Металлургия драгоценных металлов знаешь как
Металлургия благородных металлов (стр. 1 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 |
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБУ РАЙХОНА БЕРУНИ
МЕТАЛЛУРГИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Металлургия благородных металлов. Конспект лекций. ; Ташк. гос. техн. ун-т. Ташкент, 1999 г.
Конспект лекций содержит краткие сведения о современных способах извлечения золота, серебра и платиноидов из руд, концентратов и шламов медерафинировочных цехов: предварительного дробления и измельчения руды, извлечения крупного золота отсадкой с переработкой на месте золотой головки, флотации арсенопирита с ассоциированным золотом, автоклавного вскрытия и тиомочевинного выщелачивания золота из арсенопиритных концентратов, электроосаждения золота и серебра, гипохлоритного обезвреживания цианистых хвостов.
Конспект лекций составлен по программе учебной дисциплины «Металлургия благородных металлов», предусмотренной учебным планом подготовки бакалавров по направлению «Металлургия».
Кафедра «Обогащения и Металлургии»
Илл. 34. Таб.8. Библиограф. список 8 назв.
Ташкентский государственный технический
университет, 1999 г.
Лекция 1. Благородные металлы, их роль в народном хозяйстве. История металлургии благородных металлов. Золото Узбекистана.
Группу благородных металлов в таблице составляют Au, Аg, Pt и её спутники: Pd, Ir, Os, Ru, Rh.
Природа, сохранив платине, палладию и остальным платиноидам характерные свойства благородных металлов, наделила их уникальными только «платиноидными» свойствами, что определило их промышленную направленность (устойчивость в концентрированных кислотах, жаростойкость и др.): термопары, химическая посуда, катализаторы в реформинг-процессах (переработка нефтепродуктов).
Среди немногих металлов золото находится в природе в самородном состоянии. Крупные самородки привлекали внимание человека в далекие времена цветом (золото единственный из металлов имеет желтый цвет), блеском (золото не окисляется на воздухе) и высокой плотностью (19,1 г/см3). Вес самородка золота на ладони символизирует силу богатства в обществе.
Сначала вручную отмывали в плошках золотинки от песка. Затем, обнажив жилу, забивали в трещины деревянные колышки, которые заливали растительным маслом из ведерок, изготовленных из тыквы. Поджигали. После сгорания масла поверхность раскаленного выхода кварцевой жилы поливали водой. Жила растрескивалась. Разбирали растрескивавшиеся слои, которые укладывали на волокуши и ползком тащили к выходу на поверхность.
Куски руды дробили в каменных толчеях, измельчали в жерновах или ступах, измельченную руду промывали в лотках у ручьев и т. д. Затем стали улавливать золотинки на овечьих шкурах (золотое руно) или примитивных шлюзах (наклонных столах, покрытых матами из камыша).
Естественно, на золотых приисках работали исключительно рабы или смертники (рудник Карамазар под Ходжентом, Мурунтау и т. д.).
В древнем Египте были известны приемы плавки золота, и даже его рафинировки (очистки) путем купеляции (избирательного всасывания) окислов неблагородных металлов плавильным сосудом из костяной золы (капели). Древним был также известен кислотный способ разделения золота и серебра в сплавах (рудное золото):
Аu-Аg + НNО3= AgNO3 + Au + 1/2 Н2 (1.1)
Человечество входит в эпоху капитализма. Всплеск торговли. Появилась острая потребность в валютном золоте (золотые слитки и сегодня хранятся в банках). Отработаны богатые россыпи. Для переработки бедных россыпей механизируют добычу и промывку песков. Строятся механические амальгамационные фабрики для обработки руд в коренных месторождениях. Сульфидные руды и штуфные концентраты обжигают в кучах и печах-пещерах (выжигают серу). Золото извлекают хлоринацией:
2NaCI + CO2 = Nа2О + Cl2 + СО (1.2)
При хлорирующем обжиге золото диспропорционирует:
3AuCI = AuCI3 + 2Аu (1.5)
До сих пор извлекалось только видимое золото (мелкое золото, вплоть до атомарного (дисперсное золото)) не извлекалось. Русский ученый (внук известного полководца времен войны 1812 г.) разработал метод выщелачивания золота в растворах кислорода и цианида:
Золото из цианистых растворов выделяется методом цементации цинком:
2Au(CN)2- + Zn = 2Аu + Zn(CN)42- (1.10)
По иронии судьбы первый цианистый завод был построен в 1890 г. в Ю. Африке, в России, на родине процесса цианирования, только в I897-I898 гг. в Березовске (под Екатеринбургом) и в Кочкаре (Южный Урал), которые работают и по сей день (правда в Березовске цианирование заменено флотацией). С цианированием связано извлечение золота из кварцевых руд месторождений, близких к полному истощению.
