Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия¹ ; Сибирский Федеральный университет, Красноярск, Россия²:

О. В. Белоусов, ведущий научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов¹, доцент кафедры металлургии цветных металлов², докт. хим. наук
Р. В. Борисов, научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов¹, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых², канд. хим. наук, эл. почта: roma_boris@list.ru

Сибирский Федеральный университет, Красноярск, Россия:
А. И. Рюмин, доцент кафедры металлургии цветных металлов, канд. техн. наук

Н. В. Белоусова, заведующая кафедрой металлургии цветных металлов, профессор, докт. хим. наук

Концентраты металлов платиновой группы (МПГ), несмотря на высокою долю благородных металлов (БМ), содержат значительные количества примесных неблагородны х элементов, наличие которых отрицательно сказывается на технологии аффинажного производства и приводит к увеличению стоимости товарной продукции. В связи с этим актуальна разработка подходов для максимально полного, глубокого удаления неблагородных элементов из поступающих на переработку концентратов. При этом крайне важным требованием является полное предотвращение перехода в раствор БМ, так как в противном случае происходит их «размазывание» и усложнение технологической цепочки, возникает необходимость проведения обезблагораживания растворов. Приведены данные об особенностях вещественного состава четырех концентратов МПГ и изучены возможности удаления из них неблагородных элементов в автоклавных условиях. Установлено, что концентраты, платиновые металлы в которых представлены в основном платиной и палладием (К1–К3), незначительно растворяются в воде как при 25 oC в открытых системах, так и при повышенных температурах (180 ^oC). Они характеризуются достаточно высоким содержанием серебра, и растворимость обусловлена наличием в них водорастворимой формы сульфата серебра. Переход в раствор других БМ не зафиксирован. В случае концентрата, более богатого родием, иридием и рутением (К4), обнаружена аномальная растворимость в воде, которая составила 25,1 и 23,8 % при 25 и 180 ^oC соответственно. При этом БМ при 25 ^oC значительно переходят в раствор (34,3 %), а в автоклавных условиях степень растворения снижается в 15 раз. Применение муравьиной кислоты, с одной стороны, должно было обеспечить растворение металлов, находящихся в ряду напряжений до водорода (железа, никеля и кобальта), а с другой — предотвратить растворение БМ. Установлена степень извлечения в раствор благородных и примесных цветных металлов из богатых концентратов при 120 и 180 ^oC при их обработке водными растворами муравьиной кислоты. Так, использование 10%-ной муравьиной кислоты обеспечивает переход в раствор железа (90 %) и никеля (55 %) и сопровождается убылью массы концентрата К1 порядка 6 %. БМ в раствор в данном случае не переходят. В случае К2 уменьшение массы составляет 10,1 % за счет вывода 94 % железа и 82 % никеля при температуре 180 ^oC. Суммарная концентрация МПГ в растворе не превышает 2 мг/л. При обработке К3 из БМ в раствор заметно переходит иридий (3,5 мг/л), а из примесных — 45 % никеля и 47,5 % железа при общей убыли массы концентрата 8 %. Для К4 селективности разделения БМ и примесных неблагородных элементов достичь не удалось, в растворе обнаруживаются значительные количества родия, рутения и иридия.

Работа частично выполнена в рамках государственного задания Института химии и химической тех нологии СО РАН (проект 0287-2021-0014) с использованием оборудования Красноярского регионального центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО. Авторы выражают благодарность канд. техн. наук А. М. Жижаеву за проведение электронно-микроскопических и рентгенографических исследований.

