Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 14-2020 Производство драгоценных металлов.

        ИТС 14-2020

 

 ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

 

 

 ПРОИЗВОДСТВО ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

 

 Production of precious metals

Дата введения 2021-07-01

 

 Введение

Настоящий справочник НДТ представляет собой документ по стандартизации, разработанный в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых при производстве драгоценных металлов.

 

Справочник НДТ разработан в соответствии с распоряжением Правительства РФ от 30 апреля 2019 г. N 866-р "Об утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям" [1].

 

Термин "наилучшие доступные технологии" определен в статье 1 Федерального закона N 7-ФЗ [2], согласно которому НДТ - это технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения.

 

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 113.00.03-2019 [3], формат описания технологий - ГОСТ Р 113.00.04-2020 [4], термины и определения приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 [5].

 

 

      Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Во введении приводится краткое содержание справочника НДТ и обзор законодательных документов, использованных при его разработке.

 

Предисловие. Указана цель разработки настоящего справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

 

Область применения. Описаны основные и дополнительные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ, а также приводится информация о взаимосвязанных видах деятельности, смежных с определенными в настоящем справочнике НДТ.

 

В разделе 1 представлена общая характеристика производства драгоценных металлов в Российской Федерации:

 

- предприятия по производству золота, серебра и платиновых металлов (перечень предприятий и их специализация);

 

- географическое расположение предприятий;

 

- виды перерабатываемого сырья и их характеристика отдельно для серебра, золота и металлов платиновой группы (МПГ).

 

В разделе 2 представлено описание технологий производства драгоценных металлов (дифференциация по металлам: серебро, золото и МПГ):

 

- для золота - типовые схемы получения золота из золотосодержащего сырья (сплав Доре, золотой скрап и др.);

 

- для серебра - типовые технологии получения серебра из серебросодержащего сырья, отходов цинкового и свинцового производства, серебряного концентрата, получаемого из медно-никелевых шламов, электронного лома и др.

 

Описаны основные процессы: гидрометаллургические, пирометаллургические (хлорный процесс Миллера), электрохимические.

 

Описаны осадительная (классическая) и экстракционная технологии (технологические схемы) аффинажа платиновых металлов применительно к:

 

- концентратам платиновых металлов, включая шлиховую платину;

 

- отработанным автомобильным катализаторам;

 

- отработанным катализаторам нефтехимической отрасли.

Для каждой стадии указывают входные и выходные материальные потоки, основные энергетические потоки, условия проведения процесса или основные операции, основные эмиссии.

 

В разделе 3 дана оценка текущих уровней потребления сырья, материалов, энергетических ресурсов и эмиссий, маркерных веществ, характерных для производства драгоценных металлов в Российской Федерации.

 

Приведено также описание особенностей производственного экологического контроля, в том числе особенности измерения, включая измерения системами автоматического контроля.

 

Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями Российской Федерации в рамках разработки справочника НДТ, а также различных литературных источников.

 

В разделе 4 описаны особенности подходов, примененных при разработке данного справочника НДТ и в целом соответствующих Правилам определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458) и Методическим рекомендациям по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии.

 

В разделе 5 приведено краткое описание НДТ для производства драгоценных металлов, включая:

 

- системы экологического и энергетического менеджмента, контроля и мониторинга технологических процессов;

 

- технические и технологические решения для повышения энергоэффективности, ресурсосбережения, снижения эмиссий загрязняющих веществ, методы обращения с отходами и побочными продуктами производства.

 

В разделе 6 приведены краткие сведения о новых технологических и технических решениях (не применяемых в России на момент подготовки справочника), направленных на повышение энергоэффективности, ресурсосбережения, снижение эмиссий загрязняющих веществ, эффективное обращение с отходами, промежуточными и побочными продуктами.

 

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке справочника НДТ, рекомендации предприятиям по дальнейшим исследованиям экологических аспектов их деятельности.

 

Приложения. Приведены перечень маркерных загрязняющих веществ, перечень технологических показателей, перечень НДТ, сведения о ресурсной (в том числе энергетической) эффективности, а также "Заключение по наилучшим доступным технологиям" для рассматриваемой отрасли промышленности.

 

"Заключение по наилучшим доступным технологиям" включает части ИТС НДТ, содержащие:

 

- область применения;

 

- описание НДТ, уровни эмиссий, соответствующие НДТ (технологические показатели), а также информацию, позволяющую оценить их применимость;

 

- методы производственного экологического контроля (прежде всего подходы к организации измерений, в том числе касающиеся систем автоматического контроля).

 

"Заключение по наилучшим доступным технологиям" сформировано для использования заинтересованными лицами, в том числе промышленными предприятиями, при формировании заявок на комплексные экологические разрешения, а также надзорными органами при выдаче комплексных экологических разрешений и является кратким описанием основных положений ИТС НДТ, включая описание наилучших доступных технологий, информации, позволяющей оценить их применимость, уровни эмиссий и потребления ресурсов, методы производственного экологического контроля.

 

Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке настоящего справочника НДТ.

 

 

 Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 [6]. Перечень областей применения наилучших доступных технологий определен распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. N 2674-р [7].

 

1 Статус документа

 

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее - справочник НДТ) является документом по стандартизации.

 

2 Информация о разработчиках

 

Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой ТРГ 14 "Производство драгоценных металлов", состав которой утвержден приказом Минпромторга России от 16 апреля 2020 г. N 1255 [8].

 

Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".

 

3 Краткая характеристика

 

Настоящий справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве драгоценных металлов технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, потребление воды и сырья, повысить энергоэффективность, обеспечить экономию ресурсов на предприятиях, относящихся к областям применения НДТ, определенным распоряжением Правительства РФ от 24 декабря 2014 N 2674-р [7]. Из числа описанных технологических процессов, технических способов, методов выделены решения, отнесенные к наилучшим доступным технологиям (НДТ). В справочнике НДТ установлены технологические показатели, соответствующие выделенным НДТ.

 

Разработка справочника НДТ проводилась в соответствии с порядком определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 "О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям" [6].

 

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

 

Настоящий справочник НДТ разработан на основе европейского справочника НДТ для предприятий цветной металлургии (Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Non-Ferrous Metals Industries) с учетом особенностей производства драгоценных металлов в Российской Федерации.

 

5 Сбор данных

 

Информация о применяемых на промышленных предприятиях технологических процессах, оборудовании, об источниках загрязнения окружающей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направленных на снижение загрязнения окружающей среды и повышение энергоэффективности и ресурсосбережения, была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора и обработки данных, необходимых для разработки и актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 г. N 4841 [9].

 

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

 

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми (актуализируемыми) в соответствии с распоряжением Правительства от 30 апреля 2019 г. N 866-р "Об утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям" [1] приведена в разделе "Область применения".

 

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

 

Настоящий справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 23 декабря 2020 г. N 2183.

 

Настоящий справочник НДТ введен в действие 01 июля 2021 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru).

 

8 Взамен ИТС 14-2016

 

 

      Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на предприятия, имеющие право осуществлять аффинаж драгоценных металлов
, и включает следующие виды деятельности:
 

_______________

Перечень организаций, имеющих право осуществлять аффинаж драгоценных металлов, утверждается Правительством Российской Федерации.
 

- производство драгоценных металлов из шламов, концентратов, природных концентратов (шлиховое золото, шлиховая платина), шлаков, кеков, вторичных сырьевых ресурсов посредством гидрометаллургических, пирометаллургических и электрохимических процессов;

 

- производство порошков и слитков драгоценных металлов, производство сплавов на основе драгоценных металлов.

 

Настоящий справочник НДТ распространяется на методы производства первичных и вторичных драгоценных металлов. Между этими производствами практически невозможно провести четкую грань. Нередко при производстве первичных металлов в рамках общих производственных процессов с целью экономии энергии, минимизации производственных затрат и вторичного использования образующихся отходов используется вторичное сырье. Вторичное производство драгоценных металлов включает производство металла из вторичного сырья (электронного лома, отработанных катализаторов, отходов изделий и сплавов и т.п.) гидрометаллургическими, пирометаллургическими и электрохимическими методами.

