Металлургическая переработка отходов производства и потребления

готовления электрических контактов и проволочных сопротивлений. Сплавы палладия с золотом устойчивее к коррозии, чем чистый палладий. Твердость палладиевых сплавов возрастает сильнее всего при введении рутения. При изготовлении ювелирных изделий для увеличения твердости и прочности к палладию добавляют и рутений, и родий.

Сплавы Rh–Pd кристаллизуются с образованием непрерывных рядов твердых растворов. В системе существует широкая область разрыва растворимости в твердом состоянии. Температура начала

распада – 854 С (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Диаграмма состояния сплавов системы Rh–Pd

Сплавы системы Ir–Pd тоже кристаллизуются с образованием непрерывных рядов твердых растворов. При понижении температуры ниже 1500 С наблюдается распад твердых растворов. Диаграмма состояния системы представляет простую диаграмму перитектического типа без промежуточных фаз (рис. 7.5).

Максимальная растворимость Pd в Ir – 17 % (мас.) [25 % (ат.)]. Ir в Pd – 38 % (мас.) [25 % (ат.)].

260

лимбе Бушвельдского комплекса – Бефокинг-Норт и Вилдебисфонтейн Саут. В табл. 7.1 приведена информация по содержанию и стоимости некоторых металлов в рудах рифов Меренского и UG-2.

Таблица 7.1

Содержание и стоимость металлов в рудах рифов Меренского и UG-2

Компания «Лоимин Платинум» в 2000 г. произвела 20,2 т платины, и ей пренадлежат три добывающих предприятия – «Вестерн Платинум», «Кэри Майн» и «Истерн Платинум».

«Лонмин Платинум» вместе с австралийcкой дочерней компанией «Хеликс Рисосез» участвует в реализации проекта первого завода по производству МПГ в Авcтралии на базе месторождения Ман- ни-Манни. В табл. 7.2 приведена информация о запасах МПГ в некоторых районах мира.

262

Таблица 7.2

Соотношения и запасы МПГ в некоторых районах мира

Меньшее значение имеют три другие южноафриканские компании – «Аквариус Платинум», «Саутери Эра» и «Нортхем Платинум». Их ежегодный суммарный выпуск составляет 10 т платины, 7 т палладия и 1 т родия.

Основными рудными минералами, с которыми ассоциированы МПГ, являются сульфиды: пирит, пирротин, петландит, халькопирит. Основными индивидуальными минералами платиновых металлов являются брэггит, куперит, лаурит, сперрилит,

Суммарное содержание МПГ в этом горизонте месторождения Бушвельда составляет 3,5–29,0 г/т при следующем распределении благородных металлов в рудах, %: 57 – Pt; 25 – Pd; 4 – Au; 1 – Ir; 8 – Rh; 1 – Os.

Вскрытие жилы рифа Меренского проводят наклонными шахтными стволами длиной до 1200 м, более глубокие участки вскрывают вертикальными стволами глубиной 1000 м с квершлагами.

263

При разработке месторождения применяют четыре варианта проходки с открытым выработанным пространством.

В то время как первые два рифа имеют толщину продуктивного слоя меньше метра, Платриф значительно шире (5–90 м). При проведении горных работ температура увеличивается от нормальной на

поверхности на 2 С на каждые 100 м глубины, поэтому, начиная с глубины 1000 м, необходимо охлаждение.

Открытые разработки применяют там, где руда находится недалеко от поверхности. Наибольшая из таких разработок – Руст, где используют высокомеханизированные методы. Это удешевляет горную часть производства, компенсируя в ряде случаев меньшее содержание МПГ в руде.

Платиноиды извлекают в Канаде как побочный продукт переработки медно-никелевых руд фирмы «ИНКО металз» и «Фолконбирдж» в районе Садбери и Томпсон. Запасы МПГ оценивают в 500 т, их содержание в рудах месторождения Садбери – от 0,1 до 1,5 г/т, соотношения Pt:Pd в руде 2:3.

Вместорождениях США МПГ сконцентрированы в штатах Монтана, Миннесота, а также на Аляске. Запасы руды в этих месторождениях составляют 9,3 тыс. т: 0,6 – Аляска; 1,55 – Миннесота; 7,0 – Монтана; 0,15 – в других месторождениях. В штате Монтана в рай-

оне Биг-Тимбер эксплуатируется месторождение с содержанием МПГ 10–3 % – комплекс Стиллуотер, принадлежащий компании «Стиллуотер Майнинг». Компания разрабатывает платиносодержащий пласт, известный как J-M риф, который, возможно, является богатейшим из находящихся в эксплуатации месторождений во всем мире. Содержание МПГ в руде достигает 22–24 г/т при отношении

Pt : Pd свыше 3 : 1.

