СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2008 года по МПК C22B11/02 C22B9/05 

Описание патента на изобретение RU2318886C1

Предлагаемое изобретение относится к малоотходной металлургии благородных металлов, в частности к способу рафинирования металлов, и оно может быть использовано для увеличения степени извлечения благородных металлов из сплавов и их чистоты.

Известен способ вакуумного рафинирования металла, включающий понижение давления смеси газов над поверхностью расплава до получения парциальных давлений газов над расплавом ниже парциальных давлений газов в расплаве, обработку расплава пульсациями давления (Каблуковский А.Ф. и др. "Обзорная информация". Москва, Черметинформация, 1985, с.14-16).

В известном способе над поверхностью расплава создают разрежение, которое пульсирует в диапазоне высоких частот.

Недостатком способа является невозможность обеспечить требуемую степень рафинирования металла, поскольку мала глубина обработки, что в целом не позволяет получать металл требуемого качества.

Наиболее близким способом является способ рафинирования благородных металлов, включающий расплавление исходного материала, насыщение расплава газовой композицией с образованием соединений примесей в виде продуктов насыщения и их удаление (RU, 2086685, МПК С22 В 11/02, 1997).

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание способа рафинирования материала, содержащего благородные металлы, с наиболее полным извлечением их со сверхвысокой чистотой.

Технический результат в предлагаемом изобретении достигают созданием способа рафинирования благородных металлов, включающего расплавление исходного материала, насыщение расплава газовой композицией с образованием соединений примесей в виде продуктов насыщения и их удаление, в котором, согласно изобретению, насыщение проводят газообразной композицией, состоящей, по крайней мере, из двух газовых компонентов, образующих соединения с примесями, при постоянном сверхвысоком давлении, удаление примесей проводят адсорбцией продуктов насыщения путем фильтрации расплава в вакууме через фильтр из сорбирующего материала с высокой удельной поверхностью, температура нагрева которого выше температуры расплава.

Предлагаемый способ имеет ряд дополнительных преимуществ по сравнению с известными способами рафинирования:

- максимальное отношение количества извлеченного металла к весу сорбирующего материала;

- низкую энергоемкость процесса рафинирования на единицу веса извлеченных примесей;

- возможность комплексно-дифференционного извлечения разных, в том числе редкоземельных элементов из основного примесного сплава;

- высокую экологичность, особенно при рафинировании извлекаемого урана и плутония из отработанного ядерного топлива.

Использование в качестве материала фильтра сорбирующего материала с высокой удельной поверхностью 500-1000 м2/г позволяет извлекать примеси в виде соединений с газообразными композициями насыщения.

Изобретение также характеризуется тем, что температура нагрева фильтра выше температуры расплава на 100-200°С.

Это обеспечивает создание более высокой чувствительности сорбирующего материала и, как следствие, увеличение глубины извлечения.

Насыщение расплава под давлением 10-500 МПа в течение 15-45 мин позволяет максимально связать растворенные в расплаве примеси в устойчивое соединение типа карбиды, нитриды и т.д.

Использование температуры расплава в момент его насыщения газообразной композицией выше температуры плавления исходного материала на 100-300°С позволяет повысить растворимость газообразных компонентов в расплаве.

Адсорбцию продуктов насыщения проводят в вакууме 10-2-10-3 мм рт.ст.

Использование в качестве газообразной композиции, например, кислорода и углеводородов или кислорода, углеводородов и азота зависит от состава примесей, подлежащих удалению в результате образования соединений, которые отшлаковывают на сорбирующей поверхности.

В предлагаемом способе рафинирования металла для получения более чистого металла и создания условий избирательного извлечения примесей возможно повторение операции, из которых состоит предлагаемый способ.

Повторение операций и их последовательность определяют в зависимости от химсостава примесей (см. примеры выполнения).

Режимы проведения операций рафинирования определены опытным путем и выход их значений за пределы указанных не позволит решить поставленную задачу, т.е. осуществить способ рафинирования материала, содержащего благородные металлы с наиболее полным извлечением их и со сверхвысокой чистотой.

В случае, если, например, сорбирующий материал будет иметь меньшую удельную поверхность, чем 500-1000 м2/г, а его температуру - ниже температуры расплава, то рафинирование не будет полным.

Сорбирующий материал с удельной поверхностью больше 1000 м2/г в настоящее не существует.

