铜镍合金提铂族金属(extraction of platinum group metal from copper-nickel alloy)

分离铜镍合金中的贱金属和硫，产出铂族金属精矿的铂族金属富集过程。铜镍合金系高镍锍磨浮磁选出的磁性产品(见高镍锍磨浮分离法)，一般含Ni60％～70％、Cu15％～20％、Fe5％～7％、S(呈硫化物状态)约5％，并富集了原高镍锍中90％以上的铂族金属，铂族金属品位提高了6～10倍。南非、加拿大、中国的铂族金属生产厂都以铜镍合金为原料生产铂族金属精矿。

铜镍合金中铂族金属的品位随产地不同差别很大，南非吕斯腾堡铂矿公司(Rustenburg Platinum Mines)所产的铜镍合金含铂族金属较高，达0.5％～1.0％，直接用硫酸加压浸出贱金属及其硫化物后，便得到了品位超过45％的铂族金属精矿(见加压浸出富集铂族金属)。加拿大国际镍公司(INCO)和中国金川有色金属公司产出的铜镍合金含铂族金属较低，仅为0.01％～0.04％。为此，中国用二次硫化富集后再用盐酸和氯气浸出，加拿大用羰基镍法分离镍、铁后再用加压浸出富集的方法生产铂族金属精矿，生产流程比吕斯腾堡铂矿公司所用的流程长得多。1980年中国金川有色金属公司投产的工艺流程如图，主要由二次硫化、盐酸和氯气浸出、浓硫酸浸煮和脱硫过程组成。

二次硫化      原料铜镍合金中铂族金属和金的总含量为0.01％，配入镍生产系统的脱硫渣作硫化剂，在转炉或反射炉中于1473～1573K温度下进行硫化熔炼，使原铜镍合金中的铜、镍、铁等金属重新转变为硫化物。铜、镍、铁等硫化物熔体鼓风氧化吹炼除铁，并控制10％～15％铜镍硫化物重新氧化形成金属合金。具有金属属性的二次高镍锍铸锭并缓慢冷却、破碎、磨细后磁选产出二次铜镍合金。铂族金属在二次铜镍合金中的品位比原铜镍合金提高了3～8倍。

盐酸和氯气浸出      二次铜镍合金在含盐酸0.5mol／L的溶液中通入氯气浸出金属镍、铜、铁及硫化物。浸出时用铂一甘汞电极对插入浸出器，测定溶液的电极电位。用二次铜镍合金加入量和氯气供给量控制溶液的电极电位不超过410mV，使铜、镍、铁等溶入浸出液，贵金属则富集在浸出渣中。所用卧式机械搅拌浸出器用隔板将其分为四个反应室，每个反应室皆装有机械搅拌和氯气供给系统。溶液和合金物料加入第一反应室，矿浆顺流经过二、三反应室，最后从第四反应室溢出。浸出器内衬橡胶防腐蚀时，浸出温度不宜超过353K。当浸出器内衬玻璃钢或钛合金时，浸出过程可靠氯化反应放出的热在溶液沸腾温度(378～391K)下进行。此时浸出反应速度很快，铜镍合金处理量可达400kg／(m³•h)，浸出液含贱金属可控制在200g／L(见氯气选择浸出富集铂族金属)。浸出连续进行，过滤后的贱金属氯化物溶液用泵送往镍生产系统回收铜、镍。

浓硫酸浸煮      在盐酸氯气浸出时生成的元素硫会包裹铜镍合金粒料，妨碍贱金属的浸出。当浸出渣残留的贱金属量仍超过贵金属含量时，可用浓硫酸浸煮的方法将其进一步分离。即用1.5～2倍质量的浓硫酸浆化浸出残渣，在机械搅拌下升温至343K浸煮2～4h，使残留的贱金属转化为可溶性硫酸盐。浸煮浆液用10倍水稀释后过滤出贱金属溶液，贵金属富集在以元素硫为主体的残渣中。

脱硫      分离残渣中的元素硫是从铜镍合金提取铂族金属精矿的重要步骤，一般采用四氯乙烯溶解脱硫法(见贵金属物料脱硫)。脱硫后得含10％贵金属的精矿，精矿中贵、贱金属比大于1。全处理过程可脱除99.5％以上的贱金属杂质及98％以上的硫。