ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗОЛОТОСЕРЕБРЯНОГО СПЛАВА Российский патент 1997 года по МПК C22B11/02 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к пирометаллургическому обогащению концентратов аффинажа золота и серебра в процессе разделительной плавки.

В сырьевом балансе аффинажного производства золота и серебра существенную долю составляют материалы с относительно низким содержанием благородных металлов (БМ). В эту группу входят так называемые цинковые (цианистые) осадки, получаемые при цементационной обработке золотосодержащих цианистых растворов металлическим цинком. Цинковые осадки в среднем содержат, мас. 4-10 золота; 2-8 серебра; 30-60 цинка; 4-15 свинца; 1-3 меди, небольшое количество кремнезема и щелочных металлов /1/.

Наиболее простым методом переработки этих осадков является обогатительная плавка с получением золото-серебряного сплава и шлака. В качестве шихты при этом используется исходный концентрат в смеси с различными флюсами. Для более глубокого окисления неблагородных элементов при плавке и их ошлаковывания в эту смесь (шихту) добавляются различные окислители.

Известна шихта для получения золото-серебряного сплава, которая принята за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение /2/.

Известная шихта включает исходный концентрат (осадки), соду, буру, кварцевый песок и окислитель натриевую селитру.

Недостатком известной шихты является то, что при ее плавке не обеспечивается высокая степень извлечения золота и серебра в целевой сплав, а также не достигается высокая степень разделения золота и серебра от неблагородных элементов.

Указанные недостатки шихты-прототипа обусловлены высокой основностью образующегося шлака и относительной низкой степенью окисления неблагородных элементов, содержащихся в цинковых осадках, при разогреве и плавке шихты.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности переработки концентратов аффинажа, содержащих преимущественно золото, серебро, цинк и свинец.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении степени извлечения золота и серебра в целевой сплав и селективности процесса за счет увеличения степени ошлакования неблагородных примесей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную шихту, содержащую буру, кварцевый песок и исходный концентра, включающий преимущественно золото, серебро, цинк и свинец, согласно изобретению, дополнительно введен оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Бура 30-44
Кварцевый песок 14-23
Оксид кальция 4-6
Концентрат аффинажа, содержащий золото, серебро, цинк и свинец - Остальное
Назначение флюсов и добавок в заявляемой шихте следующее.

Кварцевый песок вводится с целью связывания в устойчивые силикатные комплексы типа [nMeO•mSiO₂] оксидов цинка и свинца (PbO, ZnO), имеющих щелочные свойства. Оксид кальция применяется как шлакообразующий флюс, повышающий межфазное натяжение на границе шлак целевой сплав, способствующий коалесценции капель сплава благородных металлов и выделению их из шлаковой фазы. Бура используется как реагент, окисляющий при своем разложении неблагородные металлы, содержащиеся в цинковых осадках, по реакциям (1, 2) и как основа образующегося нейтрального шлака с высокой экстрагирующей способностью по отношению к оксидам неблагородных металлов

Zn + H₂O ⇄ ZnO + H₂ 400-500^° C (2)
Нижний и верхний предел содержания буры в шихте обеспечивают при разогреве и плавке с цинковыми осадками, соответственно с низким и высоким содержанием цинка и свинца, высокую степень окисления неблагородных металлов выделяющимися парами воды, а получающееся количество безводного тетрабората натрия достаточно для растворения оксидов неблагородных металлов и образования шлака с оптимальными физико-химическими свойствами.

Снижение содержания буры в шихте, менее 30% приводит к уменьшению степени ошлакования неблагородных металлов и образованию тугоплавких шлаков, а увеличение, более 44% нецелесообразно, так как не улучшает показателей плавки.

Верхний и нижний пределы содержания кварцевого песка в шихте обеспечивает при плавке концентратов соответственно с высоким и низким содержанием цинка и свинца, образование устойчивых силикатных соединений этих металлов типа 2ZnO•SiO₂, PbO•SiO₂. Выход за предельные содержания кремнезема в шихте приводит к снижению степени ошлакования неблагородных металлов при расходе ниже заявляемого предела и увеличения остаточного содержания золота и серебра в шлаке при расходе выше заявляемого предела вследствие его тугоплавкости.

Верхний и нижний пределы содержания в шихте оксида кальция обеспечивают при плавке оптимальные поверхностные свойства шлакового расплава и относительно низкое остаточное содержание в шлаке золота и серебра.

