СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЕРЕБРА Российский патент 1997 года по МПК C22B11/02 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к получению металлического серебра из вторичного серебросодержащего сырья, представляющего собой хлорид, бромид, иодид, сульфит, сульфат серебра или их смеси.

Известен способ получения металлического серебра из его хлорида, бромида, сульфида (Металлургия благородных металлов /Под ред. Чугаева Л.В. М: Металлургия, 1987, с. 350-355) плавкой соли серебра с карбонатом натрия при 1100-1200^oC. При этом получают жидкое серебро и шлак на основе хлорида натрия.

Недостатками способа являются существенные потери серебра со шлаком (0,3-1,5 мас.) и пылью (1-2 мас.), а также высокая энергоемкость процесса.

Известен способ получения металлического серебра из его хлорида, сульфата и сульфида (патент США N 4388109, кл. B 22 F 9/00, C 22 B 11/00, 1983), включающий смешение соли серебра с карбонатом натрия, который берут со 100% избытком к стехиометрии, спекание смеси при 500-650^oC в течение 1-3 ч, охлаждение полученного спека в нагревательной печи до 100^oC, его измельчение и обработку водой с отделением осадка серебра.

Недостатками способа являются неполнота восстановления серебра, что снижает чистоту конечного продукта, и относительно большой расход щелочного агента. Неполнота восстановления серебра (99,6%) обусловливает получение серебра чистотой 99,5 мас.

Изобретение направлено на решение технической задачи повышения степени восстановления серебра и его чистоты, а также на снижение расхода щелочного агента.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения металлического серебра, включающем смешение соли серебра со щелочным агентом, спекание смеси, охлаждение спека и обработку водой с отделением осадка серебра, согласно изобретению в качестве щелочного агента используют гидроксид калия или натрия, который берут в количестве 120-150% от стехиометрии, перед спеканием смесь таблетируют, спекание осуществляют при 400-500^oC, а охлаждение спека и обработку его водой производят одновременно.

На решение поставленной задачи направлено то, что спекание осуществляют в две стадии, при этом после первой стадии спек охлаждают на воздухе до комнатной температуры, измельчают и таблетируют повторно.

Поставленная задача решается и тем, что продолжительность спекания на одной стадии составляет 0,3-1,0 ч.

Решение поставленной задачи способствует то, что таблетирование смеси осуществляют при давлении прессования 15-25 МПа.

В качестве соли серебра могут быть использованы его хлорид, бромид, иодид, сульфид, сульфат и другие малорастворимые соли серебра, а также смеси этих солей.

Использование гидроксида калия или натрия в качестве щелочного агента позволяет снизить до 400-500^oC температуру спекания вследствие более интенсивного взаимодействия между реагентами при образовании расплава гидроксида щелочного металла в зоне реакции. Использование гидроксида калия или натрия в количестве менее 120% от стехиометрии не позволяет повысить степень восстановления серебра и его чистоту, а при количестве щелочи более 150% будет происходить подплавление таблет, что затрудняет из извлечение из прокалочной печи и загрязняет материалом поддона.

Таблетирование смеси соли серебра с гидроксидом натрия или калия интенсифицирует степень их взаимодействия за счет увеличения площади контакта между частицами смеси и позволяет осуществить процесс без использования тиглей, материал которых, как правило, является источником загрязнения конечного продукта. Таблетирование реагентов при давлении прессования менее 15 МПа не обеспечивает достаточной механической прочности таблет и необходимой площади контакта между частицами смеси, а при давлении более 25 МПа получается излишне плотная смесь, что препятствует выделению паров воды, образующихся в процессе химического взаимодействия реагентов.

Осуществление спекания в две стадии обусловлено тем, что при проведении спекания в одну стадию степень восстановления серебра не превышает 99,9% по причине блокирования микрочастиц соли серебра продуктами реакции (серебром, хлоридом калия или натрия). Для вскрытия непрореагировавших частиц и обеспечения контакта со щелочью таблеты после первой стадии спекания извлекают из печи, охлаждают на воздухе до комнатной температуры, измельчают, повторно таблетируют и спекают. При этом степень восстановления достигает 100%
Осуществление спекания в одну или две стадии при температуре ниже 400^oC не позволяет достичь высокой степени восстановления серебра, а при температуре выше 500^oC существенно возрастает энергоемкость процесса при незначительном сокращении расхода щелочного агента.

