CBRR1892 (739474), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè è òåìïåðàòóðíûé ðåæèì îáæèãà ìåäíûõ êîíöåíòðàòîâ ïðèìåðíî òå æå, ÷òî ïðè àãëîìåðàöèè.
Ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêèå ïðîöåññû.
Ïëàòèíîâûå ìåòàëëû, ñîäåðæàùèåñÿ â ñóëüôèäíûõ ìåäíî-íèêåëåâûõ ðóäàõ, ïðîõîäÿò ÷åðåç ïèðîìåòàëëóðãè÷åñêèå îïåðàöèè, êîíöåíòðèðóþòñÿ â ÷åðíîâîì ìåòàëëå è ïîñòóïàþò íà ýëåêòðîëèòè÷åñêîå ðàôèíèðîâàíèå íèêåëåâûõ è ìåäíûõ àíîäîâ. Ïðè÷åì â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ïðîâåäåíèÿ ýòèõ îïåðàöèé áîëüøåå èëè ìåíüøåå êîëè÷åñòâî ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ ìîæåò ïåðåõîäèòü â ñáîðíûå èëè îáîðîòíûå ïðîäóêòû, ÷òî â êîíöå êîíöîâ ïðèâîäèò ê áåçâîçâðàòíûì ïîòåðÿì.
Òàáëèöà 10. Ôîðìû íàõîæäåíèÿ ïëàòèíû â ñóëüôàòíûõ, ñóëüôàòíî-õëîðèäíûõ è õëîðèäíûõ ðàñòâîðàõ.
| Ðàñòâîðû | ||
| ñóëüôàòíûé | ñóëüôàòíî-õëîðèäíûé | õëîðèäíûé |
| [Pt2(SO4)4·(H20)2]2- | [PtCl4]2- ïðè jà<1.4 Â; [PtCl6]2- ïðè jà>1.4 Â. | [PtCl4]2- ïðè jà<1.4 Â; [PtCl6]2- ïðè jà>1.4 Â. |
Ïðè ñîäåðæàíèè â ñïëàâàõ 0.01-1.0 % ïëàòèíîâîãî ìåòàëëà, îí çàìåùàåò â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå ñïëàâà àòîìû íèêåëÿ èëè ìåäè, íå îáðàçóÿ ñàìîñòîÿòåëüíûõ ñòðóêòóð.
Èçâåñòíî, ÷òî â ïðèñóòñòâèè ñóëüôèäíîé, îêñèäíîé è ìåòàëëè÷åñêîé ôàç ïëàòèíîâûå ìåòàëëû êîíöåíòðèðóþòñÿ â ìåòàëëè÷åñêîé ôàçå. Ïîýòîìó â íèêåëåâûõ è ìåäíûõ ïðîìûøëåííûõ àíîäàõ, ñîäåðæàùèõ â êà÷åñòâå ïðèìåñåé ñóëüôèäíûå è îêñèäíûå ôàçû, ïëàòèíîâûå ìåòàëëû ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåíû â ìåòàëëè÷åñêîé ôàçå, îáðàçóÿ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó çàìåùåíèÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ â ðåøåòêå ñïëàâà ìèêðîó÷àñòêîâ (çîí) ñ áîëåå ïîëîæèòåëüíûì ðàâíîâåñíûì ïîòåíöèàëîì. Ìåòàëëû â ýòèõ çîíàõ íå ðàñòâîðÿþòñÿ ïðè ïîòåíöèàëå ðàáîòàþùåãî àíîäà è âûïàäàþò â íåðàñòâîðèìûé îñàäîê - øëàì.  ñëó÷àå ïîâûøåíèÿ ïîòåíöèàëà àíîäà äî âåëè÷èíû, ñîîòâåòñòâóþùåé ïîòåíöèàëó èîíèçàöèè ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ, íà÷èíàåòñÿ ïåðåõîä ýòèõ ìåòàëëîâ â ðàñòâîð. Ñòåïåíü ïåðåõîäà áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ, åñëè â ðàñòâîðå ïëàòèíîâûå ìåòàëëû îáðàçóþò ñòîéêèå êîìïëåêñíûå ñîåäèíåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì ïîâåäåíèå ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ ïðè ýëåêòðîõèìè÷åñêîì ðàñòâîðåíèè àíîäîâ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ïîòåíöèàëîì àíîäà, ñîñòàâîì ðàñòâîðà è ïðèðîäîé ðàñòâîðÿåìîãî ñïëàâà.