 

Настоящий справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:

 

- хранение и подготовка сырья;

 

- хранение и подготовка топлива;

 

- производственные процессы (пирометаллургические, гидрометаллургические и электролитические);

 

- методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов;

 

- хранение и подготовка продукции.

 

Настоящий справочник НДТ не распространяется на:

 

- виды деятельности, установленные в ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов";

- вопросы, которые касаются исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

 

Вопросы обеспечения промышленной безопасности и охраны труда частично рассматриваются только в тех случаях, когда оказывают влияние на виды деятельности, включенные в область применения настоящего справочника НДТ.

 

Дополнительные виды деятельности при производстве драгоценных металлов и соответствующие им справочники НДТ приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности при производстве драгоценных металлов и соответствующие им справочники НДТ

 

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Применение методов и управленческих решений для повышения энергоэффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности на предприятиях (объектах) I категории

ИТС 48-2017 "Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности"

Методы очистки сточных вод, направленные на сокращение сбросов металлов в водные объекты

ИТС 8-2017* "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях"

 

     

 

Промышленные системы охлаждения, например, градирни, пластинчатые теплообменники

ИТС 20-2016 "Промышленные системы охлаждения"

Хранение и обработка материалов

ИТС 46-2019 "Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)"

Обращение с отходами

ИТС 9-2015 "Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)"

 

ИТС 15-2016 "Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)"

 

ИТС 17-2016 "Размещение отходов производства и потребления"

Методы добычи драгоценных металлов

ИТС 49-2017 "Добыча драгоценных металлов"

 

Сфера распространения настоящего справочника НДТ приведена в таблице 2.

 

Таблица 2 - Сфера распространения ИТС НДТ

 

ОКПД*

Наименование продукции по ОКПД

Наименование вида деятельности по ОКВЭД

ОКВЭД**

24

Металлы основные

Раздел D. Обрабатывающие производства.

 

Подраздел DJ. Металлургическое производство и производство готовых металлических изделий. Металлургическое производство

24

24.4

Металлы основные драгоценные и цветные прочие; топливо ядерное переработанное

Производство основных драгоценных металлов и прочих цветных металлов, производство ядерного топлива

24.4

24.41***

Металлы драгоценные

Производство драгоценных металлов

24.41

24.41.1

Серебро необработанное или полуобработанное, или в виде порошка

-

24.41.2

Золото необработанное или полуобработанное, или в виде порошка

-

24.41.3

Платина и металлы платиновой группы необработанные или полуобработанные, или в виде порошка

-

* ОК 034-2014 (КПЕС 2008) Общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности.

 

** ОК 029-2014 (КДЕС РЕД.2) Общероссийский классификатор видов экономической деятельности.

 

*** В соответствии с областью применения настоящего справочника.

 

 

      Раздел 1 Общая характеристика производства драгоценных металлов

     

 

      1.1 Общая информация

Драгоценные металлы относятся к уникальным химическим элементам. Они сочетают в себе самые разные свойства: термостойкость и пластичность, коррозионную устойчивость и свариваемость, отражательную и эмиссионную способность, теплоповодность и электропроводность, высокие магнитные характеристики и красивый внешний вид. Особенными физическими и химическими свойствами обладают не только сами металлы, но и их соединения и материалы: сплавы, катализаторы, порошки, покрытия, оксидные пленки и др. Они играют важную роль в химии, анализе, катализе, биологии, медицине; незаменимы в электронике, радио- и электротехнике, химической и нефтеперерабатывающей отраслях, приборостроении, атомной и ракетной технике. Драгоценные металлы обеспечивают надежную работу вычислительных, измерительных, контролирующих приборов и устройств. Эффект от использования этих металлов, которые окружают нас буквально повсюду, переоценить практически невозможно.

 

Содержание драгоценных металлов в земной коре (кларк) оценивается, по данным разных авторов, на уровне 10
-10
%, причем минералы драгоценных металлов не образуют месторождений, перспективных для промышленной переработки. Они преимущественно вкраплены в основные рудообразующие сульфидные и реже - окисленные минералы меди, никеля, железа. Поэтому драгоценные металлы являются редкими и рассеянными элементами.
 

При переработке полиметаллических руд драгоценные металлы следуют за цветными по всем технологическим переделам, концентрируясь в "черновом" металле, и на заключительном этапе попадают в шламы, из которых получают сначала богатые концентраты, а затем - в процессах аффинажа - и сами металлы.

 

Наряду с первичным сырьем, перерабатываются также различные виды вторичного сырья: отработанные катализаторы, электронный лом, отходы фото- и кинопромышленности, бракованные изделия и т.п., а также техногенное сырье: шлаки, кеки, пыли. Их доля в общем объеме перерабатываемого сырья неуклонно возрастает.

 

Совокупность драгоценных металлов, полученных из различных источников (см. Федеральный закон от 26 марта 1998 N 41-ФЗ "О драгоценных металлах и драгоценных камнях" в редакции от 02 мая 2015 [10]), и изделий из них образуют Государственный фонд драгоценных металлов и драгоценных камней Российской Федерации, который составляет часть ее золотовалютных резервов.

 

Мировой рынок золота охватывает всю систему обращения этого металла: производство, распределение и потребление.

 

Основные страны-потребители золота четко подразделяются на две группы. С одной стороны - это группа технически развитых стран (Япония, США и Германия), которые сравнительно широко используют золото в различных областях техники и промышленных отраслях. Здесь золото выступает как индикатор развития высоких технологий в электронной и электротехнической, космической, приборостроительной и др. отраслях промышленности. Другой группой государств являются те страны, в которых основная доля золота, а иногда и вся его масса потребляется на нужды только ювелирной промышленности. Золото используется фактически всеми государствами в качестве страхового и резервного фонда. Необходимо отметить, что большие объемы золота имеются у населения (ювелирные украшения, монеты и др.). Часть этого золота в виде лома также поступает на рынок.

 

Мировые запасы золота оцениваются в 64 тыс.т золота, ресурсы превышают 120 тыс. (по состоянию на 2018 г.). Китай, Австралия, Россия являются крупнейшими производителями золота в мире. В таблице 1.1 сведены данные о запасах и производстве золота в мире за 2018 г. [11].

Спрос и предложение на золото определяются состоянием мирового рынка металла, а также стратегиями государств, направленных на пополнение золотовалютных резервов и их диверсификацию. В таблицах 1.2 и 1.3 представлено сравнение спроса и предложения в 2018 и 2019 гг. по областям применения золота [12, 13].

 

Резкий скачок цены золота во второй половине 2019 г. привел к снижению спроса на золотые ювелирные украшения, в т.ч. в Китае и Индии. В 2019 г. на низком уровне остался спрос на золото в технологической отрасли: в электронной промышленности, стоматологии. В то же время прогноз на 2020 год более оптимистический: ожидается рост спроса со стороны развивающегося сектора беспроводной электроники. Инвестиционный спрос был обеспечен биржевыми фондами, популярность которых вызвана денежно-кредитной политикой и геополитическими тенденциями [12, 13].

 

Предложение в 2019 г. снизилось вслед за падением показателей предприятий в крупных золотодобывающих странах, в частности, в Индонезии, Китае, ЮАР, Мексике. В свою очередь, наращивание золотодобычи в 2019 г. обеспечено Россией, Австралией и др. странами. Увеличение вторичного производства обусловлено приростом объемов производимого металла в Южной и Юго-Восточной Азии, а также на Среднем Востоке [12, 13].

