RU2112064C1

RU2112064C1 - Method of processing of products based on chalcogenides of base metals containing metals of platinum group and gold

Info

Publication number: RU2112064C1
Application number: RU97101440A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Сидоренко; Валерий Николаевич Ефимов; Сергей Иванович Ельцин
Original assignee: Юрий Александрович Сидоренко; Валерий Николаевич Ефимов; Сергей Иванович Ельцин
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: metallurgy of noble metals; refining of metals of platinum group. SUBSTANCE: the offered method includes fusing together of products based on chalcogenides of base metals containing metals of platinum group and gold with additives of base elements including carbon reducer. Then, settling is carried out and cooling of melt to solidification, separation of solidified product by formed phase boundaries and recovery of noble metals from bottom heavy phase. Used simultaneously as additives to alloy containing metals of platinum group and gold based, mainly, on selenides and tellurides of copper, iron and lead are compounds of sodium and products containing metal alloys based on copper and/or iron including scrap of technical articles based on copper and/or iron containing noble metals. Separated bottom product is ground into powder which is processed as refining concentrate. In processing of matte-like light alloys, recovery of noble metals into desired product is increased. The offered method provides for possibility of processing of various raw materials of noble metals including secondary raw materials based on alloys of copper and/or iron, for instance, electronic scrap, wastes of cast iron articles and others. EFFECT: higher efficiency. 3 cl

Description

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано в технологии аффинажа металлов платиновой группы (МПГ). The invention relates to the metallurgy of noble metals and can be used in the technology of refining metals of the platinum group (PGM).

В аффинажном производстве платиновой группы на переделах пирометаллургического обогащения образуется промпродукт, называемый легким сплавом, представляющий собой сплав халькогенидов, преимущественно селенидов и теллуридов меди, свинца и железа. Этот промпродукт содержит от 1 до 6% МПГ, от 0,1 до 1,0% золота и от 1 до 5% серебра. Переработка данного продукта в гидрометаллургических циклах аффинажного производства сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами. Задача извлечения благородных металлов из данного сплава была облегчена, если бы из него можно было выплавлять обогащенную по их содержанию фазу. In the refining production of the platinum group at the stages of pyrometallurgical enrichment, an intermediate product is formed, called a light alloy, which is an alloy of chalcogenides, mainly selenides and tellurides of copper, lead and iron. This intermediate product contains from 1 to 6% PGM, from 0.1 to 1.0% gold and from 1 to 5% silver. Processing of this product in hydrometallurgical cycles of refining production is associated with large material and labor costs. The task of extracting precious metals from this alloy was facilitated if it was possible to melt the phase enriched in their content.

Известен способ переработки продукта, подобного легким сплавам аффинажного производства, в котором медно-никелевые штейны (основа штейнов представлена халькогенидами, преимущественно сульфидами меди, никеля и железа) сплавляют с неблагородными элементами, в частности с кремнием или с его сплавами при добавке в шихту углеродистого восстановителя, отстаивают и охлаждают расплав, затвердевшие продукты плавки разделяют по образовавшимся границам раздела и в качестве концентрата благородных металлов отделяют нижний тяжелый слой (Таращук Н. Т. - Цветная металлургия, 1964, N 19, с. 16-17). Данный способ принят в качестве прототипа. A known method of processing a product similar to light alloys of refining production, in which copper-nickel mattes (the matte base is represented by chalcogenides, mainly copper, nickel and iron sulfides) is fused with base metals, in particular silicon or its alloys, when a carbon reducing agent is added to the charge The melt is defended and cooled, the hardened melting products are separated according to the formed interfaces and the lower heavy layer is separated as a concentrate of precious metals (Tarashchuk N. T. - Non-ferrous metallurgy, 1964, N 19, p. 16-17). This method is adopted as a prototype.