Горные работы осложнены из-за крутопадающего характера рудного тела, т. е. площадь сечения высококачественной руды невелика.

ВРоссии соотношение платины к палладию в рудах Норильского региона колеблется от 1 : 2 до 1 : 5. Рудное тело содержит в сред-

нем 0,3 % Cu; 0,1–0,3 % Ni; 3,4 г/т МПГ.

Наибольший рудник – Октябрьский – функционирует с 1980 г., он производит примерно половину всей медно-никелевой руды Но- рильско-Талнахского комплекса. В табл. 7.3 приведена характеристика руд горнодобывающих предприятий Норильского региона.

264

Таблица 7.3

Характеристика руд горнодобывающих предприятий Норильского региона

Республика Узбекистан обладает надежной сырьевой базой для извлечения и производства целого ряда редких и рассеянных металлов. Часть из них концентрируется в самостоятельных месторождениях, как, например, литий. Другие могут извлекаться в качестве попутных компонентов из месторождений меди, полиметаллов, урана и других полезных ископаемых. В Узбекистане основные запасы радиогенного изотопа осмия-187 сконцентрированы в медно-порфи- ровых месторождениях Алмалыкского рудного района. В концентрате обнаружен также теллурид палладия с примесью платинымерескиит – (Pd, Pt)Te2. В Чаткало-Кураминском регионе обнаружен известняк проявления габброидного магматизма и связанные с ним МПГ (чаще всего палладий, платина и родий).

Узбекистан обладает значительными разведанными запасами цветных металлов: меди, свинца, цинка, вольфрама и других металлов этой группы. Медным рудам сопутствуют более 15 видов цветных

265

металлов, таких как золото, серебро, молибден, кадмий, индий, теллур, селен, рений, кобальт, никель, осмий и другие. Характерной особенностью является то, что добыча руды осуществляется в основном открытым способом, что обеспечивает рентабельность рудников. Действующие карьеры способны обеспечить производство меди и сопутствующих металлов на 40–50 лет, цинка и свинца – более чем на 100 лет.

Запасы руд цветных металлов в основном сосредоточены в Алмалыкском рудном поле. Уникальным является месторождение Кальмакыр, которое по добыче медно-молибденовых руд значительно превосходит зарубежные аналоги. Переработку руды этого месторождения осуществляет Алмалыкский горно-металлургический комбинат, который является одним из крупнейших предприятий в Узбекистане. Кроме того, разведано перспективное медное месторождение Ёшлик с большими запасами меди, молибдена, золота, серебра, рения, теллура, селена и серы. При осуществлении строительства на месторождении Ёшлик с участием иностранного капитала производств по добыче меди с извлечением сопутствующих металлов предлагается строительство новой обогатительной фабрики. При этом обеспеченность фабрики рудным сырьем рассчитана на 200 лет. Месторождение Ёшлик по разведанным запасам, себестоимости добычи, степени извлекаемости полезных ископаемых является уникальным и не имеет подобных аналогов в странах СНГ. Свинцово-цинковые месторождения в основном сосредоточены на месторождениях Учкулач в Джизакской области и Хандиза в Сурхандарьинской области. На месторождении Хандиза попутно со свинцом и цинком присутствуют медь, серебро, кадмий, селен, золото и индий.

Сростом конъюнктуры этих металлов на международном рынке

вУзбекистане возможно расширение их добычи. При незначительных инвестициях под техническое и технологическое перевооружение действующего производства можно получить редкие металлы, попутно извлекаемые при переработке медных руд высших марок, содержащих 99,99 % основного металла.

Использование селена и теллура связано главным образом с производством полупроводников, солнечных батарей, турбогенераторов, специальных сортов стали, стекла. Узбекистан располагает уникальными запасами рения, который связан с медными рудами Алмалыкских месторождений. По содержанию рения в молибденовом концен-

266

трате им нет аналогов в мировой практике. В промышленности рений широко применяется для производства жаропрочных сплавов для авиационной и космической техники, электронных приборов, катализаторов для крекинга нефти. В Африке, Швейцарии, России имеются месторождения, в которых присутствие осмия-187 в семействе его изотопов составляет лишь 1,6 %, в то время как в ренийсодержащих медно-молибденовых рудах узбекских месторождений процентное содержание стабильного изотопа значительно выше.

Целесообразность получения осмиевой продукции на промышленной основе обосновывается наличием больших запасов исходного сырья, превышающих в три раза запасы Норильского месторождения. Уникальность редкоземельных и рассеянных металлов, широкий диапазон их использования открывают огромные возможности и перспективы для создания ряда совместных предприятий с привлечением иностранных инвесторов. Количество меди и благородных металлов, содержащихся в этом техногенном месторождении, могло бы обеспечить работу АО «Алмалыкский ГМК» без вовлечения в переработку руды на много лет вперед. Несомненную ценность представляют также содержащиеся в нем оксиды железа, кремния, алюминия, которые вполне могут быть использованы для получения дополнительной продукции.

