cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2023-3-27-37cvmet-1506Research ArticleМеталлургия редких и благородных металловMetallurgy of Rare and Precious MetalsПолучение концентрата родия из цементата золотаPreparation of rhodium concentrate from gold cementatehttps://orcid.org/0000-0003-0486-9363ЗеляхЯ. Д.ZelyakhYa. D.

Яков Дмитриевич Зелях – вед. инженер-технолог Исследовательского центра

624091, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, Успенский пр-т, 1

Yakov D. Zelyakh – Leading Process Engineer of the Research Center

1 Uspenskiy prosp., Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region, 624091

zyad@elem.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6697-1596ВоинковР. С.VoinkovR. S.

Роман Сергеевич Воинков – к.т.н., начальник Исследовательского центра; доцент кафедры металлургии

624091, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, Успенский пр-т, 1;

624091, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, Успенский пр-т, 3

Roman S. Voinkov – Cand. Sci. (Eng.), Head of the Research Center; Associate Professor of the Department of Metallurgy

1 Uspenskiy prosp., Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region, 624091;

3 Uspenskiy prosp., Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region, 624091

r.voinkov@elem.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9525-6476ТимофеевК. Л.TimofeevK. L.

Константин Леонидович Тимофеев – д.т.н., начальник технического отдела; доцент кафедры металлургии

624091, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, Успенский пр-т, 1;

624091, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, Успенский пр-т, 3

Konstantin L. Timofeev – Dr. Sci. (Eng.), Head of the Technical Department; Associate Professor of the Department of Metallurgy

1 Uspenskiy prosp., Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region, 624091;

3 Uspenskiy prosp., Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region, 624091

K.Timofeev@elem.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0750-0070МальцевГ. И.MaltsevG. I.

Геннадий Иванович Мальцев – д.т.н., ст. науч. сотрудник, гл. специалист Исследовательского центра

624091, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, Успенский пр-т, 1

Gennady I. Maltsev – Dr. Sci. (Eng.), Senior Scientific Officer, Chief Specialist of the Research Center

1 Uspenskiy prosp., Verkhnyaya Pyshma, Sverdlovsk region, 624091

mgi@elem.ruАО «Уралэлектромедь»РоссияJSC UralelectromedRussian FederationАО «Уралэлектромедь»; Технический университет Уральской горно-металлургической компанииРоссияJSC Uralelectromed; Technical University of Ural Mining and Metallurgical CompanyRussian Federation2023170620232932737Copyright © Зелях Я.Д., Воинков Р.С., Тимофеев К.Л., Мальцев Г.И., 20232023Зелях Я.Д., Воинков Р.С., Тимофеев К.Л., Мальцев Г.И.Zelyakh Y.D., Voinkov R.S., Timofeev K.L., Maltsev G.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1506

Проведены исследования по совершенствованию технологии переработки цементата производства золота (ЦПЗ), образующегося в аффинажном отделении химико-металлургического цеха АО «Уралэлектромедь», с целью повышения степени извлечения целевых металлов в товарные продукты, диверсификации производства, получения экономического эффекта за счет увеличения содержания драгоценных металлов (ДМ) в индивидуальных концентратах. Оптимизация технологии переработки ЦПЗ предусматривает интенсификацию процессов выщелачивания исходного материала и фильтрации полученной пульпы для увеличения показателей извлечения в раствор золота, металлов платиновой группы (МПГ) и снижения находящихся в обороте ДМ, что позволит получить индивидуальные продукты (черновые ДМ) с минимальными материальными затратами и трудоемкостью. Повысить содержание родия в концентрате и сократить его количество в обороте при переработке цементата возможно путем предварительного окислительного обжига при температуре свыше 500 °С, при которой на поверхности родия образуется труднорастворимый триоксид Rh2O3, не растворяющийся в «царской водке», что позволяет выделить его в виде индивидуального продукта. Установлено влияние температуры и состава газовой фазы при проведении окислительного обжига исходного сырья (t = 500÷750 °С) на состав концентрата триоксида родия (15÷45 % Rh2О3). Разработана и опробована в промышленном варианте схема переработки цементата производства золота, которая позволяет селективно получить несколько продуктов: осажденное золото (Au ≥ 98 %), осажденное серебро (Ag ≥ 98 %), концентрат МПГ (Pt ≥ 45 % и Pd ≥ 15 %), концентрат родия (Rh = 15÷45 %).

