本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領域，特別是涉及一種鉑精礦的冶煉方法。

背景技術(shù)：

鉑族金屬以性能優(yōu)越和資源珍稀而著稱，與金(Au)、銀(Ag)合稱為“貴金屬”。鉑族金屬位于元素周期表中第Ⅷ副族，包括鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、鋨(Os)、釕(Ru)6個元素，其中，鉑為銀白色金屬，熔點高達1768℃，它的可延展性比金、銀、銅都高，且具有優(yōu)良的抗氧化性、抗腐蝕性和催化作用，因此廣泛應用于國防、石油、化工、儀器、電子機械制造和醫(yī)療等領域。

自然界的鉑族金屬存在礦床中，往往與鐵、鎳、銅等金屬共生或伴生。即使是以鉑族金屬為主的原生鉑礦床，其礦石中鉑族元素的品位也很低，所含鉑、鈀元素合計品位一般不超過20g/t，所含銠、銥、鋨、釕4個元素合計品位一般不超過1g/t，甚至選礦所得的鉑精礦中鉑族金屬的品位也不高。因此，如何從成分復雜的礦石中提取和分離鉑族金屬一直是冶金行業(yè)中的技術(shù)難題。

如圖1所示，現(xiàn)有鉑精礦的冶煉方法通常包括焙燒、酸浸、熔煉、氧化精煉和貴金屬分離等步驟，具體過程為：先焙燒鉑精礦脫硫、脫鉛，然后用硫酸浸出脫銅等賤金屬，貴金屬因此富集在不溶渣中，再用焦炭將不溶渣熔煉得到低锍，將低锍氧化精煉進一步得到高锍，最后經(jīng)過溶解、還原、沉淀等多個步驟把高锍中的鉑、金、銀等貴金屬分離出來。

然而，現(xiàn)有鉑精礦的冶煉方法存在以下缺陷：一是能耗高、熔化貴金屬難，焙燒、熔煉和氧化精煉三道工序都需要消耗大量碳燃料，且熔煉采用的焦炭燃燒只能達到1500℃，難以達到鉑的熔點1768℃；二是酸浸試劑消耗大，鉑精礦含大量的賤金屬和硅酸鹽，徹底溶解需要很高的酸耗；三是熔煉后期化驗貴金屬含量困難，由于熔煉時難以控制造渣反應所生成爐渣的黏度，爐渣的黏度容易增大導致其流動性變差，因此爐渣與低锍之間的層次分離不完全，貴金屬在爐渣中的損失大，在低锍中的含量低，從而加大了定性、定量地化驗低锍中貴金屬含量的難度，對后續(xù)分離過程造成不良影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種鉑精礦的冶煉方法，其具有節(jié)約能源、試劑消耗小以及貴金屬分離完全的優(yōu)點。

一種鉑精礦的冶煉方法，包括以下步驟：

(1)熔煉：將原料熔煉得到貴鉛，所述原料按質(zhì)量百分比包括焦炭3-5％、碳酸鈉8-12％、石灰5-8％、螢石3-5％、鐵粉5-8％、碳極2-3％、硫磺3-5％、氧化鉛8-10％和鉛渣30-50％，其余為鉑精礦；

(2)氧化精煉：將步驟(1)所得的貴鉛氧化精煉，得到貴合金；

(3)分離貴金屬：用硝酸溶解步驟(2)所得的貴合金，過濾后得到濾渣A和濾液A，再用王水溶解濾渣A得到溶液B，溶液B經(jīng)過還原分別得到金和鉑，濾液A經(jīng)過還原分別得到銀和鈀。

