Способ извлечения благородных металлов из полупродукта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к пирометаллургии, в частности к извлечению благородных металлов из полупродуктов. Способ характеризуется тем, что сначала формируют нижнюю часть реакционного объема печи из более тугоплавкого силиката натрия загрузкой карбоната натрия с кварцевым песком или битым стеклом и расплавлением при 1150 - 1250 ^oC, затем формируют верхнюю часть реакционного объема загрузкой и расплавлением карбоната натрия до 1000 - 1100^oC с последующей загрузкой в расплав шихтовых материалов, выдерживают до окончания реакции ошлакования примесных металлов и оседания благородных металлов в слой вязкого тугоплавкого штака и сливают верхний легкоплавкий шлак, многократно повторяют загрузку шихтовых материалов и слив легкоплавкого шлака, а после слива последней порции легкоплавкого шлака расплавляют до жидкоподвижного состояния нижний тугоплавкий шлак и сплав благородных металлов, сливают их и отделяют сплав от шлака. Устройство для осуществления способа характеризуется тем, что оно выполнено с дополнительным выпускным отверстием, расположенным на уровне перехода цилиндра в конус. Способ и устройство позволяют осуществлять переработку полупродукта с низким содержанием благородных металлов. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к пирометаллургии, в частности извлечению благородных металлов из бедных полупродуктов.

Известен способ извлечения благородных металлов из концентрата, полученного в результате механического обогащения применяемых в авиации "черных ящиков" [1].

В известном способе концентрат, содержащий %: Au - 0,12; Ag - 1,37; Al - 27,2; Cu - 38,4; Fe - 9,4; Ni - 3,2; Sh - 2,1 последовательно обрабатывали 20%-ными растворами NaOH и H₂SO₄, для этого использовали трехступенчатое противоточное выщелачивание под давлением. Перемешивание осуществляли механическим путем с использованием ультразвука. Оптимальные условия процесса выщелачивания: температура 363 K, давление 700 кПа, время 4 часа. В раствор перешло около 90% меди, которую осаждали цементацией на измельченном ломе. Маточный раствор направляли на электролиз для регенерации серной кислоты.

Твердый остаток выщелачивания, содержащий 0,74% Au и 8,13% Ag, обрабатывали под давлением 50%-ной азотной кислотой, осаждали хлорид серебра и восстанавливали серебро путем смешивания с карбонатом натрия и нагрева смеси до 873 К. Из кека азотнокислого выщелачивания извлекали золото с помощью царсководочного растворения и последующего осаждения NaHSO₄.

Полученное золото содержало %: Ag - 0,3; Pd - 10; Sh - 0,3; Pd - 0,1; Fe - 0,3.

Недостатками известного способа являются его сложность, многооперационность, существенный расход химических реагентов.

Известен способ, принятый за прототип, бесколлекторной плавки полупродуктов, содержащих десятки процентов благородных металлов (шлихи промприборов от обогащения песков, цинковые и катодные осадки, гравитационные и другие концентраты) [2].

В известном способе реакционный объем печи образуют с помощью нерасходуемого шлака на основе карбоната натрия, в который загружают перерабатываемые полупродукты. Плавку ведут в руднотермическом режиме при температуре 1100 - 1150^oC. В результате плавки примесные металлы ошлаковываются, а благородные металлы скапливаются в нижней части ванны печи, на подине, а затем сливаются через выпускное отверстие со шлаком и отделяются от него.

Недостатком способа является невозможность ведения накопительной плавки, т. е. переработки полупродуктов с низким содержанием (0,5 - 10%) суммы благородных металлов.

Известно устройство для бесколлекторной плавки богатых полупродуктов, представляющее собой двухэлектродную руднотермическую печь, состоящую из футерованного магнезитовым кирпичом металлического кожуха, конусообразно сужающегося вниз, с выпускным отверстием в нижней части конуса [2].