Снижение содержания оксида кальция в шихте, менее 4% уменьшает поверхностное натяжение шлака, а увеличение, более 6% повышает его температуру плавления, в результате в обоих случаях в шлаке возрастает остаточное содержание благородных металлов.

Сопоставительный анализ заявляемой шихты с прототипом показывает, что заявляемый состав шихты отличается от известного введением нового компонента
оксида кальция. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Для доказательства соответствия изобретения критерию "Изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в "Уровень техники".

Заявляемая шихта для получения золото-серебряного сплава соответствует требованию изобретательского уровня, т.к. обеспечивает повышение селективности процесса плавки, позволяя выводить основную долю свинца и цинка в условно-отвальный шлак на начальной операции технологического цикла, а также обеспечивает высокую степень извлечения благородных металлов в целевой сплав. В результате повышается эффективность переработки концентратов аффинажа, что не следует явным образом из известного уровня техники.

Примеры использования заявляемой шихты
Для экспериментальной проверки заявляемой шихты использовали цинковые осадки, составы которых приведены в табл.1.

Приготовили девять шихт, каждая массой 100 г, три из которых соответствовали заявляемым, а шесть запредельным составам. Каждую загружали в шамотовый тигель, расплавляли и выдерживали при 1250^oC в течение 60 мин в тигельной печи с силитовыми нагревателями. Охлажденные продукты шлаки и золото-серебряный сплав выбивали из тигля и разделяли по естественной границе раздела и взвешивали. Пробу от сплавов брали стружкой засверливанием слитка в трех точках, шлаки измельчали в порошок и анализировали на содержание элементов с использованием спектрального и химического методов анализа.

Данные по составам шихт, выходу продуктов плавки, содержанию в них благородных металлов, цинка и свинца приведены в табл.2. Поскольку заявляемая шихта при разогреве обеспечивает интенсивное окисление неблагородных металлов парами воды, а образующийся шлак обладает оптимальными физико-химическими свойствами, при обогатительной плавке достигаются высокая степень извлечения благородных металлов в целевой сплав и селекции их от основных неблагородных компонентов цинка и свинца. Как видно из данных табл.2 заявляемая шихта обеспечивает получение целевых сплавов ВМ с содержанием суммы золота и серебра 74,3-80,4% и шлаков, по результатам спектрального анализа, не содержащих БМ. Переход от заявляемых (1-3) к запредельным (4-9) составам шихт приводит к ухудшению показателей плавки.

Пример использования шихты-прототипа.

Для сравнения показателей заявляемой шихты и шихты-прототипа провели опыт обогатительной плавки концентрата "Б" по типовой промышленной шихте. Шихта на плавку содержала, г: 55,0 концентрата "Б"; 23,0 соды; 8,0 буры; 8,0 кварцевого песка; 6,0 натриевой селитры (в сумме 100,0 г). Плавку, разделение и анализ продуктов провели по указанной методике.

В результате плавки получили 14,0 г золото-серебряного сплава и 73,3 г шлака. Сплав содержал, мас. 25,4 золота; 27,6 серебра; 14,1 цинка; 24,8 свинца. В шлаке содержалось, соответственно, мас. 0,23 золота; 0,38 серебра; 25,3 цинка; 2,8 свинца.

Сравнение достигнутых показателей от использования заявленной и известной шихт представлено в табл.3.

Таким образом, данные табл.3 показывают, что использование заявляемой шихты позволяет повысить при плавке извлечение благородных металлов в целевой сплав, сократить потери золота и серебра со шлаками, за счет более высокой селективности выводить на начальной операции из технологического цикла основную долю свинца и цинка в условно-отвальный шлак, что значительно повышает эффективность переработки концентратов аффинажа.

Для доказательства критерия "Промышленное применение" достаточно указать, что прорабатывается вопрос об использовании заявляемой шихты на Приокском заводе цветных металлов в 1995 году.

Использование: касается пирометаллургического обогащения концентратов аффинажа золота и серебра в процессе разделительной плавки. Сущность: шихта содержит буру, кварцевый песок, и исходный концентрат, содержащий преимущественно золото, серебро, цинк и свинец и дополнительно оксид кальция. 3 табл.

Шихта для получения золотосеребряного сплава, содержащая буру, кварцевый песок и исходный концентрат, содержащий преимущественно золото, серебро, цинк и свинец, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Бура 30 44
Кварцевый песок 14 23
Оксид кальция 4 6
Исходный концентрат, содержащий преимущественно золото, серебро, цинк, свинец Остальноей