Ïåðåðàáîòêà ïëàòèíóñîäåðæàùèõ øëàìîâ.
Ïðè ýëåêòðîëèòè÷åñêîì ðàôèíèðîâàíèè ìåäè è íèêåëÿ ïëàòèíîâûå ìåòàëëû êîíöåíòðèðóþòñÿ â àíîäíûõ øëàìàõ, ãäå èõ ñîäåðæàíèå â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà èñõîäíûõ ðóä êîëåáëåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ, îò äåñÿòûõ äîëåé äî íåñêîëüêèõ ïðîöåíòîâ.
 ñîîòâåòñòâèè ñ îñíîâíûìè òåîðåòè÷åñêèìè ïîëîæåíèÿìè â øëàìû ïðè ðàñòâîðåíèè àíîäîâ ïðàêòè÷åñêè áåç èçìåíåíèÿ ïåðåõîäÿò îêñèäû è ñóëüôèäû öâåòíûõ ìåòàëëîâ. Ïîýòîìó îñíîâíûìè ôàçîâûìè ñîñòàâëÿþùèìè íèêåëåâîãî øëàìà ÿâëÿþòñÿ ñóëüôèäû ìåäè è íèêåëÿ (a-Cu2S, b-Cu2S, Ni3S2, NiS), îêñèäû (NiO, CuO, Fe2O3, Fe3O4), ôåððèòû (NiFe2O4, CuFeO2). Ïëàòèíîâûå ìåòàëëû â øëàìàõ ïðåäñòàâëåíû ðåíòãåíîàìîðôíûìè ìåòàëëè÷åñêèìè ôîðìàìè.
Íåïîñðåäñòâåííàÿ ïåðåðàáîòêà áåäíûõ ïî ñîäåðæàíèþ áëàãîðîäíûõ ìåòàëëîâ ïðîäóêòîâ, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò çíà÷èòåëüíûå êîëè÷åñòâà öâåòíûõ ìåòàëëîâ, æåëåçà è ñåðû, íà àôôèíàæíûõ ïðåäïðèÿòèÿõ íå ïðîèçâîäèòñÿ. Ïîýòîìó àíîäíûå øëàìû ïðåäâàðèòåëüíî îáîãàùàþò ðàçëè÷íûìè ïèðî- è ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêèìè ìåòîäàìè ñ ïîëó÷åíèåì êîíöåíòðàòîâ ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ. Òåõíîëîãè÷åñêèå ñõåìû îáîãàùåíèÿ øëàìîâ, ïðèìåíÿåìûå íà ðàçëè÷íûõ çàâîäàõ, ðàçëè÷àþòñÿ ìåæäó ñîáîé.
Ñóùåñòâóþùèå ñõåìû ïîñòðîåíû íà ñåëåêòèâíîì ðàñòâîðåíèè öâåòíûõ ìåòàëëîâ, ñîäåðæàùèõñÿ â øëàìàõ. Áëàãîðîäíûå ìåòàëëû ïðè ýòîì îñòàþòñÿ â íåðàñòâîðåííîì îñàäêå, êîòîðûé íàïðàâëÿþò íà àôôèíàæíîå ïðîèçâîäñòâî. Ðàñòâîð, ñîäåðæàùèé ñóëüôàòû öâåòíûõ ìåòàëëîâ, èäåò â îñíîâíîå ïðîèçâîäñòâî. Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ äëÿ óëó÷øåíèÿ ðàñòâîðåíèÿ öâåòíûõ ìåòàëëîâ øëàìû ïðîõîäÿò ïðåäâàðèòåëüíóþ ïèðîìåòàëëóðãè÷åñêóþ ïîäãîòîâêó (îáæèã, ñïåêàíèå, âîññòàíîâèòåëüíóþ ïëàâêó è ò.ä.).
