Способ извлечения серебра из отходов

Изобретение относится к области металлургии вторичных цветных металлов, в частности к способам извлечения серебра из отходов - отработанных катализаторов и зол. Способ включает загрузку отходов в расплав смеси соды и буры, которые берут в соотношении: соды - в 2,0-3,5 раза больше массы оксидной составляющей исходного материала, а буры - 8-20% от массы соды. Плавку ведут при температуре 1120-1350°С с последующей выдержкой расплава не менее 15-20 минут. Затем проводят разделение продуктов плавки с извлечением серебра. Массу загружаемых отходов определяют в зависимости от содержания в них оксидной составляющей по формуле, мас. %: (11,5-16,7) МеО+0,5-1,0 Na₂B₂O₇+9SiO₂, где (Me-Ca, Al, 2Na). Техническим результатом является практически полное извлечение серебра из отходов и снижение температуры плавки. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии вторичных цветных металлов, в частности к способам извлечения серебра из материалов, содержащих его соединения и оксиды других металлов, и может быть использовано для извлечения серебра из отходов в виде отработанных катализаторов на носителе из пемзы и золы.

Известен способ переработки Дукатских серебросодержащих концентратов, имеющих состав, %: 10-12 Σ Ag, Zn, Cu, Pb; 15-16 Σ CaO, MnO, K₂O, Al₂O₃; 4,5 S; 6-7 Fe и 60-65 SiO₂. Концентрат подвергается восстановительной плавке с получением серебросодержащего сплава цветных металлов и доменного шлака, пригодного для получения пеносиликата (А.М.Погодаев, И.А.Погодаева, В.Ф.Павлов / «Переработка серебросодержащих концентратов». Цветные металлы, №9, 1998 г с.38-40).

Для плавки концентратов на доменный шлак, основой которого является система CaO - SiO₂ - Al₂O₃, требуется в качестве флюсующего материала 62 кг CaO на 100 кг концентрата.

Для получения пеносиликата необходима температура 1600°С.

Таким образом, этот способ требует добавления в шихту большого количества оксида кальция, является энергоемким и обеспечивает получение не чистого серебра, а сплава его с другими металлами, содержащего серебра 15-25%. Для получения чернового серебра из такого сплава необходим процесс окислительного рафинирования с применением флюсов.

Известен способ извлечения серебра из его бромида (Патент РФ №1415786, С 22 В 11/02, опубл. БИ №16, 1999 г., с.540), включающий шихтование исходного материала с содой, термообработку шихты в плазме при температуре 1300-1500°С и выделение серебра путем подачи смеси на поверхность расплавленного металлического серебра.

Однако предлагаемая технология обеспечивает извлечение серебра только из определенного вида материалов, кроме того, требуется сложное аппаратурное оформление процесса.

Известен способ извлечения серебра из отходов в дуговых печах с электродами, погруженными в расплав флюсов. При этом флюсы добавляют для ошлакования механических включений, а также для окисления цветных металлов и железа (И.Ф.Худяков, А.П.Дорошкевич, С.В.Корелов / «Металлургия вторичных тяжелых цветных металлов». - М.: Металлургия 1987 г., стр.438-442).

В качестве флюсов используют соду, плавленую буру, битое стекло, селитру, сернокислый натрий и др. Расчет шихты делают на получение шлаков состава, %: 9МеО+2Na₂B₂O₇+9SiO₂ (Me - Са, Mg, Pb, Zn, Cu, 3/4Fe, 2/3Ni, 2Na).

В процессе плавки получают лигатурный сплав серебра с содержанием основного металла 98,5-99,5%.

Основным недостатком данного способа является получение шлаков, в которых серебра остается до 1-2,5 кг/т шлака, которые надо направлять в шихту шахтных или отражательных печей.

Наиболее близким по технической сущности и назначению является способ извлечения серебра из содержащих его отходов, включающий загрузку отходов в расплав смеси соды и буры, плавление и разделение продуктов с извлечением серебра (RU 2114202 C1, МПК С 22 В 11/02, 27.06.1998).

Недостаток известного способа заключается в том, что предлагаемый состав шихты не позволяет получать легкоплавкие шлаки, что ведет к снижению извлечения, так как корольки серебра запутываются в образующихся шлаках. Кроме того, большое количество буры в шихте ведет к разрушению футеровки.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание технологии, обеспечивающей полное извлечение серебра в лигатурный сплав.

Техническим результатом при использовании изобретения является практически полное извлечение серебра из отходов и снижение температуры плавки.