Недостатком устройства является его непригодность для ведения накопительной плавки, то есть невозможность извлечения в нем благородных металлов из бедных полупродуктов.

Задачей изобретения является создание способа и устройства для извлечения благородных металлов из бедных полупродуктов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения благородных металлов из бедных полупродуктов, заключающемся в создании реакционного объема на основе карбоната натрия, плавке в руднотермическом режиме шихтовых материалов, сливе и разделении шлака и сплава благородных металлов, согласно изобретению сначала формируют нижнюю часть реакционного объема печи из более тугоплавкого силиката натрия загрузкой карбоната натрия с кварцевым песком или битым стеклом и расплавлением при температуре 1150 - 1250^oC, затем формируют верхнюю часть реакционного объема загрузкой и расплавлением карбоната натрия до температуры 1000 - 1100^oC с последующей загрузкой в расплав шихтовых материалов, выдерживают до окончания реакции ошлаковывания примесных металлов и оседания благородных металлов в слой вязкого тугоплавкого шлака и сливают верхний легкоплавкий шлак, многократно повторяют загрузку шихтовых материалов и слив легкоплавкого шлака, а после слива последней порции легкоплавкого шлака расплавляют до жидкоподвижного состояния нижний тугоплавкий шлак и сплав благородных металлов, сливают их и отделяют сплав от шлака.

Устройство для осуществления способа содержит двухэлектродную рудно-термическую цепь, состоящую из металлического кожуха, футерованного магнезитовым кирпичом, выполненную в виде цилиндра с конусом внизу и выпускным отверстием в нижней части конуса, и характеризуется тем, что печь снабжена дополнительным выпускным отверстием, расположенным на уровне перехода цилиндра в конус.

Способ осуществляется в устройстве, схематически показанном на чертеже.

Устройство представляет собой двухэлектродную рудно-термическую печь, состоящую из цилиндрического (прямоугольного) металлического кожуха 1, футерованного магнезитовым кирпичом 2, конусообразно (клиновидно) сужающегося в нижней части. Ванна печи состоит из двух частей - верхней 3 и нижней 4. Нижняя часть ванны печи расположена в конусообразной части футерованного кожуха и снабжена выпускным отверстием 5 внизу конуса 4. Верхняя часть ванны печи расположена в цилиндрической части кожуха и снабжена выпускным отверстием 6 на уровне перехода цилиндра в конус.

Способ осуществляется следующим образом.

В двухэлектродную рудно-термическую печь мощностью 75 кВа загружают сначала карбонат натрия и битое стекло, расплавляют их при температуре 1150 - 1250^oC, формируя из тугоплавкого силиката натрия нижнюю часть реакционного объема печи. Затем формируют верхнюю часть реакционного объема печи загрузкой и расплавлением карбоната натрия до температуры 1000 - 1100^oC с последующей загрузкой в расплав шихтовых материалов. Верхнюю часть реакционного объема печи выдерживают при указанной температуре до окончания реакции ошлакования примесных металлов, что фиксируется по окончании "кипения" расплава. При этом благородные металлы осаждаются в слой нижнего тугоплавкого шлака, после чего верхний легкоплавкий шлак сливают через выпускное отверстие 6, загрузку шихтовых материалов и слив легкоплавкого шлака повторяют многократно. После слива последней порции легкоплавкого шлака через выпускное отверстие 6 расплавляют нижний тугоплавкий шлак и сливают его вместе с расплавленным металлом через выпускное отверстие 5 в изложницу. После остывания отделяют шлак от сплава благородных металлов.

Примеры осуществления способа.

Пример 1 (По прототипу) В двухэлектродную рудно-термическую печь мощностью 75 кВа, позволяющую загружать до 50 кг шихтовых материалов, загрузили 20 кг карбоната натрия, расплавили его и нагрели расплав до температуры 1100^oC. Затем в расплав загрузили 9700 г катодных осадков, содержащих около 95% суммы золота и серебра. По окончании плавки металл и шлак слили в изложницу. В результате плавки получен слиток металла массой 9226 г и 20 кг шлака с содержанием 0,04% суммы благородных металлов (т.е. 8 г). Степень извлечения составила 99,9%.

