RU2367693C1 - Device for extraction of noble metals by cement injection - Google Patents
Device for extraction of noble metals by cement injection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2367693C1 RU2367693C1 RU2008118905/02A RU2008118905A RU2367693C1 RU 2367693 C1 RU2367693 C1 RU 2367693C1 RU 2008118905/02 A RU2008118905/02 A RU 2008118905/02A RU 2008118905 A RU2008118905 A RU 2008118905A RU 2367693 C1 RU2367693 C1 RU 2367693C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- solution
- metal
- tank
- cement
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается преимущественно гидрометаллургической переработки благородных металлов и может быть использовано как способ их эффективного и безопасного извлечения из технологических растворов различного минерального состава. Кроме этого, возможности способа могут быть перспективны для получения частиц платиноидов с гораздо меньшим разбросом, чем это следует из нормального закона их распределения по размеру.The invention relates mainly to hydrometallurgical processing of precious metals and can be used as a method for their effective and safe extraction from technological solutions of various mineral composition. In addition, the capabilities of the method can be promising for obtaining particles of platinoids with a much smaller spread than this follows from the normal law of their size distribution.
Цементационное осаждение драгоценных металлов и некоторых других химических элементов путем вытеснения их из раствора своей соли металлом с более отрицательным электрохимическим потенциалом (лучше более, чем 0,2 В) в цветной металлургии известно давно и применяется практически повсеместно как в лабораторной, так и производственной практике. Это основывается на некоторых положительных особенностях данного процесса, детально описанных в литературе. (Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов. 1872, с.182-185). По сравнению с химическим выделением этих металлов реагентами различной природы и агрегатного состояния, поставленная цель - довести содержание экстрагируемого целевого металла или элемента до минимально возможного порогового содержания его в растворе достигается достаточно просто, но не до конца, а только до какой-то минимальной (остаточной для каждого элемента) концентрации, лежащей в интервале 0,5-2 мкг/мл. Такое равновесие устанавливается, когда потенциалы вытесняемого и вытесняющего металлов сравняются. Но даже такая термодинамически допустимая концентрация (для каждого элемента она разная) не всегда достигается вследствие кинетических и диффузионных затруднений, в частности, из-за явления поляризации. Нередко цементацию применяют в гидрометаллургии как весьма полезную селективную стадию для разделения элементов, например золота от селена и теллура, или очистки растворов от примесей, как в случае растворов ZnSО4 от примесей Сu, Cd и т.п. Практически цементацию ведут порошками (гранулами, дробью, скрапом) активных металлов (Fe, Al, Zn, Mg), которые однозначно загрязняют осадки платиноидов. Для большей чистоты осадков изредка это может быть процесс цементации на листах. Одна из разновидностей цементации - выделение металлов из растворов с помощью амальгам, например амальгамы Zn или амальгамы Na для выделения Ga из щелочных алюминатных растворов. Несмотря на простоту и освоенность в промышленности этой операции обезметалливания она имеет массу известных недостатков объективного свойства. (Алкацев М.И. Процессы цементации в цветной металлургии. М., 1981, 5-25, 49-76). Постоянно указывая на негативное выделение водорода, все авторы отмечают лишь два фактора. Во-первых, анодное растворение металла-цементатора (1) и катодное осаждение (2), например: Fe-2е=Fe2+ (1) и Сu2++2е=Сu0 (2) сопровождается конкурирующим процессом выделения водорода в водных растворах: (3) 2Н++2е=Н2 (3). Во-вторых, его выделение блокирует поверхность металла-цементатора и этот побочный процесс приводит к увеличению его расхода. Эти недостатки стараются ликвидировать изменениями конструкций, применяемых для этого аппарата. Следует отметить, что типового химического аппарата цементатора, предназначенного для эксплуатации на предприятиях, имеющих дело с переработкой драгоценных металлов как из рудного, так и вторичного сырья нет! Поэтому каждое из них прилагает усилия для его изготовления, используя в основном накопленные практические знания. Все это приводит к огромному разнообразию их конструкций. Именно этот факт указывает на эмпирические подходы к этому процессу и отсутствию строго научного метода проектирования и конструирования современных цементаторов. На практике это - желоба, колонны, барабаны, шаровые мельницы, струйные, вибрационные, центробежные и т.д. реакторы - цементаторы. Но, как правило, применяются механические агитаторы. Это эмалированные или титановые аппараты, снабженные вертикальными валами различной конструкции, редуктором и обычным трехфазным электрическим двигателем, и вентиляционным отверстием. Стружка или другой скрап металла-цементатора засыпается непосредственно в аппарат или погружается в него в перфорированных контейнерах, которые способные оттуда быть извлечены для повторного наполнения. Основное технологическое неудобство в работе аппарата такой конструкции - крайне неравномерное распределение металла по объему аппарата, когда большие и тяжелые частицы неподвижно лежат на дне, а легкие движутся по поверхности за счет реактивных сил выделяемого с поверхности водорода. Однако такие примитивные цементаторы, опасные в работе и неудобные в эксплуатации, стали заменяться на реакторы другой конструкции. Например, в патенте RU №2055923 (1996.03.10) «Способ монтажа аппарата для цементации благородных металлов» были найдены установленные экспериментально интервалы плотности пакетов металла-цементатора (цинковой стружки) и усилия сдавливания брикетов из рыхлого углеродного ватина как 0,5-1,0 г/см3 и 0,1-0,3 кГ/см2 соответственно. В сравнительной характеристике данного патента с прототипом отмечается, что «изобретательский уровень и техническое решение» состоят в сравнительном сопоставлении с ранее применяемым ручным сжатием цинковой стружки. Применение специального пресса, способного регулировать до нужных величин как плотность укладки металла-цементатора, так и давление сжатия пакета реагентов заметно улучшает эффективность цементации. В итоге предлагаемый способ монтажа аппарата для цементации благородных металлов из растворов позволит повысить технологичность операции сборки и снизить трудозатраты на ее проведение. Главный недостаток, который не может быть исключен при таком способе проведения процесса цементации (конструкция аппарата, а также значения плотности набивки и давления в сборке здесь значения не имеют) в том, что эти изначально заданные величины при прохождении только первых порций раствора резко изменятся. Это сразу отразится на гидродинамике аппарата, изменении в концентрации внешнего кислотного фона и вязкости жидкости, уменьшения содержания как металла-цементатора, так и основных металлов и их коагуляционной сорбции в порах ватина, повышении температуры раствора, количества растворенных газов и т.д. и т.п. Все это приведет к невозможности не только регулировать прохождение процесса, но и предполагать направление его течения. Даже грубо управлять этой реакцией восстановления будет тяжело из-за трудности определения какой из перечисленных экспериментальных факторов будет главным (лимитирующим) во всем процессе в целом. Для качественного проведения стадии цементации должны быть строго соблюдены два условия. Во-первых, превышение количества металла-цементатора по отношению к содержанию извлекаемых элементов из обрабатываемого раствора во время проведения процесса должно быть максимально большим и оставаться практически неизменным. Во-вторых, полученный цементный осадок из раствора с минимально возможной концентрации на уровне не более 1-2 мкг/мл обязан быть быстро скоагулирован, отфильтрован от материнского раствора, промыт и высушен. Более сложную конструкционно, но одинаковую по принципу действия вышеописанной установки предлагают авторы патента RU 2027787 (1995.01.27) «Установка обезметалливания золотосодержащих растворов». Сущность метода заключается в дополнительном использовании еще нескольких цементаторов (до пяти), способных быть переставленными (переключенными на обрабатываемый раствор) в зависимости от процентного состава остающегося в нем золота. Фактически применен известный принцип противотока в применении к данному процессу - растворы с малым содержанием золота (1-5 мас.%) направляются на «свежезаряженный» цинковой стружкой цементационный пакет. Бесспорно, что данный способ-аналог не ликвидирует основных недостатков описанного выше принципа цементирования. Тем не менее, вторая конструкция их заметно сглаживает и улучшает сам процесс в целом. Но достигается этот эффект за счет дополнительного пятикратного увеличения количества, т.е. массы цементирующих сборок и необходимых при этой замене переключениях, а следовательно, дополнительных трудозатрат.Cementation deposition of precious metals and some other chemical elements by displacing them from a solution of their salt with a metal with a more negative electrochemical potential (better than 0.2 V) in non-ferrous metallurgy has long been known and has been used almost universally in both laboratory and industrial practice. This is based on some positive features of this process, described in detail in the literature. (Maslenitsky I.N., Chugaev L.V. Metallurgy of noble metals. 1872, p. 182-185). Compared with the chemical precipitation of these metals by reagents of various nature and state of aggregation, the goal is to bring the content of the target metal or element to be extracted to the minimum possible threshold content in solution is achieved quite simply, but not to the end, but only to some minimum (residual for each element) a concentration lying in the range of 0.5-2 μg / ml. This equilibrium is established when the potentials of the displaced and displaced metals become equal. But even such a thermodynamically acceptable concentration (for each element it is different) is not always achieved due to kinetic and diffusion difficulties, in particular, due to the phenomenon of polarization. Cementation is often used in hydrometallurgy as a very useful selective stage for the separation of elements, for example, gold from selenium and tellurium, or for cleaning solutions from impurities, as in the case of ZnSO 4 solutions from Cu, Cd impurities, etc. In practice, cementation is carried out by powders (granules, shot, scrap) of active metals (Fe, Al, Zn, Mg), which uniquely pollute the precipitation of platinoids. For greater purity of precipitation, this can occasionally be a cementation process on sheets. One of the varieties of cementation is the separation of metals from solutions using amalgams, for example, Zn amalgams or Na amalgams to separate Ga from alkaline aluminate solutions. Despite the simplicity and assimilation in the industry of this operation of demetallization, it has a lot of known shortcomings of objective properties. (Alkatsev M.I. Cementation processes in non-ferrous metallurgy. M., 1981, 5-25, 49-76). Constantly pointing to the negative