Ïåðåðàáîòêà øëàìîâ ìåòîäîì ñóëüôàòèçàöèè. Ìåòîä îñíîâàí íà òîì, ÷òî ñóëüôèäû, îêñèäû è äðóãèå ñîåäèíåíèÿ öâåòíûõ ìåòàëëîâ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòîé ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 150 °Ñ îáðàçóþò ñóëüôàòû, êîòîðûå ïðè ïîñëåäóþùåì âûùåëà÷èâàíèè ïåðåõîäÿò â ðàñòâîð:
MeS+4H2SO4=MeSO4+4H2O+4SO2;
MeO+H2SO4=MeSO4+H2O;
Me+2H2SO4=MeSO4+2H2O+SO2;
Me2S+6H2SO4=2MeSO4+6H2O+5SO2.
Áëàãîðîäíûå ìåòàëëû äîëæíû êîíöåíòðèðîâàòüñÿ â íåðàñòâîðèìîì îñòàòêå. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà ñóëüôàòèçàöèè øëàìà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 2.
Âëàæíûé øëàì
H2SO4
Ðåïóëüïàöèÿ
Ñóëüôàòèçàöèÿ
Âûùåëà÷èâàíèå
Ôèëüòðàöèÿ
Ðàñòâîð Êîíöåíòðàò
â ýëåêòðîëèç
íèêåëÿ Ùåëî÷íàÿ
ðàçâàðêà
Ôèëüòðàöèÿ
Êîíöåíòðàò Ðàñòâîð
ïëàòèíîâûõ íà ñáðîñ
ìåòàëëîâ
Ðèñ. 2. Ñóëüôàòèçàöèîííîå îáîãàùåíèå øëàìîâ.
Ñîãëàñíî ñõåìå, øëàì ðåïóëüïèðóåòñÿ â ñåðíîé êèñëîòå ïðè 60-90 °Ñ â òå÷åíèå 4-6 ÷. Ïðè ýòîì â ðàñòâîð ïåðåõîäèò äî 30 % íèêåëÿ è ìåäè. Áëàãîðîäíûå ìåòàëëû ïîëíîñòüþ îñòàþòñÿ â òâåðäîì îñòàòêå, êîòîðûé ïîäâåðãàþò ñóëüôàòèçàöèè â òå÷åíèå 10-12 ÷ ïðè 250-300 °Ñ. Ñóëüôàòû öâåòíûõ ìåòàëëîâ è æåëåçà âûùåëà÷èâàþòñÿ âîäîé, à òâåðäûé îñòàòîê äëÿ óäàëåíèÿ êðåìíåêèñëîòû îáðàáàòûâàþò â òå÷åíèå 4 ÷ 4 Ì ðàñòâîðîì ùåëî÷è ïðè 80-90 °Ñ. Òâåðäûé îñòàòîê, ñîäåðæàùèé äî 30 % ïàëëàäèÿ è ïëàòèíû, íàïðàâëÿþò íà àôôèíàæ. Ùåëî÷íûé ðàñòâîð ïîñëå íåéòðàëèçàöèè ñáðàñûâàþò.
Ýòà ñõåìà èìååò ñóùåñòâåííûé íåäîñòàòîê - ïðè òåìïåðàòóðå ñóëüôàòèçàöèè âûøå 200 °Ñ èðèäèé, ðîäèé è ðóòåíèé áîëåå, ÷åì íà 95 % ïåðåõîäÿò â ðàñòâîð.
Ïîýòîìó ïðåäëîæåí ñïîñîá äâîéíîé ñóëüôàòèçàöèè (ðèñ. 3). Ìåäíûé è íèêåëåâûé øëàìû â ïðèíÿòûõ ïðîïîðöèÿõ ïîñòóïàþò íà ïåðâóþ ñòàäèþ ñóëüôàòèçàöèè, ïðîâîäèìóþ ïðè 180-190 °Ñ. Íèêåëü, ìåäü, æåëåçî áîëåå, ÷åì íà 99 % ïåðåõîäÿò â ðàñòâîð. Ïëàòèíîâûå ìåòàëëû ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ îñòàþòñÿ â íåðàñòâîðèìîì îñòàòêå. Êîíöåíòðàöèÿ ïëàòèíû â ðàñòâîðå íå ïðåâûøàåò 0.01 ìã/ë.