В случае, если процесс насыщения расплава будет проходить при режимах ниже указанных в описании, т.е. ниже давления 10-500 МПа и ниже температур насыщения расплава, то эти режимы не могут обеспечить связывание всех элементов примесей в устойчивое соединение.

Если процесс насыщения расплава будет проходить при режимах выше указанных в описании, то в несколько раз возрастает стоимость процесса и оборудования.

В случае в процессе рафинирования не полного извлечения примесей за счет образования устойчивого соединения и их сорбции, оставшиеся элементы примесей реагируют с материалом фильтра и остаются на его поверхности.

В качестве материала реакционного фильтра используют сорбирующий материал, разработанный и запатентованный заявителем.

Примеры осуществления предлагаемого способа

Пример 1. Исходным материалом взят золотой шлам, содержащий золото Au-81%, железо Fe-7%, медь Cu-3%, кремний Si-5%, серу S-1%, углерод С-1%.

Газовая композиция, которую использовали для проведения способа рафинирования, состоит из кислорода O2 -5%, ацетилена C2H2 - 7%, азота N2 - остальное.

Исходный материал нагревают до температуры 1500°С, насыщают газовой композицией под давлением 200 МПа в течение 15 минут и подвергают сорбции и фильтрации через материал с удельной поверхностью 1500 м2/г при температуре 1650°С в вакууме 5·10 мм рт.ст.

Анализ химического состава шлама показал, что содержание золота возросло до 99,5% за одну операцию рафинирования, повторная обработка расплава только за счет реакции фильтрации повышает концентрацию золота до 99,97%.

Пример 2. Исходным материалом взят палладиевый концентрат, содержащий палладий Pd-43%, медь Cu-13%, серебро Ag-27%, серу S-13%, мышьяк As-3%, теллур Tl-1%.

Газовая композиция, которую использовали при проведении способа рафинирования, состоит из кислорода O2-7%, ацетилена С2H2-15%, азота N2-78%.

Исходный материал нагревают до температуры 1700°С, насыщают газовой композицией под давлением 150 МПа в течение 30 минут и подвергают сорбции - фильтрации через материал с удельной поверхностью 1700 м2/г при температуре 1750°С в вакууме 10-2 мм рт.ст.

Химический анализ палладиевого сплава показал, что после акта рафинирования его состав стал равен: палладий Pd-97%, серебро Ag-1,5%, медь Cu-0,5%, теллур Tl-1%.

Повторное рафинирование в две стадии привело к увеличению концентрации палладия: Pd-98,9%, серебро Ag-1,01%, медь Cu-0,001%, Tl-0,005%.

Похожие патенты RU2318886C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИОННЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СИАЛОНА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ 2006
  • Степанов Николай Викторович
  • Стельмак Светлана Евгеньевна
  • Павлов Михаил Андреевич
  • Александров Петр Анатольевич
  • Лукин Евгений Степанович
RU2329997C2
СПОСОБ ЗОННОЙ ПЛАВКИ (ВАРИАНТЫ) 2003
  • Темкин Л.И.
  • Степанов Н.В.
  • Лебедев В.И.
  • Гарусов Ю.В.
  • Романов В.Г.
  • Павлов М.А.
  • Полтараков Г.И.
  • Черников О.Г.
RU2240385C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЧЕРНОВУЮ МЕДЬ 2008
  • Цымбулов Леонид Борисович
  • Цемехман Лев Шлемович
  • Князев Михаил Викторович
RU2359046C1
Способ совместного получения стали и портландцемента и технологическая камера для реализации способа 2017
  • Ласанкин Сергей Викторович
RU2674048C2
Способ получения стали и портландцемента и технологические камеры для реализации способа 2018
  • Ласанкин Сергей Викторович
RU2710088C1
Способ производства стали, электроэнергии и портландцемента 2021
  • Ласанкин Сергей Викторович
RU2775976C1
СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЗОЛОТО- И СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 1995
  • Ермаков А.В.
  • Сивков М.Н.
  • Никифоров С.В.
  • Мазалецкий А.Г.
  • Горбатова Л.Д.
  • Дмитриев В.А.
  • Матюхин П.А.
  • Афанасьев О.Ю.
  • Масленников В.С.
RU2086685C1
Способ производства ферросплавов и портландцемента 2021
  • Ласанкин Сергей Викторович
RU2768304C1
Способ электролитического рафинирования чернового теллура 2023
  • Тимофеев Константин Леонидович
  • Воинков Роман Сергеевич
  • Шунин Владимир Александрович
  • Мальцев Геннадий Иванович
  • Новокшанова Вера Николаевна
  • Межогских Валентин Васильевич
RU2817809C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ВКЛЮЧАЯ ПЕРЕРАБОТКУ ЮВЕЛИРНОГО ЛОМА И РАФИНИРОВАНИЕ ЗОЛОТА 2013
  • Анисимов Олег Владимирович
  • Анисимов Дмитрий Олегович
  • Темченко Виталий Сергеевич
  • Темченко Константин Витальевич
RU2525959C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к способу рафинирования благородных металлов и оно может быть использовано для увеличения степени извлечения благородных металлов из сплавов и их чистоты. Техническим результатом является создание способа рафинирования материала, содержащего благородные металлы к наиболее полному извлечению их со сверхвысокой чистотой. Способ рафинирования благородных металлов включает расплавление исходного материала, насыщение его газовой композицией с образованием соединений примесей в виде продуктов насыщения и их удаление. При этом насыщение проводят газообразной композицией, состоящей, по крайней мере, из двух газовых компонентов, образующих соединения с примесями, при постоянном сверхвысоком давлении. Удаление примесей проводят адсорбцией продуктов насыщения путем фильтрации расплава в вакууме через фильтр из сорбирующего материала с высокой удельной поверхностью. Температура нагрева фильтра при этом выше температуры расплава. 6 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 318 886 C1

