СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХЛОРИДНОГО ШЛАКА, СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХЛОРИДНОГО ШЛАКА, СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ


RU (11) 2096507 (13) C1

(51) 6 C22B11/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96106977/02 
(22) Дата подачи заявки: 1996.04.11 
(45) Опубликовано: 1997.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Металлургия благородных металлов / Под ред. Чугаева Л.В. - М.: Металлургия, 1987, с. 314 - 315. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество "Иргиредмет" 
(72) Автор(ы): Карпухин А.И.; Рыбкин С.Г.; Скрипченко В.В.; Татаринцев А.Н.; Звонцов Б.Ф.; Ковалев В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Иргиредмет" 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХЛОРИДНОГО ШЛАКА, СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ 

Использование: касается аффинажа золота и серебра, в частности, переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы. Сущность: способ переработки хлоридного шлака заключается в том, что хлоридный шлак смешают с флюсами и плавят с последующим отделением серебряно-золотого сплава от шлака, а серебряно-золотой сплав перерабатывают на получение золота и серебра. Перед плавкой хлоридной шлак смешивают с гидроксидом и карбонатом натрия, смесь обжигают и спек выщелачивают в воде. Нерастворимый остаток плавят с флюсами на получение серебряно-золотого сплава. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к аффинажу золота и серебра.

В процессе рафинирования золотосеребряных сплавов методом хлорирования в расплаве образуется хлоридный шлак. Данный промпродукт содержит до 5% золота, в основном в виде мелких включений металла, 55-70% хлорида серебра, 5-30% хлоридов неблагородных металлов, в основном меди и железа, 10-20% оксидов кремния, бора, натрия, поскольку в процессе хлорирования при температуре 1150oC на поверхность расплава металла подгружают буру и кварцевый песок. Хлоридный шлак перерабатывают для извлечения благородных металлов.

Известен способ переработки хлоридного шлака, который принят за прототип, как наиболее близкое к заявляемому, техническое решение.

По известному способу первичный хлоридный шлак (ПХШ) переплавляют с добавкой 4% карбоната натрия. При этом примерно пятая часть серебра восстанавливается по реакции (1) и, опускаясь в донную часть расплава, коллектирует большую часть золота, находящегося в хлоридах



Полученный серебряно-золотой сплав направляют на хлорирование вместе с новой партией сырья. Обеззолоченный вторичный хлоридный шлак гранулируют выливанием в воду и обрабатывают подогретым солянокислым раствором в присутствии окислителя (NaClO3). В результате обработки в раствор переходят медь, железо и другие цветные металлы. Осадок очищенного хлорида серебра восстанавливают металлическим цинком в пульпе. Цементное серебро отфильтровывают, плавят на аноды и направляют на электролитическое рафинирование.

Недостатками известного способа переработки хлоридных шлаков являются значительные затраты и недостаточно высокое извлечение благородных металлов в целевые продукты. Указанные недостатки обусловлены многооперационностью технологии, значительным расходом реагентов, относительно высокими потерями благородных металлов с растворами и пылями.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности переработки первичного хлоридного шлака за счет снижения потерь благородных металлов с промпродуктами и отходами.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в упрощении технологической схемы переработки хлоридного шлака.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы, включающем плавку хлоридного шлака с добавкой карбоната натрия, отделения целевого серебряно-золотого сплава от шлака, переработку серебряно-золотого сплава с получением золота и серебра, согласно изобретению перед плавкой в смесь хлоридного шлака с карбонатом натрия добавляют гидроксид натрия, шихту обжигают при температуре 500-600oC, а полученный спек подвергают водному выщелачиванию. При этом гдироксид натрия, карбонат натрия и хлоридный шлак смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидроксид натрия 15-30

Карбонат натрия 10-20

Хлористый шлак остальное

Восстановительный обжиг хлоридного шлака дает возможность перевести серебро из хлорида в металлическую форму, а неблагородные металлы медь, железо из хлоридов в оксиды. Водное выщелачивание обеспечивает отделение водорастворимых компонентов спека хлорида натрия и избыточно введенных карбоната и гидроксида натрия от металлического серебра. Обогатительная плавка нерастворившегося осадка спека обеспечивает получение серебряно-золотого сплава и шлака. При этом в шлаке концентрируются практически все неблагородные элементы, присутствующие в исходном материале.

Физико-химическая сущность заявляемого способа основывается на процессе термического восстановления хлорида серебра смесью гидроксида и карбоната натрия при температурах не выше 600oC. Взаимодействие хлорида серебра с гидроксдом натрия протекает по реакции 2:



Специальными исследованиями установлено, что реакция (2) интенсивно протекает уже при температуре 320oC, после расплавления щелочи. Полная металлизация серебра достигается при температуре 500-600oC. Определено, что продуктом реакции 2 кроме частиц дисперсного металлического серебра является легкоплавкая смесь хлорида натрия и гидроксида натрия, так как для полной металлизации серебра гидроксид натрия вводится с избытком 15-20% от стехиометрии. При температуре 500oC данная солевая фаза системы NaCl-NaOH находится частично в расплавленном состоянии, что вызывает оплавление спека, прилипание его к частям обжиговых устройств. В результате затрудняется процесс обработки спека, разрушаются детали обжиговых устройств.

