СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПО БЛАГОРОДНЫМ МЕТАЛЛАМ СВИНЦОВОГО СПЛАВА Российский патент 1997 года по МПК C22B11/02 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к переработке их сплавов со свинцом (веркблеев).

Известен способ обогащения по благородным металлам свинцового сплава дробной кристаллизацией, основанной на использовании свойств систем Pb Au и Pb Ag. При охлаждении сплава, содержащего менее 1 2% серебра, по линии ликвидуса происходит кристаллизация чистого свинца. Серебро при этом остается в маточном расплаве. Процесс проводят в узком температурном интервале (324-304^oC) (Смирнов М. П. Рафинирование свинца и переработка полупродуктов. М. Металлургия, 1977, с.141).

Способ имеет следующие недостатки:
необходимость многократной перекристаллизации для глубокого отделения благородных металлов в виде маточного расплава;
низкое извлечение серебра (и золота) из исходного сплава;
низкая концентрация серебра (и золота) в продукте обогащения маточном сплаве, не превышающая 2-5%
Способ, наиболее близкой к предлагаемому, основан на окислительной плавке свинцового сплава, в частности свинца и присутствующих примесей (Zn, Cd, As, Sb, Se, Te и др.) с получением на первой стадии 60-65%-ного сплава по благородным металлам. Он базируется на разливочном сродстве к кислороду благородных и цветных металлов. Процесс основан на прямом взаимодействии кислорода воздуха со свинцом и примесями сопутствующих элементов с образованием на поверхности металлизированной фазы расплава оксидов, удаляемых с последней непрерывно или периодически. Благородные металлы концентрируются в металлическом свинце, масса которого в конце операции составляет 25-30% от массы сплава.

Купелирование ведут при температуре 900-950^oC, вдувая на поверхность металлического расплава воздух, обогащенный кислородом (до 28% по О). На второй стадии купелирования уже при температуре 1000-1100^oC получают серебряно-золотой сплав металл Доре [там же, стр. 169-173]
К недостаткам способа следует отнести
применение воздушно-кислородного дутья;
механические потери благородных металлов и свинца с образующимся глетом достигают 1-3 кг/т, (например, по серебру);
пылегазовыделение экологически опасных веществ PbO, As₂O₃, SeO и других из-за вдувания на поверхность расплава воздуха;
локальное окисление металлизированной фазы происходит на поверхности факела воздушного потока, так как периферийные поверхности покрыты расплавом глета.

Целью изобретения является снижение температуры процесса, а также потерь благородных металлов с расплавом глета, уменьшение улетучивания его.

Цель достигается тем что обогащение по благородным металлам свинцового сплава окислением его кислородом воздуха с получением оксидов свинца (и примесей) осуществляется при введении покрыши расплава едкого натрия на поверхность металлизированной фазы и перемешивании системы при температуре 600-700^oC.

В результате активного перемещения двухфазной системы происходит постоянная аэрация щелочного плава воздухом, создается развитая поверхность контакта фаз и, соответственно, образование на поверхности металлического расплава оксидов, прежде всего свинца, а также примесей. Оксид свинца лишь частично растворяется в щелочном плаве, в основном он накапливается в плаве в виде взвеси.

В окислительных условиях щелочной плав накапливает серу, селен, теллур, мышьяк, а также медь, цинк, кадмий и др.

При реализации способа отсутствует газо- и пылевыделение экологически опасных компонентов оксидов серы, селена, мышьяка, свинца и др.

Удельная скорость оксиления свинца и примесей зависит от температуры и интенсивности перемешивания системы.

В интервале температур 350-700^oC наблюдается последовательное увеличение скорости окисления неблагородных составляющих сплава. Как следует из табл. 1, интервал температур 600-700^oC следует оптимальным для обогащения сплава, так как при нем обеспечивается скорость окисления свинца 1.26-2.19 т/м²сут. Увеличение температуры более 700^oC является нецелесообразным из-за улетучивания оксида свинца.

Изменение интенсивности перемешивания системы свидетельствует о том, что скорость вращения нормализованной лопасти мешалки 200-400 об/мин (интервал изменения критерия Рейнольдса для металлизированной фазы 580 1160) обеспечивает оптимальную скорость окисления свинца и примесей 1.26-1.53 т/м²сут, (величина поверхности контакта принята равной площади сечения аппарата). Повышение интенсивности перемешивания более 400 об/мин не оказывает существенного влияния на скорость обогащения, но сопряжено c увеличением расхода энергии (табл. 2).

Расход щелочного плава, выполняющего функцию покрыши аккумулятора растворенного кислорода воздуха и концентратора продуктов окисления свинцового сплава, должен составлять не менее двух объемов исходного свинцового сплава. В процессе окисления сплава одна единица массы плава обеспечивает аккумулирование 0,8-0,85 единиц массы продуктов (в пересчете на свинец), т. е. в 1 кг щелочного плава удерживается до 0,8-0,85 кг свинца в виде соответствующего оксида. При этом плав характеризуется низкой вязкостью и хорошей жидкотекучестью.