Максимальная добыча золота достигала 1300 т. в год. Мировые производители золота: ЮАР, США, Австралия, Канада, Россия, Узбекистан. Золотоизвлекательные заводы Узбекистана расположены по шелковому пути: Чадак, Ангрен, Марджанбудак, 3еравшан и Учкудук. Имеются два аффинажных завода (в Алмалыке и Зеравшане), один ювелирный завод в Зеравшане.
Лекция 2. Физико-химические свойства золота и серебра. Сплавы золота и серебра.
Золото имеет две степени окисления: 1 и 3. Стандартные потенциалы золота:
Аu+ + е = Аu Е0 = + 1,68 В (2.1)
Аu3+ + 3е = Аu Е0 = +1,50 В (2.2)
Как следует из значений Е0, золото является самым благородным металлом; в растворах золото находится в основном в одновалентном виде,
Золото в чистых кислотах не растворяется, растворяется только в царской водке:
HNO3 + 3е = NO + O24- + Н+ (2.3)
Аu3+ + 4HCI = HAuCl4 + 3H+ (2.5)
Au + НNО3 + 4HС14 = НАuС14 + NO + 2Н2О (2.7)
Известны два кислородных соединения золота: закись Аu2O и окись Au2O3. Закись золота распадается при нагреве до 200°С без всяких восстановителей:
На то оно и золото. Оксид золота Au2O3 восстанавливается в токе водорода или СО при слабом нагреве:
Au2O3 + 3Н2 = 2Au + 3Н2O (2.9)
Так как кислородные соединения золота получаются из соответствующих гидрооксидов (АuОН и Аu(ОН)3), то их считают промежуточными соединениями золота.
Гравитационные концентраты золота
Что такое гравитационные концентраты золота
Представляют собой зернистый материал, состоящий из крупных частиц кварца, сульфидов, сростков сульфидов с кварцем, железного скрапа и т. д. Состав концентрата и характер золота в нем зависят от вещественного состава руды.
Концентраты, получаемые из наиболее распространенных малосульфидных руд, содержат, главным образом, кварц и сульфиды (пирит, арсенопирит). Золото в этих концентратах, в основном, свободное, в меньшей степени — в сростках. Доля тонкодксперсного золота обычно невелика.
Гравитационные концентраты, получаемые из сульфидных руд, состоят преимущественно из сульфидов. Количество тонкодисперсного золота в этих концентратах может достигать значительных величин.
Как уже указывалось, одним из методов переработки гравитационных концентратов является амальгамация. Однако этот метод позволяет извлекать из концентратов только относительно крупное свободное золото.
Золото, имеющее покровные образования («ржавое» и в «рубашке»), а также тонкодисперсное золото амальгамацией не извлекается. В хвостах амальгамации остается также значительная часть низкопробного золота и золота в сростках. Поэтому извлечение золота при амальгамации гравитационных концентратов составляет обычно 70—80 %, а иногда снижается до 50 %.