 

Таблица 1.1 - Мировые запасы золота по состоянию на 2018 г. [11]

 

Страна

Запасы, т

Доля в мировых запасах, %

Производство в 2018 г., т

Доля в мировом производстве, %

1

2

3

4

5

Китай

2022

3

399,7

12

Австралия

3826

6

312,2

9

Россия

7564

12

279,9

8

США

4745

8

253,2

8

Канада

6620

10

193

6

Индонезия

2500

4

190

6

Перу

2600

4

155,4

5

ЮАР

6000

9

123,5

4

Мексика

4850

8

121,6

4

Гана

1140

2

101,8

3

Прочие

21233

34

1201,9

35

Мир

63000

100

3332,2

100

 

Таблица 1.2 - Спрос на золото в 2018-2019 гг. [12, 13]

 

Категория

Спрос на золото, т

 

2018 г.

2019 г.

1

2

3

Ювелирные изделия

2240,2

2107,0

Технологическая отрасль

334,8

326,6

Электроника

268,4

262,6

Прочее

51,2

50,1

Стоматология

15,3

13,9

Инвестиции

1169,8

1271,7

Слитки

778,0

579,9

Монеты

242,3

224,0

Медали/копии монет

73,3

66,7

Биржевые инвестиционные фонды и т.п.

76,2

401,1

Центральные банки и т.п.

656,2

650,3

ИТОГО спрос

4401,0

4355,7

 

Таблица 1.3 - Предложение золота в 2018-2019 гг.

 

Категория

Предложение золота, т

 

2018

2019

1

2

3

Добыча

3509,3

3463,7

Хеджирование

-12,5

8,3

Вторичное производство

1176,1

1304,1

ИТОГО предложение

4673,0

4776,1

Мировые запасы серебра оцениваются в 538,3 тыс. тонн, причем пятая часть мировых промышленных запасов серебра сосредоточена на территории Российской Федерации, которая входит в пятерку ведущих производителей этого металла (ежегодно порядка 5% от общего количества первичного серебра) [11].

 

В таблице 1.4 обобщены данные о соотношении предложения серебра и спроса на него за период 2016-2019 гг. Обращает на себя внимание факт, что спрос на промышленное серебро понемногу падает. Не исключено, что это связано с отсутствием значимых технологических прорывов в последние десять лет. Потребность в серебре растет только в солнечной энергетике, которая набирает популярность, например, в Китае.

 

Таблица 1.4 - Серебро. Предложение и спрос, тыс. тонн [14, 15]

 

Предложение

2016 г.

2017 г.

2018 г.

2019 г.

Производство из руд

28,7

27,8

27,3

26,9

Производство из вторсырья

5,3

5,4

5,4

5,5

Итого предложение

34,0

33,2

32,7

32,4

Спрос

Промышленный

15,8

16,6

16,5

16,4

Фотография

1,2

1,1

1,09

1,08

Ювелирное дело

6,1

6,3

6,5

6,5

Столовое серебро

1,7

1,8

2,1

1,9

Инвестиции

6,9

5,0

5,3

6,0

Хеджирование

0,4

0,1

0,3

-

Итого спрос

32,0

30,9

31,8

31,9

 

Что касается запасов металлов платиновой группы (МПГ), то они преимущественно сосредоточены на территории Южно-Африканской Республики (порядка 90% всех мировых запасов), на втором месте - Россия.

 

Данные по предложению платиновых металлов в мире включают оценочный объем продаж первичных металлов платиновой группы (МПГ) добывающими компаниями по странам добычи (таблицы 1.5-1.9). Отметим, что показатели брутто-спроса для каждой области применения - это сумма производственных потребностей в металле и любых изменений объемов непереработанного металла в данном секторе. Увеличение запасов непереработанного металла приводит к созданию дополнительного спроса, а сокращение запасов снижает уровень спроса. Показатели нетто-спроса равны брутто-спросу в каждой области применения за вычетом объемов утилизированного металла в этой отрасли, независимо от того, использовали повторно этот металла или он был продан для других целей.

 

Для редких платиновых металлов - иридия, рутения - предложение существенно превышает спрос. Суммарный спрос на осмий, который является самым редким и наименее изученным элементом из группы платиновых металлов, оценивается в первые десятки килограммов.

 

Таблица 1.5 - Платина. Предложение и спрос, тонн [16]

 

Предложение

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Южная Африка

141,2

143,1

143,8

Россия

23,1

22,6

21,1

Прочие

31,8

30,6

31,5

Итого предложение

196,1

196,3

196,4

Спрос

Автокатализаторы

107,5

103,5

98,1

Промышленный спрос, в т.ч.

58,0

65,2

74,6

химическая

15,3

15,8

17,7

электротехническая

7,4

7,4

8,8

стекольная

7,9

11,8

14,9

медицина и биомедицина

7,0

7,1

7,2

нефтепереработка

5,6

7,5

10,0

прочие

14,8

15,6

16,0

Инвестиционный спрос

19,9

11,6

2,9

Ювелирная промышленность

77,6

77,2

76,0

Итого брутто-спрос

263,0

257,5

251,6

Утилизация

-62,2

-66,6

-71,2

Итого нетто-спрос

200,8

190,9

180,4

Изменение запасов

-4,8

5,7

16,0

 

Таблица 1.6 - Палладий. Предложение и спрос, тонн [16]

 

Предложение

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Южная Африка

82,6

82,0

83,3

Россия

89,2

77,4

91,3

Прочие

45,5

45,2

46,6

Итого предложение

217,4

204,5

221,2

Спрос

Автокатализаторы

255,6

271,0

278,3

Химическая промышленность

13,4

14,85

15,85

Стоматология

13,8

12,6

12,2

Электротехника

28,0

27,1

26,6

Инвестиционный спрос

-20,7

-12,4

-17,8

Ювелирная промышленность

6,1

5,6

5,3

Прочие

5,0

4,4

4,95

Итого брутто-спрос

301,3

323,05

325,4

Рециклинг

-80,1

-93,2

-103,3

Итого нетто-спрос

222,2

229,85

222,1

Изменение запасов

-3,86

-25,3

-0,94

 

Таблица 1.7 - Родий. Предложение и спрос, тонн [16]

 

Предложение

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Южная Африка

19,8

19,6

20,0

Россия

2,7

2,5

2,2

Другие

2,3

2,25

2,2

Итого предложение

24,8

24,35

24,4

Брутто-спрос

Автокатализаторы

26,0

27,1

27,7

Химическая промышленность

2,0

2,3

2,0

Электротехника

0,1

0,13

0,13

Стекло

2,7

3,6

3,0

Прочие

1,3

0,7

-0,4

Итого брутто-спрос

32,2

33,8

32,5

Утилизация

-8,7

-10,0

-11,0

Итого нетто-спрос

24,5

23,8

21,5

Изменение запасов

-0,8

-2,5

1,1

 

Таблица 1.8 - Иридий. Спрос, тонн [16]

 

Спрос

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Химическая промышленность

0,7

0,5

0,6

Электротехника

3,1

2,3

1,6

Электрохимия

1,8

2,6

1,9

Прочие

2,5

2,6

2,8

Итого брутто-спрос

8,1

8,0

6,9

 

Таблица 1.9 - Рутений. Спрос, тонн [16]

 

Спрос

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Химическая промышленность

11,4

13,3

8,3

Электротехника

13,9

13,4

14,2

Электрохимия

5,8

6,4

6,2

Прочие

4,8

5,4

6,0

Итого брутто-спрос

35,9

38,4

29,4

 

 

      1.2 Минерально-сырьевая база драгоценных металлов и их производство в Российской Федерации

На рис.1.1-1.3 показано распределение запасов драгоценных металлов в Российской Федерации [11].

 

На территории России сосредоточено более одной десятой мировых запасов золота, что сопоставимо с запасами ЮАР и Канады. РФ обеспечивает порядка 8% мирового производства золота. Государственным балансом запасов полезных ископаемых РФ учитывается в недрах более 7,5 тыс.т драгоценного металла; на долю разведанных - приходится более 8 тыс.т. По объему производства Российская Федерация уступает Китаю.