本發(fā)明所述的冶煉方法將鉑精礦與配料組成原料進行熔煉，熔煉時配料氧化鉛、鉛渣和鉑精礦本身含有的鉛元素能有效捕集貴金屬，從而形成貴鉛；原料中添加的配料硫磺燃燒能促進硒、碲、砷等有害元素低溫揮發(fā)，并與銅、鐵、鎳等賤金屬反應形成冰銅，冰銅與貴鉛能分層分布，從而實現(xiàn)了銅、鐵、鎳等賤金屬與貴金屬的分離；原料中添加的配料碳極的熱值比焦炭高，能使熔煉時爐溫達到1800℃以上，加快貴金屬熔化，從而有效提高生產(chǎn)效率。相對于現(xiàn)有的冶煉方法，本發(fā)明的冶煉方法利用了鉑精礦中硫、鉛元素在熔煉時的分離作用，因此可省去熔煉前脫硫脫鉛的焙燒工序，而由于鉑精礦中的銅可在熔煉時進入冰銅實現(xiàn)與貴金屬的分離，因此可省去熔煉前脫銅的酸浸工序。由此，本發(fā)明所述的冶煉方法通過合理設計原料的成分和配比，使貴金屬在熔煉時就能富集在貴鉛中，有利于提高貴金屬的回收率和精簡整體冶煉工藝，大大減少了碳燃料、酸浸試劑和其他試劑的用量，節(jié)省了能源成本、試劑成本和人力成本，有效提高生產(chǎn)效益。

所述鉑精礦的成分復雜，其含有的貴金屬主要為鉑、金、銀和鈀，含有的雜質(zhì)為銅、鎳、銻、錫等賤金屬和硅酸鹽，以及硫、硒、碲、砷等非金屬元素；步驟(1)所得的貴鉛主要為鉛與銀、鉑、金、鈀等貴金屬形成的鉛合金，其雜質(zhì)為錫、鈣、鐵等賤金屬；步驟(2)所得的貴合金主要為鉑、金、銀和鈀形成的合金，還含有錫、鈣、鐵等少量雜質(zhì)，該貴合金中的鉑和金不溶于硝酸，而其中的銀和鈀溶于硝酸，因此步驟(3)所得的濾渣A主要含鉑和金，濾液A中含有銀離子和鈀離子。

進一步地，所述鉑精礦的鉑品位≥100g/t，銀品位≥400g/t，金品位≥10g/t，鈀品位≥2g/t。

進一步地，所述鉑精礦按質(zhì)量百分比含鉛元素5-8％，鉛為貴金屬的良好捕集劑，能與貴金屬形成貴鉛。

進一步地，在步驟(1)中，將原料送入鼓風爐中熔煉，先經(jīng)過1-2h將爐溫升至900-1000℃，再加大風量將爐溫升至1768℃以上。熔煉前期爐溫緩慢上升，有利于水分蒸發(fā)和有害元素低溫揮發(fā)，熔煉中期和后期爐溫繼續(xù)升至1768℃以上，能促進還原、造渣反應發(fā)生，并使鉑等貴金屬熔化，提高生產(chǎn)效率。采用的鼓風爐具有熱效率高、單位生產(chǎn)率高、成本低和占地面積小的優(yōu)點，另外也可根據(jù)進料量和能源條件選用反射爐、電爐、閃速爐等其他熔煉設備。

進一步地，在步驟(2)中，將步驟(1)所得的貴鉛送入反射爐中進行氧化精煉，爐溫為950-1200℃。采用的反射爐具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和適用燃料種類廣的優(yōu)點，另外也可根據(jù)進料量和能源條件選用回轉(zhuǎn)爐、傾動爐等其他精煉設備。

進一步地，在步驟(3)中，所述硝酸的質(zhì)量濃度為68-70％，溫度為65-100℃。所述硝酸為濃硝酸，能溶解貴金屬銀和鈀。

進一步地，在步驟(3)中，往溶液B中加入草酸還原生成金，過濾后得到金粉和濾液C。草酸還原金的方法簡便、成本低，所得金粉的純度可達99％以上，另外也可采用熔融氯化、電解精煉等方法對金進行分離和提純。

進一步地，在步驟(3)中，往濾液C中加入氯化銨生成氯鉑酸銨鹽沉淀，過濾后煅燒氯鉑酸銨鹽得到海綿鉑。用氯化銨沉淀和煅燒的方法提純鉑的工藝成熟，成本低，所得海綿鉑的純度可達99％以上，另外也可采用熔鹽電解法、羰基鉑法等對鉑進行分離和提純。