Недостатками прототипного способа при использовании его для переработки легких сплавов аффинажного производства на основе селенидов и теллуридов являются:
относительно низкое извлечение в нижнюю фазу (тяжелый сплав) золота, не превышающее 70%;
необходимость использования дорогостоящих кремния или его сплавов;
высокое содержание кремния в целевом продукте плавки, осложняющее процесс дальнейшей его переработки как концентрата аффинажного производства в гидрометаллургических циклах.The disadvantages of the prototype method when used for processing light alloys of refining production based on selenides and tellurides are:
relatively low recovery in the lower phase (heavy alloy) of gold, not exceeding 70%;
the need to use expensive silicon or its alloys;
high silicon content in the target product of the smelting, complicating the process of its further processing as a concentrate of refining production in hydrometallurgical cycles.

Задача изобретения - устранение отмеченных недостатков прототипного способа переработки продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих МПГ и золото. The objective of the invention is to eliminate the noted disadvantages of the prototype method of processing products based on non-precious metal chalcogenides containing PGM and gold.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе переработки продуктов на основе халькогенидов меди, железа, свинца, включающем сплавление с добавками неблагородных элементов и углеродистого восстановителя, отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания, разделение затвердевших фаз по образовавшимся границам раздела и выделение в качестве концентрата благородных металлов донного продукта, в качестве добавок, обеспечивающих разделение продуктов плавки, используют одновременно продукты, содержащие металлические сплавы на основе меди и(или) железа, в том числе металлический лом технических изделий на основе меди и(или) железа, содержащий благородные металлы, и соединения натрия (карбонат, сульфит или тиосульфат натрия), а донную фазу (тяжелый сплав) измельчают в порошок, который затем перерабатывают как концентрат аффинажного производства. The solution to this problem is achieved by the fact that in the known method of processing products based on chalcogenides of copper, iron, lead, including fusion with the addition of base elements and a carbon reducing agent, sedimentation and cooling of the melt until solidification, separation of the solidified phases at the formed interfaces and separation as a concentrate noble metals of the bottom product, at the same time, products containing metallic alloys based on copper and (or) iron, including metal scrap of technical products based on copper and (or) iron, containing precious metals and sodium compounds (carbonate, sulfite or sodium thiosulfate), and the bottom phase (heavy alloy) crushed into powder, which is then processed as a concentrate of refining production.

Сущность предложенного способа состоит в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Как показали опыты, восстановительная плавка шихты, содержащей кроме легкого халькогенидного сплава и углеродистого восстановителя также одно или несколько соединений натрия, но не содержащий металлического лома, уже приводит к расслаиванию расплава и выделению в донный слой фазы тяжелого сплава, обогащенного металлами платиновой группы. После отстаивания и охлаждения затвердевшие продукты могут быть легко разделены по образовавшимся границам раздела на донную фазу (тяжелый сплав), которая обогащена по содержанию МПГ и золота, и две верхние легкие фазы, обедненные по содержанию платиновых металлов и золота: вторичный обедненный легкий сплав и шлак. As experiments have shown, the reduction melting of a charge containing, in addition to a light chalcogenide alloy and a carbon reducing agent, also one or several sodium compounds, but not containing scrap metal, already leads to delamination of the melt and precipitation of a heavy alloy phase enriched with platinum group metals in the bottom layer. After settling and cooling, the hardened products can be easily separated according to the formed interfaces into the bottom phase (heavy alloy), which is enriched in the content of PGM and gold, and the two upper light phases depleted in the content of platinum metals and gold: secondary depleted light alloy and slag .

Установлено, однако что использование добавок только лишь натриевых солей и восстановителя не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота в донный тяжелый сплав. It has been established, however, that the use of additives of only sodium salts and a reducing agent does not provide a sufficiently high recovery of gold in the heavy bottom alloy.

В качестве добавок были опробованы следующие соединения натрия: бисиликат (натриево-силикатное стекло), карбонат, сульфит и тиосульфат натрия. Извлечение в тяжелый сплав МПГ было наименьшим в случае использования добавок натриево-силикатного стекла и возрастало в ряду натриево-силикатное стекло - карбонат натрия - серусодержащие соединения натрия. При этом показатели плавки практически не менялись при замене сульфита натрия на сульфат или тиосульфат натрия. The following sodium compounds were tested as additives: bisilicate (sodium silicate glass), carbonate, sulfite and sodium thiosulfate. Extraction of PGM into a heavy alloy was the smallest in the case of the use of sodium silicate glass and increased in the series sodium silicate glass — sodium carbonate — sulfur-containing sodium compounds. At the same time, the melting indices remained practically unchanged when sodium sulfite was replaced by sodium sulfate or sodium thiosulfate.

