Сульфидные медно-никелевые руды как сырьевой источник платиновых металлов. Форма нахождения платины, палладия и редких платиноидов в суль

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

Кафедра металлургии цветных металлов 

Реферат.

Тема: Сульфидные медно-никелевые руды как сырьевой источник платиновых металлов. Форма нахождения платины, палладия и редких платиноидов в сульфидных рудах. Поведение платиновых металлов при обогащении. Причины и основные каналы потерь платиноидов в процессах металлургической переработки сульфидных концентратов 

Автор: студент  гр. МЦ-08      _________                                  /_Чернов  Д.В._/

                                                                                                       ^{(подпись)                                               (Ф.И.О.)}  

Оценка: _____________

Дата: __________________

Проверил: профессор                   ____________                     /_Петров Г.В._/

                                                                                                       ^{(подпись)                                           (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2011

 

   ОГЛАВЛЕНИЕ

  Сульфидные  медно-никелевые руды как сырьевой источник платиновых металлов…..2

  Форма нахождения платины, палладия и редких платиноидов в сульфидных рудах…..3

  Поведение платиновых металлов при обогащении. ………………………………………5

Причины и основные каналы потерь платиноидов  в процессах металлургической переработки  сульфидных концентратов……………………………………………………7

 

Сульфидные  медно-никелевые  руды как сырьевой источник платиновых металлов. 

     Запасы металлов платиновой группы за рубежом на начало 1980 г. оцениваются в 8600 т. Основные ресурсы сосредоточены в ЮАР (7750 т), Канаде (600 т), Колумбии (150 т) и США (100т).

     В ЮАР большая часть месторождений платиновых металлов приурочена к Главкому горизонту, или горизонту Меренского, который прослеживается на протяжении 180 км в центральной части Трансвааля, в районах Растенбурга, Претории и Лиденбурга. В настоящее время добывают металлы, заключенные в сульфидах. Среднее содержание платиноидов в руде составляет 7—9 г/т, достигая на отдельных участках 15 г/т. Преобладает платина (71,2 %), палладий составляет 25,1 %, па долю остальных металлов приходится 3,7 %.

    Практический интерес представляет также самородная платина округа Лиденбурга, где содержание ее в добытых рудах колеблется от 3 до 18,6 г/т и в некоторых случаях достигает 30 г/т.

    В Канаде запасы металлов платиновой группы заключены преимущественно в сульфидных медно-ннкелевых рудах месторождений Садбери (провинция Онтарио) и Омп-сон (Манитоба). Содержание платиноидов в рудах месторождений Садбери в среднем составляет 0,78 г/т; соотношение платины и палладия 2 ; 3.

    В Колумбии россыпные месторождения платины широко распространены на побережье Тихого океана и на западных склонах Кордильер. Содержание платины в богатых участках россыпей достигает 15 г/м³, в дражных песках оно не превышает 0,1 г/м³. Среди металлов платиновой группы преобладает платина (до 95 %).

Основным  источником получения платиновых металлов в США служат россыпи Аляски. Некоторое  количество платиновых металлов (в среднем 0,5 г/т) содержится в медных рудах.

    В Японии платину и палладий получают как побочный продукт при переработке сульфидных руд. Осмий и иридий извлекают из россыпей на о. Хоккайдо.

    В Австралии платиноиды добывают из вновь открытых сульфидных никелевых месторождений в Западной Австралии, содержащих более 3,5 г/т платины и палладия.

    В России запасы платиновых металлов сосредоточены во вкрапленных и богатых медно-никелевых сульфидных рудах Норильского района и Кольского полуострова. 

Формы нахождения платиновых металлов в рудах в сульфидных рудах.

   Формы нахождения платиновых металлов в рудах определяют их поведение в последующих процессах обогащения. Поэтому их изучение имеет большое значение для выбора технологической схемы переработки платипосодержа-щих руд и концентратов. В этом разделе мы остановимся только на основных минералах платиновых металлов, определяющих их поведение в последующих процессах, не затрагивая глубоко все природные минералы платиновых металлов.

    Металлы платиновой группы мало распространены в природе. Они встречаются как в коренных, так и в россыпных месторождениях.

    Подсчеты содержания платиновых металлов в земной коре были выполнены Кларком и Вашингтоном, а позднее И. и В. Ноддак. Первые принимали в расчет только те платиновые металлы, которые находятся в россыпях и коренных ультраосновных породах, а вторые учитывали также платиновые металлы, находящиеся в рассеянном состоянии. Иногда пользуются данными по распространенности платиновых металлов, приводимыми Гольдшмидтом. Обобщение ряда исследований на основе многочисленных определений дано А. П. Виноградовым.

  Месторождения платиновых металлов разделяют на два  основных типа: 1) связанные с ультраосновными  породами (преимущественно дунитами); 2) содержащие, главным образом, в основных породах (поритах, габбродоллеритах) скопления сульфидов меди, никеля, железа. Месторождения первого типа особенно широко представлены в пределах Урала, а второго— (медно-никелевые) в Садбери (Канада) и Норильске. Дунитовые месторождения находятся также в Южной Африке, Колумбии, США и других странах.

Платиновые  месторождения. К собственно платиновым относятся коренные и россыпные месторождения Колумбии и др. Поскольку в настоящее время основная масса платиновых металлов добывается нз сульфидных медно-никелевых руд, эти месторождения потеряли свое значение.

  В уральских месторождениях минералы платиновых металлов генетически связаны  с глубинными ультраосновными породами, главным образом, с дунитами. Платиносодер-жащие россыпи образуются в результате размыва, разрушення коренных пород. Их обогащение происходит за счет смыва более легких частиц породы.