 

Запасы серебра в недрах РФ подсчитаны в количестве 48,1 тыс.т. Это одна из крупнейших сырьевых баз серебра. Россия неизменно входит в пятерку ведущих стран - производителей серебра, занимает четвертую позицию в мире по объему сырьевой базы серебра, уступая Мексике, Перу и Польше. Качество руд российских месторождений в целом соответствует мировым аналогам. Собственно, серебряные месторождения заключают около 21% российских запасов серебра.

 

Минерально-сырьевая база металлов платиновой группы (МПГ) Российской Федерации значительна и составляет 15 тыс.т. Промышленные запасы эксплуатируемых и осваиваемых месторождений в России достигают 4 тыс.т, то есть составляют примерно пятую часть мировых, поэтому РФ прочно занимает вторую позицию в мире после ЮАР. Необходимо подчеркнуть, что основу российской сырьевой базы составляют сульфидные медно-никелевые руды с попутной платиновой минерализацией. В мире они имеют подчиненное значение, тем не менее российский металл ежегодно обеспечивает 40% мировой добычи.

 

 

 

 

     Рисунок 1.1 - Распределение запасов золота по субъектам Российской Федерации, тонн [11]

 

 

 

Рисунок 1.2 - Распределение запасов серебра по субъектам РФ, тыс. тонн [11]

 

 

 

     Рисунок 1.3 - Основные месторождения МПГ и распределение запасов платиновых металлов в Российской Федерации, тонн [11]

Основные золотодобывающие и золотопроизводящие компании в нашей стране - это ПАО "Полюс", "Полиметалл" и АО "Южуралзолото". Сведения о производстве золота в России в 2018-2019 гг. даны в таблице 1.10.

 

Таблица 1.10 - Производство золота в России в 2018-2019 гг., т [17]

 

 

2018 г.

2019 г.

Добычное

264,41

286,05

Попутное

15,44

19,00

Вторичное

34,57

38,49

Итого

314,42

343,54

 

Наибольшее количество серебра производится в Магаданской области, крупнейшая компания - Polymetal Int. Данные по производству серебра даны в таблице 1.11.

 

Таблица 1.11 - Производство серебра в России в 2018-2019 гг., тонн [17]

 

 

2018 г.

2019 г.

Добычное

498,66

488,04

Попутное

310,49

338,54

Вторичное

310,84

169,59

Итого

1119,99

996,17

 

Данные по использованию сырьевой базы металлов платиновой группы в РФ в 2016-2017 гг. обобщены в таблице 1.12.

 

Данные производству платины и палладия РФ в 2015-2019 гг. приведены на рисунке 1.4
.
 

_______________

https://www.bks-express.ru (дата обращения: 20.10.2020).
 

Территориальное размещение предприятий, которые осуществляют переработку концентратов драгоценных металлов и вторичного сырья, а также аффинаж драгоценных металлов в Российской Федерации показано на рисунке 1.5.

 

 

 

 

     Рисунок 1.4 - Производство платины и палладия в Российской Федерации в период 2015-2019 гг.

Таблица 1.12 - Использование сырьевой базы металлов платиновой группы (МПГ) в Российской Федерации в 2016-2017 гг., тонн

 

 

2016 г.

2017 г.

Добыча из недр, в т.ч.

134,8

137,3

Pt

27,9

28,0

Pd

100,4

102,8

из техногенных месторождений

4,5

5,0

Производство МПГ, в т.ч.

99,5

106,0

Pt

20,5

22,0

Pd

78,3

85,2

Экспорт МПГ

111,2

103,4

Pt

17,3

20,7

Pd

90,2

79,3

Импорт МПГ

0,2

0,1

Pt

0,05

0,05

Pd

0,1

0,02

 

 

 

 

     Рисунок 1.5 - Территориальное размещение предприятий по производству драгоценных металлов:

     1 - АО "Московский завод по обработке специальных сплавов" (АО "МЗСС"), г.Москва; 2 - АО "Щелковский завод вторичных драгоценных металлов" (АО "Щелковский завод ВДМ"), г.Щелково, Московская обл.; 3 - АО "Приокский завод цветных металлов" (АО "ПЗЦМ"), г.Касимов, Рязанская обл.; 4 - АО "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" (АО "ЕЗОЦМ"), г.В.Пышма, Свердловская обл.; 5 - АО "Уралэлектромедь", г.В.Пышма, Свердловская обл.; 6 - ЗАО "Уральские инновационные технологии", г.Екатеринбург (ЗАО "Уралинтех"); 7 - АО "Кыштымский медеэлектролитный завод" (ЗАО "КМЭЗ"), г.Кыштым, Челябинская обл.; 8 - АО "Новосибирский аффинажный завод" (АО "НАЗ"), г.Новосибирск; 9 - ОАО "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н.Гулидова", г.Красноярск (ОАО "Красцветмет")

Из рисунка 4* видно, что предприятия по производству драгоценных металлов сосредоточены преимущественно в трех районах: в центре Европейской части РФ, на Урале, где были еще в XIX в. открыты месторождения самородной платины, и в Сибири, где в настоящее время сосредоточены основные источники добычи драгоценных металлов.

 

 

Характеристика каждого из вышеперечисленных предприятий и производимой ими продукции сведена в таблице 1.13.

 

Исходя из вышеприведенных данных, можно заключить: несмотря на то, что практически все предприятия, перечисленные в таблице 13*, производят слитки драгоценных металлов, в том числе мерные слитки, имеет место специализация предприятий в соответствии с историей их создания, становления, квалификации специалистов. Кроме того, помимо слитков, порошков, гранул, АО "Московский завод по обработке специальных сплавов" (АО "МЗСС"), АО "ЕЗОЦМ", ОАО "Красцветмет", ЗАО "Уралинтех" производят изделия на основе драгоценных металлов различного назначения.

 

 

Таблица 1.13 - Общие сведения о предприятиях, производящих драгоценные металлы

 

N п/п

Предприятие

Дата ввода в экспл.

Перечень производимой продукции

1

АО "Московский завод по обработке специальных сплавов"

(https://mzss.ru)

1946 г.

Золото и золотые сплавы; серебро и серебряные сплавы; биметаллическая продукция на основе золота и его сплавов, серебра и его сплавов [17, 18]. Имеет статус Good Delivery (золото)

2

АО "Щелковский завод вторичных драгоценных металлов"

(http://zavodvdm.ru)

1941 г.

Золото в слитках и порошках, серебро в порошках и гранулах. Соли серебра. Имеет статус Good Delivery (серебро)

3

АО "Приокский завод цветных металлов"

(https://www.zvetmet.ru)

1990 г.

Золото, серебро, металлы платиновой группы, производство мерных слитков, солей платиновых металлов, ювелирных полуфабрикатов. Имеет статус Good Delivery (золото, серебро, платина, палладий)

4

АО "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов"

(https://ezocm.ru)

1916 г.

Золото, серебро, металлы платиновой группы (порошки), золото, серебро, платина, палладий (слитки), технические изделия, химические соединения платиновых металлов. Имеет статус Good Delivery (золото, серебро, платина, палладий)

5

АО "Уралэлектромедь"

(https://www.elem.ru/ru/)

1929 г.

Золото и серебро в слитках, концентрат металлов платиновой группы. Имеет статус Good Delivery (золото, серебро)

6

ЗАО "Уральские инновационные технологии"

(http://uralinteh.com/ru/)

2008 г.

Изделия из драгоценных металлов (в т.ч. из иридия), сплавы для ортопедической стоматологии, химические соединения платиновых металлов

7

АО "Кыштымский медеэлектролитный завод"

(http://kmez.ru)

1757 г.