Установлено, что минимальная величина добавки соединения натрия, при использовании которой наблюдается эффект выделения фазы тяжелого сплава, составляет для бисиликата натрия 10%, для карбоната натрия 7%, для серусодержащих соединений 3%. При этом наилучшие показатели разделения отмечались в том случае, если в шихту вводили одновременно карбонат натрия (от 7 до 15%) и серусодержащие соединения натрия - сульфит или тиосульфат (от 3 до 8%). It was found that the minimum value of the addition of the sodium compound, when using which the effect of separation of the heavy alloy phase is observed, is 10% for sodium bisilicate, 7% for sodium carbonate, and 3% for sulfur-containing compounds. At the same time, the best separation indicators were noted if sodium carbonate (from 7 to 15%) and sulfur-containing sodium compounds — sulfite or thiosulfate (from 3 to 8%) were simultaneously introduced into the charge.

Таким образом, по результатам данной серии опытов было установлено, что во всех плавках легкого сплава с добавками только лишь натриевых соединений и восстановителя, извлечение в тяжелый сплав МПГ было существенно выше, чем извлечение золота (т.е. введение в шихту только лишь натриевых солей вызывает концентрирование в тяжелом сплаве платиновых металлов, но не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота). Извлечение золота в тяжелый сплав не превысило 75-80%. Thus, according to the results of this series of experiments, it was found that in all melts of a light alloy with additives of only sodium compounds and a reducing agent, the extraction of PGM into a heavy alloy was significantly higher than the extraction of gold (i.e., the introduction of only sodium salts into the charge It causes the concentration in a heavy alloy of platinum metals, but does not provide a sufficiently high extraction of gold). Extraction of gold in a heavy alloy did not exceed 75-80%.

Заявляемый способ предусматривает одновременное использование добавок в шихту как натриевых соединений, так и продуктов, содержащих металлические сплавы на основе меди и(или) железа, в том числе металлического лома меди и(или) железа, обладающих высоким сродством по всем халькогенам - компонентам легкого сплава. В результате содержащееся в легких сплавах золото извлекается в донную фазу значительно полнее, что объясняется протеканием процесса, подобного процессам цементации из водных растворов. При этом в тяжелый сплав переходят основные количества золота и платиновых металлов как из исходного легкого сплава, так и из добавок ломов на основе меди или железа. The inventive method involves the simultaneous use of additives in the charge of both sodium compounds and products containing metal alloys based on copper and (or) iron, including metal scrap of copper and (or) iron, which have high affinity for all chalcogenes - components of a light alloy . As a result, the gold contained in light alloys is extracted to the bottom phase much more fully, which is explained by the course of a process similar to cementation processes from aqueous solutions. In this case, the main quantities of gold and platinum metals are transferred to the heavy alloy both from the initial light alloy and from scrap additives based on copper or iron.

Выделение фазы тяжелого сплава из первичного халькогенидного легкого сплава возможно и при плавке исходного продукта лишь с медью и железом без добавления в шихту натрийсодержащих флюсов, однако извлечение МПГ и золота при использовании малых добавок металлического лома низко, а при увеличении добавок лома образуется бедный по содержанию благородных металлов и в ряде случаев неизмельчающийся (пластичный) тяжелый сплав. The separation of the heavy alloy phase from the primary chalcogenide light alloy is possible even when the initial product is melted only with copper and iron without adding sodium fluxes to the charge, however, the extraction of PGM and gold using small additives of scrap metal is low, and with an increase in scrap additives, a poor in content of noble metals and, in some cases, non-crushing (plastic) heavy alloy.

Оптимальная величина добавки в шихту металлического сплава на основе меди и(или) железа при введении ее одновременно с серусодержащими соединениями натрия находится в пределах от 5 до 20%. The optimal value of the additive in the charge of a metal alloy based on copper and (or) iron when it is introduced simultaneously with sulfur-containing sodium compounds is in the range from 5 to 20%.