evolution of hydrogen, all authors note only two factors. First, the anodic dissolution of the metal-cement (1) and the cathodic deposition (2), for example: Fe-2е = Fe 2+ (1) and Сu 2+ + 2е = Сu 0 (2) is accompanied by a competing process of hydrogen evolution in water solutions: (3) 2H + + 2e = H 2 (3). Secondly, its release blocks the surface of the metal-cementer, and this side process leads to an increase in its consumption. They try to eliminate these shortcomings by changes in the structures used for this apparatus. It should be noted that there is no typical chemical apparatus for cementing machines intended for use in enterprises dealing with the processing of precious metals from both ore and secondary raw materials! Therefore, each of them makes efforts for its manufacture, using mainly accumulated practical knowledge. All this leads to a huge variety of their designs. It is this fact that indicates empirical approaches to this process and the absence of a strictly scientific method for the design and construction of modern cementers. In practice, these are gutters, columns, drums, ball mills, jet, vibration, centrifugal, etc. reactors are cementers. But, as a rule, mechanical agitators are used. These are enameled or titanium devices equipped with vertical shafts of various designs, a gearbox and a conventional three-phase electric motor, and a ventilation hole. Shavings or other scrap of cement metal is poured directly into the apparatus or immersed in it in perforated containers that can be removed from there for refilling. The main technological inconvenience in the operation of an apparatus of this design is the extremely uneven distribution of metal throughout the apparatus, when large and heavy particles are motionless at the bottom, and the lungs move along the surface due to the reactive forces of hydrogen released from the surface. However, such primitive cementers, dangerous in operation and inconvenient in operation, began to be replaced by reactors of a different design. For example, in patent RU No. 2055923 (1996.03.10) “Method for mounting apparatus for cementing precious metals” experimentally established intervals of the density of packages of metal-cementer (zinc chips) and compressive forces of briquettes made of loose carbon batting as 0.5-1, 0 g / cm 3 and 0.1-0.3 kg / cm 2, respectively. In the comparative description of this patent with the prototype, it is noted that the "inventive step and technical solution" consists in a comparative comparison with the previously used manual compression of zinc chips. The use of a special press capable of adjusting to the desired values both the density of the metal cementing and the compression pressure of the reagent package significantly improves the cementation efficiency. As a result, the proposed method of mounting the apparatus for cementing precious metals from solutions will increase the manufacturability of the assembly operation and reduce labor costs for its implementation. The main drawback that cannot be excluded with this method of carrying out the cementation process (the design of the apparatus, as well as the packing density and pressure in the assembly do not matter here) is that these initially set values will change dramatically when passing only the first portions of the solution. This will immediately affect the hydrodynamics of the apparatus, a change in the concentration of the external acid background and the viscosity of the liquid, a decrease in the content of both the cementing metal and base metals and their coagulation sorption in the batting pores, an increase in the temperature of the solution, the amount of dissolved gases, etc. etc. All this will lead to the impossibility not only to regulate the process, but also to assume the direction of its course. Even roughly managing this recovery reaction will be difficult because of the difficulty in determining which of the listed experimental factors will be the main (limiting) in the whole process. For the quality of the cementation stage, two conditions must be strictly observed. Firstly, the excess of the amount of metal-cementer relative to the content of recoverable elements from the treated solution during the process should be as large as possible and remain practically unchanged. Secondly, the cement slurry obtained from the solution with the lowest possible concentration at the level of not more than 1-2 μg / ml must be quickly coagulated, filtered from the mother solution, washed and dried. The authors of the patent RU 2027787 (1995.01.27) “Installation for demetallization of gold-containing solutions” offer a more complex structurally, but identical in principle operation of the above described installation. The essence of the method is the additional use of several more cementers (up to five), capable of being rearranged (switched to the processed solution), depending on the percentage of gold remaining in it. In fact, the well-known counterflow principle has been applied as applied to this process - solutions with a low gold content (1-5 wt.%) Are sent to a “freshly charged” zinc chip cementation bag. There is no doubt that this analogue method does not eliminate the main disadvantages of the cementing principle described above. Nevertheless, the second design significantly smoothes them and improves the process itself as a whole. But this effect is achieved due to an additional five-fold increase in the quantity, i.e. the mass of cementing assemblies and the necessary shifts during this replacement, and, consequently, additional labor costs.