Продолжительность спекания ниже 0,3 ч на одной или каждой из двух степеней спекания не позволяет достичь необходимой степени восстановления серебра, а выше 1,0 ч нецелесообразна из соображений энергоемкости процесса.

Особенностью предлагаемого способа является возможность одновременного охлаждения спека и обработки его водой, что позволяет исключить конечную операцию измельчения и ускорить растворение продуктов взаимодействия вследствие повышения температуры воды.

Пример 1. 100 г хлорида серебра смешивают с 49 г (125% от стехиометрии) гидроксида калия, прессуют в таблетку при давлении 20 МПа, помещают в прокалочную печь, нагретую до 450^oC, выдерживают в течение 0,5 ч, извлекают из печи и погружают в сосуд с холодной дистиллированной водой. Для ускорения растворения хлорида и гидроксида калия содержимое сосуда перемешивают в течение 0,25 ч. Осадок серебра отфильтровывают, промывают до pH 7 и сушат при 100^oC. Анализ полученного металлического серебра показал присутствие примеси хлорида серебра в количестве 0,35 мас. что соответствует степени восстановления серебра 99,74%
Основные условия получения металлического серебра и полученные результаты по данному примеру и примерам 2-12 сведены в таблицу.

В примерах 2-5 процесс ведут аналогично примеру 1. Отличие заключается в используемой соли серебра и гидроксида щелочного металла, их количественном соотношении, а также в параметрах операций таблетирования и спекания.

Пример 6. 100 г хлорида серебра смешивают с 49 г (125% от стехиометрии) гидроксида калия, прессуют в таблету при давлении 20 МПа, помещают в прокалочную печь, нагретую до 450^oC, выдерживают в течение 0,5 ч, извлекают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Затем охлажденную таблету измельчают, повторно таблетируют и снова помещают в прокалочную печь. После выдержки в течение 0,5 ч при 450^oC таблету извлекают из печи и погружают в сосуд с холодной дистиллированной водой. Для ускорения растворения хлорида и гидроксида калия содержимое сосуда перемешивают в течение 0,25 ч. Осадок серебра отфильтровывают, промывают до pH 7 и сушат при 100^oC. Полученное металлическое серебро представляет собой конгломераты размером 400-1000 мкм, которые легко разрушаются с образованием частиц размером 10-100 мкм. Анализ серебра показал полное отсутствие примеси хлорида серебра, что свидетельствует о 100% восстановлении серебра. Вес конечного продукта равен 75,185 г (степень извлечения серебра 99,97%), чистота продукта составляет 99,99%
В примерах 7-12 процесс ведут в соответствии с условиями примера 6. Отличие заключается в используемой соли серебра и гидроксида щелочного металла, их количественном соотношении, а также в параметрах операций таблетирования и спекания.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ получения металлического серебра позволяет повысить чистоту конечного продукта до 99,99% при обеспечении 100% степени восстановления серебра. По сравнению с прототипом температура процесса снижена на 100-150^oC, а расход щелочного агента на 25-40% относительно стехиометрии.

Использование: касается получения металлического серебра из вторичного серебросодержащего сырья, представляющего собой хлорид, бромид, иодид, сульфит, сульфат серебра или их смеси. Сущность изобретения заключается в смешении соли серебра с гидроксидом калия или натрия, взятых в количестве 120-150% от стехиометрии, таблетировании смеси при давлении прессования 15-25 МПа, спекании при 400-500^oC в течение 0,3-1,0 ч, охлаждении спека в процессе его водной обработки с отделением осадка серебра. Операция спекания может быть проведена в две стадии, при аналогичных технологических параметрах для каждой стадии, причем после первой стадии спек охлаждают на воздухе до комнатной температуры, измельчают и таблетируют повторно. Способ позволяет повысить степень восстановления серебра до 99,9-100% и его чистоту до 99,9%, а также снизить расход щелочного агента. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения металлического серебра, включающий смешение соли серебра с щелочным агентом, спекание смеси, охлаждение спека и обработку водой с отделением осадка серебра, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют гидроксид калия или натрия в количестве 120 150% от стехиометрии, перед спеканием смесь таблетируют, спекание осуществляют при температуре 400 - 500^oС, а охлаждение спека и обработку водой проводят одновременно. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спекание осуществляют в две стадии, при этом после первой стадии спек охлаждают на воздухе до комнатной температуры, измельчают и таблетируют повторно. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что продолжительность спекания на одной стадии составляет 0,3 1,0 ч. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что таблетирование осуществляют при давлении прессования 15 25 МПа.