Нижний предел добавок медного и(или) железного сплава, при котором наблюдается эффект повышения извлечения золота в тяжелый сплав, составляет 5%. The lower limit of the addition of copper and (or) iron alloy, at which the effect of increasing the extraction of gold in the heavy alloy is observed, is 5%.

Увеличение добавки сплавов на основе меди и(или) железа выше 20% нецелесообразно, так как при этом резко возрастает выход тяжелого сплава за счет разубоживания его неблагородными металлами (снижается кратность обогащения). К тому же тяжелый сплав становится менее хрупким, что затрудняет процедуру его измельчения в порошок. An increase in the addition of alloys based on copper and (or) iron above 20% is impractical, since in this case the yield of the heavy alloy sharply increases due to dilution with base metals (the enrichment ratio decreases). In addition, the heavy alloy becomes less brittle, which complicates the process of grinding it into powder.

Кроме донной фазы тяжелого сплава благородных металлов и вторичного (обедненного) легкого сплава в процессе плавки рекомендуемой шихты возможно образование некоторого количества силикатно-натриевого шлака, который (по данным спектрального анализа) платиновых металлов и золота не содержит. In addition to the bottom phase of the heavy alloy of precious metals and the secondary (depleted) light alloy during the melting of the recommended charge, a certain amount of sodium silicate slag may be formed, which (according to spectral analysis) does not contain platinum metals and gold.

Пример 1. В качестве исходных продуктов использовали:
халькогенидный легкий сплав следующего состава (по PCA, %): Pt 0,7; Pd 3,5; Rh 0,2; Ir 0,2; Ru 0,2; сумма МПГ 4,8; Au 0,7; Pb 3,5; Sb 0,7; Te 9,4; Se 21,9; Cu 12,6; Fe 5,8; Ni 2,5; Sn 0,5.Example 1. As the starting products used:
light chalcogenide alloy of the following composition (by PCA,%): Pt 0.7; Pd 3.5; Rh 0.2; Ir 0.2; Ru 0.2; the amount of PGM 4.8; Au 0.7; Pb 3.5; Sb 0.7; Te 9.4; Se 21.9; Cu 12.6; Fe 5.8; Ni 2.5; Sn 0.5.

сплав на основе меди, полученный при разборке и переплавке электронного лома, следующего состава (по ICP, PCA %): Pd 1,94; Au 0,003; Cu 91,1; Fe 1,5. copper-based alloy obtained by disassembling and re-melting electronic scrap, of the following composition (according to ICP, PCA%): Pd 1.94; Au 0.003; Cu 91.1; Fe 1.5.

Составили шихту из 130 г измельченного исходного легкого сплава, 20 г кальцинированной соды, 10 г сульфита натрия, 20 г сплава на основе меди, полученного из электронного лома, и 20 г коксика. A mixture was made of 130 g of crushed starting light alloy, 20 g of soda ash, 10 g of sodium sulfite, 20 g of copper-based alloy obtained from electronic scrap, and 20 g of coke.

Компоненты шихты перемешали, загрузили в шамотный тигель и поместили в электропечь на плавку. После 60-минутной выдержки при температуре 1250-1300^oС тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля были извлечены три следующих продукта плавки:
30,4 г целевого сплава платиновых металлов и золота при следующем содержании анализируемых элементов (по данным ICP), %: Pt 2,90; Pd 15,60; Rh 0,82; Ir 0,79; Ru 0,80; сумма МПГ 20,91; Au 2,80; Cu 22,8; Fe 1,3;
68,5 г штейноподобного обедненного легкого сплава, содержащего (по данным ICP), %: Pt 0,045; Pd 0,280; Rh 0,015; Ir 0,030; Ru 0,025; сумма МПГ 0,395; Au 0,070; Cu 39,4; Fe 9,2;
56,6 г силикатно-натриевого шлака, не содержащего (по данным спектрального анализа) металлов платиновой группы и золота.The components of the mixture were mixed, loaded into a fireclay crucible and placed in an electric furnace for melting. After 60 minutes at a temperature of 1250-1300 ^o With the crucible was removed from the furnace. After cooling, the following three melting products were recovered from the crucible:
30.4 g of the target alloy of platinum metals and gold with the following content of the analyzed elements (according to ICP),%: Pt 2.90; Pd 15.60; Rh 0.82; Ir 0.79; Ru 0.80; the amount of PGM 20.91; Au 2.80; Cu 22.8; Fe 1.3;
68.5 g of matte-like depleted light alloy containing (according to ICP),%: Pt 0.045; Pd 0.280; Rh 0.015; Ir 0.030; Ru 0.025; the amount of PGM 0.395; Au 0.070; Cu 39.4; Fe 9.2;
56.6 g of sodium silicate slag that does not contain (according to spectral analysis) platinum group metals and gold.