This article describes studies on improving reprocessing technology gold production cementate (GPC) formed in refining section of chemical metallurgical shop at JSC Uralelektromed, in order to increase the extraction rate of targeted metals into marketable products, diversification of production, achievement of economic effect due to increasing content of precious metals (PM) in individual concentrates. The optimization of GPC reprocessing technology includes intensification of leaching of initial material and filtration of produced pulp, in order to increase the extraction of gold and platinum group metals (PGM) into solution and decrease the circulated PM. This would allow individual products (crude PM) to be obtained with minimum material loss and labor consumption. It is possible to increase rhodium content in concentrate and to reduce its circulation by preliminary oxidating annealing at the temperature above 500 °C. At this temperature hardly soluble trioxide Rh2O3 is formed on rhodium surface, insoluble in aqua regia, thus allowing it to deposit in the form of individual product. The influence of temperature and composition of gaseous phase was established upon oxidizing annealing of initial raw stuff (t = 500÷750 °C) on the composition of rhodium trioxide concentrate (15÷45 % Rh2O3). Reprocessing flowchart of gold production cementate was developed and tested on commercial scale, allowing for the simultaneous production of several products: deposited gold (Au ≥ 98 %), deposited silver (Ag ≥ 98 %), PGM concentrate (Pt ≥ 45 % and Pd ≥ 15 %), rhodium concentrate (Rh = 15÷45 %).