Аффинированные золото и серебро в слитках (в т.ч. мерные для золота) и гранулах, платина и палладий в порошке

8

АО "Новосибирский аффинажный завод"

(https://affinaz.ru)

1941 г.

Аффинированные золото и серебро в слитках, гранулах, анодах, пластинах, порошке и прокате, платина и палладий (слитки, порошки). Имеет статус Good Delivery (золото, серебро)

9

ОАО "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н.Гулидова"

(https://www.krastsvetmet.ru)

1943 г.

Аффинированные: золото и серебро (гранулы); все металлы платиновой группы (порошки); золото, серебро, платина, палладий (слитки). Производство мерных слитков, солей и химических соединений платиновых металлов, в том числе металлорганических соединений. Производство технических и ювелирных изделий. Имеет статус Good Delivery (золото, серебро, платина, палладий)

 

 

      1.3 Приоритетные проблемы отрасли

Получение аффинированных драгоценных металлов, представляет собой крайне сложную технологическую задачу, и обеспечение необходимой потребности в них возможно лишь при условии внедрения в производство высокоэффективных технологических процессов их получения. В настоящее время, согласно Постановлению Правительства РФ от 20 января 2018 г. N 35 [18], одиннадцать предприятий имеют право осуществлять аффинаж драгоценных металлов, из них семь - имеют статус Good Delivery Лондонской ассоциации участников рынка драгоценных металлов на свою продукцию (золото и серебро).

 

Практически все предприятия Российской Федерации, которым разрешен аффинаж драгоценных металлов, реализуют гидрометаллургические технологии переработки сырья.

 

Существующая в России технология аффинажа базируется преимущественно на осадительных методах и приемах. По классической осадительной технологии работает, в частности, крупнейшее в стране и в мире аффинажное предприятие ОАО "Красцветмет". Такая технология неизбежно сопровождается образованием промежуточных продуктов и маточных растворов, что делает ее многооперационной и уменьшает сквозное извлечение драгоценных металлов. Поэтому технология, предусматривающая селективное извлечение драгоценных металлов платиновой группы, независимо от того, какими методами она реализуется - экстракция или сорбция, имеет серьезные перспективы для развития и применения. Справедливости ради надо отметить, что на ряде предприятий России внедрены экстракционные (АО "Приокский завод цветных металлов") и сорбционные (АО "Уралэлектромедь") технологии. Однако в настоящее время экстракционная технология, ввиду отсутствия у предприятия сырья, практически не реализуется, а сорбционная - привязана преимущественно к переработке серебросодержащего сырья, с низким содержанием палладия и платины. Она осуществляется через азотнокислые растворы и не имеет сегодня широких перспектив, т.к. в технологии платиновых металлов образуются хлоридные (солянокислые) растворы.

 

Таким образом, одной из важнейших проблем отрасли является внедрение технологий, обеспечивающих:

 

- сокращение числа стадий производственного процесса;

 

- сокращение времени процесса;

 

- сокращение объема химических реагентов.

 

Внедрение прогрессивных технологий аффинажа позволит успешно решать экологические проблемы отрасли.

 

Аффинаж драгоценных металлов предполагает использование большого количества реагентов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Сюда относятся прежде всего такие реагенты, как:

 

- хлор;

 

- концентрированная азотная кислота;

- концентрированная соляная кислота;

 

- серная кислота;

 

- органические реагенты и органические растворители (при использовании экстракционных процессов).

 

Серьезную опасность представляет проблема сбора, хранения и переработки вторичного сырья. Так, отходы электронной промышленности, вторичный электронный лом включают в свой состав органические составляющие (пластик различных видов, материалы на основе поливинилхлорида, фенолформальдегида), а также практически полный набор тяжелых металлов. Такие металлы, как свинец, сурьма, ртуть, кадмий, мышьяк, входящие в состав компонентов электроной техники, переходят под воздействием внешних условий в органические соединения, которые могут растворяться в производственнных растворах, и становятся сильнейшими ядами. Утилизация пластиков, содержащих ароматические углеводороды, органические хлорпроизводные соединения, является насущной экологической проблемой предприятий.

 

Стоит также отметить выбросы котельных газов, которые вносят существенно больший (в несколько раз) вред по сравнению с производственными выбросами.

 

 

      Раздел 2 Описание технологических процессов и методов, применяемых при производстве драгоценных металлов

     

 

      2.1 Основные принципы технологии производства драгоценных металлов

С каждым годом наблюдается увеличение спроса на драгоценные металлы, что вызывает настоятельную необходимость наряду с поиском новых источников усовершенствования существующих технологий их производства. Указанное обстоятельство предполагает в первую очередь повышение полноты и комплексности использования первичного и вторичного сырья. Возрастающий объем и одновременное снижение качества поступающего на переработку сырья требуют разработки и внедрения высокоэффективных процессов, обеспечивающих получение селективных концентратов драгоценных металлов и самих металлов, сокращение объемов незавершенного производства, снижение энергозатрат, уменьшение потерь драгоценных металлов, возможность автоматизации процессов, улучшение условий труда.

 

И за рубежом, и в Российской Федерации практически на всех заводах переработка сырья, содержащего драгоценные металлы, осуществляется сегодня с использованием гидрометаллургических процессов (в случае золота и серебра - и электрохимических процессов). Они характеризуются высокой производительностью и уровнем автоматизации, хорошими экономическими и экологическими показателями [19].

 

2.1.1 Технологии производства золота

 

Существуют различные варианты технологий получения золота, которые описываются принципиальной схемой, приведенной на рисунке 2.1.

 

В качестве исходного первичного сырья используют россыпное или рудное золото. В металлургии меди извлекают так называемые "попутные" золото и серебро. Исходным сырьем для получения золота может быть также лом ювелирных и технических изделий. Они отличаются по количественному и фазовому составу.

 

Драгметаллы концентрируют в золотосеребряном сплаве (сплав Доре), который получают из медеэлектролитных шламов, образующихся в процессе производства катодной меди.

 

 

 

 

     Рисунок 2.1 - Принципиальная схема аффинажа золота

Следует отметить, что данный сплав в зависимости от состава перерабатываемых шламов содержит золото и серебро в разных соотношениях, и это обстоятельство необходимо учитывать при выборе способа дальнейшей переработки сплава Доре, а также оборотных продуктов аффинажного производства. При значительном (более 15-20%) содержании серебра в сплаве Доре производится перевод серебра в раствор (как правило, азотнокислый) химическим или электрохимическим способами.

 

Форма нахождения золота и других драгоценных металлов в исходном сырье обусловливает подход к способам его переработки, которые базируются на химических свойствах драгоценных металлов.

 

Согласно схеме (рисунок 2.1), богатое по золоту сырье подвергают вскрытию, причем самыми распространенными способами являются растворение золота в царской водке либо гидрохлорирование (пропускание хлора через раствор HCI
). Независимо от выбранного способа, именно на этой головной стадии происходит более тонкое разделение золота и серебра и образование двух продуктов, перерабатываемых раздельно, - золотосодержащего раствора и серебросодержащего твердого осадка.
 

_______________

В случае растворения в царской водке появляется дополнительная операция удаления избытка азотной кислоты из раствора после вскрытия.
 

Золото выделяют из раствора, применяя разные приемы. Это может быть:

 

- восстановление с получением порошка золота под действием таких восстановителей, как сульфит натрия, сульфат железа (II), нитрит натрия, щавелевая кислота, сахар
;
 

_______________

Первые два реагента используются наиболее часто.
 

- электрохимическое выделение с получением золота на катоде;

 

- экстракция золота (III).

 

Получаемый в результате восстановления порошок золота переплавляют на аноды и подвергают электролитическому рафинированию. Именно этот процесс является завершающей операцией получения золота высокой чистоты (99,99%) на подавляющем большинстве предприятий. Рафинирование ведут в электролизерах с растворимыми золотыми анодами, в качестве электролита служат солянокислые растворы золотохлористоводородной кислоты или раствор царской водки, катоды - титановые пластины, на которые в результате электролиза осаждается золото.