Таким образом, в целевой сплав из исходных продуктов (в том числе из электронного лома) извлечено, %: Pt 95,6; Pd 96,0; Rh 96,2; Ir 92,3; Ru 93,5; сумма МПГ 95,8; Au 94,5. Thus, in the target alloy from the starting products (including from electronic scrap) extracted,%: Pt 95.6; Pd 96.0; Rh 96.2; Ir 92.3; Ru 93.5; the amount of PGM 95.8; Au 94.5.

В штейноподобный обедненный легкий сплав извлечено 78,0% меди и 80,8% железа из содержащихся в исходных продуктах. 78.0% of copper and 80.8% of iron from those contained in the starting products were extracted into the matte-like depleted light alloy.

После измельчения целевой сплав МПГ и золота может быть запущен на растворение и последующий аффинаж. Другие продукты плавки могут быть переработаны раздельно или отгружены на предприятия свинцово-медного производства. After grinding, the target alloy of PGM and gold can be run for dissolution and subsequent refining. Other smelting products can be processed separately or shipped to lead-copper enterprises.

Пример 2. В качестве исходных продуктов использовали:
халькогенидный легкий сплав следующего состава (по ICP), %: Pt 0,8; Pd 2,5; Rh 0,2; Ir 0,1; Ru 0,3; сумма МПГ 3,9; Au 0,8; Pb 4,1; Sb 0,5; Te 12,4; Se 18,1; Cu 22,6; Fe 4,4; Ni 1,5; Sn 0,5;
лом отслужившего в аффинажном производстве чугунного ковша (в виде стружки), следующего состава (по ICP), %: Fe 92,2; Pt 0,02; Pd 0,1.Example 2. As starting materials used:
light chalcogenide alloy of the following composition (according to ICP),%: Pt 0.8; Pd 2.5; Rh 0.2; Ir 0.1; Ru 0.3; the amount of PGM 3.9; Au 0.8; Pb 4.1; Sb 0.5; Te 12.4; Se 18.1; Cu 22.6; Fe 4.4; Ni 1.5; Sn 0.5;
scrap of the pig-iron ladle that has served in the refining industry (in the form of shavings), of the following composition (according to ICP),%: Fe 92.2; Pt 0.02; Pd 0.1.

Составили шихту из 150 г измельченного исходного легкого сплава, 15 г кальцинированной соды, 10 г тиосульфата натрия, 15 г лома чугунного ковша (в виде стружки) и 10 г коксика. A mixture was made of 150 g of the crushed starting light alloy, 15 g of soda ash, 10 g of sodium thiosulfate, 15 g of cast iron scrap (in the form of shavings) and 10 g of coke.