Í
èêåëåâûé øëàì Ìåäíûé øëàì
H2SO4 Ïàðû, ãàç
1àÿ ñóëüôàòèçàöèÿ
180 °Ñ, Ò:Æ=1.5, t=8-9 ÷
H2O
Âûùåëà÷èâàíèå
[H2SO4]=250 ã/ë, 80-90 °Ñ, t=3 ÷
Ôèëüòðàöèÿ
Ðàñòâîð Êåê I
H2SO4
Ïàðû, ãàç
 îñíîâíîå
ïðîèçâîäñòâî 2àÿ ñóëüôàòèçàöèÿ
t=300 °Ñ, Ò:Æ=1:4, t=10 ÷
H2O FeSO4
Âûùåëà÷èâàíèå
Ôèëüòðàöèÿ
Ðàñòâîð Êåê II
NaCl Ïàðû, ãàç
Îñàæäåíèå AgCl Ñóøêà, ïðîêàëèâàíèå
Ôèëüòðàöèÿ Ùåëî÷íàÿ ðàçâàðêà Ïðîèçâîäñòâî
t=90 °Ñ, t=1 ÷ Se
A gCl Ò:Æ=1:5, 400 ã/ë NaOH
Ðàñòâîð Ñåðà
Ðàçáàâëåíèå âîäîé
Î ñàæäåíèå ñïóòíèêîâ Pt äî 150 ã/ë NaOH
Ôèëüòðàöèÿ Ôèëüòðàöèÿ, ïðîìûâêà
Îñàäîê
Ôèëüòðàò Íåðàñòâîðèìûé îñòàòîê Ðàñòâîð
Ñóøêà, íà
Ïðîèçâîäñòâî Te ïðîêàëèâàíèå Ñóøêà, ïðîêàëèâàíèÿ, ñáðîñ
èçìåëü÷åíèå, óïàêîâêà
Êîíöåíòðàò ÏÊ-2
Êîíöåíòðàò ÏÊ-1 Pt, Pd, Au
Ðèñ. 3. Ïðèíöèïèàëüíàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà ïåðåðàáîòêè ìåäíûõ è íèêåëåâûõ øëàìîâ ìåòîäîì äâîéíîé ñóëüôàòèçàöèè.
Íåðàñòâîðèìûé îñòàòîê áîëåå, ÷åì â 8 ðàç îáîãàùàåòñÿ ïëàòèíîâûìè ìåòàëëàìè, òåì íå ìåíåå, ñîäåðæàíèå áëàãîðîäíûõ ìåòàëëîâ â íåì íåäîñòàòî÷íî äëÿ ïðîâåäåíèÿ àôôèíàæíûõ îïåðàöèé. Ïîýòîìó åãî ïîäâåðãàþò âòîðîé ñóëüôàòèçàöèè ïðè 270-300 °Ñ, Ò:Æ=1:5, ïðè ìåõàíè÷åñêîì ïåðåìåøèâàíèè â òå÷åíèè 10-12 ÷. Ïðîñóëüôàòèçèðîâàííûé ìàòåðèàë âûùåëà÷èâàåòñÿ âîäîé ïðè 80-90 °Ñ. Ïðè ýòîì äîñòèãàåòñÿ äîïîëíèòåëüíîå îáîãàùåíèå íåðàñòâîðèìîãî îñòàòêà ïëàòèíîâûìè ìåòàëëàìè ïðèìåðíî â 2-3 ðàçà.