В случае если реализуется экстракционная технология, то золото выделяют из солянокислого (2-5 М HCI) раствора три-н-бутилфосфатом, а реэкстракцию его из органической фазы осуществляют раствором восстановителя, того же сульфита натрия [20]. Полученный порошок металлического золота по чистоте отвечает золоту высокой пробы.

 

Заключительная стадия технологической схемы получение слитков различной массы и гранул, отвечающих требованиям государственных стандартов [21, 22].

 

На тех предприятиях, которые перерабатывают упорное золотосодержащее сырье (главным образом рудное золото), практически повсеместно реализуется цианидная технология, которая предполагает цианирование концентратов с переводом золота в раствор в виде прочных цианидных комплексов с последующим выделением золота из растворов двумя известными и хорошо отработанными путями:

 

- восстановлением цинковой пылью;

 

- сорбцией на активированном угле или ионите.

 

Оба эти процесса можно рассматривать как процессы предварительного концентрирования золота. Они не являются высокоселективными и предполагают обязательное проведение аффинажных операций по приведенной на рисунке 2.1 схеме. Именно цианидная технология таит в себе основные экологические опасности, связанные с выбросами высокотоксичных веществ в атмосферу и сбросами с отработанными растворами.

 

До настоящего времени не утратил своего значения для аффинажа золота хлорный метод Миллера, который был предложен еще в конце XIX века. Он получил распространение для аффинажа сплавов Доре, содержащих от 70% до 90% золота и от 7% до 30% серебра, а также медь, железо, цинк. Его суть заключается в том, что при пропускании газообразного хлора через расплав перерабатываемого исходного сырья все содержащиеся в нем компоненты переходят в форму хлоридов, за исключением золота. Термодинамика этого процесса такова, что золото начинает реагировать с хлором только после того, как прохлорируются примеси, включая серебро. Хлориды в виде шлака собираются на поверхности расплава, затем отделяются от него: из них получают серебро, а золото, полученное по методу Миллера, также дополнительно аффинируют электрохимическим путем до необходимой степени чистоты (рисунок 2.2).

 

Пирометаллургические операции (коллектирующие плавки) применимы и к отдельным видам бедного вторичного сырья, однако только после его классификации и отделения от примесей органических соединений и материалов. Это относится не только к золотосодержащему сырью, но и к материалам, содержащим другие драгоценные металлы (серебро, МПГ).

 

2.1.2 Технологии производства серебра

 

В Российской Федерации запасы серебра в основном связаны с месторождениями комплексных полиметаллических руд, поэтому серебро добывается попутно, а получение металлического серебра связано с переработкой различных видов техногенного сырья.

 

 

 

 

     Рисунок 2.2 - Технологическая схема процесса по методу Миллера

Поскольку серебро по своим химическим свойствам близко к золоту, для него применимы приемы избирательного выщелачивания цианидными растворами с последующим осаждением на цинковой пыли (процесс Меррил-Кроу) [19, 23]. Они используются более 100 лет и являются основными для получения серебра из рудного сырья. Образующийся цинковый цементат подвергается аффинажу.

 

При переработке свинцово-цинковых руд на стадии рафинирования свинца серебро накапливается в так называемой "цинковой пене" [24]. Ее перерабатывают электротермическим способом: цинк отгоняют при температуре 1250°С, а полученный серебросодержащий свинец плавят в купеляционных печах на сплав Доре.

 

Следует подчеркнуть, что в технологии производства серебра, когда исходное сырье содержит примеси меди, селена, теллура, нередко проводят плавки с добавлением флюсов - соды, буры, которые вводят в количестве 1,5-3% от массы загружаемого металла. Плавка является основным источником потерь драгоценных металлов, именно поэтому так велик интерес к гидрометаллургическим технологиям.

 

Итак, при переработке медеэлектролитных шламов и цинковой пены конечной стадией является получение серебряно-золотого сплава.

 

Таким образом, на аффинажные заводы поступают преимущественно:

 

- сплав Доре;

 

- цинковые цементаты;

 

- хлоридные шлаки или иные продукты, в которых серебро присутствует в виде хлорида.

 

Кроме того, нельзя не указать на такие виды вторичного сырья, как электронный лом, лом серебряных изделий и т.п.

 

Основные этапы технологии переработки серебросодержащего сырья показаны на рисунке 2.3.

 

 

 

 

     Рисунок 2.3 - Основные этапы переработки серебросодержащего сырья

В процессах переработки золотосеребряного сплава возможны различные варианты разделения серебра и золота: например, в результате растворения в азотной кислоте в раствор переходит серебро, а золото остается в твердом остатке; при растворении сплава в царской водке образуется труднорастворимый хлорид серебра, а золото растворяется. Для достижения максимальной степени разделения драгоценных металлов при выщелачивании азотной кислотой рекомендуется, чтобы содержание серебра в сплаве превышало концентрацию золота в 2-3 раза [25]. Как правило, после растворения в азотной кислоте полученный раствор нитрата серебра очищается от примесей и направляется на электролиз с получением катодного серебра.

 

Если сплав содержит порядка 95% серебра, 3% золота, примеси меди, свинца, железа, никеля, селена, он непосредственно подвергается электролитическому рафинированию. Его переплавляют в аноды, а электролитом служит водный раствор нитрата серебра с добавкой свободной азотной кислоты. Содержание примесей, особенно золота и меди, в анодах строго регламентируется.

 

Целесообразно рассмотреть вариант электроэкстракционной технологии аффинажа золотосеребряного сплава. Он предусматривает получение катодного серебра, золотого шлама и концентрата платиновых металлов. Согласно этой технологии, сплав Доре растворяют в азотной кислоте в присутствии ионов аммония под давлением выделяющейся газовой фазы. При взаимодействии оксидов азота и ионов аммония происходит выделение азота и регенерация связанной кислоты. Золото и частично платина с палладием переходят в нерастворимый осадок - золотой шлам. Полученный азотнокислый раствор подвергают сорбционной очистке от платиновых металлов, а также гидролитической очистке от меди, теллура и других примесей. Очищенный раствор подвергают электроэкстракции с получением катодного серебра.

 

Целесообразность рассмотрения варианта электроэкстракционной технологии аффинажа золотосеребряного сплава справедлива не для всех предприятий, так как подходит только для очень узкого по параметрам исходного материала и является весьма требовательной по содержанию примесей.

 

Предложено множество вариантов технологии переработки цинковых цементатов с содержанием серебра не ниже 75-80%. Известные в литературе схемы отличаются выщелачивающим агентом на первой стадии, количеством стадий выщелачивания, условиями этой операции, однако они обеспечивают получение богатых серебросодержащих концентратов, пригодных для аффинажа. Так, например, по одной из технологий осадки выщелачивают азотной кислотой с целью перевода в раствор серебра, цинка и прочих кислоторастворимых примесей и разделения серебра и золота, которое остается в осадке (рисунок 2.4). Следует отметить, что на этой стадии выделяются токсичные оксиды азота, поэтому на ряде предприятий уже в настоящее время применяются методы их утилизации, которые блокируют выделение оксидов непосредственно во время химического процесса (in situ). Это азотнокислое выщелачивание в присутствии нитрата аммония, карбамида, пероксида водорода и т.п. приемы, обеспечивающие восстановление оксидов до молекулярного азота.

 

Отдельно необходимо рассмотреть переработку концентрата серебра, образующегося при выделении его в виде хлорида из сульфатных растворов выщелачивания медно-никелевых шламов. Поскольку он содержит сумму хлоридов серебра и цветных металлов, его обрабатывают горячей водой с целью предварительного обогащения путем удаления хлоридов свинца, меди, избытка хлорида натрия. Нерастворимый остаток промывают, сушат и плавят с содой с получением серебросодержащего сплава, который поступает на электрохимическое рафинирование для получения кондиционного металла.