Поставленная задача достигается тем, что в способе извлечения серебра из содержащих его отходов, включающем загрузку отходов в расплав смеси соды и буры, плавление и разделение продуктов плавки с извлечением серебра, согласно изобретению отходы загружают в расплав смеси соды и буры, которые берут в соотношении: соды - в 2,0-3,5 раза больше массы оксидной составляющей исходного материала, а буры - 8-20% от массы соды, плавку ведут при температуре 1120-1350°С с последующей выдержкой расплава не менее 15-20 минут, при этом массу загружаемых отходов определяют в зависимости от содержания в них оксидной составляющей по формуле, мас.%:

(11,5-16,7)МеО+0,5-1,0Na₂В₂O₇+9SiO₂, где (Me - Са, Al, 2Na).

Кроме того, при извлечении серебра из отходов, содержащих хлорид серебра, плавку осуществляют в расплаве соды с введением углеродистого восстановителя в количестве 3,7-7,5% от массы расплава.

Испытания показали, что достигается полное разделение на 2 продукта: жидкотекучий флюс и технически чистое жидкое серебро.

Флюс не содержит серебра, а металл практически полностью переходит в сплав серебра, содержащий 98,5-99,5% Ag.

Так в одном из опытов получен состав в % по массе: Ag - 98,86, Cu - 0,4, Pb - 0,18; As - 7·10^-3; Sb - 0,05; Su - 0,15; Zn - 0,3; Fe - 0,01; Ni - 4·10^-3; Bi - 6·10^-3; (Co, Mg, Cr, B, V, Ba, Al(2-4)10^-4).

Полное извлечение серебра осуществляется при температурах 1120-1350°С, что значительно ниже температуры для доменной плавки (1600°С), и продолжительности выдержки 15-20 мин после полного расплавления флюса.

Снижение температуры ниже 1120°С приводит к снижению извлечения до 76,9% и даже до 29,5%. Повышение температуры более 1350°С приводит к интенсивному испарению флюса и разъеданию футеровки.

Выдержка расплава до 20 минут необходима для завершения химических процессов, разделения фаз и снижения вязкости расплава.

Другим отличием заявляемого способа от известного является повышенное содержание суммы окислов Са, Al, 2Na - выше 9, которое обеспечивает снижение вязкости флюса и лучшее отделение капель металла, что приводит к практически полному извлечению серебра.

Кроме того, флюс содержит меньшее количество буры, что благоприятно сказывается на состоянии окружающей среды при плавке.

Снижение кратности Na₂СО₃ / оксидная доля катализатора ниже 2, приводит к снижению извлечения до 86,8% и ниже. Повышение соотношения выше 3,5 - к большим расходам соли и флюса, удорожанию процесса.

В качестве перерабатываемых отходов используются отработанные катализаторы, золы и т.п., которые содержат химические соединения серебра и неметаллическую часть, например подложки катализаторов. Поэтому для расчета массы исходного материала (шихты) предлагается формула, которая связывает составы (качество) исходных материалов и флюсов и позволяет рассчитать шихту на получение состава флюса, т.е. в зависимости от содержания оксидной составляющей определяется количество загружаемого исходного материала.

После наплавления шихты полный тигель расплав выдерживают 15-20 мин, сливают 1/2-3/4 жидкого флюса и вновь загружают и плавят шихту. Плавку и выливку флюса повторяют до набора металла 1/5-1/4 тигля и после этого сначала выливают флюс, затем жидкое серебро.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Переработке по заявленному способу подвергали отходы с содержанием серебра в золах 15-80%, а в отработанных катализаторах - от 14 до 53%.

Количество загружаемых отходов производили в зависимости от содержания в них оксидной составляющей и определяли с помощью формулы:

(11,5-16,7)МеО+0,5-1,0Na₂B₂O₇+9SiO₂, где (Me - Са, Al, 2Na)

Пример 1. В шахтную печь сопротивления установили тигель из оксида бериллия, в который загрузили 120 г Na₂CO₃, нагрели до 850°С, расплавили и за 10 приемов загрузили шихту, состоящую из 100 г золы, содержащей серебро и 10 г древесного угля. Загрузку продолжали в течение 97 мин, затем расплав выдержали в течение 20 мин и содержимое вылили в тигель, отделили королек серебра 13,6 г и 98,5 г соли. Извлечение металла составило 46% от содержимого в сырье, средняя температура процесса 1022,4°С. (Опыт 1)

Пример 2. В печь Таммана с графитовым нагревателем установили алундовый тигель, загрузили 75 г хлорида серебра слоями вперемешку с 7,5 г угля и 50 г соды. Нагрели 1200°С и вылили в изложницу, получили 37,2 г Ag и на стенках остались капли металла. Извлечение составило 86,9%. (Опыт 5)