АО «Алмалыкский ГМК» ведет разработку медно-порфирового золото- и молибденсодержащего месторождения Сары-Чеку. Были обнаружены: молибден, медь, серебро, сера, золото, селен, теллур

идр. Сегодня таких инвестиционных блоков в Узбекистане насчитывается 107.

Основное их отличие от перспективных площадей первого типа заключается в практически полном перекрытии коренных пород молодыми отложениями и фрагментарной изученностью структурногеофизическими методами. Однако нет сомнений в том, что при использовании инновационных методов прогнозирования, современной техники и передовых наукоемких технологий здесь будут выявлены новые перспективные месторождения. Сейчас к отдельным группам

иместорождениям, среди которых медно-молибденовые Женгельдинская и Гавасайская, вольфрамовые Ингичке, Лянгар, Яхтон и Саутбайская, ниобий-танталевые Сулатсай и Мангит, литиевый Шавазсай, Кызылсайская, ураново-ванадиевая Центрально-Кызыл-

267

кумская группа, проявляют особую заинтересованность компании из Великобритании, Чехии, России, Кореи и Японии.

Тенденция устойчивого роста производства комбината набирает положительную динамику. Например, общее количество производимого палладия с января 2019 года по сравнению с 2018 годом (1 кг/мес) увеличилось вдвое (2 кг/мес). В табл. 7.4 представлены перспективы производства палладия на АО «Алмалыкский ГМК» до 2025 года.

Таблица 7.4

Перспективы увеличения производства палладия на АО «Алмалыкский ГМК» до 2025 г.

П р и м е ч а н и е. Для расчета стоимости производимого палладия принята цена 2500 долл. США за тройскую унцию (1 тр.унц = 31,1 гр).

Палладий концентрируется в золотосеребряном сплаве (сплав Доре), где его содержание колеблется в пределах 0,06–0,08 %. При электролитическом способе аффинажа палладий переходит в маточные растворы, из которых он извлекается в порошкообразной форме с чистотой 99,85. По ГОСТу содержание палладия должно составлять 99,90.

В связи с этим на АО «АГМК» с участием специалистов и ученых разработана и внедрена технология получения очищенного от медно-полиметаллических руд порошка палладия чистотой 99,95 %. Сегодня технология получения порошка палладия и платины высокой чистоты из обработанных электролитов золота и серебра в цехе аффинажа MПЗ полностью используется в промышленных масштабах в производстве.

268

7.5. Извлечение палладия из сульфидных медно-никелевых руд

Аналитический обзор литературных источников и обобщение мирового опыта переработки медного и медно-никелевого шлама, обеспечивающего получение готовой продукции, подтверждает ее конкурентоспособность как по технологическим и экономическим, так и по экологическим критериям. В зависимости от минерального состава и морфометрических свойств руд, продуктов и отходов обогащения экономически обоснованы методы извлечения МПГ. К ним относятся образование и получение шламов, обогащение шламов, обжиг, сернокислотное выщелачивание, электролиз, плавка и разделение МПГ с помощью аффинажа. Приведены технологии извлечения аффинированного палладиевого порошка.

Концентрат платиновых металлов, полученных непосредственно из коренных руд или после обработки анодных шламов, и шлиховую платину из россыпных руд передают на аффинажные заводы для получения чистых платиноидов. Технологические схемы аффинажа платиновых металлов насчитывают десятки взаимосвязанных операций с многочисленными оборотами растворов и полупродуктов, с постепенным выделением тех соединений, из которых непосредственно можно получить очищенные платиновые металлы.

Операции перевода платиновых металлов в раствор обработкой в царской водке, спеканием с перекисью натрия или бария, сплавлением со свинцом и цинком с последующим выщелачиванием являются наиболее трудоемкими. Поэтому было предложено осуществить вскрытие концентратов платиновых металлов хлорированием в растворе соляной кислоты. Этот процесс не требует дорогих реагентов и оборудования. Осуществляется он в периодическом или непрерывном режимах в титановых реакторах.

Для последующего разделения хлоридных комплексов платиновых металлов можно использовать ионный обмен и экстракцию. В основном платиновые металлы извлекают из сырья химическими методами. Как правило, такие схемы состоят из множества переделов. Чаще всего используют метод осаждения платиноидов в виде труднорастворимых соединений. При таком способе производства благородных металлов неизбежно образование многочисленных полупродуктов, которые, в свою очередь, также требуют сложной

269