способ извлечения благородных металлов

Формула изобретения

1. Способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающий смешение материала с шихтой щелочного состава и эвтектическое плавление смеси с получением сплава данных металлов, отличающийся тем, что смесь непосредственно перед плавлением подвергают механоактивации в течение 0,0833-2 ч при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности смеси в интервале 0,0133-25 Вт · кг · м ^-2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что эвтектическое плавление смеси ведут в диапазоне температур, нижний предел которых составляет 500°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение массы шихты к массе материала выбирают в интервале 0,75-2.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве шихты используют смеси тетрабората натрия с карбонатом натрия, тетрабората натрия с бикарбонатом натрия, тетрабората натрия с карбонатом натрия и монооксидом свинца, тетрабората натрия с бикарбонатом натрия и монооксидом свинца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам извлечения благородных металлов (БМ) из содержащего их материала, в качестве которого могут быть шламы, отработанные катализаторы, руды и т.п., а также указанные материалы, из которых по технологиям, ныне применяемым в промышленности, предварительно были выделены данные металлы.

Известен способ извлечения золота из пирит-арсенопиритных концентратов Дарасунского месторождения путем их механоактивации в шаровой мельнице и последующего цианирования. Объем мельницы 1 л, мелющие тела - подшипниковая дробь диаметром 3-5 мм, масса шаров 1,3 кг. Механоактивацию 100 г концентрата осуществляли в присутствии 0,4 л воды в течение 3, 10, 15 и 20 мин. Максимальная степень извлечения золота - 94,2 % (В.Г.Кулебакин, В.И.Молчанов и др., Активация вскрытия минерального сырья, Новосибирск, "Наука, Сибирская издательская фирма РАН", 1999, с.16, 29-30, таблицы 5 и 6).

Недостаток известного способа состоит в малой степени извлечения золота, которая, в частности, обусловлена неоптимальными периодами времени механоактивации и мощности механической энергии (Вт), подводимой к удельной поверхности активируемого пирит-арсенопиритного концентрата (м²/кг).

Известен способ извлечения металлов платиновой группы, включающий плавку исходного материала на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих металлы платиновой группы, в присутствии углеродистого восстановителя и добавок с одновременным использованием соединений натрия и продуктов, содержащих металлические сплавы на основе меди и/или железа. В качестве соединений натрия использовали карбонат натрия, сульфит натрия или тиосульфат натрия с последующим концентрированном извлекаемых металлов в металлической, в частности, железной фазе. Выделенный донный продукт измельчали и перерабатывали как концентрат аффинажного производства (RU 2112064, С 22 В 11/02, 1998 г.).

Известен также способ извлечения металлов платиновой группы из концентратов на основе сульфидов железа, включающий плавку концентратов с добавками, окисление и охлаждение расплава, разделение застывших продуктов по их физическим свойствам. В качестве добавок использовали одновременно продукты на основе оксида алюминия или шамот, карбонат натрия, натриево-силикатное стекло или шлак аффинажного производства металлов платиновой группы на основе натриево-кальциевых силикатов при определенных соотношениях компонентов (RU 2154117, С 22 В 11/02, 2000 г.).

Недостаток каждого из этих способов состоит в том, что получаемый продукт является тяжелым многокомпонентным сплавом, требующим для выделения из него металлов платиновой группы большого расхода кислот, идущих на растворение основы в последующем аффинажном производстве, а также его длительность и необходимость использования большого числа разнообразного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающий смешение материала с шихтой щелочного состава и эвтектическое плавление (Эвтектическое плавление(eutectic melting) - технический термин, давно и широко применяемый в русской и английской технической литературе, означает плавление локальных микроскопических областей, чей состав соответствует эвтектике системы, в которой соотношения компонентов одинаковы как в твердом, так и в жидком (расплавленном) состояниях системы [В.К.Афонин, Б.С.Ермаков, Е.Л.Лебедев и др., Металлы и сплавы. Справочник, под ред. Ю.П.Солнцева, Санкт-Петербург, АНО НПО "Профессионал", АНО НПО "Мир и Семья", 2003 г., с.930].) смеси с получением сплава данных металлов (статья: В.Г.Моисеенко, В.И.Палажченко, М.С.Веселова, Т.Б.Макеева, Сегрегация благородных металлов, Доклады академии наук, 2002 г., том 384, №5, с.1-4, особенно с. 3,строки 9-16 в левой колонке, ксерокопия прилагается). В качестве материала использовали обогащенный шлиховой материал из Дамбукинского узла Верхнего Приамурья, содержащий Ag, Au и Pt. Температуры эвтектического плавления лежали в интервале 550-600°С. В этом способе, в отличие от вышеописанных способов-аналогов, при эвтектическом плавлении исходного материала осуществлялась сегрегация мелкодисперсных фаз (в частности, наночастиц с размером 10^-9 м) и атомов благородных металлов, приводящая к аномальному росту кристаллов и повышению степени извлечения этих металлов из материала в сплав данных металлов (см. строки 3-9 в левой колонке на с.4 статьи).