Îñòàòîê ïîñëå âòîðîé ñóëüôàòèçàöèè è âûùåëà÷èâàíèÿ ïîäâåðãàþò îáåñêðåìíèâàíèþ ðàçâàðêîé â 5 Ì ðàñòâîðå ùåëî÷è ïðè 100 °Ñ. Ïîòåðè áëàãîðîäíûõ ìåòàëëîâ ñî ùåëî÷íûì ðàñòâîðîì íå ïðåâûøàþò 0.2 %. Ýòîò ðàñòâîð ïîñëå íåéòðàëèçàöèè ñáðàñûâàþò. Ïîëó÷åííûé êîíöåíòðàò ñîäåðæèò 40-45 % ïëàòèíîèäîâ è èäåò íà àôôèíàæ.
Ñõåìà äâîéíîé ñóëüôàòèçàöèè îáåñïå÷èâàåò äîñòàòî÷íî âûñîêîå èçâëå÷åíèå âñåõ ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ â ïðîäóêòû, ïðèãîäíûå äëÿ àôôèíàæíûõ îïåðàöèé. Íåäîñòàòêàìè åå ÿâëÿþòñÿ íåâûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñóëüôàòèçàöèîííîãî îáîðóäîâàíèÿ.
Ïåðåðàáîòêà øëàìîâ ñóëüôàòèçèðóþùèì îáæèãîì è ýëåêòðîëèòè÷åñêèì ðàñòâîðåíèåì âòîðè÷íûõ àíîäîâ. Íà íåêîòîðûõ ïðåäïðèÿòèÿõ îáîãàùåíèå øëàìîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ïèðîìåòàëëóðãè÷åñêèõ îïåðàöèé. Îäíà èç ñõåì ýòîãî ïðîöåññà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 4.
Øëàì íèêåëåâîãî ýëåêòðîëèçà ñìåøèâàþò ñî øëàìîì ìåäíîãî ýëåêòðîëèçà, èç êîòîðîãî ïðåäâàðèòåëüíî óäàëåí ñåëåí, è ýòó ñìåñü ïîäâåðãàþò îêèñëèòåëüíî-ñóëüôàòèçèðóþùåìó îáæèãó â ïå÷è ñ ìåõàíè÷åñêèì ïåðåìåøèâàíèåì. Îáæèã ïðîòåêàåò â òå÷åíèè 10-14 ÷ ïðè 550-600 °Ñ. Ïðè ýòîì ñóëüôèäû ìåäè, íèêåëÿ è æåëåçà ïåðåõîäÿò â ñóëüôàòû. Ïëàòèíà íàõîäèòñÿ â îãàðêå â âèäå ñâîáîäíûõ ìåòàëëîâ.
Îãàðîê ïîñëå îáæèãà âûùåëà÷èâàþò 0.5-1.0 Ì H2SO4 ïðè 80-90 °Ñ è ìåõàíè÷åñêîì ïåðåìåøèâàíèè. Ñóëüôàòû íèêåëÿ, ìåäè, æåëåçà ïåðåõîäÿò â ðàñòâîð. Îñòàòîê îáîãàùàåòñÿ â 2.5-3.5 ðàçà. Ïëàòèíà â ðàñòâîðàõ ïîñëå âûùåëà÷èâàíèÿ ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò.
Âûùåëî÷íûé îãàðîê ïîñëå ñóøêè íàïðàâëÿþò íà âîññòàíîâèòåëüíóþ ïëàâêó è îòëèâêó àíîäîâ. Ïëàâêó âåäóò â ýëåêòðîïå÷è ïðè 1700 °Ñ. Ïîëó÷åííûå øëàêè ïåðåðàáàòûâàþò â îáåäíèòåëüíûõ ýëåêòðîïå÷àõ, à îáåäíåííûå øëàêè ïåðåäàþò â ìåäíîå èëè íèêåëåâîå ïðîèçâîäñòâî. Àíîäû, îáîãàùåííûå ïëàòèíîâûìè ìåòàëëàìè, ïîäâåðãàþò ýëåêòðîëèòè÷åñêîìó ðàñòâîðåíèþ â ñåðíîêèñëîì ýëåêòðîëèòå. Ïðîäóêòàìè ýëåêòðîëèçà ÿâëÿþòñÿ: àíîäíûé øëàì, êàòîäíàÿ ìåäíàÿ ãóáêà è íèêåëåâûé ðàñòâîð.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