Пример 3. В печь Таммана с графитовым нагревателем установили алундовый тигель, загрузили 60 г кальцинированной соды, расплавили и за 4 приема загрузили 21,1 г катализатора Д53М с носителем из пемзы. Температура в печи поддерживалась 1005-1050°С. Содержимое вылили в изложницу, отделили королек Ag весом 4,4 г. Извлечение составило 29,5%. (Опыт 7)

Пример 4. В печь Таммана с графитовым нагревателем установили алундовый тигель, загрузили для образования флюса 40 г соды и 10 г буры, расплавили и загрузили 40 г катализатора Д53. Процесс вели при 1225°С в течение 65 мин. Содержимое вылили в изложницу, отделили королек серебра 21,6 г и шлак 43,1 г. Извлечение Ag составило 100%. (Опыт 8)

Пример 5. Для плавки отходов использовали индукционную печь ИСТ-0,16 с графитовым тиглем.

В тигель загрузили часть соды, расплавили и вновь загрузили шихту, состоящую из катализатора D53M с носителем на пемзе, флюсообразующих солей (кальцинированной соды и буры). Соотношение компонентов в шихте на каждые 100кг было: катализатора 39,7 кг, соды 58,1 кг, буры 3,1 кг. Соотношение сода/окисная часть катализатора 3,07. Температуру в печи измеряли периодически с помощью термопары с алундовым наконечником и поддерживали в интервале 1250-1350°С. 32 рабочие смены (760 мин) проплавили 88,2 кг катализатора, 134,3 кг соды и 7,165 кг буры. Вылили 46,29 кг серебра, 103 кг флюса. Извлечение Ag составило 99,88%, а содержание Ag - 99,62%. (опыт 14)

Результаты всех плавок, включая в т.ч. опыты с запредельными условиями, приведены в таблице №1. Как видно из таблицы, при массовом отношении соды к окисной части отходов ниже 2-х извлечено значительно ниже, то же самое, если температура процесса ниже 1120°С.

Таблица 1 Результаты опытов
№№ опыта	Вид сырья	Температура опыта °С	Продолжительность опыта, мин	Загружено сырья и вылито	Соли для образования флюса	Массовое отношение сода/оксидная часть сырья	Извлечение серебра, %	Состав солей
сырья, г	металла, г	загружено, г	вылито, г	сода, г	бура, г	углерод, г
1	Зола, содержащ. Ag	1022,4	107	100	13,6	120	98,5	2,55	46	120	-	10
2	-″-	1300	90	100	47,8	120	117,7	2,27	98,5	120	-	-
3	-″-	1250	90	100	40,7	120	119,5	2,02	90,0	120	-	-
4	-″-	1034,5	90	150	60,2	106	48	1,0	58,0	106	-	-
5	AgCl	1200	65	75	37,2	50	47	2,0	86,9	50	-	7,5
7	Катализатор на пемзе	1005-1050	42	28,1	4,4	60	54,1	4,54	29,5	60	-	-
8	Катализатор Д53М	1220	65	40	21,6	50	43,1	2,12	100	40	10	-
9	-″-	1235	80	30	15,8	60	46,5	3,5	98,0	50	10	-
10	Катализатор на пемзе	960-1130	44	50	3,5	75	61	1,31	76,9	60	15	-
11	-″-	1300	30	50	3,9	54	45	0,9	86,5	44	10	-
12	-″-	1120-1300	30	50	3,7	90	75	2,19	82,0	100	20	-
13	-″-	1120-1300	25	50	3,8	90	68	3,2	84	75	15	-
14	Катализатор Д53 промышленная печь	1250-1350	760	88,2 кг	46,290 кг	134,3 кг	103кг	3,07	99,88	127,5 кг	6,8 кг	-

Способ извлечения серебра из содержащих его отходов, включающий загрузку отходов в расплав смеси соды и буры, плавление и разделение продуктов плавки с извлечением серебра, отличающийся тем, что отходы загружают в расплав смеси соды и буры, которые берут в соотношении: соды - в 2,0-3,5 раза больше массы оксидной составляющей исходного материала, а буры - 8-20% от массы соды, плавку ведут при температуре 1120-1350°С с последующей выдержкой расплава не менее 15-20 мин, при этом массу загружаемых отходов определяют в зависимости от содержания в них оксидной составляющей по формуле, мас.%: (11,5-16,7)МеО+0,5-1,0 Na₂B₂O₇+9SiO₂, где (Me-Ca, Al, 2Na).