Пример 2 (По предлагаемому способу) Переработке подвергался химический полупродукт в количестве 300 кг, представляющий собой порошок серого цвета следующего химического состава %: Zn - 12; Cu - 6; Fe - 2,5; Ni - 1,5; Co - 1,5; S - 30; Au + Ag - 2,2.

В двухэлектродную рудно-термическую печь, мощностью 75 кВа, позволяющую загружать до 50 кг шихтовых материалов, загрузили 15 кг карбоната натрия и 1 кг битого стекла и расплавили при температуре 1200^oC. При этом расплав занял нижнюю часть 4 ванны печи. Затем расплав охладили до 1100^oC, при этом он приобрел вязкую консистенцию. На поверхность густого расплава загрузили 15 кг карбоната натрия, расплавили его и довели температуру расплава до 1100^oC. При этом расплав занял верхнюю часть 3 ванны печи. В расплав загрузили 20 кг перерабатываемого продукта, выдержали до окончания реакции шлакования примесных металлов и осаждения частиц благородных металлов в вязкий слой тугоплавкого шлака. После этого слили легкоплавкий шлак через выпускное отверстие 6. Операции загрузки шихтовых материалов, ошлакования примесных металлов и осаждения частиц благородных металлов в слой нижнего тугоплавкого шлака многократно повторили, затем, после слива последней порции "верхнего" легкоплавкого шлака расплавили "нижний" тугоплавкий шлак и слили его вместе с расплавленным металлом через выпускное отверстие 5 в изложницу.

В результате переработки (накопительной плавки) полупродукта получали слиток металла массой 6564 г следующего химического состава %: Au - 31,54; Ag - 59,91; Zn - 8,55. Суммарная масса извлеченных благородных металлов составила 6003 г.

Кроме того, получено 430 кг шлака с суммарным содержанием благородных металлов 0,14% или 602 г. Степень извлечения благородных металлов в сплав составила 90,9%.

Таким образом, по предлагаемому способу в предлагаемом устройстве можно осуществлять переработку (накопительную плавку) полупродуктов с низким содержанием благородных металлов.

Формула изобретения

1. Способ извлечения благородных металлов из полупродуктов, включающий создание в печи реакционного объема на основе карбоната натрия, плавку в руднотермическом режиме шихтовых материалов, слив и разделение шлака и сплава благородных металлов, отличающийся тем, что сначала формируют нижнюю часть реакционного объема печи из более тугоплавкого силиката натрия загрузкой карбоната натрия с кварцевым песком или битым стеклом и расплавлением при 1150 - 1250^oC, затем формируют верхнюю часть реакционного объема загрузкой и расплавлением карбоната натрия до 1000 - 1100^oC с последующей загрузкой в расплав шихтовых материалов, выдерживают до окончания реакции ошлакования примесных металлов и оседания благородных металлов в слой вязкого тугоплавкого шлака и сливают верхний легкоплавкий шлак, многократно повторяют загрузку шихтовых материалов и слив легкоплавкого шлака, а после слива последней порции легкоплавкого шлака расплавляют до жидкоподвижного состояния нижний тугоплавкий шлак и сплав благородных металлов, сливают их и отделяют сплав от шлака.

2. Устройство для извлечения благородных металлов из полупродуктов, включающее двухэлектродную руднотермическую печь, состоящую из металлического кожуха, футерованного магнезитовым кирпичом, выполненную в виде цилиндра с конусом внизу и выпускным отверстием в нижней части конуса, отличающееся тем, что печь выполнена с дополнительным выпускным отверстием, расположенным на уровне перехода цилиндра в конус.

РИСУНКИ

Рисунок 1