 

 

 

 

     Рисунок 2.4 - Технологическая схема переработки цинковых цементатов

Электролитическое рафинирование - наиболее распространенный способ получения аффинированного серебра чистотой свыше 99,97% в промышленном масштабе, несмотря на высокую энергозатратность и жесткий контроль состава электролита.

 

2.1.3 Технологии производства металлов платиновой группы

 

Технология аффинажа металлов платиновой группы относится к наиболее сложным и многооперационным, поскольку эти элементы обладают общностью химических свойств. Попутно с МПГ при переработке платиновых концентратов, получаемых из шламов медно-никелевого производства, товарными продуктами являются золото, серебро, селен, теллур, кобальт, сера). Общая технологическая схема переработки шламов и получения платиновых концентратов приведена на рисунке 2.5.

 

Помимо платиновых концентратов (КП), для получения платины используется природный концентрат, так называемая шлиховая платина, уникальное сырье с содержанием ~75% платины в виде природного сплава платины и железа (минерал ферроплатина).

 

К другим видам сырья для получения платины стоит отнести:

 

- отработанные автомобильные катализаторы;

 

- электронный лом, содержащий платину и другие платиновые металлы;

 

- катализаторные сетки, выработавшие срок службы;

 

- отходы стекольной промышленности (например, фильтры для протяжки стекловолокна);

 

- иные виды катализаторов, в частности, платинорениевые катализаторы, изделия электротехнической промышленности, отходы химической промышленности.

 

 

 

 

     Рисунок 2.5 - Технологическая схема получения КП при переработке шламов медно-никелевого производства

В случае палладия наряду с вышеперечисленными источниками в качестве богатого вторичного сырья можно рассматривать также технологический лом - стоматологические сплавы.

 

Сложность аффинажа МПГ обусловлена и тем обстоятельством, что КП являются основным исходным сырьем и характеризуются высоким содержанием примесей. Например, содержание редких платиновых металлов (РПМ) в концентрате КП-2 не превышает всего 3,5
4,5%. Это обусловливает высокие затраты на аффинаж и большие объемы незавершенного производства.
 

Существующая технология переработки шламов направлена на извлечение платины, палладия и золота. Общее извлечение драгоценных металлов и извлечение РПМ в селективные концентраты остается низким: так, степень извлечения иридия является в настоящее время самой низкой и в случае концентрата КП-1 составляет 40%.

 

Важно подчеркнуть, что технология получения МПГ, в первую очередь платины и палладия, чрезвычайно консервативна, в ее основе лежит идея переработки платиновой руды, сформулированная еще в XVIII веке и заключающаяся в растворении концентрата в царской водке, последующем осаждении из раствора платинохлористоводородной кислоты гексахлороплатината (IV) аммония и его прокаливании при температуре 1000°С с получением металлической платины. Из раствора после отделения платины выделяют палладий осаждением его в виде труднорастворимой соли транс-дихлородиамминпалладия (II), которую также прокаливают с целью получения металлического палладия. Безусловно, это только ключевые моменты технологии. Им сопутствует множество переделов, обеспечивающих селективность осаждения труднорастворимых солей платины и палладия. Сюда относится и стадия удаления избытка азотной кислоты (при растворении концентрата в царской водке), и операция "доводки" растворов перед осаждением гексахлороплатината (IV) аммония, чтобы обеспечить присутствие в нем сопутствующих платиновых металлов в определенных степенях окисления (иридия - в степени окисления +3, палладия - в степени окисления +2). Необходимость последней операции вызвана тем, что разделение близких по свойствам МПГ обеспечивается тонкими различиями в термодинамических и кинетических свойствах их хлоридных комплексов.

 

Растворение в царской водке обеспечивает отделение платины и палладия от суммы редких платиновых металлов (рутений, родий, иридий), которые концентрируются в нерастворимом остатке. Исключением является осмий, который ввиду летучести его тетраоксида отделяют отгонкой в газовую фазу на головной стадии аффинажа любого сырья, содержащего осмий. Обогащенный по осмию концентрат КП-4 в настоящее время пока не производится ввиду незначительной потребности в нем. В процессе обогащения шламов осмий вместе с селеном концентрируется в кеках газоочистки и в таком виде складируется.

 

Способ растворения исходного сырья в царской водке отличается высокой степенью извлечения платины и палладия в раствор, но имеет ряд существенных недостатков:

 

- высокий расход реагентов (300
400% от стехиометрии);
 

- бурное выделение токсичных оксидов азота;

 

- наличие в образующихся растворах значительного количества нитрат-ионов, что делает невозможным их дальнейшую переработку без проведения дополнительных операций.

 

В настоящее время на большинстве предприятий используют вскрытие КП в растворе соляной кислоты с использованием в качестве окислителя пропускаемого через пульпу газообразного хлора в титановых реакторах при механическом перемешивании и температуре 70
90
°
С. При осуществлении этой операции выделяющиеся при выщелачивании газы используются для регенерации растворителей, а также как самостоятельные вскрывающие реагенты. Кроме того, высокие концентрации газообразного хлора способствуют переходу МПГ в составе комплексных соединений в высшие степени окисления, и они начинают работать как сильные окислители, ускоряя процесс растворения.
 
Однако способ гидрохлорирования характеризуется довольно медленной кинетикой. Так, для растворения 100 кг сырой платины в растворе соляной кислоты с концентрацией 300
350 г/дм
при соотношении т : ж =1:3 необходимо проводить процесс в течение 12
16 ч. По сравнению с растворением в смеси соляной и азотной кислот, гидрохлорирование обладает меньшим расходом реагентов (100
200% от стехиометрии). Отделение платины и палладия от РПМ достигается за счет подбора оптимальной концентрации кислоты, температуры и окислительно-восстановительного потенциала реакционной среды.
 
Как отмечалось выше, выделение платины из растворов основано на способности платины (IV) образовывать малорастворимое соединение гексахлороплатинат (IV) аммония -
. В процессе его осаждения хлорид аммония необходимо вводить с избытком для снижения растворимости осаждаемой соли.
 
Необходимо обратить внимание на то, что в растворе большая часть платины должна находиться в степени окисления +4, чтобы обеспечить высокий выход гексахлороплатината (IV) аммония (комплексная соль
, подобно
, хорошо растворима). При этом палладий и иридий в степени окисления +4 также образуют нерастворимые гексахлорометаллаты, изоструктурные с гексахлороплатинатjv (IV) аммония.
 
Выделение палладия возможно в форме
транс
-дихлородиамминопалладия (II)
. Для его осаждения в солянокислый раствор постепенно вводят гидрат аммиака. Так как его приливают постепенно, то первоначально часть палладия переходит в катионную форму тетраамминпалладий (II), а другая часть остается в виде тетрахлоропалладат (II) - иона. Выпадает соль Вокелена, которая при дальнейшем добавлении аммиака растворяется с образованием тетраамминпалладий (II) дихлорида. К полученному раствору постепенно прибавляется соляная кислота: при этом выпадает светло-желтый кристаллический осадок
транс
-дихлородиамминпалладия (II).
 
Восстановление выше указанных солей до металлического состояния возможно несколькими методами. Наиболее распространен способ прокаливания при температуре 800
1200
°
С.
 

Рассмотренный метод аффинажа МПГ является осадительным, а осадительные методы наиболее просты для реализации в технологической практике, в том числе и в аппаратурном оформлении.

 

Таким образом, в течение многих десятилетий в практике аффинажа на отечественных и зарубежных аффинажных предприятиях использовались и используются до сих пор схемы, которые насчитывают десятки взаимосвязанных операций с многочисленными оборотами растворов и полупродуктов, приводящие к потерям драгоценных металлов. Чрезвычайно трудоемки операции перевода МПГ в раствор с применением царской водки, спекание с пероксидом бария нерастворимых остатков, концентрирующих сумму РПМ, сплавлением со свинцом и цинком и др.

