Введение к работе
Акгуішммсті» темы. Комплексное использование ст.ірі.я в медно-пикелеиой отрасли имеет большое иароднохозяйс тпепное значение, так как способствует увеличению производства металлов платиновой группы, теллура, селена, серебра и др., снижает жолоіичсскую опаспосп. за счет утилизации серы, уменьшает себестоп-мосп. про из полезна. При стабилизации добьіваемоіі па Норильском горно-мсін.т.прі ическом комбинате ру.ты и іенденнин к снижению в пей концентрации меіаллої! іі.таїїіііоііоіі ірупньї _\меш,піаіоіся объемы производства платиновых ме-іаллон. что и конечном счеіе оіринаге.іьно отражается па темпах развития ряда областей современно]"! техники н оборонной промышленности.
Работа в период 1980-1986 п выполнялась в соответствии е планом НИР ЛИ СССР но направлению 2.14.1 «Разработка научных основ методов извлечения и получения платиновых элементов из первичного и вторичного сырья с целью повышения степени их извлечения», а также государственном научно-технической программой 0.09.05 раздела «Создать и освоить в промышленном производстве эффективные технологические процессы и автоматизированное оборудование для комплексной переработки Норильских медно-ннкелевых руд», является составной частью планов НИР ИХХТ СО РАН и соответствует критическим технологиям федерального уровня приоритетных направлений развития науки и техники: «Технологии глубокой: переработки горнорудного н техногенного сырья с использованием нетрадиционных методов» и «Технологии ускоренном опенки и комплексного освоения стратегически важного горнорудного (алмазы, золото, платина) и техногенного сырья».
Цель работы. Разработка научных основ и создание ресурсосберегающих технологических процессов комплексного освоения медно-никелевого платиносо-держащего сырья с использованием нетрадиционных в гидрометаллургии сред -фосфорнокислых и сульфитных, способствующих преобразованию Норильского горно-металлургического комбината в крупный промышленный комплекс Таймыра с вовлечением в сферу производства местных апатитов.
Научная новизна. - Впервые исследованы реакции взаимодействия NijSj . Co9Sii , CoS, FeS, Cu>S с фосфорном кислотой. Установлена внешнедиффузионная природа выщелачивания NhSi. Реакционная способность Coi)Ss определяется устойчивостью кристаллической структуры сульфида и максимальна при температуре ее разрушения (270С). Исследована кинетика взаимодействия FeS с HjPOj. объяснен механизм реакции. Изучен механизм реакции Р:05 с Мг-
Для измерения ОВП н электропроводности ортофосфорної! и полифосфорной кислот при высоких температурах разработана система электродов и датчик, что позволило впервые изучить процесс восстановления платины, палладия, родня, иридия, рутения из фосфорнокислых индивидуальных растворов и их смесей формі КІТО м натрия, формалином, муравьиной кислотой. Определены температура начала восстановления и необходимый расход реагент он.
Методом вращающегося диска исследованы кинетические закономерности цементации платины цинком. Показано, что в области низких температур процесс
протекает и диффузионном режиме, а при более высоких - в смешанной области ігз-за экранирования поверхности цинка трудиорастворпмым фосфатом его.
Изучены сульфитные комплексы серебра, механизм п кинетика взаимодействия хлорида серебра с сульфитами калия и натрия, что вносит естественный вклад и фігзнко-химшо металла. Взаимодействие сульфит-попов с серебром подчиняемся диффузионному режиму, проходит через стадии образования су.тьфит-хлорпдных и сульфитных комплексов. Исследован химизм восстановления серебра в сульфитных средах и роль щелочи в процессе.
Определены закономерности экстракционного разделения металлов платиновой группы органическими сульфидами, установлен состав экстрагируемых комплексов. Исследованы инициирующие экстракцию добавки, обсужден механизм данного явления. Определены константы скорости комплексоооразования платиноидов при реэкстракцип из органических фаз.
Практическая ценность и реализация результатов в промышленности.
Теоретически и экспериментально обоснована концепция экономико-технологического комплекса Таймыра «Цветные металлы Норильска - фосфор Манмеча-Котуйской провинции». Совместное решение двух автономных проблем улучшит технико-экономические показатели переработки железистых медно-никелевых руд. создаст в Сибири собственное крупномасштабное производство фосфорных удобрении, что обеспечит рост продуктивности сельскохозяйственного производства. Ожидаемый экономический эффект может превысить 200 млн долл.
Разработана п опробована технологическая схема переработки фаГшштеннов. позволяющая гидрометатлургическими способами разделить ценные компоненты в отдельные продукты. Фосфорная кислота регенерируется и многократно используется в циклах переработки.
Предложен способ переработки шламов электролиза меди и никеля, включающий выщелачивание их в фосфатных средах. Технико-экономическое сравнение действующей схемы переработки шламов н РОФОСС-процесса показало существенную эффективность последнего (в ценах 1985 г. прибыль больше па 174 рубля на 1 т шламов. себестоимость ниже).