1. Safarzadeh M. S., Horton M., Van Rythoven A. D. Review of recovery of platinum group metals from copper leach residues and other resources // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2018. Vol. 39, Iss. 1. P. 1–17. DOI: 10.1080/08827508.2017.1323745.
2. Темеров С. А., Струкалев К. М., Рыжов А. Г. Неблагородные элементы в аффинажном производстве // Цветные металлы. 2019. № 2. С. 39–44. DOI: 10.17580/tsm.2019.02.06.
3. Давыдов А. А., Сергеев В. Л., Мальцев Э. В., Москалев А. В., Ефимов В. Н. Обеднение шлаков аффинажного производства электроплавкой в ОАО «Красцветмет» // Цветные металлы. 2010. № 12. С. 41–45.
4. Saguru C., Ndlovu S., Moropeng D. A review of recent studies into hydrometallurgical methods for recovering PGMs from used catalytic converters // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 182. P. 44–56.
5. Nguyen T. H., Sonu C. H., Lee M. S. Separation of Pt (IV), Pd (II), Rh (III) and Ir (IV) from concentrated hydrochloric acid solutions by solvent extraction // Hydrometallurgy. 2016. Vol. 164. P. 71–77.
6. Мельников Ю. Т., Кравцова Е. Д., Криницын Д. О. Гидрометаллургические технологии переработки шламов электрорафинирования меди и никеля // Цветные металлы. 2017. № 5. С. 44–49. DOI: 10.17580/tsm.2017.05.06.
7. Dong H., Zhao J., Chen J., Wu Y., Li B. Recovery of platinum group metals from spent catalysts: a review // International Journal of Mineral Processing. 2015. Vol. 145. P. 108–113.
8. Sun P. P., Lee M. S. Separation of Pt from hydrochloric acid leaching solution of spent catalysts by solvent extraction and ion exchange // Hydrometallurgy. 2011. Vol. 110, No. 1-4. P. 91–98.
9. Шнеерсон Я. М., Набойченко С. С. Тенденции развития автоклавной гидрометаллургии цветных металлов // Цветные металлы. 2011. № 3. С. 15–20.
10. Елфимова Л. Г., Каримов К. А., Крицкий А. В., Набойченко С. С. Автоклавная переработка медно-никелевого файнштейна в сернокислых средах // Цветные металлы. 2018. № 10. C. 24–28. DOI: 10.17580/tsm.2018.10.04.
11. Rao S., Liu Z., Qiu X., Wang D., Cao H., Taoet J. Beneficiation-Hydrometallurgy Combined Process for the Jinbaoshan Platinum Group Concentrate // JOM. 2019. Vol. 71, No. 6. P. 1991–1996.
12. Sinisalo P., Lundström M. Refining Approaches in the Platinum Group Metal Processing Value Chain — A Review // Metals. 2018. Vol. 8, No. 4. P. 203.
13. Mpinga C. N., Eksteen J. J., Aldrich C., Dyer L. A conceptual hybrid process flowsheet for platinum group metals (PGMs) recovery from a chromite-rich Cu – Ni PGM bearing ore in oxidized mineralization through a single-stage leach and adsorption onto ion exchange resin // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 178. P. 88–96.
14. Mpinga C. N., Eksteen J. J., Aldrich C., Dyer L. Direct leach approaches to Platinum Group Metal (PGM) ores and concentrates: A review // Minerals Engineering. 2015. Vol. 78. P. 93–113.
15. Liddell K. S., Adams M. D. Kell hydrometallurgical process for extraction of platinum group metals and base metals from flotation concentrates // Journal of the Southern African Institute of Mining Metallurgy. 2012. Vol. 112. P. 31–36.
16. Belousov O. V., Belousova N. V., Ryumin A. I., Borisov R. V. Refining of platinum-palladium concentrate under hydrothermal conditions // Russian Journal of Applied Chemistry. 2015. Vol. 88, No. 6. P. 1078–1081.
17. Belousov O. V., Belousova N. V., Ryumin A. I., Borisov R. V. Behavior of platinum metal concentrates under autoclave conditions // Russian Journal Applied Chemistry. 2015. Vol. 88, No. 1. P. 31–34.
18. Verma A., Kore R., Corbin D. R., Shiflett M. B. Metal Recovery Using Oxalate Chemistry: A Technical Review // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2019. Vol. 58. P. 15381–15393.
19. Lazo D. E., Dyer L. G., Alorro R. D. Silicate, phosphate and carbonate mineral dissolution behaviour in the presence of organic acids: A review // Minerals Engineering. 2017. Vol.100. P. 115–123.
20. Gharabaghi M., Irannajad M., Noaparast M. A review of the beneficiation of calcareous phosphate ores using organic acid leaching // Hydrometallurgy. 2010. Vol. 103, No. 1-4. P. 96–107.
21. Kursunoglu S., Ichlas Z. T., Muammer K. Y. Dissolution of lateritic nickel ore using ascorbic acid as synergistic reagent in sulphuric acid solution // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018. Vol. 28, Iss. 8. P. 1652–1659.
22. Belousov O. V., Belousova N. V., Borisov R. V., Ryumin A. I. Behavior of the concentrate of rare platinum metals in autoclave conditions // Russian Journal Applied Chemistry. 2019. Vol. 92, No. 2. P. 186–190.
23. Trinh H. B., Lee J. C., Srivastava R. R., Kim S., Ilyas S. Ecothreat minimization in HCl leaching of PGMs from spent automobile catalysts by formic acid prereduction // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2017. Vol. 5, No. 8. P. 7302–7309.
24. Hietala J., Vouri A., Pekka J., Ilkka P., Reutemann W., Heinz K. Formic Acid / Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2000. P. 1–22.
25. Singh M. M., Gupta A. Corrosion behaviour of mild steel in formic acid solutions // Materials chemistry and physics. 1996. Vol. 46, No. 1. P. 15–22.
26. Rozenberg M., Loewenschuss A., Nielsen C. J. H-Bonding of Formic Acid with Its Decomposition Products: A Matrix Isolation and Computational Study of the HCOOH/CO and HCOOH/CO₂ Complexes // The Journal of Physical Chemistry A. 2015. Vol. 119, No. 31. P. 8497–8502.
27. Scaranto J., Mavrikakis M. Density functional theory studies of HCOOH decomposition on Pd (111) // Surface Science. 2016. Vol. 650. P. 111–120.