Для предотвращения интенсивного оплавления спека в реакционную смесь восстановительного обжига хлоридного шлака кроме гидроксида натрия вводится карбонат натрия. В условиях термообработки смеси карбонат натрия восстанавливает часть хлорида серебра по реакции 1 и повышает температуру плавления солевой системы NaCl-NaOH-Na2CO3, так как температура плавления карбоната натрия составляет 852oC. В данном случае достигается эффект полной металлизации серебра и предотвращается интенсивное оплавление спека. Установлено, что необходимое и достаточное соотношение между гидроксидом и карбонатом натрия в смеси, при котором не происходит интенсивного оплавления спека, составляет 1,5-2,0.

Хлориды неблагородных металлов, присутствующие в хлоридном шлаке, взаимодействуют с гидроксидом натрия в процессе термообработки смеси по реакциям типа 3:

2CuCl + 2NaOH Cu2O + 2NaCl + H2O (3)

В заявляемом способе допускается использовать в процессе приготовления реакционной смеси твердый гидроксид натрия, в виде гранул или водный раствор гидроксида натрия стандартной концентрации 45% NaOH, который выпускается промышленностью. В определенной степени применение гидроксида натрия в виде водного раствора предпочтительно, поскольку снижается пылевыделение при приготовлении смеси, улучшается контакт реагирующих веществ.

Температурный диапазон обжига смеси хлоридного шлака с гидроксидом и карбонатом натрия выбран из условий максимальной степени восстановления серебра, экономичности процесса и производительности операции выщелачивания спека. При снижении температуры обжига ниже 500oC снижается степень металлизации серебра и, соответственно, повышается содержание серебра в водном солевом растворе от выщелачивания спека и в шлаке при плавке нерастворившегося осадка спека. В результате снижается извлечение серебра в целевой сплав. Повышение температуры обжига выше 600oC уже не влияет на степень металлизации серебра, но сопровождается перерасходом электроэнергии, приводит к оплавлению спека, затрудняет работу обжигового оборудования.

Нижний и верхний предел содержания гидроксида и карбоната натрия в смеси обеспечивают при обжиге хлоридного шлака, соответственно с низким и высоким содержанием хлоридов серебра и неблагородных металлов, полную металлизацию серебра и образование оксидов меди, железа и других неблагородных металлов. Снижение содержания в смеси гидроксдиа натрия менее 15% и карбоната натрия менее 10% приводит к снижению извлечения серебра в целевой сплав, вследствие его неполной металлизации. Увеличение содержания в смеси гидроксида натрия выше 30% и карбоната натрия более 20% нецелесообразно, так как не улучшает показатели переработки хлоридного шлака, но приводит к перерасходу реагентов, усложняет работу обжигового оборудования.

Пример использования заявляемого способа.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа использовали первичные хлоридные шлаки (ПХШ) измельченные до крупности менее 1,0 мм, составы которых приведены в табл. 1.

На приготовление смесей для восстановительного обжига ПХШ использовали реактивы марки "ХЧ" гидроксид натрия в гранулах и карбонат натрия безводный. Приготовили девять смесей, каждая массой 100 г, семь из которых соответствовали заявляемым, а две запредельным составом. Каждую смесь загружали в фарфоровый тигель. Для качественного усреднения и контакта реагирующих веществ в каждый тигель со смесью заливали по 35 мл воды и смесь перемешивали до пастообразного состояния.

Каждый тигель со смесью выдерживали в электрической печи при заданной температуре в течение 90 мин. Затем тигель выгружали, охлаждали и помещали в стакан с водой. После отделения спека от тигля, осадок выщелачивали в воде при перемешивании, фильтровали и высушивали. Водные растворы от выщелачивания спека анализировали на содержание золота, серебра и меди атомно-абсорбционным методом. Нерастворившиеся осадки спеков взвешивали и смешивали с флюсами для обогатительной плавки. В опытах 1 9 шихта на плавку содержала, в мас. 52 нерастворившегося осадка спека, 30 буры, 14 кварцевого песка, 4 оксида кальция. Шихту загружали в шамотовые тигли, расплавляли и выдерживали при температуре 1250oC в течение 60 мин в тигельной печи с силитовыми нагревателями. Охлажденные продукты шлак и серебряно-золотой сплав - выбивали из тигля, разделяли и взвешивали. Пробу от сплавов брали стружкой высверливанием слитка в трех точках, шлаки измельчали в порошок и анализировали на содержание металлов пробирным и атомно-абсорбционным методами анализа.