 

Гораздо более высокой производительностью характеризуется экстракционная технология аффинажа МПГ (рисунок 2.6) [26].

 

 

 

 

     Рисунок 2.6 - Экстракционная технология аффинажа МПГ

Она предусматривает выделение золота из растворов после гидрохлорирования, экстракционную очистку от примесей неблагородных металлов (олова, сурьмы, железа), экстракцию палладия и экстракцию платины (параллельно, но индивидуально). Экстракционное извлечение иона
из солянокислых растворов так же, как и примесей цветных металлов, осуществляется экстрагентом ТБФ
. Экстракцию иона
из солянокислых растворов проводят органическими сульфидами или нефтяными сульфоксидами. Применение метода жидкостной экстракции в сочетании с электрохимическими процессами позволяет извлекать в готовую продукцию не менее 90% платины и 80% палладия от их содержания в исходном сырье. Далее осуществляют промывку органической фазы и реэкстракцию. На заключительной стадии идет осаждение платины в виде солей
и транс-
, соответственно (см. выше).
 

_______________

Принципиально возможны и другие экстрагенты.
 

Рафинаты, образующиеся при экстракции платины и/или палладия, объединяют и из них электрохимически осаждают на катоде концентрат МПГ.

 

Чистые порошки родия и иридия получают, проводя последовательно операции электрохимического выделения металлов на катоде, растворения катодного осадка, экстракционной очистки и электрохимического выделения родия, электрохимической очистки иридийсодержащего раствора от примесей других МПГ с последующим осаждением иридия в виде гексахлороиридата (IV) аммония. Экстракционная технология переработки КП предусматривает разделение родия и иридия также экстракцией три-н-бутилфосфатом. При этом иридий в степени окисления +4 переходит в экстракт, а родий в степени окисления +3 остается в рафинате. Восстановление труднорастворимых солей РПМ в токе водорода приводит к образованию металлических порошков.

 

Использование экстракционных технологий аффинажа позволяет в 2-3 раза сократить объемы маточных растворов и число технологических операций и примерно в 5 раз уменьшить время, затрачиваемое на переработку исходного сырья.

 

В то же время экстракционные технологии накладывают существенные требования к проведению процессов в части пожаровзрывобезопасности и экологической безопасности. Сложными техническими задачами являются вопросы утилизации отработавшего экстрагента, предотвращения формирования третьей фазы и проникновения компонентов экстрагента в составе рафинатов и реэкстрактов на последующие переделы переработки сырья. Часть органической фазы остаётся в растворах, которые, для предотвращения сброса органики со сточными водами, нуждаются в последующей дополнительной очистке.

 

Конечными продуктами аффинажа МПГ, независимо от выбранной технологии, являются мерные слитки (для платины и палладия) и порошки.

 

 

      2.2 Поэтапное описание технологии производства драгоценных металлов

2.2.1 Технология производства золота

 

2.2.1.1 Опробование сырья

 

Поступающее на аффинаж сырье поступает на стадию опробования. Опробование сырья обычно осуществляется двумя способами:

 

- проведением приемной плавки;

 

- головным опробованием.

 

2.2.1.1.1 Приемная плавка

 

Цель проведения приемной плавки - получение однородного по химическому составу сплава. При этом в результате шлакообразования происходит максимальное удаление примесей и получается необходимый для аффинажа удобной формы сплав, из которого отбирается представительная проба.

 

Процесс проведения приемной плавки включает:

 

- приготовление шихты и плавку;

 

- отбор огненно-жидкой пробы по окончании плавки;

 

- разлив металла в слитковые изложницы;

 

- маркировку слитков;

 

- взвешивание и затаривание шлаков.

 

В процессе приемной плавки получают:

 

- слитки лигатурных сплавов;

 

- пробные слитки;

 

- слитки-оплавки;

 

- третичные шлаки;

 

- отходящие газы;

 

- лабораторные и контрольные пробы.

 

2.2.1.1.2 Головное опробование

 

Операция головного опробования относится к сыпучим материалам. В результате ее проведения достигается получение однородного по химическому составу сыпучего материала и подготовка представительной пробы. В процессе головного опробования путем измельчения, классификации и сокращения отобранного в требуемом процентном соотношении материала получают:

 

- опробованный сыпучий материал;

 

- лабораторные и контрольные пробы.

 

2.2.1.2 Лигатурная плавка

 

Лигатурную плавку проводят для получения сплава такого состава и формы, которая пригодна для проведения последующих операций аффинажа золота.

 

Сырьем для лигатурной плавки служит приемное сырье, сплавляемое с оборотными полупродуктами. К ним относятся шлам электролиза серебра, остатки анодов электролиза золота и серебра, оборотные остатки катодного золота, цементное золото после осаждения из маточных растворов, сплавы от переработки отходов. В зависимости от содержания серебра в исходном сырье и полупродуктах в расплав добавляют серебряный или медный лом (либо порошки этих металлов).

 

Лигатурная плавка включает следующие стадии:

 

- расплавление металла и оборотных полупродуктов;

 

- дозировка серебросодержащего сплава, лома или порошка;

- дозировка медного лома или порошка;

 

- отливка металла (в аноды или гранулы).

 

Расплавление металла производят в графитовых тиглях, установленных в печь индукционного типа. Перед разливом металла в анодные изложницы вставляют тонкие золотые пластины (ушки) из золота, предназначенные для подвешивания анодов на контактную штангу в электролизной ванне. Отливку расплава в аноды производят на специальных станках с комплектом наборных изложниц.

 

Розлив лигатурного золота в гранулы производят в специальную емкость, наполненную водой.

 

2.2.1.3 Растворение лигатурного золота

 

Растворение золотых лигатурных сплавов для проведения гидрометаллургического рафинирования и получения электролита для электролитического рафинирования выполняется либо электрохимическим способом, либо растворением в царской водке.

 

2.2.1.3.1 Электрохимическое растворение

 

Электрохимический способ основан на анодном растворении золотого лигатурного сплава в растворе соляной кислоты при воздействии электрического тока. Процесс проводят в электролизере с разделенным диафрагмой (ионообменной мембраной) катодным и анодным пространством, в результате чего золото на катоде не осаждается, а образует анолит - раствор золотохлористоводородной кислоты. На катоде в процессе электролиза разряжается водород. Несмотря на применение диафрагм, имеет место частичный перенос анионных комплексов золота к катоду, где происходит их восстановление с образованием осадка (цементное золото).

 

В процессе растворения золотого сплава в раствор наряду с золотом переходят все растворимые в соляной кислоте примеси. Серебро в виде хлорида выпадает в шламовый осадок.

 

2.2.1.3.2 Растворение в царской водке

 

Сырьем для растворения золота и/или приготовления электролита служат:

 

- лигатурное золото в виде гранул;

 

- золотой шлам, полученный в процессе аффинажа серебра;

 

- катодное золото в виде обрезков ушек, лент, дендритов;

 

- цементное золото, полученное при доосаждении из маточных растворов и отработанных электролитов;

 

- высокопробное лигатурное золото в виде гранул и остатков анодов.

 

Способ основан на растворении лигатурного золота и золотосодержащих материалов в царской водке, в результате которого образуется золотохлористоводородная кислота (помимо растворения в смеси соляной и азотной кислот, возможно растворение методом гидрохлорирования).

 

2.2.1.4 Электролитическое рафинирование

 

Электролиз золота основан на анодном растворении золотого сплава под действием постоянного электрического тока в растворе золотохлористоводородной кислоты, содержащем свободную соляную кислоту, и последующем осаждении золота на катоде.

 

Процесс электролиза можно рассматривать в следующей электрохимической системе:

 

     
, HCI,
, примеси
, примеси.
 

Технологический процесс производства включает следующие операции:

 

- приготовление электролита;

 

- I стадия основного электролиза;