進一步地，在步驟(3)中，往濾液A中加入鹽酸或氯化鈉生成氯化銀沉淀，過濾后得到氯化銀和濾液D，再用氨水將氯化銀溶解得到溶液E，然后往溶液E中加入水合肼還原生成銀，過濾后得到銀粉。水合肼還原銀的方法還原性強、反應快且不會引入新的雜質(zhì)，所得銀粉的純度可達99％以上，另外也可采用萃取、電解精煉等方法對銀進行分離和提純。

進一步地，在步驟(3)中，往濾液D中加入鋅粉置換出鈀，過濾后得到鈀粉。鋅粉還原鈀的方法簡便、成本低，所得鈀粉的純度可達99％以上，另外也可采用氯鈀酸銨沉淀法、氨絡合法等對鈀進行分離和提純。

為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有鉑精礦的冶煉方法的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明鉑精礦的冶煉方法的工藝流程圖。

具體實施方式

請參閱圖2，本發(fā)明提供一種鉑精礦的冶煉方法，包括以下步驟：

(1)熔煉：將原料送入鼓風爐中熔煉，先經(jīng)過1.5h將爐溫升至900-1000℃，再加大風量將爐溫升至1768℃以上，熔煉后所得的爐料從上至下分層為爐渣、冰銅和貴鉛。所述原料按質(zhì)量百分比包括焦炭3-5％、碳酸鈉8-12％、石灰5-8％、螢石3-5％、鐵粉5-8％、碳極2-3％、硫磺3-5％、氧化鉛8-10％和鉛渣30-50％，其余為鉑精礦。

所述鉑精礦的原產(chǎn)地為中國新疆，其鉑品位為206g/t，銀品位為450g/t，金品位為19g/t，鈀品位為3g/t，按質(zhì)量百分比含有銅元素3％、鎳元素2％、銻元素1.2％、鉛元素5-8％、錫元素0.8％、二氧化硅小于5％、硒元素1.3％、碲元素0.6％、砷元素0.2％等等。所述焦炭、碳酸鈉、石灰、螢石、鐵粉、硫磺、氧化鉛和鉛渣均為市售產(chǎn)品。所述碳極為市售產(chǎn)品，可購自焦化廠。

(2)氧化精煉：將步驟(1)所得的貴鉛送入反射爐中進行氧化精煉，爐溫為950-1200℃，得到貴合金。

(3)分離貴金屬：①用硝酸溶解步驟(2)所得的貴合金，過濾后得到濾渣A和濾液A，再用王水溶解濾渣A得到溶液B。②往溶液B中加入草酸還原生成金，過濾后得到粗金粉和濾液C，再用硫酸洗滌粗金粉，得到純凈的金粉。③往濾液C中加入氯化銨生成氯鉑酸銨鹽沉淀，過濾后煅燒氯鉑酸銨鹽得到海綿鉑。④往濾液A中加入鹽酸或氯化鈉生成氯化銀沉淀，過濾后得到氯化銀和濾液D，再用氨水將氯化銀溶解得到溶液E，然后往溶液E中加入水合肼還原生成銀，過濾后得到銀粉。⑤往濾液D中加入鋅粉置換出鈀，過濾后得到鈀粉。

所述硝酸為濃硝酸，其質(zhì)量濃度為68-70％，溫度為65-100℃；所述草酸為草酸固體粉末；所述氯化銨為氯化銨固體粉末；所述硫酸為稀硫酸，其質(zhì)量濃度為20-30％；所述氨水的質(zhì)量濃度為25-28％；所述鹽酸為稀鹽酸，其質(zhì)量濃度為5-20％；所述氯化鈉為氯化鈉水溶液，其質(zhì)量濃度為10-20％，或者為氯化鈉固體粉末；所述水合肼為水合肼水溶液，其質(zhì)量濃度為40-80％，溫度為48-55℃。

本發(fā)明所述冶煉方法的工藝過程原理：

在步驟(1)熔煉的初期，爐溫升至400-650℃，原料煅燒，其中的大量水分蒸發(fā)，硒、碲和砷等有害元素煙化由煙塵帶走，防止硒、碲和砷等有害元素在爐料表面結(jié)膜而造成“死爐”，剩余的爐料繼續(xù)進行熔煉。

在步驟(1)熔煉的中期，爐溫升至1200-1300℃，還原反應和造渣反應發(fā)生，爐渣和冰銅形成。爐料中的焦炭、鐵粉、碳極和硫磺作為還原劑與金屬氧化物、金屬鹽發(fā)生還原反應，主要的反應方程式為

2MeO+C→2Me+CO₂↑

2MeO+S→2Me+SO₂↑

MeO+Fe→Me+FeO

MeSO₄+4Fe→Fe₃O₄+FeS+Me

式中，Me代表Pb、Ni、Sb等金屬元素。

爐料中的碳酸鈉、石灰、氧化鐵等與二氧化硅反應，生成的多種硅酸鹽形成爐渣，主要的反應方程式如下：

Na₂CO₃→Na₂O+CO₂↑

Na₂O+SiO₂→Na₂O·SiO₂

Na₂O+Sb₂O₃→Na₂O·Sb₂O₃

CaO+SiO₂→CaO·SiO₂

FeO+SiO₂→FeO·SiO₂

爐料中硫磺與銅、鐵和鎳反應，生成的金屬硫化物CuS、FeS和NiS互相熔解形成冰銅。

在(1)熔煉的后期，爐溫升至1768℃以上，爐料中的貴金屬熔化，由于熔融的金屬鉛是貴金屬的良好捕集劑，所以金屬鉛與鉑、金、銀、鈀等貴金屬形成貴鉛。因為密度的差異，熔煉后的爐料能較完全地分離為上層爐渣、中層冰銅和下層貴鉛。所得爐渣的黏度低、流動性好，且爐渣與貴鉛之間由冰銅隔開，因此貴金屬在爐渣中的損失少，富集在貴鉛中的含量高，技術(shù)人員可以準確地定量化驗出貴鉛中貴金屬的含量，以便進行后續(xù)的分離過程。所得冰銅中的銅、鐵、鎳可通過分離工藝被進一步回收。

在步驟(2)氧化精煉的過程中，步驟(1)所得的貴鉛經(jīng)過吹煉收塵，其中鉛、錫、鈣、鐵等元素由煙塵帶走，所形成的貴合金主要包括貴金屬鉑、金、銀和鈀。

在步驟(3)分離貴金屬的過程中，步驟(2)所得的貴合金中的鉑和金不溶于硝酸，而其中的銀和鈀溶于硝酸，因此濾渣A含鉑和金，濾液A含銀離子和鈀離子。王水溶解濾渣A中的鉑生成H₂PtCl₆，溶解金生成HAuCl₄。

往溶液B中加入草酸還原生成金的反應方程式為

2HAuCl₄+3H₂C₂O₄＝2Au↓+8HCl+6CO₂↑

往濾液C中加入氯化銨生成氯鉑酸銨鹽沉淀的反應方程式為

H₂PtCl₆+2NH₄Cl＝(NH₄)₂PtCl₆↓+2HCl

煅燒氯鉑酸銨鹽得到海綿鉑的反應方程式為

3(NH₄)₂PtCl₆＝3Pt+16HCl↑+2NH₄Cl↑+2N₂↑

用氨水將氯化銀溶解的反應方程式為

AgCl+2NH₄OH＝Ag(NH₃)₂Cl+2H₂O

往溶液E中加入水合肼還原生成銀，反應方程式為

4Ag(NH₃)₂Cl+N₂H₄·H₂O+3H₂O＝4Ag↓+N₂↑+4NH₄Cl+4NH₄OH

往濾液D中加入鋅粉置換出鈀的反應方程式為

Pd²⁺+Zn＝Pd+Zn²⁺

相對于現(xiàn)有冶煉方法，本發(fā)明所述的冶煉方法通過合理設計原料的成分及配比，使貴金屬在熔煉時就能富集在貴鉛中，減少了熔煉前的焙燒和酸浸兩道工序。經(jīng)過投產(chǎn)試驗，本發(fā)明所述的冶煉方法冶煉每噸鉑精礦相比于現(xiàn)有冶煉方法，可節(jié)省碳燃料12％、電力15℃、人工0.2個、能源費200元，大大節(jié)省了能源成本、試劑成本和人力成本，有效提高生產(chǎn)效益。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。