Ближайшим аналогом-прототипом к заявляемому устройству является заявка RU №20006114855 «Устройство для извлечения металлов цементацией с вращением потока раствора». Используемый автором способ заключается в пропускании солянокислого раствора от выщелачивания через слой порошка железа или катодно-осажденной сурьмы, находящихся между слоями углеродистого ватина. Главная конструкционная особенность данного устройства представляется использованием двух емкостей, расположенных одна над другой. Это позволяет проводить прокачку растворов самотеком через спиралевидную перфорированную и заполненную металлом-цементатором корзину, придавая растворам как вибрационное, так и колебательное движение. Колебательные движения растворам в обеих емкостях обеспечивают виброприводы. Кроме этого существует устройство, способное создать вращение емкостей относительно друг друга на 360°. Таким образом, такая сложная металлоемкая конструкция, располагаемая на платформе и снабженная вибраторами-дебалансами, амортизаторами и т.д., служит только одной цели - механическим способом создать вращение потоку и пропустить такой закрученный раствор через цементационную корзину. Критически разбирая недостатки предшествующих аналогов и прототипа отметим, что все авторы изобретений делают основной акцент на качественных характеристиках чистоты получаемых металлов, количественных величинах их остаточного содержания в растворе, металлоемкости установок их громоздкости, высокой трудоемкости обслуживания и т.д. Общий же анализ различных недостатков аналогов прямо указывает, что в число эксплуатационных неудобств практического применения цементаторов, в особенности на производстве, не включается самый главный и основной их недостаток. Авторы «забывают» отметить их особую взрывоопасность при эксплуатации, особенно в закрытых цехах предприятий. Тем не менее, выделяющийся водород (группа взрывоопасности А) способен легко образовывать с кислородом воздуха гремучие смеси, тем более в нагретых растворах и в присутствии катализаторов, роль которых играют любые получаемые черни благородных металлов, которые резко уменьшают температуру вспышки. Объем выделяющегося газа при растворении 1 г/моля металла-цементатора четко определяется. Например, 22,4 литра водорода выделят при растворении 27 г алюминия, 24 г магния, 65 г цинка. Реальный масштаб цементации алюминием массой 2,7 кг и более на практике не является предельно большим количеством, но он способен выделить 2,24 м3 опасного газа. Интервалы пределов взрываемости водорода в воздухе достаточно широки: нижний составляет 4 об.%, а верхний - 74 об.%. Эти значения «помогают» на практике определить степень заполнения аппаратов растворами, чтобы не войти в опасный диапазон, но главная опасность заключается в иногда возникающих ситуациях внезапного (аварийного) отключения электроэнергии. При этом вентиляционные устройства прекращают работу, а водород из аппаратов выделяется в атмосферу нацело, т.к. его растворимость в воде весьма низка (0,02 объема на 1 объем воды) и неконтролируемо без возможности прекратить его генерацию.The closest analogue prototype to the claimed device is the application RU No. 20006114855 "Device for the extraction of metals by cementation with rotation of the flow of the solution." The method used by the author consists in passing a hydrochloric acid solution from leaching through a layer of iron powder or cathode-deposited antimony located between layers of carbon batting. The main structural feature of this device is the use of two containers located one above the other. This allows you to pump solutions by gravity through a spiral perforated and filled with a metal-cement basket, giving the solutions both vibrational and vibrational motion. Oscillatory movements of solutions in both tanks provide vibratory drives. In addition, there is a device capable of creating a rotation of the tanks relative to each other by 360 °. Thus, such a complex metal-consuming structure, located on the platform and equipped with unbalance vibrators, shock absorbers, etc., serves only one purpose - to mechanically create rotation of the flow and to pass such a swirling mortar through the cement basket. Critically analyzing the shortcomings of the previous analogues and the prototype, we note that all inventors focus on the qualitative characteristics of the purity of the metals obtained, the quantitative values of their residual content in the solution, the metal consumption of their bulkiness, high maintenance time, etc. A general analysis of the various drawbacks of analogues directly indicates that the main and main drawback of them is not included in the number of operational inconveniences in the practical use of cementers, especially in production. The authors "forget" to note their special explosiveness during operation, especially in closed workshops of enterprises. Nevertheless, the evolved hydrogen (explosive group A) is capable of easily forming explosive mixtures with atmospheric oxygen, especially in heated solutions and in the presence of catalysts, the role of which is played by any produced precious metal blacks, which sharply reduce the flash point. The volume of gas released during the dissolution of 1 g / mole of metal-cement is clearly defined. For example, 22.4 liters of hydrogen will be released by dissolving 27 g of aluminum, 24 g of magnesium, 65 g of zinc. The actual scale of cementation by aluminum weighing 2.7 kg or more is not an extremely large amount in practice, but it is capable of emitting 2.24 m 3 of hazardous gas. The intervals of the explosive limits of hydrogen in the air are quite wide: the lower one is 4 vol.%, And the upper one is 74 vol.%. These values "help" in practice to determine the degree of filling devices with solutions so as not to fall into the dangerous range, but the main danger lies in the occasional situations of a sudden (emergency) power outage. At the same time, ventilation devices stop working, and hydrogen from the devices is completely released into the atmosphere, because its solubility in water is very low (0.02 volume per 1 volume of water) and uncontrolled without the ability to stop its generation.
Основная задача представленного изобретения - создание устройства, которое способно проводить реакцию эффективно с максимально высокой степенью извлечения целевого металла и безопасно путем снижения взрывоопасности.The main objective of the presented invention is the creation of a device that is capable of carrying out the reaction efficiently with the highest possible degree of extraction of the target metal and safely by reducing the risk of explosion.
Для выполнения первого условия предлагаемое устройство содержит контейнер, наполненный металлом-цементатором различной крупности, через который протекает обрабатываемый раствор. Конструкция контейнера позволяет всегда иметь металлический цементатор с развитой поверхностью и организовать его длительный контакт с обрабатываемым раствором. Второе условие обеспечивается применением шнекового электрического насоса для прокачки раствора через контейнер. В случае прекращения электроснабжения насос перестает подавать раствор и выделение водорода сразу прекращается.To fulfill the first condition, the proposed device contains a container filled with metal-cementer of various sizes, through which the processed solution flows. The design of the container allows you to always have a metal cement with a developed surface and organize its long-term contact with the treated solution. The second condition is provided by the use of a screw electric pump for pumping the solution through the container. In the event of a power outage, the pump stops supplying the solution and hydrogen evolution ceases immediately.
Таким образом, все представленные условия для реализации поставленной задачи осуществляются тем, что извлечение благородных металлов цементацией в предлагаемом устройстве включает прокачку обрабатываемого раствора через слой металла-цементатора при нагревании и ее проводят путем организации многократной циркуляции раствора, а металл-цементатор имеет частицы разной крупности, при этом в устройстве для извлечения благородных металлов цементацией, содержащем емкость и контейнер, заполненный металлом-цементатором: устройство состоит из емкости с коническим днищем, снабженной рубашкой обогрева, люком загрузки реагентов, патрубками слива и залива растворов, герметичной крышкой, на которой расположен контейнер с металлом-цементатором, имеющий горизонтальный патрубок подачи раствора в контейнер и вертикальный, нижний конец которого заглублен в емкость для забора раствора из емкости с помощью шнекового электрического насоса, а днище контейнера имеет перфорацию с диаметром отверстий 2,5-3 мм, при этом емкость выполнена из титана.Thus, all the conditions presented for the implementation of the task are carried out by the fact that the extraction of precious metals by cementation in the proposed device includes pumping the treated solution through a layer of metal-cement during heating and it is carried out by organizing multiple circulation of the solution, and the metal-cement has particles of different sizes, while in the device for the extraction of precious metals by cementation containing a container and a container filled with metal-cement: the device consists from a container with a conical bottom, equipped with a heating jacket, reagent loading hatch, drain and fill nozzles, a sealed lid, on which a container with a cement-metal is located, having a horizontal solution supply pipe to the container and a vertical, lower end of which is recessed into the collection container solution from the tank using a screw electric pump, and the bottom of the container has a perforation with a hole diameter of 2.5-3 mm, while the tank is made of titanium.
Отличительными признаками устройства следует считать использование емкости с коническим днищем, снабженной рубашкой обогрева, а также люком загрузки реагентов, патрубками слива и залива растворов, герметичной крышкой, на которой расположен контейнер с металлом-цементатором, имеющий горизонтальный патрубок закачки в него раствора и вертикальный патрубок, нижний конец которого заглублен в емкость для забора раствора с помощью шнекового электрического насоса.Distinctive features of the device should be considered the use of a container with a conical bottom, equipped with a heating jacket, as well as a reagent loading hatch, drain and fill nozzles, a sealed lid on which a container with a cementing metal is located, having a horizontal pipe for pumping mortar into it and a vertical pipe, the lower end of which is buried in the container for collecting the solution using a screw electric pump.
Сущность изобретения заключается в том, что все представленные существенные признаки позволяют решить поставленную задачу, а именно провести процесс в условиях, когда масса металла-цементатора во много раз превышает его количество, необходимое для извлечения содержащихся в растворе платиноидов. Этому способствует и предлагаемое устройство, позволяющее путем закачки обрабатываемого раствора электрическим насосом в объем контейнера с цементационным металлическим осадителем проводить восстановление целевых металлов в режиме постоянной циркуляции раствора. В итоге это позволяет достигнуть высоких показателей степени извлечения благородных металлов и исключить их безвозвратную потерю.The essence of the invention lies in the fact that all the essential features presented allow us to solve the problem, namely, to carry out the process under conditions when the mass of the metal-cement is many times greater than its amount necessary to extract the platinoids contained in the solution. This is also facilitated by the proposed device, which allows, by pumping the treated solution with an electric pump into the volume of the container with a cementation metal precipitator, to carry out the reduction of target metals in a continuous circulation of the solution. As a result, this allows one to achieve high rates of the degree of extraction of precious metals and to exclude their irretrievable loss.