Впервые разработана и внедрена технология извлечения серебра из промпродук-тов металлургического цеха Норильского комбината водными растворами сульфита натрия. Экономический эффект на комбинате только за три гола работы передела составил 348 иле. руб. в иенах до 1990г. Получены десятки топи серебра, рапсе безвозвратно терявшихся.
Разработаны и испытаны способы фракционирования металлов илаїиновой группы, золота п серебра в фоефорпокнсых средах с использованием органических восстановителей - муравьиной кислоты, формалина и формиаіа паїрня.
Исследованы и непышны способы экстракции металлическою золота, палладия, платины неводними раеіворамн. Предложена принципиальная іехполої нческая схема переработки шорнчпою золотосодержащею сырья с реіеперациеіі используемых рсагсшон.
Впервые разрабоїана н испытана в полупромышленном масштабе эффективная технология экстракционного аффинажа платиновых мемаллов и золота с применением одною типа же траї си топ - органических сульфидов, в юм числе выделенных
ИЗ ИефтеІІ. Определены іеХНОЛОГИЧеСКІїе УСЛОВИЯ ГЛубоКОЮ разделения UHOt ІІІ.ІХ II
благородных металлов, золота, палладия, платины и спутником платины как на стадии тксірнкции, так н и процессе режстракипп. Технологические разработки защищены 35 авторскими свидетельствами и патентами. Основные положении, выносимые на защиту:
закономерности пеокпелптедыюго взаимодействия сульфидов никеля, кобальт, железа с ортофосфорної! кислотой:
редокс-процессы в системе «платиновые металлы - фосфорная кислота - органические восстановители»;
концепция создания экономико-технологическою комплекса Таймыра «Цветные металлы Норильска -апатиты Маймеча-Котутіской провинции»;
результаты физико-химических и кинетических исследований взаимодействия хлорида серебра с сульфитами в водных растворах;
теоретические и технологические основы экстракции платиновых металлов п золота органическими сульфидами и методы селективной реэкстракпии:
новые эффективные технологические схемы комплексной переработки и.таттпю-
содержащего сырья с применением фосфатных и сульфитных сред.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на X. XI Все
союзных совещаниях но химии, анализу и технологии благородных металлов (Но
восибирск. 1976 г.. Ленинград. 1979 г.). Всесоюзной конференции по развитию
производительных сил Сибири (г. Новосибирск. 1980 г.). XII Всесоюзном Черня-
евском совещании по химии, анализу и технологии платиновых металлов (г. Моск
ва. 1982 г.). Совещапшш по химии, технологии и анализу золота и серебра (г. Но
восибирск. 1983 г.). Всесоюзном научно-техническом совещании «Интенсификация
процессов вскрытия и выщелачивания при переработке трудноперерабатываемого
сырья цветных н редких металлов» (г. Новосибирск. 1984 г.). Всесоюзной конфе
ренции «Развитие производительных сил Сибири и задачи ускорения научно-
технического прогресса», секция «Цветная металлургия» (г. Красноярск. 1985 г.).
Национальных конференциях «Горнорудный Иржнбрам и науке и технике» (ЧССР.
Пржнбрам. 1986. 1988. 1990 г.)
Результаты работы докладывались и получили одобрение на четырех региональных конференциях, посвященных совершенствованию существующих и разработке новых технологических процессов, направленных на повышение комплексности использоваия сырья, охрану окружающей среды ( г. Красноярск. 1974. 1975, 1981, 1985 гг.). заседаниях производственно-технических советов Норильскою горно-металлургического комбината (в течение 1976- 1988 гг.). Красноярского завода цветных металлов (1975 - 1982 гг.). Президиуме СО ЛІ I СССР (1981 г).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы и 84 работах, включая 35 авторских свидетельств па изобретения п патент РФ. 31 стап.ю. 16 іс-зпсов докладов.
Структура и обьем рлОогм. Работа соеюнг из введения. У глав, заключения, списка дшературы из 242 наименований, приложений. Лпесертаипя шложепа на 420 страницах машинописного іексіа. включая 162 рисунка. 78 іаблпц.
Личное участие автора п получении научных и практических річуді, пион. Ангор является научным руководителем и непосредственным исполни і елем рабої. связанных с проблемами Норильскою горно-металлургическою комбинат. Красноярского завода цветных металлов и выполненных и Институте химии и химической технологии СО РЛП. Автором осуществлялась нрорабоїка всех разделов тем. включая постановку задачи, создание теоретических и инженерных основ новых процессов переработки медно-инкеленых сульфидных копцешраюн.
При разработке новых технологических процессов личное участие автор заключалось в составлешш научно-исследовательских программ, разработк методов исследований, в научном руководстве и непосредственном участии лабораторных, полупромышленных, опытно-промышленных испытаниях внедрении. Автор лично принимал участие в разработке конъюнктурных вопросо платиновой подотрасли, выполнял «Доклады о состоянии технического уровн производства платиновых металлов в Советском Союзе в сопоставлении передовыми достижениями мировой практики» для МЦМ СССР прорабатыва проблемы производства и потребления платиновых металлов в промышленност СССР.