  Однако  состав уральской самородной платины  колеблется в значительных пределах в зависимости от места добычи. Крайними пределами колебаний состава могут быть следующие разновидности:

    1) поликсен-платина, содержащая 6— 10 % Fe;

  2) ферроплатина (12—20 % Fe).

  Очень часто встречаются палладистая  платина, содержащая 60—90 % Pi и 7—39 % Pd; иридистая платина (55— 60 % Pt, до 30 % Ir). Следует отметить, что самородная платина и ферроплатина присутствуют также в платинусодержащих медно-никелевых сульфидных рудах, обнаруженных, например, в южноафриканских месторождениях.

  Интересны минералы, содержащие осмий и иридий. В осcмистом иридии, полученном из различных месторождений, было от 24 до 77 % Ir и от 21 до 46 % Os при различном количестве платины (1—13%), рутения (0,2—12%), родия (0,2—3,0 %) и других элементов. По физико-химической природе осмистый иридий является твердым раствором иридия в осмии.

  Месторождения платинусодержащих  сульфидных медно-никелевых  руд. Примерами месторождений, в которых платиновые металлы сопутствуют медно-никелевым сульфидным рудам и могут быть получены при рафинировании никеля и меди, являются месторождения в Садбери (Канада), южноафриканские и др.

  Ниже  дано соотношение элементов платиновой группы в рудах различных месторождений, % (отн.)

                                        Pd       Pt        Rh       Ir     Ru    Os

Садбери (Канада).............46,3   42,0   4,2   1,2   5,3   1,0

Потгитерсруст  (в горизонте    Меренского),

ЮАР)     ...........................47,7   43,6   3,1   0,8   4,2   0,6

  Платина в канадских месторождениях встречается  в виде сперилита PtAs2, куперита PtS, брэггита (Pd, Pi, Ni) S и некоторых других более редких минералов. Однако большая часть платиновых металлов находится в сульфидах в виде твердого раствора. Содержание платины и палладия в рудах достигает 1,5—2,0 г на 1 т руды.

  Примерно  такой же минералогический состав по платиновым металлам имеют южноафриканские руды, кроме того, здесь найдена самородная платина и ферроплатипа.Однако содержание платиновых металлов в них гораздо выше.Каждому типу руд и их минеральным разновидностям свойственны свои особенности платиновой минерализации, обусловленные различной обогащенностью платиновыми металлами, различным соотношением платины, палладия, иридия, родня, рутения и осмия, а также различием форм нахождения металлов.

  Многообразие  типов руд и различие форм нахождения платиновых металлов в медно-никелевых  рудах вызывает большие сложности  с полнотой извлечения платиновых металлов в готовые концентраты, направляемые в металлургическую переработку. 

Поведение платиновых металлов при обогащении.

  При обогащении сульфидных медно-никелевых руд получаются медный и никелевый концентраты, перерабатываемые по сложной технологической схеме. Никелевый концентрат после агломерации или окатывания плавят в электротермических (реже отражательных) печах с получением штейна и шлака. Шлак на некоторых заводах после грануляции и измельчения подвергают флотации для извлечения взвешенных частиц штейна, содержащих платиновые металлы. Штейн, концентрирующий основную массу платиновых металлов, проходит операцию конвертирования с получением шлаков, направляемых на обеднительную электроплавку, и файнштейна, который медленно охлаждается, дробится, измельчается и флотируется с получением медного концентрата, перерабатываемого в медном производстве, и никелевого, направляемого на обжиг в печах кипящего слоя.

  При охлаждении файнштейна компоненты претерпевают кристаллизацию в следующей последовательности: первичные кристаллы сульфида меди---двойная эвтектика, состоящая из сульфидов меди и никеля,---тройная эвтектика, состоящая из сульфидов меди, никеля и медно-никелевого металлического сплава. Металлический сплав, выход которого на различных заводах составляет 8—15 °/о. коллектирует до 95 % платиновых металлов, содержащихся в файнштей-не. Поэтому на некоторых заводах металлическую фазу выделяют магнитной сепарацией и направляют на восстановительную плавку с получением анодов.

  Полученную  после обжига никелевого концентрата  закись никеля подвергают восстановительной плавке на аноды в дуговых электропечах. Аноды подвергают электрорафинированию; выпадающий на аноде шлам концентрирует основную массу платиновых металлов.

  Платиновые  металлы, находящиеся в медном концентрате, после обжига, отражательной плавки, конвертирования и огневого рафинирования концентрируются в медных анодах, откуда после электрорафинирования переходят в медный шлам. Медный и никелевый шламы обогащают с получением концентратов, содержащих до 60 % платиновых металлов. Эти концентраты направляют на аффинаж.

  В последние годы для переработки  медных и никелевых концентратов предложены высокоинтенсивные автогенные процессы: плавка в жидкой ванне, взвешенная плавка, кислородно-взвешенная плавка и др. Применяют также гидрометаллургическую переработку платинусодержащих сульфидных концентратов с использованием окислительного автоклавного выщелачивания, соляно- и сернокислое выщелачивание, хлорирование при контролируемом потенциале и другие процессы.

  Таким образом, платиновые металлы в процессе пиро- и гидрометаллургнческой переработки  подвергают воздействию окислителей при температурах до 1200—1300 °С, действию кислот при высоких окислительных потенциалах среды, анодному растворению при значительных электроположительных потенциалах. Поэтому необходимо рассмотреть поведение этих металлов в различных процессах с целью создания условий для повышения извлечения их в принятых и проектируемых технологических схемах переработки платинусодержащих сульфидных медно-никелевых концентратов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Причины и основные каналы потерь платиноидов  в процессах металлургической переработки сульфидных концентратов