ШИХТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ПЛАВКОЙ Российский патент 2001 года по МПК C22B11/02 C22B7/02 C22B7/04 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов (БМ) и может быть использовано при производстве металлов платиновой группы (МПГ), золота и серебра.

В производстве благородных металлов образуются различные нецелевые продукты и отходы, содержащие МПГ, серебро, золото, в частности, такие как пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов (н.о. пылевозгонов), а также оборотные и условно-отвальные шлаки.

Характерной особенностью пылевозгонов или н.о. пылевозгонов является то, что их основа представлена большим числом различных неблагородных элементов и их соединений, главным образом легколетучих (селен, свинец, висмут и др.), хлоридом серебра, а также сажистым углеродом, кремнеземом и другими тугоплавкими оксидами.

Основу шлаков производства МПГ составляют силикаты натрия, кальция, железа, магния и других неблагородных металлов. Оборотные шлаки содержат довольно много запутавшихся в основе шлака корольков целевых сплавов пирометаллургического обогащения, состоящих из МПГ, золота, серебра, а также меди, теллура, селена, сурьмы, висмута и др.

Оборотные шлаки подвергают обычно обеднительному переплаву, получая при этом обедненные условно-отвальные шлаки. Для проведения обеднительного переплава оборотных шлаков известны различные составы шихт, дающих удовлетворительные показатели извлечения благородных металлов. Переработка же пылевозгонов или н.о. пылевозгонов представляет значительно большие трудности.

В общедоступной литературе не описаны составы шихт для извлечения БМ из пылевозгонов методом плавки. Указывается, например, лишь то, что переработка отходов может осуществляться пирометаллургическим путем - плавкой шихты, содержащей в качестве флюсов соду, буру, стекло и в некоторых случаях уголь, а в качестве коллектора благородных металлов применяют медь [Основы металлургии. Т. 5. - М.: Металлургия, 1968, с. 316].

Для извлечения благородных металлов из различных нерастворимых остатков, образующихся в гидрометаллургических переделах аффинажных производств, известна шихта для плавки следующего состава [Сидоренко Ю.А., Ефимов В. Н. - Цветные металлы, 1996, N 5, с. 75], %:
- оксид кальция - 10-13;
- силикатное стекло - 17-20;
- нерастворимые остатки (н.о.) - остальное.

Данная шихта наиболее близка к заявляемой и принята за прототип.

К недостаткам прототипной шихты при использовании ее для плавки пылевозгонов или и.о. пылевозгонов, относятся;
- большой вынос пыли при плавке;
- получение в процессе плавки ковкого (пластичного) целевого сплава, который не может быть измельчен до порошкообразного состояния, необходимого для его гидрометаллургической переработки;
- не обеспечивается получение при плавке маловязких и легкоплавких шлаков, что приводит к повышенным остаточным содержаниям благородных металлов в шлаках.

Техническим результатом данного изобретения является устранение указанных недостатков.

Этот результат достигается тем, что предлагается шихта для извлечения благородных металлов плавкой, содержащая промпродукты и отходы производства благородных металлов и материал, содержащий оксид кальция, согласно изобретению качестве промпродуктов и отходов производства она содержит пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов, содержащие благородные металлы, и оборотные силикатные шлаки производства металлов платиновой группы, в качестве материала, содержащего оксид кальция, - оксид кальция или промпродукты на основе оксида кальция, при следующем соотношении компонентов, %:
Оксид кальция или промпродукты на основе оксида кальция - 5-15
Оборотный силикатный шлак производства металлов платиновой группы - 30-60
Пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов - Остальное.

Силикатная основа оборотного шлака способствует окомкованию влажной пыли при сушке шихты и участвует в процессе восстановления серебра из AgCl. Выплавляемые из шлака корольки не только обладают высокой хрупкостью сами, но способны придать хрупкость и дополнительному количеству присоединенных к ним сплавов на серебряно-свинцовой основе.

Содержание оборотного силикатного шлака в шихте менее 30% недостаточно для того, чтобы обеспечить требуемую температуру ее плавления (не выше 1300^oC), вне зависимости от типа используемых промпродуктов и (или) отходов.

Кроме того, при этом часто не достигается и эффект охрупчивания целевого сплава.

Содержание оборотного шлака в шихте, равное 30%, обеспечивает удовлетворительные показатели извлечения БМ практически из всех разновидностей пылей или н.о. пылевозгонов. Увеличение содержания оборотного шлака в шихте от 30 до 60% способствует непрерывному улучшению количественных показателей извлечения БМ при использовании любых из известных в практике производства БМ типов используемых промпродуктов и (или) отходов.

Увеличение содержания добавки оборотного шлака в шихте более 60% нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему улучшению показателей извлечения БМ при плавке, снижая при этом полезный проплав н.о. пылей.

