ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия:

Д. М. Богатырев, младший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, эл. почта: BogatyrevDM@nornik.ru
Л. Б. Цымбулов, директор Департамента по исследованиям и разработкам, член-корреспондент РАЕН, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: TsymbulovLB@nornik.ru
С. С. Озеров, ведущий научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, канд. техн. наук, эл. почта: OzerovSS@nornik.ru

Представлены результаты исследования распределения металлов платиновой группы (МПГ) (Pt, Pd, Rh, Ru, Ir)и Au между донной фазой на основе Cu – Ni – Fe и отвальным шлаком при пирометаллургическом обеднении шлака окислительной плавки сульфидного медно-никелевого концентрата в барботажном режиме восстановительными газовыми смесями различного состава. Установлено, что определяющим фактором, влияющим на выход донной фазы и, как следствие, химический состав продуктов плавки, является расход восстановительного агента. На основании результатов химического анализа продуктов плавки впервые рассчитаны коэффициенты распределения МПГ и золота между донной фазой и шлаком при ведении процесса обеднения шлака в условиях интенсивного перемешивания расплава. Установлены диапазон изменения коэффициентов распределения благородных металлов (БМ) и предельное содержание Fe в сплаве, после достижения которого коэффициенты распределения практически не меняются, а показатель извлечения МПГ в отвальный шлак имеет минимальное значение. Методами растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа на качественном уровне определен характер потерь БМ с отвальным шлаком. Выявлена склонность Au к растворимости в силикатных расплавах, характерная также для Cu. По результатам проведенных исследований установлено, что наименьшие показатели потерь с отвальным шлаком имеют Pt, Pd и Rh — порядка 5 %, а извлечение Ru и Ir в отвальный шлак составляет порядка 10 %. В свою очередь, данные, полученные о поведении Au при обеднении шлака восстановительными газовыми смесями, подтверждают возможность максимального извлечения данного металла из шлака только в условиях повышенного восстановительного потенциала системы, что соответствует получению донной фазы с содержанием Fe свыше 50 % (мас.).

1. Avarmaa K., O’Brien H., Taskinen P. Equilibria of gold and silver between molten copper and FeOx – SiO 2 – Al₂O₃ slag in WEEE smelting at 1300 ^oC // Advances in Molten Slags, Fluxes, and Salts: Proceedings of the 10th International Conference on Molten Slags, Fluxes and Salts. 2016. P. 193–202. DOI: 10.1007/978-3-319-48769-4_20.
2. Avarmaa K., O’Brien H., Johto H., Taskinen P. Equilibrium distribution of precious metals between slag and copper matte at 1250–1350 ^oC // Journal of Sustainable Metallurgy. 2015. Vol. 1. P. 216–228. DOI: 10.1007/s40831-015-0020-x.
3. Piskunen P., Avarmaa K., O’Brien H., Klemettinen L., Johto H., Taskinen P. Precious metal distributions in direct nickel matte smelting with low-Сu mattes // Metallurgical and Materials Transactions B. 2018. Vol. 49, Iss. 1. P. 98–112. DOI: 10.1007/s11663-017-1115-5.
4. Avarmaa K., O’Brien H., Klemettinen L., Taskinen P. Precious metal recoveries in secondary copper smelting with high-alumina slags // Journal of material cycles and waste management. 2020. Vol. 22. P. 642–655. DOI: 10.1007/s10163-019-00955-w.
5. Klemettinen L., Avarmaa K., Taskinen P. Slag chemistry of high-alumina iron silicate slags at 1300 oC in WEEE smelting // Journal of Sustainable Metallurgy. 2017. Vol. 3. P. 772–781. DOI: 10.1007/s40831-017-0141-5.
6. Sukhomlinov D., Taskinen P. Distribution of Ni, Co, Ag, Au, Pt, Pd between copper metals and silica saturated iron silicate slag // Thermodynamic investigation of complex inorganic material systems for improved renewable energy and metals production processes: Proceedings of the European Metallurgical Conference (EMC). 2017. Vol. 3. P. 1029–1038.
7. Avarmaa K., Johto H., Taskinen P. Distribution of precious metals (Ag, Au, Pd, Pt, and Rh) between copper matte and iron silicate slag // Metallurgical and Materials Transactions B. 2016. Vol. 47. P. 244–255. DOI: 10.1007/s11663-015-0498-4.