Компоненты шихты перемешали, загрузили в шамотный тигель и поместили в электропечь на плавку. После 60-минутной выдержки при температуре 1250-1300^oС тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля были извлечены три следующих продукта плавки:
40,2 г целевого сплава платиновых металлов и золота при следующем содержании анализируемых элементов (по данным ICP), %: Pt 2,81; Pd 8,91; Rh 0,70; Ir 0,34; Ru 1,01; сумма МПГ 13,77; Au 2,65; Cu 6,7; Fe 3,7;
93,5 г штейноподобного обедненного легкого сплава, содержащего (по данным ICP), %: Pt 0,077; Pd 0,195; Rh 0,020; Ir 0,013; Ru 0,045; сумма МПГ 0,350; Au 0,142; Cu 33,0; Fe 18,2;
32,3 г силикатно-натриевого шлака, не содержащего (по данным спектрального анализа) металлов платиновой группы и золота.The components of the mixture were mixed, loaded into a fireclay crucible and placed in an electric furnace for melting. After 60 minutes at a temperature of 1250-1300 ^o With the crucible was removed from the furnace. After cooling, the following three melting products were recovered from the crucible:
40.2 g of the target alloy of platinum metals and gold with the following content of the analyzed elements (according to ICP),%: Pt 2.81; Pd 8.91; Rh 0.70; Ir 0.34; Ru 1.01; the amount of PGM 13.77; Au 2.65; Cu 6.7; Fe 3.7;
93.5 g matte-like depleted light alloy containing (according to ICP),%: Pt 0.077; Pd 0.195; Rh 0.020; Ir 0.013; Ru 0.045; the amount of PGM 0.350; Au 0.142; Cu 33.0; Fe 18.2;
32.3 g of sodium silicate slag that does not contain (according to spectral analysis) platinum group metals and gold.

Таким образом, в целевой сплав из исходных продуктов извлечено, %: Pt 93,9; Pd 95,1; Rh 93,3; Ir 91,1; Ru 90,2; сумма МПГ 94,3; Au 88,8. Thus, in the target alloy from the starting products recovered,%: Pt 93.9; Pd 95.1; Rh 93.3; Ir 91.1; Ru 90.2; the amount of PGM 94.3; Au 88.8.

В штейноподобный обедненный легкий сплав извлечено 91,0% меди и 83,3% железа из содержащихся в исходных продуктах. 91.0% of copper and 83.3% of iron from those contained in the starting products were recovered in a matte-like depleted light alloy.

Продукты плавки могут быть переработаны раздельно, как описано в примере 1. Smelting products can be processed separately, as described in example 1.

Таким образом, использование изобретения позволяет:
повысить (в сравнении с прототипом) извлечение в целевой продукт металлов платиновой группы и золота из штейноподобных легких сплавов;
перерабатывать различное сырье, в том числе и вторичное, благородных металлов на основе сплавов меди и(или) железа (например, электронный лом или отходы чугунных изделий), переводя при этом медь на 78 - 91%, а железо - более чем на 80% во вторичный обедненный легкий сплав, который может быть измельчен, опробован и либо запущен на дальнейшую переработку с использованием известных методов, либо отгружен на другие соответствующие металлургические предприятия.Thus, the use of the invention allows:
to increase (in comparison with the prototype) the extraction of platinum group metals and gold from the matte-like light alloys into the target product;
process various raw materials, including secondary ones, of precious metals based on copper and (or) iron alloys (for example, electronic scrap or cast iron waste), while converting copper by 78 - 91%, and iron - by more than 80% into the secondary depleted light alloy, which can be crushed, tested and either launched for further processing using known methods, or shipped to other relevant metallurgical enterprises.

Claims

1. A method of processing products based on non-precious metal chalcogenides containing platinum group metals and gold, including alloying with the addition of base elements, including a carbon reducing agent, settling and cooling the melt to solidify, separation of the hardened product according to the formed phase boundaries and recovery of precious metals from the bottom heavy phase, characterized in that as additives to the alloy containing platinum group metals and gold, based mainly on copper, iron and lead lenides and tellurides, they simultaneously use sodium compounds and products containing metal alloys based on copper and (or) iron, including scrap of technical products based on copper and (or) iron, containing precious metals, the selected bottom phase ground into a powder, the powder of the bottom phase is processed as a concentrate of refining production.

2. The method according to p. 1, characterized in that the sodium compounds use sodium carbonate, sodium sulfite or sodium thiosulfate.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the amount of additives during fusion is,% by weight of the mixture:
Sodium carbonate - 7 - 15
Sulfite (or thiosulfate) sodium - 3 - 10
Metal alloy based on copper and (or) iron - 5 - 20о