Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

В пылегазовую фазу пирометаллургических процессов при переработке медно-никелевого сырья переходит не менее 50% осмия, поступившего в технологический цикл, однако в настоящее время этот элемент в готовую продукцию на ОАО «Кольская ГМК» не извлекается. На Кольской ГМК для утилизации обжиговых газов, прошедших мокрую очистку и содержащих, среди прочих, соединения осмия, реализовано производство серной кислоты контактным методом. Основными побочными продуктами сернокислотных отделений являются селенсодержащие растворы промывной серной кислоты и сильнокислые газоходные конденсаты, а также собственно селеновые кеки. Образующиеся некондиционные растворы частично используются в технологии после сорбционной очистки на анионообменной смоле АМП или подлежат нейтрализации и сбросу, а селеновые кеки направляются на переработку для получения селеновой продукции за пределы предприятия. Исследования, проведенные авторами, позволили предложить ряд перспективных направлений утилизации перечисленных выше селенсодержащих продуктов мокрой очистки газов. Так, для растворов может быть организована индивидуальная или совместная переработка с применением методов экстракции, сорбции или цементации, позволяющая использовать очищенные растворы в основной технологии или получать дополнительную товарную продукцию [1-3]. Разработаны также варианты гидрометаллургической переработки селеновых кеков на предприятии с получением богатого селенового концентрата или технического селена [4]. В данной работе исследовано поведение осмия при переработке селенсодержащих продуктов сернокислотных отделений и разработаны способы извлечения и концентрирования этого элемента. Проведенное опробование показало, что содержание осмия в растворах промывной серной кислоты находится на уровне (3.0-5.0)-10 -3 г/л, в то время как в газоходных конденсатах может достигать (8.0-9.0)-10 -3 г/л. Согласно литературным данным, осмий может присутствовать в растворах газоочистки в виде различных соединений Os (II), Os(IV) и Os(VI), образуя сульфатные, сульфитные и хлоридные полиядерные комплексы [5­ 7]. Эти соединения обладают различной способностью к извлечению их экстракционными, сорбционными и осадительными методами, а количественные соотношения между нами в каждом конкретном случае определяются анионным фоном растворов. Кроме того, в растворах первоначально может присутствовать Os(VIII), поступающий с газовым потоком. Ранее авторами разработана схема утилизации растворов промывной кислоты, обеспечивающая регенерацию H 2 SO 4 экстракцией смесями на основе третичных аминов, концентрирование осмия и рения в оборотном экстрагенте и использование продуктов переработки в основной технологии [1]. В результате дополнительных исследований изучена возможность вовлечения в экстракционную переработку высококонцентрированных по серной кислоте газоходных конденсатов, а также предложен способ цементационной очистки от селена растворов в широком диапазоне концентраций серной кислоты для исключения попадания селена в растворы электролиза меди [ 2 ]. Изучение экстракции различных форм осмия смесями, состоящими из триалкиламина и октанола-2 в пределах концентраций 100-1200 г/л H 2 SO4, показало, что в общем случае коэффициенты распределения осмия снижаются с ростом концентрации серной кислоты, что, вероятно, обусловлено как преимущественным образованием неэкстрагируемых комплексных сульфитных и хлоридных соединений осмия, так и усилением конкурирующего влияния экстракции H 2 SO 4 . В растворах, содержащих хлоридные соединения, коэффициент распределения снижался с ростом концентрации серной кислоты от 61.0 до 8 . 2 (максимальная степень извлечения 85.9%), наличие сернистого газа в растворе, содержащем CF-ион, способствовало частичному восстановлению осмия до инертных хлоридных и сульфитных комплексов во всем диапазоне концентраций (коэффициент распределения снижался от 31.8 до 7.7). Извлечение осмия при экстракции данной смесью из реальных растворов промывной кислоты и газоходных конденсатов составило 50-70% в хлоридсодержащей среде и 10-12% при повышении концентрации H 2 SO 4 более 800 г/л и снижении содержания Cl--иона до фоновых в газоходных конденсатах. Усреднение растворов промывной кислоты и конденсатов, обеспечивающее корректировку их кислотности и содержания хлорид-иона, сопровождается частичной лабилизацией инертных соединений осмия. Это позволяет в процессе экстракционной регенерации серной кислоты обеспечить попутное малозатратное концентрирование осмия из объединенных растворов. Вывод экстрагента определяется насыщением по суммарному содержанию осмия и рения 1 .0 г/л, а последующее извлечение осмия осуществляется с применением гидротермальной отгонки после предварительной нейтрализации. Изучено распределение осмия в процессах очистки растворов различной кислотности от селена методами осаждения и цементации на медьсодержащих реагентах. Установлено, что независимо от концентрации серной кислоты осмий практически количественно остается в растворе. Показано также, что при самопроизвольном осаждении селенсодержащей фазы в результате снижения концентрации серной кислоты или при восстановлении серосодержащим реагентом с твердой фазой осаждается до 35% осмия от исходного. Полученные осадки содержали 0.13-1.0% осмия, что позволяет считать их достаточно богатым осмиевым концентратом. Таким образом, переработка растворов газоочистки с применением методов экстракции, осаждения и цементации сопровождается в большей или меньшей степени рассеиванием осмия по промежуточным продуктам. Для обеспечения глубокого избирательного извлечения этого элемента необходимо предварительное окисление инертных соединений до OsO 4 , после чего возможно проведение экстракции реагентом на основе предельных углеводородов согласно запатентованному ранее способу [ 8 ]. 502