Для доизвлечения золота из хвостов амальгамации часто применяют цианирование. С этой целью хвосты амальгамации после соответствующего доизмельчения направляют в общий цикл цианирования. Однако этот прием позволяет доизвлечь лишь часть золота и не решает полностью задачи. Таким образом, концентраты, полученные при гравитационном обогащении золотосодержащих руд во многих случаях относятся к категории упорных.
В отечественной практике такие концентраты обычно подвергают плавке на пирометаллургических заводах. Недостатками этого способа являются значительная стоимость перевозки и неизбежные механические потери золота при транспортировании и плавке концентрата. В связи с этим предложен ряд методов, позволяющих организовать переработку концентратов непосредственно на золотоизвлека-тельном предприятии.
Один из них заключается в плавке концентрата на веркблей с предварительным окислительным обжигом. Для сокращения количества материала, подлежащего плавке, концентрат целесообразно перечистить с получением обогащенного золотом продукта, так называемой «золотой головки». Содержание золота в перечищенном концентрате может достигать нескольких килограммов на 1 т материала. Для предотвращения образования при плавке штейна перечищенный концентрат подвергают окислительному обжигу с переводом серы, мышьяка и сурьмы в газовую фазу.
Огарок плавят на железонатриевый шлак, главными составляющими которого являются FeO, SiО2 и Na2О. По данным В. Г. Агеенкова и Я. Я. Михина, оптимальный по составу шлак содержит, ;%; 24,5 Fe, 32 SiО2, 23—33 Na2О, 10 СаО. Такой шлак позволяет вести плавку при 1000— 1200°С, обеспечивает хорошее коллектирование благородных металлов свинцом и предупреждает образование штейновой фазы.
Флюсами служат сода, стекло и бура, восстановителями — мука, крахмал или уголь. Для получения при плавке металлического свинца, коллектирующего благородные металлы, в состав шихты вводят глет в количестве 7—10 % массы огарка.
Аффинаж золота и серебра
Сырье и подготовка его к аффинажу. Разделение золота и серебра и получение их в чистом виде осуществляют приемами аффинажа. Известно несколько методов аффинажа золота и серебра. Наибольшее распространение получили хлорный процесс и электролитическое рафинирование.
Где делают аффинаж
Аффинаж осуществляют на специализированных аффинажных заводах. Поступающее сюда сырье отличается большим разнообразием. Основная масса золота поступает в виде сплавов, получаемых в результате плавки обработанных золото-цинковых осадков, чернового золота после отпарки амальгамы, шлихового золота, получаемого при обогащении россыпей и руд, катодного чернового золота из тиомочевинных регенератов.
Перечисленные материалы имеют сложный химический состав. Помимо золота и серебра они содержат в виде примесей медь, свинец, ртуть, мышьяк, сурьму, олово, висмут и другие элементы. Содержание примесей может достигать 200 проб и выше.
Серебро поступает, в основном, с заводов цветной металлургии в виде серебряно-золотых сплавов (доре-металл), получаемых при рафинировании чернового свинца и переработке медеэлектролитных шламов. Эти сплавы обычно содержат 97—99 % суммы серебра и золота. Помимо перечисленных видов сырья на аффинажные заводы поступают также различного рода сплавы, бытовой и технический лом, монета и т. д.
В отдельных видах сырья в заметных количествах могут присутствовать платиновые металлы.
Поступающие на аффинажный завод материалы подвергают приемной плавке для усреднения и опробования отдельных партий сырья. Ее ведут в графитовых тиглях в электрических индукционных печах. На крупных аффинажных заводах применяют печи мощностью до 100 кВт с вместимостью тигля до 280 кг золота.
Для сведения к минимуму потерь благородных металлов за счет улетучивания плавку ведут под слоем шлака, используя в качестве флюса соду и буру (1,5—3 % массы загруженного металла). С этой же целью избегают излишнего перегрева металла. Плавку золотосеребряных сплавов проводят при 1150—1200 °С, серебра—при 1040—1060 °С.