8. Avarmaa K., Klemettinen L., O’Brien H., Taskinen P. Urban mining of precious metals via oxidizing copper smelting // Minerals Engineering. 2019. Vol. 133. P. 95–102. DOI: 10.1016/j.mineng.2019.01.006.
9. Sukhomlinov D., Klementtinen L., Avarmaa K., O’Brien H., Taskinen P. et al. Distribution of Ni, Co, precious and platinum group metals in copper making process // Metallurgical and Materials Transactions B. 2019. Vol. 50. P. 1752–1765. DOI: 10.1007/s11663-019-01576-2.
10. Цемехман Л. Ш., Цымбулов Л. Б., Пахомов Р. А., Попов В. А. Поведение платиновых металлов при переработке сульфидного медно-никелевого сырья // Цветные металлы. 2016. № 11. С. 50–56. DOI: 10.17580/tsm.2016.11.05.
11. Ерцева Л. Н. Исследование твердофазных превращений, происходящих при нагреве сульфидного медно-никелевого сырья, и разработка на основе полученных данных усовершенствованных технологических процессов его переработки : автореф. дис. … докт. техн. наук. — М. : Гинцветмет, 2001. — 40 с.
12. Ерцева Л. Н., Старых Р. В., Цемехман Л. Ш. Особенности вещественного состава остатков хлорного растворения никелевого огарка и продуктов его плавки на штейн // Цветные металлы. 2015. № 2. С. 36–41.
13. Богатырев Д. М., Петров Г. В., Цымбулов Л. Б. Пирометаллургические технологии переработки сульфидных медно-никелевых руд с высоким содержанием металлов платиновой группы: современное состояние и перспективы развития // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2022. Т. 20, № 1. С. 14–24. DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-1-14-2.
14. Озеров С. С., Цымбулов Л. Б., Ерошевич С. Ю., Грицких В. Б. Исследование закономерностей изменения состава черновой меди, получаемой в процессе непрерывного конвертирования // Цветные металлы. 2020. № 12. С. 64–69. DOI: 10.17580/tsm.2020.12.09.
15. Цемехман Л. Ш., Фомичев В. Б., Ерцева Л. Н., Кайтмазов Н. Г., Козырев С. М. и др. Атлас минерального сырья, технологических промышленных продуктов и товарной продукции ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель». — М. : Издательский дом «Руда и Металлы», 2010. — 336 с.
16. Cole S., Ferron C. J. A review of the beneficiation and extractive metallurgy of the platinum group elements, highlighting recent process innovations // SGS Minerals Services Technical Paper. 2002-03. P. 1–43.
17. Пигарев С. П. Строение и свойства шлаков процесса непрерывного конвертирования медных никельсодержащих штейнов и концентратов : дис. … канд. техн. наук. — Санкт-Петербург, 2013. — 209 с.
18. Shuto H., Okabe T. H., Morita K. Ruthenium solubility and dissolution behavior in molten slag // Materials transactions. 2011. Vol. 52, Iss. 10. P. 1899–1904. DOI: 10.2320/matertrans. M-M2011821.
19. Fonseca R. O. C., Mallmann G., O’Neill H. St. C., Campbell I. H., Laurenz V. Solubility of Os and Ir in sulfide melt: Implications for Re/Os fractionation during mantle melting // Earth and Planetary Science Letters. 2011. Vol. 11. P. 339–350. DOI: 10.1016/j.epsl.2011.09.035
20. Laurenz V., Fonseca R. O. C., Ballhaus C., Jochum K. P., Heuser A. et al. The solubility of palladium and ruthenium in picritic melts: 2. The effect of sulfur // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2013. Vol. 108. P. 172–183. DOI: 10.1016/j.gca.2013.01.013.
21. Котляр Ю. А., Меретуков М. А., Стрижко Л. С. Металлургия благородны х металлов : учебник в 2 кн. Кн. 2. — М. : Издательский дом «Руда и Металлы», 2005. — 392 с.