Общий вид аппарата представлен на чертеже.A general view of the apparatus is shown in the drawing.
Устройство состоит из емкости (1) (например, титановой) с коническим днищем и нижним сливом, снабженной обогреваемой рубашкой (2). На верхней крышке (3) расположена обечайка контейнера (4) для металлического скрапа с верхним фланцем (5) для подсоединения к вытяжной вентиляции. Нижнее днище контейнера имеет перфорацию с диаметром отверстий 2,5-3 мм. Кроме этого здесь расположен загрузочный люк (6) для заполнения реактора обрабатываемым материалом в виде пульпы или раствора. Для корректировки химического состава раствора (кислотности, например) на крышке имеется патрубок заливки или засыпки реагентов (7). Обечайка контейнера снабжена двумя патрубками (8, 9) с верхним фланцем для крепления шнекового насоса с электрическим приводом. Один из патрубков погружен в емкость цементатора, второй герметично введен в контейнер (4).The device consists of a container (1) (for example, titanium) with a conical bottom and a bottom drain equipped with a heated jacket (2). On the top cover (3) there is a container shell (4) for metal scrap with an upper flange (5) for connection to exhaust ventilation. The bottom bottom of the container has a perforation with a hole diameter of 2.5-3 mm. In addition, a loading hatch (6) is located here to fill the reactor with the processed material in the form of pulp or solution. To adjust the chemical composition of the solution (acidity, for example), there is a nozzle for filling or filling the reagents on the lid (7). The container shell is equipped with two nozzles (8, 9) with an upper flange for mounting a screw pump with an electric drive. One of the nozzles is immersed in the capacity of the cementer, the second is hermetically inserted into the container (4).
Работа аппарата осуществляется следующим образом. Контейнер цементатора (4) нацело заполняется, например, алюминиевым скрапом, закрывается фланцем (5) и подсоединяется к отдельной линии местной вытяжки. Через загрузочный люк (6) проводится заполнение реактора раствором, содержащим платиновые металлы, в котором проводят установление нужного значения начальной кислотности. Реакционная масса нагревается посредством рубашки обогрева (2) и по достижении температуры 70-80°С включается насос, который поднимает раствор из реактора и прокачивает его через контейнер (4). В объеме контейнера всегда создается необходимая для максимально возможного выделения металлов ситуация, когда и масса цементирующего металла и его поверхность во много раз превышают необходимые для этого стехиометрические значения. Кроме этого способ и устройство для его осуществления создают в объеме контейнера избыточную концентрацию водорода, которая не позволяет окисляться полученным порошкам благородных металлов и снова переходить в растворимое состояние. Более того, большая часть образующегося концентрата платиноидов находится именно в контейнере. Для его последующего извлечения алюминиевый скрап промывают водой и порошки металлов выгружаются на фильтр через патрубок нижнего слива аппарата.The operation of the apparatus is as follows. The cementer container (4) is completely filled, for example, with aluminum scrap, closed with a flange (5) and connected to a separate local exhaust line. Through the loading hatch (6), the reactor is filled with a solution containing platinum metals, in which the desired initial acidity is set. The reaction mass is heated by means of a heating jacket (2) and upon reaching a temperature of 70-80 ° C, a pump is turned on, which raises the solution from the reactor and pumps it through the container (4). A situation is always created in the volume of the container that is necessary for the maximum possible metal separation, when both the mass of the cementing metal and its surface are many times higher than the stoichiometric values necessary for this. In addition, the method and device for its implementation create in the container volume an excess concentration of hydrogen, which does not allow the obtained powders of precious metals to be oxidized and again turn into a soluble state. Moreover, most of the resulting platinum concentrate is located in the container. For its subsequent extraction, aluminum scrap is washed with water and metal powders are discharged to the filter through the lower discharge pipe of the apparatus.