цементат производства золотацементациядрагоценные металлыобжигвыщелачиваниеродийконцентрат металлов платиновой группыprecipitate of gold recoveryprecipitationprecious metalsannealingleachingrhodiumconcentrate of platinum group metalsReferencesNagai H., Shibata E., Nakamura T. Development of methods for concentration and dissolution of Rh and Ru from copper slime. Hydrometallurgy. 2017;169:282—289. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.01.004Nagai H., Shibata E., Nakamura T. Development of methods for concentration and dissolution of Rh and Ru from copper slime. Hydrometallurgy. 2017;169:282—289. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.01.004Crundwell F.K., Moats M.S., Ramachandran V., Robinson T.G., Davenport W.G. Extractive metallurgy of nickel, cobalt and platinum group metals. Chapter 37. Refining of the platinum-group metals. Elsevier Ltd., 2011. P. 489—534. https://doi.org/10.1016/C2009-0-63541-8Crundwell F.K., Moats M.S., Ramachandran V., Robinson T.G., Davenport W.G. Extractive metallurgy of nickel, cobalt and platinum group metals. Chapter 37. Refining of the platinum-group metals. Elsevier Ltd., 2011. P. 489—534. https://doi.org/10.1016/C2009-0-63541-8Nakhjiri A.T., Sanaeepur H, Amooghin A.E., Shirazi M.M.A. Recovery of precious metals from industrial wastewater towards resource recovery and environmental sustainability: A critical review. Desalination. 2022;527:115510. https://doi.org/10.1016/j.desal.2021.115510Nakhjiri A.T., Sanaeepur H, Amooghin A.E., Shirazi M.M.A. Recovery of precious metals from industrial wastewater towards resource recovery and environmental sustainability: A critical review. Desalination. 2022;527:115510. https://doi.org/10.1016/j.desal.2021.115510Hayashibe Y. Reference module in chemistry, molecular sciences and chemical engineering. In: Precious Metals. Elsevier Ltd., 2005. P. 277—287.Hayashibe Y. Reference module in chemistry, molecular sciences and chemical engineering. In: Precious Metals. Elsevier Ltd., 2005. P. 277—287.Мастюгин С.А., Волкова Н.А., Набойченко С.С., Ласточкина М.А. Шламы электролитического рафинирования меди и никеля. Екатеринбург: УрФУ, 2013. 256 с.Мастюгин С.А., Волкова Н.А., Набойченко С.С., Ласточкина М.А. Шламы электролитического рафинирования меди и никеля. Екатеринбург: УрФУ, 2013. 256 с.Mulwanda J., Dorfling C. Recovery of dissolved platinum group metals from copper leach solutions by precipitation. Minerals Engineering. 2015;80:50—56. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.07.002Mulwanda J., Dorfling C. Recovery of dissolved platinum group metals from copper leach solutions by precipitation. Minerals Engineering. 2015;80:50—56. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.07.002Boduen A.Y., Fokina S.B., Polezhaev S.Yu. The hydrometallurgical pretreatment of a refractory gold sulfide concentrate. In: Innovation-based development of the mineral resources sector: challenges and prospects: Proceedings of the 11th Russian-German raw materials conference (Potsdam, Germany, 7—8 Nov. 2018). London: CRC Press, 2018. P. 331—340. https://doi.org/10.1201/9780429022388Boduen A.Y., Fokina S.B., Polezhaev S.Yu. The hydrometallurgical pretreatment of a refractory gold sulfide concentrate. In: Innovation-based development of the mineral resources sector: challenges and prospects: Proceedings of the 11th Russian-German raw materials conference (Potsdam, Germany, 7—8 Nov. 2018). London: CRC Press, 2018. P. 331—340. https://doi.org/10.1201/9780429022388Королев А.А., Краюхин С.А., Мастюгин С.А., Гибадуллин Т.З., Лебедь А.Б. Способ получения серебра и металлов платиновой группы: Пат. 2680552 (РФ). 2018.Королев А.А., Краюхин С.А., Мастюгин С.А., Гибадуллин Т.З., Лебедь А.Б. Способ получения серебра и металлов платиновой группы: Пат. 2680552 (РФ). 2018.Zotova I.E. , Fokina S.B., Boduen A.Ya., Petrov G.V. Sorption concentration of ruthenium from sulfuric solutions. Non-Ferrous Metals. 2019;(1):12—15. https://doi.org/10.17580/nfm.2019.01.02Zotova I.E. , Fokina S.B., Boduen A.Ya., Petrov G.V. Sorption concentration of ruthenium from sulfuric solutions. Non-Ferrous Metals. 2019;(1):12—15. https://doi.org/10.17580/nfm.2019.01.02Aghaei E., Alorro R.D., Encila A.N., Yoo K. Magnetic adsorbents for the recovery of precious metals from leach solutions and wastewater. Metals. 2017;7(12):529. https://doi.org/10.3390/met7120529Aghaei E., Alorro R.D., Encila A.N., Yoo K. Magnetic adsorbents for the recovery of precious metals from leach solutions and wastewater. Metals. 2017;7(12):529. https://doi.org/10.3390/met7120529Александрова Т.Н., О’Коннор С. Переработка платинометалльных руд в России и Южной Африке: состояние и перспективы. Записки Горного института. 2020;244:462—473. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.4.9Aleksandrova T.N., O’Connor C. Processing of platinum group metal ores in Russia and South Africa: current state and prospects. Journal of Mining Institute. 2020;244:462—473. (In Russ.). https://doi.org/10.31897/PMI.2020.4.9Jacek Sitko. Analysis of selected technologies of precious metal recovery processes. Multidisciplinary Aspects of Production Engineering 2019;2(1):72—80. https://doi.org/10.2478/mape-2019-0007Jacek Sitko. Analysis of selected technologies of precious metal recovery processes. Multidisciplinary Aspects of Production Engineering 2019;2(1):72—80. https://doi.org/10.2478/mape-2019-0007Kobylyanski A., Zhukova V., Petrov G., Boduen A. Challenges in processing copper ores containing sulfosalts. In: Scientific and practical studies of raw material issues: Proceedings of the Russian-German raw materials dialogue: A collection of young scientists papers and discussion (19 Nov. 2019). London: CRC Press, 2020. P. 120—126. https://doi.org/10.1201/9781003017226-18Kobylyanski A., Zhukova V., Petrov G., Boduen A. Challenges in processing copper ores containing sulfosalts. In: Scientific and practical studies of raw material issues: Proceedings of the Russian-German raw materials dialogue: A collection of young scientists papers and discussion (19 Nov. 2019). London: CRC Press, 2020. P. 120—126. https://doi.org/10.1201/9781003017226-18Лебедь А.