Основной недостаток способа-прототипа заключается в малой степени извлечения благородных металлов, находящихся в дислокациях (линейных дефектах) и микротрещинах кристаллических решеток исходных материалов в виде микродисперсных фаз (наночастиц) и атомов (см. в начале третьего абзаца в левой колонке на с.1 статьи).

Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в увеличении степени извлечения благородных металлов за счет увеличения при эвтектическом плавлении степени извлечения в сплав микродисперсных фаз (наночастиц) и атомов благородных металлов, находящихся в дислокациях (линейных дефектах) и микротрещинах кристаллических решеток исходных материалов.

Технический результат достигается в способе извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающем смешение материала с шихтой щелочного состава и эвтектическое плавление смеси с получением сплава данных металлов. Смесь непосредственно перед плавлением подвергают механоактивации в течение 0,0833-2 часов при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности смеси в интервале 0,0133-25 Вт × кг × м^-2. Эвтектическое плавление смеси ведут при температурах, лежащих в диапазоне температур, нижний предел которых составляет 500°С, отношение массы шихты к массе материала выбирают в интервале 0,75-2, а в качестве шихты используют смеси тетрабората натрия с карбонатом натрия, тетрабората натрия с бикарбонатом натрия, тетрабората натрия с карбонатом натрия и монооксидом свинца, тетрабората натрия с бикарбонатом натрия и монооксидом свинца.

Отличительные признаки способа по настоящему изобретению состоят в том, что смесь непосредственно перед плавлением подвергают механоактивации в течение 0,0833 - 2 часов при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности смеси в интервале 0,0133-25 Вт × кг × м^-2.

Дополнительные отличительные признаки способа по настоящему изобретению заключаются в том, что эвтектическое плавление смеси ведут при температурах, лежащих в диапазоне 500-1200°С, отношение массы шихты к массе материала выбирают в интервале 0,75-2, а качестве шихты используют смеси тетрабората натрия с карбонатом натрия, тетрабората натрия с бикарбонатом натрия, тетрабората натрия с карбонатом натрия и монооксидом свинца, тетрабората натрия с бикарбонатом натрия и монооксидом свинца.

Вышеуказанный технический результат достигается, по мнению авторов, вследствие возникновения синергетического эффекта, вызванного следующими непосредственно друг за другом последовательными воздействиями на смесь механоактивации с предлагаемым интервалом отношения мощности механической энергии к удельной поверхности смеси и ее эвтектического плавления. Механоактивация, как известно, приводит к преимущественному разрушению кристаллов смеси в зонах микротрещин и дислокации (линейных дефектов) кристаллической структуры. При этом в шихте и материале, составляющих смесь, появляются богатые энергией валентно-ненасыщенные атомы, кроме того, шихта как бы «вбивается» в разрушаемые микротрещины и дислокации материала, в которых, как указывалось выше, находятся микродисперсные фазы (наночастицы) и атомы благородных металлов. Как оказалось в результате опытов, проведенных авторами, механоактивация в предлагаемом интервале технологических параметров применительно к процессу, осуществляемому в предлагаемом способе, обеспечивает максимальный эффект. Следствием этого синергетического эффекта, прежде всего, и механоактивации является повышение степени извлечения благородных металлов из материала в сплав данных металлов при эвтектическом плавлении смеси.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - "новизна", поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпадали бы со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы настоящего изобретения. Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - "изобретательский уровень", поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого обеспечивали выполнение такой же технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение.

Изобретение поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1. Исходный материал в виде 0,15 кг концентрата месторождения «Майское», содержащего 310 г/т золота, 3700 г/т серебра, остальное - оксиды кремния, алюминия, кальция, железа, сера и другие элементы, смешивают с 0,15 кг шихты щелочного состава [(Na₂СО ₃ - карбонат натрия) + (Na₂B₄ O₇×10H₂O - тетраборат натрия)] в соотношении массы: шихты к массе исходного материала =1:1, помещают в мельницу лабораторную планетарную типа Э6-2×150 с мощностью электродвигателя 400 Вт, мелющие тела - шарики диаметром 3-5 мм из стали для подшипников ШХ-15. В этой мельнице данную смесь в течение 5 минут непосредственно перед эвтектическим плавлением подвергают механоактивации при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии N (Вт) к удельной поверхности активируемой смеси S (м² /кг), равным 0,133 Вт × кг × м^-2. Сразу же после завершения механоактивации проактивированную смесь загружают в тигли типа ТГ-5, которые затем помещают в предварительно нагретую печь до температуры +850°С. В тиглях, находящихся в печи проводят эвтектическое плавление смеси в течение 30-40 минут, после чего тигли вынимают из печи, расплав из тиглей выливают в металлические изложницы. После остывания расплава в изложнице образуется две фазы: сплав благородных металлов, находящийся в нижней части изложницы и шлак, находящийся в верхней части изложницы. Содержимое изложницы извлекают и разделяют на две вышеуказанные части, шлак направляют в отвал, а сплав - на аффинажный завод. Степень извлечения золота 98,5%, серебра - 98,6%.