Увеличение содержания твердого в щелочной покрышке способствует возрастанию вязкости ее, что сопровождается потерями диспергированного в ней свинца. Уменьшение расхода щелочи связано с необходимостью частой замены покрыши.

Признаки, отличающие предлагаемый способ от прототипа:
процесс окисления свинца и примесей осуществляется при введении на поверхность свинцового расплава покрыши расплава едкого натрия;
процесс окисления проводится при температуре 600-700^oC (в прототипе более 900^oC);
процесс окисления проводится при перемешивании двухфазной системы (в прототипе без перемешивания).

Указанные признаки не используются в прототипе и других проанализированных нами способах, что дает основание считать предлагаемый способ соответствующим критерию "новизна".

Способ описан в примерах. На обогащение поступал свинцовый сплав, золота 1,6; серебра 2,7.

Опыт 1 ( по прототипу). Проводили в купеляционной печи (площадь 0,4 м²) с подачей воздушно-кислородной смеси (28% по кислороду). Расход газа 50 л/мин. Масса обогащенного сплава составила 50 кг. Процесс вели при температуре 900-950^oC в течение трех часов. В результате получено 3,52 кг сплава с содержанием суммы благородных металлов 59,7% Выход глета в виде шлака составил 48,1 кг, что в пересчете на свинец соответствует 44,66 кг. Содержание в глете серебра 0,95 кг/т, золота 0,15 кг/т. Извлечение серебра в обогащенный продукт 96,6% золота 99,1% Количество глета, удаленного с газовой фазой 1,77 кг ( в перерасчете на свинец 1,6 кг), что составляет 3,54% от массы полученного оксида свинца.

Опыт 2 (по предлагаемому способу). Проводили в стальном реакторе объемом 0,011 м³ (диаметром 0,24 м, высота 0,25), снабженном двухлопастной нормализованной мешалкой, профилированной по поверхности днища реактора, диаметром 0,08 м, связанной с электродвигателем через редуктор с регулируемым передаточным отношением. Реактор устанавливается в шахтной электропечи с автоматической стабилизацией заданной температуры.

В реактор загружали 11 кг исходного свинцового сплава приведенного выше состава, а также щелочь, расход которой 13 кг. После достижения температуры расплава 600^oC включали перемешивание 50 об/мин (соответствует величине критерия Рейнольдса 586). Через 4,5 ч перемешивания фаз мешалку останавливали. Продолжительность отстаивания 10-15 мин. Содержимое реактора выливали в изложницы.

Масса свинцового сплава составила 0,774 кг. Содержимое в ней суммы благородных металлов 0,472 кг (61%). Выход оксида свинца 10,7 кг, что свидетельствует об отсутствии его потерь с газовой фазой. Анализ глето-щелочного сплава показал на отсутствие в нем благородных металлов.

Опыт 3. Условия, аналогичные опыту 2, но скорость вращения мешалки 75 об/мин. Установлено, что для получения 14-кратного обогащения продолжительность процесса уменьшается в 1,5 раза по сравнению с опытом 2. В результате получен свинцовый сплав с содержанием благородных металлов 60,5% Потерь свинца с газовой фазой не происходило, а извлечение благородных металлов в продукт обогащения составило более 99,9%
Опыт 4. Условия, аналогичные опыту 3, но скорость вращения мешалки 100 об/мин. Установлено, что по сравнению с опытом 3 скорость обогащения увеличилась в 1,05 раза. Остальные показатели процесса аналогичны результатам, полученным в опыте 3.

Опыт 5. Условия аналогичны опыту 2, но температура системы 700^oC. Установлено возрастание скорости обогащения по сравнению с результатами опыта 2 в 1,75 раза. Остальные показатели процесса аналогичны результатам опыта 2. Потери едкого натрия при работе в указанных условиях составили 6,9%
Опыт 6. Условия аналогичны опыту 2, но температура системы составила 800^oC. Установлено возрастание скорости обогащения по сравнению с опытом 2 в 1,86 раза.

Отсутствуют потери благородных металлов с глето-щелочным плавом. Достигнуто получение 62% сплава по содержанию благородных металлов. Потери глета с газовой фазой составили 2,3% Однако потери щелочи с газовой фазой составили 32,7%
Опыт 7. Условия аналогичны опыту 2, но температура системы составила 500^oC. Скорость обогащения уменьшилась по сравнению с опытом 2 в 1,6 раза. Остальные показатели процесса аналогичны результатам опыта 2.

Результаты опытов приведены в табл. 3.

Использование: касается переработки сплавов благородных металлов со свинцом (веркблеев). Сущность изобретения: обогащение по благородным металлам свинцового сплава окислением его кислородом воздуха с получением оксидов свинца и примесей осуществляют при введении покрыши - расплава едкого натрия на поверхность металлизированной фазы и перемешивании системы при температуре 600-700^oC. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ обогащения по благородным металлам свинцового сплава окислением его кислородом воздуха с получением оксидов свинца и примесей, отличающийся тем, что процесс осуществляют при введении покрыши расплава едкого натрия на поверхность металлизированной фазы и перемешивании системы при температуре 600 700^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность перемешивания изменяется в интервале изменения величины центробежного критерия Рейнольдса 580 11600.