В табл. 2 представлены данные переработки хлоридных шлаков трех типов в зависимости от содержания гидроксида и карбоната натрия в смеси на восстановительный обжиг (оп. 1 5). В табл. 3 приведены результаты переработки хлоридного шлака "Б" в зависимости от температуры обжига (оп. 6 - 9).

Данные табл. 2 показывают, что обжиг хлоридного шлака с гидроксидом и карбонатом натрия в заявляемых пределах состава смеси и температуры позволяет, при прочих равных условиях, получать целевые серебряно-золотые сплавы с содержанием золота и серебра, в сумме, 96,57 99,71% и отходы с минимальным содержанием благородных металлов. Так водные солевые растворы содержат золота 0,51 0,64 мг/л и серебра 22,5 35,2 мг/л, а шлаки соответственно содержат 0,0019 0,0032% золота и 0,132 0,187% серебра.

Обжиг хлоридного шлака при расходе гидроксида и карбоната натрия ниже заявляемых пределов (оп. 4) приводит к увеличению содержания золота и серебра в водном растворе и шлаке и, соответственно, снижает извлечение благородных металлов в целевой сплав. Увеличение расхода реагентов на обжиг хлоридного шлака вышезаявленных пределов (оп. 5) практически не улучшает показатели переработки промпродукта.

Результаты опытов 6 9 (табл. 3) показывают, что восстановительный обжиг смеси при температуре нижезаявленного предела (оп. 8) приводит к ухудшению показателей переработки хлоридного шлака, а обжиг при температуре вышезаявленного предела (оп. 9) их не улучшает.

Пример использования способа-прототипа.

Для сравнения показателей заявляемого способа и способа-прототипа провели опыт переработки хлоридного шлака "Б" в соответствии с операциями и режимами прототипного способа.

Взяли 62,0 г хлоридного шлака "Б" крупностью менее 1 мм, смешали с 2,5 г порошка карбоната натрия, шихту загрузили в шамотовый тигель и проплавили в электрической печи при 1150oC. По окончании плавки тигель выгрузили и охладили. Продукты плавки серебряно-золотой сплав и обеззолоченный хлоридный шлак разделили и взвесили. Получили 7,3 г серебряно-золотого сплава и 57,8 обеззолоченного хлоридного шлака. Вторичный хлоридный шлак измельчили до крупности менее 0,315 мм и выщелачивали в растворе, содержащим 100 г/л HCl и 50 г/л NaClO3, при Т:Ж=1:5, температуре 65oC в течение 6 ч в лабораторном реакторе с термостатированием. По окончании выщелачивания пульпу отфильтровывали, нерастворившийся осадок высушили. При этом получили 49,3 г нерастворившегося осадка и 300 мл медистого раствора.

Нерастворившийся осадок распульповали в 50 мл раствора, содержащего 40 г/л HCl и 15 г/л NaClO3, нагрели до температуры 60oC и при перемешивании в реакторе обработали цинковым порошком в количестве 7,8 г в течение 40 мин. По окончании восстановительной обработки, осадок промыли 4% раствором соляной кислоты и высушили. Соответственно получили 34,3 г осадка и 100 мл цинкового раствора.

Осадок представляющий смесь дисперсного порошка восстановленного серебра и шлакообразующих компонентов, смешали с 6,0 г карбоната натрия и 1,5 г оксида кальция, шихту загрузили в шамотовый тигель и проплавили при 1150oC. По окончании плавки тигель охладили, продукты разделили и взвесили. Получили 24,3 г серебряного анодного сплава и 14,6 г шлака.

Полученные в опыте продукты сплавы, растворы и шлак проанализировали на содержание золота, серебра и меди пробирным и атомно-абсорбционным методами анализа.

Данные по составам продуктов и распределению в них золота, серебра и меди приведены в табл. 4, сравнение достигнутых показателей от использования заявляемого и известного способа представлен в табл.5.

Таким образом данные табл. 4, 5 показывают, что использование заявляемого способа переработки хлоридного шлака позволяет повысить на 1,127% извлечение золота в целевой сплав, повысить эффективность вывода неблагородных металлов, в частности меди, с условно отвальным шлаком и примерно в 1,5 раза уменьшить общие удельные затраты на переработку хлоридного шлака вследствие двукратного сокращения количества технологических операций, уменьшения трудовых затрат, снижения количества расходуемых химических реагентов, электроэнергии и вспомогательных материалов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы, включающий плавку, отделение целевого серебряно-золотого сплава от шлака, переработку серебряно-золотого сплава с получением золота и серебра, отличающийся тем, что перед плавкой проводят смешивание исходного материала с карбонатом натрия и гидроксидом натрия, затем ведут обжиг полученной смеси при 500 600oС, полученный спек подвергают водному выщелачиванию и ведут плавку нерастворившегося остатка от выщелачивания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксид натрия, карбонат натрия и хлоридный шлак смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидроксид натрия 15 30

Карбонат натрия 10 20

Хлоридный шлак Остальное


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru