加压浸出富集铂族金属(concentration of platinum group metal by pressure leaching)

在高于大气压力下，用空气或纯氧浸出含贵金属物料的铜、镍、铁、硫，使贵金属残留在浸出渣而成为贵金属精矿的过程，为重要的铂族金属富集方法之一。

加压浸出富集铂族金属是在氧化条件下于密闭的耐压、耐腐蚀的压煮器中实现的。浸出时通入压缩空气或纯氧，使氧分压达到0．3～1MPa，并加温至393～453K。在此条件下可加快贱金属的浸出，并使常压下难以浸出的贱金属硫化物或氧化物转变为可溶性硫酸盐。20世纪70年代以来，加压浸出广泛用于处理含铂族金属铜镍共生硫化矿冶炼的中间产物，如高镍锍，高镍锍磨浮产出的铜镍合金，镍、铜电解阳极泥等。加压浸出按所用介质分为加压硫酸浸出、自变介质性质氧压浸出和氨浸出三类。氨浸出时铂族金属溶解损失较大，不宜用于处理含铂族金属的物料。另外，盐酸对设备腐蚀严重，一般不用作浸出介质。

加压硫酸浸出 在硫酸介质中加压浸出含贵金属物料时，贵金属富集在浸出渣中，贱金属及其硫化物转变为可溶性硫酸盐。南非英帕拉(Impala)铂矿公司三段加压浸出含贵金属0．15％的高镍锍，马太一吕斯腾堡(Matthey Rustenbury)铂矿公司加压浸出高镍锍磨细磁选出的含贵金属约1．5％的铜镍合金，前苏联加压浸出含贵金属约2．5％的粗镍电解阳极泥，均采用硫酸介质。

高镍锍加压浸出 高镍锍含Ni49％、Cu29％、S 20％～22％、铂族金属和金共1250～1550g／t。一0．04mm粒级占60％～90％的高镍锍用含Cu 18～22g／L、Ni 23～27g／L、H2SO4 80～100g／L的铜电解母液浆化，泵入四格室卧式机械搅拌压煮器内进行一段浸出。矿浆在408～418K温度和空气压力约0．5MPa下连续流动浸出3h。浸出时主要依靠Cu²⁺的氧化作用使高镍硫中的Nb3S2、Cu2S、NiS转化为NiSO4和CuSO4。浸出液含Nn 100～110g／L、Cu<10g／L、Fe2g／L。贵金属残留在浸出渣中。浸出渣中残留的NiS、CuS用硫酸溶液进行第二段浸出，硫酸用量按S：(Ni+Cu+CO)=1．2(摩尔比)计算，最终浸出液含铜75g／L。第二段浸出在408K温度和140kPa氧分压下进行4h。两段浸出合计浸出率(％)为：Ni 99．9，Cu98，CO 99，Fe 93。贵金属在浸出渣中的回收率在99％以上。当贵金属精矿达不到所要求的品位(>45％)时，可进行第三段强化浸出。第三段浸出条件是：温度423～453K，浸出液含残余硫酸0．5～1．0mol／L，氧分压0．5～1MPa。也可根据第二段浸出渣的成分通过实验确定最佳浸出条件。第三段浸出时，铂族金属，尤其是钯、铑、钌会有溶解损失。但浸出液中的贱金属浓度低，可反复循环用于浸出新料。浸出液中的贵金属最后单独用置换法回收；或返回第二段浸出，靠原料中较多的贱金属及其硫化物将其置换入浸出渣中。影响贵金属富集的因素除物料所含的贱金属外，还取决于高镍锍中所夹带不被硫酸浸出的硅酸盐(炉渣、砂石)。当原高镍锍夹带的硅酸盐达到0．3％时，即使加压浸出了全部贱金属和硫，因渣中硅石含量高，贵金属品位仅能达30％。

铜镍合金加压浸出 转炉吹炼生产高镍锍时适当过吹脱硫，使铜镍除呈Ni3S2和Cu2S状态外，还形成部分铜镍铁合金(一般占10％～15％)，90％以上的贵金属富集在铜镍合金中。液态高镍锍缓慢冷却结晶时析出磁性的铜镍铁合金颗粒。缓冷高镍锍经破碎磨细，铜镍合金被砸成片状，磁选分离出铜镍合金片和非磁性的铜镍硫化物。经此处理可以减少加压浸出的物料处理量和浸出段数。马太～吕斯腾堡铂矿公司用加压硫酸浸出的铜镍铁合金含贵金属1．5％～2％，硫酸用量按使铜镍铁合金中铜、镍、铁溶解的理论需要和使浸出液保持含游离硫酸小于0．5mol／L计算，矿浆液固比(8～10)：1，装入压煮器后升温至393～423K，通入压缩空气使氧分压达0．2～0．5MPa，浸出3～5h。浸出渣即为品位超过45％的贵金属精矿。与高镍锍相比，铜镍铁合金粒度粗、密度大，浸出过程需强烈搅拌。硫酸溶解贱金属组分并放出氢气，须连续通入压缩空气导出氢气，防止氢爆。

镍阳极泥加压浸出 所处理阳极泥成分(质量分数ω／％)为：Nn7．8，Cu25．6，Fe7．1，S1．3，Pt 0．71，Pd 1．84。其中贱金属组分主要呈金属、氧化物、铁酸盐状态。用含硫酸0．5mol／L溶液按液固比(8～10)：1浆化，加入压煮器后升温至393K，通入氧气使氧分压达到1MPa，机械搅拌浸出1h，铜浸出率达99％，镍63％，原料中的Ni(]和铁酸盐难于浸出完全。浸出渣中的贵金属富集3～4倍。

自变介质性质氧压浸出 在酸性介质中浸出贱金属硫化物时常析出元素硫，它氧化成硫酸根的速度很慢；且熔融硫(硫熔点385．。75K)常包裹其他物料，影响贱金属的浸出。当物料中元素硫含量较高时，先用氢氧化钠溶液或水浆化物料，或在矿浆中加入可消耗硫酸的中和剂如氢氧化镍、碳酸镍、海绵铜等。矿浆加入压煮器后升温、通入氧气，使浸出过程的介质性质靠化学反应从碱性过渡为中性，最后变为酸性，将硫和呈硫化物和金属状态的贱金属组分逐步氧化为可溶性硫酸盐，而贵金属则富集在浸出渣中。这是中国首先研究和应用的方法。如一种含Cu3．14％，Ni 4．14％，Fe 0．49％，S 67．8％，铂、钯、金、铑、铱、锇、钌合量5％的贵金属富集物，用含氢氧化钠2．1mol／L溶液浆化，矿浆浓度12．5％，装入压煮器后升温至403～423K，通入氧气控制氧分压在0．5～0．7MPa，机械搅拌浸出5～6h。浸出开始，热氢氧化钠溶液溶解部分元素硫生成硫化钠和多硫化钠(一般为Na2S4)，加压氧浸出使之氧化为硫酸钠。在碱性和中性介质中贱金属硫化物也被快速氧化为碱式硫酸盐，硫的氧化最后使介质转变为酸性，将碱式盐转变为可溶性硫酸盐并溶解呈金属状态的贱金属。控制加入的碱量使最终浸出液的酸度不超过0．5mol／L，浸出渣中贵金属品位在40％以上，渣中贵贱金属比可达10：1。

防止贵金属在加压浸出过程中化学溶解损失的关键是酸度和温度不能控制过高及介质不能含Cl^-。浸出液最终酸度超过2mol／L、浸出温度高于453K、氧分压大于1MPa时，部分钯、铑、钌都会发生溶解，锇、钌会氧化挥发。介质中的Cl^-不仅会腐蚀压煮器，而且在较低的浸出温度和压力下还会溶解贵金属。Cl^-浓度越高，贵金属溶解损失比例越大，其中钯最易溶解损失，其余依次是铑>钌>铂>铱。