Пример 1.Example 1
Раствор объемом 160 литров, полученный от переработки отработанных автомобильных каталитических конвертеров массой 102,6 кг после подщелачивания до величины рН=1, имеет исходные значения концентраций палладия, платины и родия: 0,768 г/л, 0,102 г/л и 0,026 г/л соответственно. Величины содержания платиноидов в нем определяются методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Полученный раствор закачивают в цементатор и нагревают до температуры 70°С. Контейнер (4) устройства заполняют кусками разной длины алюминиевого кабеля с толщиной провода 2,5 мм общей массой 2,6 кг. После достижения заданной температуры включают шнековый насос, который проводит циркуляционную прокачку обрабатываемого раствора в течение 1 часа. После этого нагрев с реактора снимают и охлажденный до температуры 40°С обработанный раствор сливают для фильтрации на нутч-фильтр. Туда же направляют и раствор от промывки контейнера водой. Объединенный осадок коллективного концентрата, полученный от фильтрации основного продуктивного раствора и промывных вод, снимают с фильтра и высушивают. Содержание суммы благородных металлов в нем равняется 76 мас.%. Концентрации платиновых металлов в отфильтрованном растворе определяют атомно-абсорбционным анализом. Величины остаточного содержания металлов в обработанном растворе составляют следующие значения для Pd - 2,8 мг/л, Pt-1,6 мг/л, Rh - 1,8 мг/л. Таким образом, прямой выход металлов после проведения данного процесса соответствует: Pd - 99,6%, Pt - 98,4%, Rh - 93,8%. Образующиеся от данной обработки растворы направляют на сорбционные колонны для полного осаждения металлов.A solution of 160 liters obtained from the processing of used automotive catalytic converters weighing 102.6 kg after alkalization to pH = 1 has the initial concentrations of palladium, platinum and rhodium: 0.768 g / l, 0.102 g / l and 0.026 g / l, respectively . The platinum content in it is determined by atomic absorption spectrophotometry. The resulting solution is pumped into the cementer and heated to a temperature of 70 ° C. The container (4) of the device is filled with pieces of different lengths of aluminum cable with a wire thickness of 2.5 mm with a total weight of 2.6 kg. After reaching the set temperature, a screw pump is turned on, which circulates the treated solution for 1 hour. After that, the heating from the reactor is removed and the treated solution cooled to a temperature of 40 ° С is drained for filtration on a suction filter. The solution from washing the container with water is also sent there. The combined precipitate of the collective concentrate obtained from the filtration of the main productive solution and wash water is removed from the filter and dried. The content of the amount of precious metals in it is 76 wt.%. The concentration of platinum metals in the filtered solution is determined by atomic absorption analysis. The values of the residual metal content in the treated solution are as follows for Pd - 2.8 mg / L, Pt - 1.6 mg / L, Rh - 1.8 mg / L. Thus, the direct yield of metals after this process corresponds to: Pd - 99.6%, Pt - 98.4%, Rh - 93.8%. The solutions formed from this treatment are sent to sorption columns for complete metal deposition.
Пример 2.Example 2
Отфильтрованный объединенный раствор объемом 130 л, полученный от проведения операций выщелачивания и промывки отработанных катализаторов дожига моторных топлив массой 99,8 кг с усредненным содержанием суммы металлов платиновой группы 0,171 мас.%, который по данным атомно-абсорбционного анализа содержит: 1,093 г/л Pd, 0,182 г/л Pt, 0,040 г/л Rh заливают в реактор - цементатор. Устройство нагревают до температуры не выше 60°С и проводят нейтрализацию кислого раствора сухой NaOH до значения рН в интервале 1,0-2,0. В течение щелочной обработки температуру раствора поднимают до 80°С, после чего включают насос для прокачки раствора через контейнер, заполненный железным скрапом массой 3,1 кг. Процесс цементационного восстановления проводят в течение 2-х часов и после этого в реакционную массу добавляют 200 г сухого сульфита натрия (Na2SO3) для уменьшения мешающего цементации влияния образующегося в растворе Fe3+. Затем раствор охлаждают, берут пробу на анализ и фильтруют, а контейнер тщательно промывают водой. Остаточные концентрации металлов составляют значения 2,6 мг/л для Pd, 1,8 мг/л для Pt и 2,2 мг/л для Rh, что соответствует принятым сливным нормам. Тем не менее, образующиеся после цементации растворы направляют на окончательную сорбционную обработку в колоннах, заполненных активированным углем. Величина сквозного извлечения каждого из металлов при цементации целевых металлов (Pd, Pt, Rh) соответствует 99,8%, 99,0% и 94,5% соответственно.Filtered combined solution with a volume of 130 l obtained from leaching and washing of spent 99.8 kg engine fuels afterburning catalysts with an average content of the total platinum group metals of 0.171 wt.%, Which according to atomic absorption analysis contains: 1.093 g / l Pd , 0.182 g / l Pt, 0.040 g / l Rh is poured into a cement reactor. The device is heated to a temperature not exceeding 60 ° C and neutralize the acidic solution of dry NaOH to a pH in the range of 1.0-2.0. During alkaline treatment, the temperature of the solution is raised to 80 ° C, after which the pump is turned on to pump the solution through a container filled with 3.1 kg of iron scrap. The cementation reduction process is carried out for 2 hours and then 200 g of dry sodium sulfite (Na 2 SO 3 ) is added to the reaction mass to reduce the effect of Fe 3+ formed in the solution that impedes cementation. Then the solution is cooled, a sample is taken for analysis and filtered, and the container is thoroughly washed with water. Residual metal concentrations are 2.6 mg / L for Pd, 1.8 mg / L for Pt and 2.2 mg / L for Rh, which is in line with accepted drainage standards. Nevertheless, the solutions formed after cementation are sent to the final sorption treatment in columns filled with activated carbon. The value of through extraction of each of the metals during cementation of the target metals (Pd, Pt, Rh) corresponds to 99.8%, 99.0% and 94.5%, respectively.