1. Способ рафинирования благородных металлов, включающий расплавление исходного материала, насыщение расплава газовой композицией с образованием соединений примесей в виде продуктов насыщения и их удаление, отличающийся тем, что насыщение проводят газообразной композицией, состоящей, по крайней мере, из двух газовых компонентов, образующих соединения с примесями, при постоянном сверхвысоком давлении, удаление примесей проводят адсорбцией продуктов насыщения путем фильтрации расплава в вакууме через фильтр из сорбирующего материала с высокой удельной поверхностью, температура нагрева которого выше температуры расплава.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сорбирующий материал с удельной поверхностью 500-1000 м2/г.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура нагрева фильтра выше температуры расплава на 100-200°С.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщение расплава газовой композицией осуществляют под давлением 10-500 МПа в течение 15-45 мин.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура расплава при его насыщении газообразной композицией выше температуры плавления исходного материала на 100-300°С.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что адсорбцию продуктов насыщения проводят в вакууме 10-2-10-3 мм рт.ст.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразной композиции используют кислород и углеводороды или кислород, углеводороды и азот.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2318886C1

СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЗОЛОТО- И СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 1995
  • Ермаков А.В.
  • Сивков М.Н.
  • Никифоров С.В.
  • Мазалецкий А.Г.
  • Горбатова Л.Д.
  • Дмитриев В.А.
  • Матюхин П.А.
  • Афанасьев О.Ю.
  • Масленников В.С.
RU2086685C1
СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ЗОЛОТА 1992
  • Крылов В.В.
  • Орлов А.М.
  • Татаринцев А.Н.
  • Звонцов Б.Ф.
  • Драенков А.Н.
RU2048554C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ 1991
  • Бычков Е.М.
  • Васенин В.В.
  • Лапицкая Е.В.
  • Никитин В.П.
  • Рытвин Е.И.
  • Слотинцев Н.М.
  • Слотинцева М.Г.
  • Трофимов Н.Н.
RU2033447C1
JP 2006183099 A, 13.07.2006
Устройство для быстрого замораживания, преимущественно мясных туш 1948
  • Кульбин И.Н.
SU77128A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Коммутатор аналоговых сигналов 1986
  • Вагнер Иван Георгиевич
  • Сидоров Владимир Михайлович
  • Шахтшнейдер Владимир Генрихович
SU1396270A1

RU 2 318 886 C1

Авторы

Степанов Николай Викторович

Стельмак Светлана Евгеньевна

Павлов Михаил Андреевич

Александров Петр Анатольевич

Косяков Валентин Николаевич

Литвинская Вера Владимировна

Даты

2008-03-10Публикация

2006-07-28Подача