Б., Мальцев Г.И., Мамяченков С.В. Аффинаж золотосеребряных сплавов на ОАО «Уралэлектромедь». Екатеринбург: УрФУ, 2015. 159 с.Лебедь А.Б., Мальцев Г.И., Мамяченков С.В. Аффинаж золотосеребряных сплавов на ОАО «Уралэлектромедь». Екатеринбург: УрФУ, 2015. 159 с.Лебедь А.Б., Скороходов В.И., Кремко Е.Г., Волкова Н.А., Мастюгин С.А., Горяева О.Ю., Рычков Д.М. Способ выделения платиновых металлов: Пат. 2111272 (РФ). 1998.Лебедь А.Б., Скороходов В.И., Кремко Е.Г., Волкова Н.А., Мастюгин С.А., Горяева О.Ю., Рычков Д.М. Способ выделения платиновых металлов: Пат. 2111272 (РФ). 1998.Polvanov S., Ergashev N., Khodzhiev M., Tashmuratov A. Study of obtaining accompanying elements in the processing of gold-bearing ores of the muruntau deposit. Universum: Engineering Sciences. 2022;7(100):20—24. https://doi.org/10.32743/UniTech.2022.100.7.14079Polvanov S., Ergashev N., Khodzhiev M., Tashmuratov A. Study of obtaining accompanying elements in the processing of gold-bearing ores of the muruntau deposit. Universum: Engineering Sciences. 2022;7(100):20—24. https://doi.org/10.32743/UniTech.2022.100.7.14079Кононова О.Н., Мельников А.М., Борисова Т.В. Способ разделения платины (II, IV), родия (III) и никеля (II) в хлоридных растворах: Пат. 2527830 (РФ). 2010.Кононова О.Н., Мельников А.М., Борисова Т.В. Способ разделения платины (II, IV), родия (III) и никеля (II) в хлоридных растворах: Пат. 2527830 (РФ). 2010.Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В., Федоренко Н.В., Шленская В.И., Бельский Н.К. Аналитическая химия платиновых металлов. М.: Наука, 1972. 616 с.Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В., Федоренко Н.В., Шленская В.И., Бельский Н.К. Аналитическая химия платиновых металлов. М.: Наука, 1972. 616 с.Плеханов К.А., Ашихин В.В., Шевелева Л.Д., Лебедь А.Б., Краюхин С.А., Скопин Д.Ю. Способ выделения платиновых металлов: Пат. 2238244 (РФ). 2002.Плеханов К.А., Ашихин В.В., Шевелева Л.Д., Лебедь А.Б., Краюхин С.А., Скопин Д.Ю. Способ выделения платиновых металлов: Пат. 2238244 (РФ). 2002.Huang Z.S., Yang T.Z. Comparative study on refractory gold concentrate kinetics and mechanisms by pilot scale batch and continuous bio-oxidation. Minerals. 2021;11(12):1343. https://doi.org/10.3390/min11121343Huang Z.S., Yang T.Z. Comparative study on refractory gold concentrate kinetics and mechanisms by pilot scale batch and continuous bio-oxidation. Minerals. 2021;11(12):1343. https://doi.org/10.3390/min11121343Rinne M., Elomaa H., Seisko S., Lundstrom M. Direct cupric chloride leaching of gold from refractory sulfide ore: process simulation and life cycle assessment. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2021;43(5):598—609. https://doi.org/10.1080/08827508.2021.1910510Rinne M., Elomaa H., Seisko S., Lundstrom M. Direct cupric chloride leaching of gold from refractory sulfide ore: process simulation and life cycle assessment. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2021;43(5):598—609. https://doi.org/10.1080/08827508.2021.1910510Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987. 432 с.Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987. 432 с.Меретуков М.А., Орлов А.М. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. М.: Металлургия, 1991. 416 с.Меретуков М.А., Орлов А.М. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. М.: Металлургия, 1991. 416 с.Kepp K.P. Chemical causes of metal nobleness. ChemPhysChem. 2020;21(5):360—369. https://doi.org/10.1002/cphc.202000013Kepp K.P. Chemical causes of metal nobleness. ChemPhysChem. 2020;21(5):360—369. https://doi.org/10.1002/cphc.202000013Федоров И.А. Родий. М.: Наука, 1966. 276 с.Федоров И.А. Родий. М.: Наука, 1966. 276 с.Бимиш Ф. Аналитическая химия благородных металлов. Пер. с англ. под ред. С.И. Гинзбург. М.: Мир, 1969. 592 с.Бимиш Ф. Аналитическая химия благородных металлов. Пер. с англ. под ред. С.И. Гинзбург. М.: Мир, 1969. 592 с.Kunimori K., Oyanagi H., Shindo H., Ishigaki T., Uchijima T. Structural transformation and catalytic behaviors of rhodium ternary oxides during calcination and reduction treatments. Studies in Surface Science and Catalysis. 1993;75:2039—2042. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(08)64220-2Kunimori K., Oyanagi H., Shindo H., Ishigaki T., Uchijima T. Structural transformation and catalytic behaviors of rhodium ternary oxides during calcination and reduction treatments. Studies in Surface Science and Catalysis. 1993;75:2039—2042. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(08)64220-2Šarić A., Popović S., Trojko R., Music S. The thermal behavior of amorphous rhodium hydrous oxide. Journal of Alloys and Compounds. 2001;320(1):140—148. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)00938-0Šarić A., Popović S., Trojko R., Music S. The thermal behavior of amorphous rhodium hydrous oxide. Journal of Alloys and Compounds. 2001;320(1):140—148. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)00938-0Barclay G.A., Broadbent R.F., Kingston J.V., Scollary G.R. The thermal behaviour of some rhodium complexes. Thermochimica Acta. 1974;10(1):73—83. https://doi.org/10.1016/0040-6031(74)85025-2Barclay G.A., Broadbent R.F., Kingston J.V., Scollary G.R. The thermal behaviour of some rhodium complexes. Thermochimica Acta. 1974;10(1):73—83. https://doi.org/10.1016/0040-6031(74)85025-2Ниценко А.В., Володин В.Н., Линник К.А., Тулеутай Ф.Х., Бурабаева Н.М. Дистилляционное извлечение теллура из теллурида меди в оксидных формах. Известия вузов. Цветная металлургия. 2022;28(4): 45—54. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-4-45-54Nitsenko A.V., Volodin V.N., Linnik X.A., Tuleutay F.K., Burabaeva N.M. Distillation recovery of tellurium from copper telluride in oxide forms. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2022;28(4):45—54. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-4-45-54

The authors declare that there are no conflicts of interest present.