Реакция восстановления хлорида серебра компонентами шлака сопровождается понижением содержания оксида натрия в шлаке. С целью сохранения оптимальных свойств (вязкости и плавкости) шлакового расплава по ходу металлизации хлорида серебра, в шихту вводится добавка оксида кальция или добавка какого-либо материала на его основе.

Снижение содержания оксида кальция в шихте менее 5% нежелательно, так как может привести к неполному протеканию реакции восстановления хлорида серебра. Увеличение содержания оксида кальция более 15% также нецелесообразно, так как ведет к образованию при плавке излишне основных шлаков.

Примеры использования
Пример 1. Для приготовления шихты взяли 29,0 г н.о. пылей электрофильтров (по сухой массе), 29,0 г измельченного оборотного силикатного шлака аффинажного производства и 6,5 г оксида кальция (извести). Все компоненты шихты перемешали, шихту загрузили в алундовый тигель и поместили в шахтную лабораторную электропечь. После 45-минутной изотермической выдержки при температуре 130^oC тигель с продуктами плавки извлекли из печи. После охлаждения продукты плавки извлекли из тигля, разделили по естественным границам раздела фаз. При этом было получено: 35,0 г шлака, 5,8 г металлизированного тяжелого сплава и 4,3 г халькогенидного штейноподобного сплава. Шлак по результатам спектрального анализа не содержал МПГ, золота и серебра. Целевые продукты плавки - металлизированный тяжелый сплав и штейноподобный халькогенидный (т.н. "легкий") сплав обладали достаточной для механического измельчения хрупкостью, были измельчены на лабораторном виброизмельчителе до крупности минус 0,315 мм и проанализированы на содержание МПГ, золота и серебра (табл. 1).

МПГ и золото из измельченных целевых продуктов плавки предложенной шихты могут быть далее легко переведены в хлоридный раствор известными способами, в том числе, и с использованием наиболее прогрессивного метода хлорирования в растворе соляной кислоты (см. И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев, В.Ф. Борбат и др. Металлургия благородных металлов. Изд. 2, под ред. Л.В. Чугаева. - М.: Металлургия, 1987, с. 416).

Пример 2. Для приготовления шихты взяли 592 кг влажных (W = 45%) н.о. пылевозгонов электрофильтров производства МПГ, 324 кг оборотного гранулированного шлака (W= 5%) производства МПГ и 138 кг влажных (W=50%) кеков на основе оксида кальция.

Все исходные влажные компоненты шихты были разделены на шесть равных порций и загружены послойно в 6 лодочек, по 175-176 кг в каждую (см. табл. 2).

Всего было подготовлено 6 лодочек шихты, которые были одновременно загружены в сушильную электропечь с выдвижным подом. Параметры сушки шихты: температура - 300^oC, время - 9 часов.

После сушки смесь всех компонентов шихты из 6 лодочек пересыпали в загрузочный бункер. Затем шихту из бункера загрузили на плавку в отражательную топливную печь поворотного типа.

Печь включили на разогрев и осуществили плавку шихты. Температура расплава в печи перед сливом продуктов плавки была определена с помощью инфралучевого пирометра и составляла 1200-1250^oC.

Продукты плавки были слиты из печи в чугунные ковши-изложницы. После остывания из ковшей было извлечено 428 кг шлака и 96,2 кг целевого сплава благородных металлов.

Целевой сплав благородных металлов обладал достаточной хрупкостью и был измельчен в шаровой мельнице до крупности минус 1 мм. Продукты плавки были опробованы и проанализированы на содержание МПГ, золота и серебра. Опробование целевого сплава проводили после его измельчения, опробование шлака провели отбором пробы при сливе - из огненно-жидкого состояния.

Содержание благородных металлов в полученных продуктах плавки представлено в табл. 3.

Измельченный целевой сплав был далее подвергнут растворению и переработке с использованием известных методов.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано при производстве металлов платиновой группы, золота и серебра. Предлагаемая шихта содержит оксид кальция или промпродукты на основе оксида кальция 5-15 мас.%, оборотный силикатный шлак производства металлов платиновой группы 30-60 мас.%, пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов - остальное. Шихта позволяет уменьшить вынос пыли при плавке, получить хрупкий целевой сплав, обеспечить получение при плавке маловязких и легкоплавких шлаков. 3 табл.

Шихта для извлечения благородных металлов плавкой, содержащая промпродукты и отходы производства благородных металлов и материал, содержащий оксид кальция, отличающаяся тем, что в качестве промпродуктов и отходов производства она содержит пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов, содержащие благородные металлы, и оборотные силикатные шлаки производства металлов платиновой группы, в качестве материала, содержащего оксид кальция, - оксид кальция или промпродукты на основе оксида кальция при следующем соотношении компонентов, %:
Оксид кальция или промпродукты на основе оксида кальция - 5 - 15
Оборотный силикатный шлак производства металлов платиновой группы - 30 - 60
Пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов - Остальное