Предлагаемое устройство позволяют снизить потери платиновых металлов за счет достижения высоких значений степени их выделения в виде хорошо фильтруемых порошков. Резко возрастает содержание платиновых металлов в концентрате за счет снижения уровня загрязнения получаемых осадков. Этот эффект происходит из-за исключения внесения цементационных металлов в объем реактора. Таким образом, преимущества устройства приводят к существенному упрощению всех последующих процедур разделения и аффинажа выделенных металлов. Достигнутые результаты определяются, в первую очередь, конструкцией используемого цементатора. Заявляемое устройство обеспечивает почти количественное выделение в осадок целевых металлов, реализует наилучшие условия проведения стадии цементации, простое конструктивно и безопасное в работе. Любой типовой химический аппарат нужного объема, снабженный рубашкой нагрева может быть легко переоборудован в предлагаемый цементационный аппарат.The proposed device can reduce the loss of platinum metals due to the achievement of high values of the degree of their selection in the form of well-filtered powders. The content of platinum metals in the concentrate sharply increases due to a decrease in the level of pollution of the resulting precipitation. This effect occurs due to the exclusion of the introduction of cementation metals into the reactor volume. Thus, the advantages of the device lead to a significant simplification of all subsequent separation and refining procedures of the selected metals. The achieved results are determined, first of all, by the construction of the cementer used. The inventive device provides an almost quantitative precipitation of target metals, implements the best conditions for the stage of cementation, simple structurally and safely in operation. Any typical chemical apparatus of the required volume, equipped with a heating jacket can be easily converted into the proposed cementing apparatus.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008118905/02A RU2367693C1 (en) | 2008-05-13 | 2008-05-13 | Device for extraction of noble metals by cement injection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008118905/02A RU2367693C1 (en) | 2008-05-13 | 2008-05-13 | Device for extraction of noble metals by cement injection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2367693C1 true RU2367693C1 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41167881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008118905/02A RU2367693C1 (en) | 2008-05-13 | 2008-05-13 | Device for extraction of noble metals by cement injection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2367693C1 (en) |
-
2008
- 2008-05-13 RU RU2008118905/02A patent/RU2367693C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПЛАКСИН И.Н. Металлургия благородных металлов. - М.: Металлургиздат, 1958, с.259-260. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4618427A (en) | Method of treating and breaking up a liquid with the help of centripetal force | |
US4874534A (en) | Method for removal of organic solvents from aqueous process streams | |
JP6593191B2 (en) | Leach tank | |
Zadra | A process for the recovery of gold from activated carbon by leaching and electrolysis | |
CN101624666A (en) | High-temperature alterant and method for purifying fusant by adopting same | |
AU2014328397B2 (en) | Method and apparatus for liquid/solid separation such as dewatering particulate solids and agitation leaching | |
RU2367693C1 (en) | Device for extraction of noble metals by cement injection | |
Hamilton | Manual of cyanidation | |
JP7401053B2 (en) | Gold recovery method, gold recovery agent and gold recovery device | |
US10017837B2 (en) | Metallurgical extraction technique to recover platinum group metals from a filter cake | |
CN209210893U (en) | A kind of device extracting noble metal from dead catalyst | |
CN213172500U (en) | Wet recovery device for oil-containing waste catalyst | |
US20220235431A1 (en) | Sorption apparatus | |
WO2000015856A1 (en) | A process for gold extraction | |
AU647436B2 (en) | A method for recovering spent foundry sand by roasting | |
RU2364638C1 (en) | Method and device for processing ground scrap produced from dead automobile catalysts | |
JP4168959B2 (en) | Method for leaching copper electrolytic starch | |
RU2374341C2 (en) | Device for leaching of gold from gold-bearing materials | |
CN206705874U (en) | A kind of cyaniding gold extraction waste water processing compound based on soundization and cyclic utilization system | |
CN218666204U (en) | System for retrieve gold, silver, copper in follow sulphur concentrate calcine washing waste liquid | |
RU2229529C2 (en) | Method of lixiviation of gold-bearing concentrates and device for its realization | |
CN219136874U (en) | Wet recovery device for three-way catalyst | |
Scheidel | The cyanide process: Its practical application and economical results | |
CN1147559A (en) | Water-chlorine process for gold extraction | |
CN214693440U (en) | Barrel tank type strong magnetic separation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140514 |