløselige stoffer fra siste utluting. Sølv utvinnes i alminnelighet fra sølvkloridet ved konvensjonelle smelteproses-ser, men hvis det er meget lite faststoff-residuum fra den fornyede utluting, kan' det resirkuleres til prosessens begyn-nelse og blandes med innkommende konsentrat, da det ikke vesentlig vil øke volumet derav.

Det følgende eksempel, hvor alle prosentangivelser er på vektbasis, vil ytterligere belyse oppfinnelsen.

EKSEMPEL

25,7 kg av et pulverisert edelmetallkonsentrat med en sammensetning som vist i nedenstående tabell, ble oppslemmet i 100 liter av en blanding av like store volumdeler av konsentrert saltsyre og vann. Klorgass ble boblet gjennom oppslemningen, som ble holdt ved en temperatur i området 90-101°C i en beholder under omrøring. Klorgassen ble boblet inn i beholderen etter behov, og reaksjonstiden var 8 timer (reaksjonen ble ansett som

avsluttet når behovet for klor opphørte). Reaksjonen forbrukte 16,75 kg klor. Utlutingsvæsken ble frafiltrert, og det uoppløse-lige materiale ble vasket og tørket. Tørrvekten av det uoppløse-

lige materiale, som var i pulverform, var 6,1 kg, og volumet av filtratet og vaskévæsken var 135 liter. Analysen av dette uoppløselige materiale og oppløsningsprosenten i den første utluting er angitt i tabellen.

Det tørkede uoppløselige materiale ble intimt blandet med 12,0 kg natriumperoksyd-pulver. Blandingen ble oppvarmet på plater i en muffelovn ved en temperatur i området 600-620°C i 1,5 time og deretter kjølt i luft og oppslemmet i 24 liter vann. Oppslemningen ble forenet med filtratet fra den' første utluting, og 100 liter konsentrert saltsyre ble tilsatt. Blandingen ble holdt ved en temperatur i området 90-101°C i en beholder under omrøring, mens klorgass ble boblet gjennom væsken. Reaksjonens sluttpunkt ble bedømt som før. Denne gang tok reaksjonen 6 timer og forbrukte 4,35 kg klor. Oppslemningen ble hensatt til kjøling og deretter filtrert. Det uoppløselige materiale ble vasket og tørket. Tørrvekten av dette materiale var 2,56 kg, og volumet av den filtrerte væske og vaskévæsken var 287 liter. Væskens sammensetning, oppløsningsprosenten og analysen av det uoppløselige materiale er angitt i tabellen.

Av tabellen vil det ses at det ved fremgangsmåten dannes

en oppløsning som inneholder mer enn 99% av gullet, platinaet og palladiumet i konsentratet og mer enn 97% av de øvrige platinagruppemetaller i konsentratet. Virkningen av den oksyderende behandling og fornyede utluting på oppløse liggjøreIsen av rhodium, ruthenium og iridium vil ses ved sammenligning mel-lom kolonnene C og E. Da dette konsentrat var relativt rikt på edelmetaller, ble det valgfrie ruthenat-reduksjonstrinn ikke anvendt.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for ekstraksjon av edelmetaller fra et konsentrat inneholdende platinagruppemetaller, gull og sølv, hvor platinagruppemetallene og gull skilles fra sølvet og oppløses i en enkelt kloridoppløsning, karakterisert ved at man underkaster konsentratet en første utluting med varm saltsyre og klor for å oppløse det meste av det gull, platina og palladium som er tilstede, hvorved det blir tilbake et fast residuum inneholdende hovedsakelig alle de øvrige edelmetaller, skiller utlutingsresiduet fra utlutingsvæsken og behandler residuet med et overskudd (på vektbasis) av et alkalisk oksydasjonsmiddel for å oppløseliggjøre rutheniumet, oppslemmer de resulterende faste stoffer i vann, forener edelmetall-andelen fra oppslemningen med væsken fra den første utluting, underkaster den resulterende oppslemning en andre utluting med varm saltsyre og klor, og skiller væsken fra den andre utluting fra de gjenværende faste stoffer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at begge utlutingstrinn utføres ved en temperatur i området 60-105°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som alkalisk oksydasjonsmiddel anvendes natriumperoksyd.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at residuet fra utlutingstrinnet oppvarmes med oksydasjonsmidlét ved en temperatur i området 550-650°C i 1-2 timer.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at edelmetall-andelen fra oppslemningen forenes med væsken fra det første utlutingstrinnet ved at hele oppslemningen forenes med væsken.

6. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at edelmetall-andelen fra oppslemningen forenes med væsken fra det første utlutingstrinnet ved at man reduserer rutheniumet i oppslemningsvæsken til ruthenium-metall, som utfelles sammen med de faste stoffer i oppslemningen, filtrerer oppslemningen og forener de således erholdte faste stoffer med væsken fra det første utlutingstrinnet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at ruthenium reduseres under anvendelse av maursyre.

8. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved det ytterligere trinn at man utluter konsentratet med salpetersyre for å oppløse en del av sølvet før den første utluting med saltsyre og klor.

9. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved det ytterligere trinn at man behandler det faste residuum fra det første utlutingstrinnet med vandig natriumhydroksyd og deretter med salpetersyre for å fjerne sølv fra residuet før dette oksyderes.