Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время основным источником первичных платиновых металлов России являются медно-никелевые руды. Значительные запасы платиновых металлов за рубежом находятся в собственно платиновых рудах, характеризующихся низким содержанием сульфидов (малосульфидные руды), причем крупнейшее по запасам месторождение - UG-2 комплекса Bushveld ЮАР - представляет собой слой хромитов, содержащих минералы платиновых металлов. Ассоциации металлов платиновой группы (МПГ) с ультраосновными породами и хромитами типичны для абсолютного большинства месторождений. В России также обнаружен ряд месторождений малосульфидных руд и платиноносных хромитов, но на данный момент извлечение из них платиновых металлов не реализовано. Поиск и освоение новых месторождений платиновых металлов позволит России сохранить в 21 веке положение одного из крупнейших мировых производителей МПГ, независимо от колебаний конъюнктуры рынка на никель.
За рубежом извлечение МПГ из малосульфидных руд, в том числе и из платиноносных хромитов, осуществляется путем применения комбинированных схем, включающих механическое обогащение, высокотемпературные операции плавки и конвертирования, гидрометаллургическую переработку. Для упрощения технологии, улучшения экологической обстановки и снижения передельных затрат стала актуальной задача сокращения числа высокотемпературных операций и создания гидрометаллургической технологии, обеспечивающей комплексное извлечение цветных и платиновых металлов.
В качестве исходного материала к исследованиям были приняты флотационные концентраты малосульфидных руд, отличающиеся высоким содержанием платиновых металлов.
Цель работы. Целью данной работы являлось создание рациональной технологии гидрометаллургического выделения цветных и платиновых металлов из малосульфидных руд в виде богатых концентратов, пригодных для аффинажа.
Для решения поставленной задачи необходимо: исследовать минералогический состав исходного флотационного концентрата, в частности, определить формы нахождения платиновых металлов;
с учетом данных минералогического исследования разработать
гидрометаллургическую технологию извлечения цветных и плати
новых металлов.
Методы исследований. Эксперименты по выщелачиванию цветных и платиновых металлов в стеклянных лабораторных реакторах, а также в сосудах, работающих под давлением. Обжиг твердых материалов при вариантных температурах с изучением фазового состава огарков и химического состава продуктов возгонки. Сорбционное извлечение платиновых металлов из хлоридных растворов с последующим получением богатого коллективного концентрата МПГ. Определение химического состава продуктов методами эмиссионного и атомно-абсорбционного анализа с предварительным концентрированием. Изучение фазового состава продуктов рентге-нофазовым (РФА) и микрорентгеноспектральным (РСМА) методами на приборах Дрон-3 и CamScan-4. Использование математической модели для расчета оптимального режима непрерывного процесса автоклавного окислительного выщелачивания (АОВ).
Научная новизна.
На основании результатов кинетических исследований установлена зависимость между содержанием сульфидной серы в исходном концентрате, расходом серной кислоты и скоростью окисления халькопирита и пентландита при выщелачивании малосульфидных платиносодержащих концентратов. Определена кинетическая функция растворения сульфидных минералов и показано, что в интервалах концентраций серной кислоты, благоприятствующих окислению серы до сульфатной формы, кинетическая функция инвариантна по отношению к содержанию сульфидов в исходном концентрате.
Выявлено экстремальное влияние температуры и продолжительности термической обработки природных минеральных соединений платиновых металлов на их извлечения в раствор. Показано, что снижение извлечения платиновых металлов в раствор обусловлено: при низких температурах обжига - неполным разложением минералов МПГ, при повышенных температурах и высокой продолжительности - образованием упорных породообразующих соединений, экранирующих платиновые металлы.
Установлено, что причиной неполного извлечения платиновых металлов при хлорировании является их изоляция породообразую-
щими соединениями, скорость разрушения которых повышается с увеличением концентрации соляной кислоты, причем высокая кислотность является определяющим фактором глубины извлечения металлов - спутников платины в раствор гидрохлорирования. Выявлено, что извлечение родия из раствора анионообменными смолами лимитируется образованием на стадии хлорирования труд-носорбируемых комплексов, которые при дополнительной обработке раствора преобразуются в лабильные к процессу сорбции формы.
Практическое значение. Определены оптимальные режимы процессов автоклавного окислительного выщелачивания флотационного концентрата, окислительного обжига нерастворимого остатка автоклавного выщелачивания, гидрохлорирования огарка и сорбции платиновых металлов из солянокислых растворов. Определено и обосновано оптимальное содержание сульфидной серы в концентратах, обеспечивающее селективное извлечение цветных металлов в раствор без добавок серной кислоты и проведение непрерывного промышленного процесса в автотермическом режиме. Разработана новая технология извлечения цветных и благородных металлов из флотационных платиносо-держащих сульфидных концентратов, выделенных из хромитовых руд, обеспечивающая при минимальном расходе реагентов и полном водо-обороте высокое извлечение и последовательное селективное выделение цветных и платиновых металлов в богатые концентраты.
Защищаемые положения диссертации.
-
Селективное извлечение цветных металлов из комплексного малосульфидного сырья реализуется автоклавным окислительным выщелачиванием в автотермическом режиме.
-
Извлечение платиновых металлов из кека АОВ достигается сочетанием операций обжига и хлорирования, проведенных в оптимальных режимах.
-
Выделение платиновых металлов из хлоридных растворов и получение богатого коллективного концентрата МПГ осуществляется ионным обменом с последующим сжиганием сорбента.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались 30 марта 2001 г. на научно-техническом семинаре АО "Институт Гипроникель" и на конференции "Металлургические технологии и экология", организованной Выставочным объединением "РЭСТЕК" и Государственным унитарным
предприятием Издательским домом "Руда и металлы" и проходившей 13-16 июня 2000 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений, изложенных на 146 страницах машинописного текста, включая 33 рисунка, 27 таблиц, и содержит библиографический список из 85 наименований.