Пример 2. Обработку исходного материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что используют другую мельницу, а именно вибрационную вертикальную типа МВВ-0,6 с мощностью каждого из двух двигателей 22000 Вт, мелющие тела - шарики диаметром 20 мм из стали для подшипников ШХ-15. Поскольку данная мельница имеет высокую начальную загрузку сырья - 2000 кг, то 0,3 кг смеси концентрата и шихты щелочного состава подгружают к 1999,7 кг такого же материала. Механоактивацию осуществляют в течение 120 минут при поддержании отношения N:S равным 25 Вт × кг × м^-2. Степень извлечения золота 98,8%, серебра 99%.

Пример 3. Обработку исходного материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что используют другую мельницу, а именно мельницу типа МВ-0,2 с мощностью электродвигателя 11000 Вт, мелющие тела - шарики диаметром 15 мм из стали для подшипников ШХ-15. Поскольку данная мельница имеет высокую начальную загрузку сырья - 100 кг, то 0,3 кг смеси концентрата и шихты щелочного состава подгружают к 99,7 кг такого же материала. Механоактивацию осуществляют в течение 60 минут при поддержании отношения N:S, равным 12 Вт × кг × м^-2. Степень извлечения золота 98,6%, серебра 98,8%.

Пример 4. Обработку исходного материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что механоактивацию осуществляют в течение 4,5 минут при поддержании отношения N:S равным 0,0130 Вт × кг × м^-2. Степень извлечения золота 97,0%, серебра 97,2%.

Пример 5. Обработку исходного материала проводят по примеру 2, с тем отличием, что механоактивацию осуществляют в течение 125 минут при поддержании отношения N:S равным 26 Вт × кг × м^-2. Степень извлечения золота 98,7%, серебра 98,9%.

Пример 6. Обработку исходного материала проводят по примеру 3, с тем отличием, что в качестве исходного материала используют концентрат Дамбукинского узла Верхнего Приамурья с содержанием золота 110 г/т, платины 360 г/т, серебра 1250 г/т, остальное минералы касситерит, вольфрамит, ильменит, монацит, медь и другие элементы. В качестве шихты щелочного состава используют [(NaHCO₃ - бикарбонат натрия) + (Na₂B ₄O₇×10H₂O - тетраборат натрия)]. Степень извлечения золота 98,6%, платины 98,4%., серебра 98,5%.

Пример 7. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве шихты щелочного состава используют [(NaHCO₃ - бикарбонат натрия) + (Na₂B ₄O₇×10H₂O - тетраборат натрия) + (PbO - моноксид свинца)]. Степень извлечения золота 98,7%, платины 98,6% серебра 98,8%.

Пример 8. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве шихты щелочного состава используют [(Na₂CO₃ - карбонат натрия) + (Na₂B₄O₇ ×10H₂O - тетраборат натрия) + (PbO - моноксид свинца)]. Степень извлечения золота 98,5%, платины 98,7%, серебра 98,9%.

Пример 9. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что эвтектическое плавление ведут при температуре +500°С. Степень извлечения золота 98,3%, платины 98,1%, серебра 98,4%.

Пример 10. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что эвтектическое плавление ведут при температуре +1200°С. Степень извлечения золота 98,6%, платины 98,8%, серебра 99%.

Пример 11. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что отношение массы шихты к массе исходного материала выбирают равным 2:1. Степень извлечения золота 98,8%, платины 98,8%, серебра 98,9%.

Пример 12. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что отношение массы шихты к массе исходного материала выбирают равным 0,75:1. Степень извлечения золота 98,6%, платины 98,4%, серебра 98,5%.

Из сравнения результатов степеней извлечения благородных металлов из примеров 1-3 с подобными результатами из примеров 4-5 видно следующее.

При периоде времени механоактивации смеси исходного материала и шихты щелочного состава ниже нижнего предела и отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемой смеси также нижи нижнего предела в формуле изобретения (пример 4) степень извлечения существенно уменьшается, а именно с 98,5-99% в примерах 1-3 до 97,0-97,2% в примере 4, что объясняется недостаточной механоактивацией смеси. При периоде времени механоактивации смеси исходного материала и шихты выше верхнего предела и отношении подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемой смеси также выше верхнего предела в формуле изобретения по примеру 5 степень извлечения благородных металлов, равная в этом случае 98,7-98,9%, остается на том же уровне, что и в примерах 1-3, а именно 98,5-99%. Следовательно, увеличивать степень механоактивации выше верхних пределов технологических параметров нецелесообразно с точки зрения повышения эффективности извлечения благородных металлов и, кроме того, это ведет к перерасходу энергии.