Высокопробное серебро, склонное к разбрызгиванию при застывании вследствие выделения поглощенного кислорода, плавят под слоем древесного угля, создающего восстановительную атмосферу. В зависимости от применяемого метода аффинажа расплавленный металл разливают в слитки, идущие на аффинаж хлорированием, или в аноды, поступающие на электролитическое рафинирование.
Потери благородных металлов при аффинаже
В процессе аффинажа золота и серебра неизбежны безвозвратные потери благородных металлов из-за невозможности абсолютной очистки отходящих газов и сбрасываемых растворов, а также в связи с выбросом растворов и газов, содержащих незначительные количества драгоценных металлов, очистка которых экономически невыгодна.
При переработке сырья, содержащего благородные металлы, безвозвратные потери должны быть минимальными. Для снижения безвозвратных потерь необходимо:
1) знать все источники безвозвратных потерь и причины их возникновения;
2) систематически учитывать и контролировать основные каналы потерь;
3) повышать степень очистки отходящих газов и сбрасываемых растворов;
4) допускать сброс растворов технологических цехов только после подтверждения полного отсутствия в них драгоценных металлов.
Безвозвратные потери зависят от количества и характера перерабатываемого сырья и правильности ведения технологического процесса. В среднем они составляют 0,002—0,003 % по золоту и 0,004 % по серебру.
Обработка отходов производства
В процессе аффинажа сплавов лигатурного золота и серебра получаются отходы производства, так называемые сора, содержащие драга-ценные металлы в виде металлических включений и солей.
В зависимости от характера соров и содержания в них драгоценных металлов различают три группы отходов:
1) технологические, содержащие драгоценные металлы в виде металлических включений различной крупности. К ним относятся шлаки, от плавки всех видов металла, шамотовые и магнезитовые выломки футеровок печных агрегатов, бой графитовых и шамотных тиглей, сора, получаемые в результате проводимых ремонтов зданий плавильных цехов;
2) электролизных цехов, которые могут содержать драгоценные металлы в виде растворимых солей: бой фарфорового оборудования,, метлахская плитка с полов и футеровок, штукатурка электролизных отделений и др.;
3) получаемые в результате проведения строительных работ в отдельных, частях здания, не соприкасающиеся непосредственно с благородными металлами.
Технологические сора первой группы перерабатывают гравитационными методами обогащения и гидрометаллургическим способом. Плотность шлаков, поступающих на переработку, 2,7. Драгоценные металлы в шлаках содержатся в виде отдельных корольков сплава различного состава. Размер корольков колеблется от нескольких микронов до нескольких миллиметров. Плотность графита 2,1, шамота 2,5. Драгоценные металлы в графите и шамоте присутствуют в виде корольков и сплесков, а также в виде конденсированных паров в стенках тиглей и футеровках печей.
Содержание драгоценных металлов в поступающих на обработку сорах зависит от правильного ведения технологического процесса и культуры производства и колеблется по золоту 300—850 и по серебру 1500—4500 г/т. щ
При обработке соров гравитационными методами обогащения извлечение золота составляет 80 — 90, серебра 70 — 80 %. Хвосты, содержащие не более 150 и 1500 г/т золота и серебра соответственно, отправляют на медеплавильные заводы для дальнейшего извлечения из них благородных металлов.
Отходы производства второй группы подвергают выщелачиванию в царской водке или азотной кислоте, затем сушат, дробят, измельчают, просеивают через сито с отверстиями 2 мм, опробуют и отправляют на медеплавильный завод для дальнейшего извлечения из них драгоценных металлов. После выщелачивания в сорах присутствует 100—600 и 500—3000 г/т золота и серебра соответственно.
Строительные сора дробят, измельчают, просеивают, опробуют и отправляют на медеплавильный завод. Содержание драгоценных металлов в них может составлять 20—500 и 200—1200 г/т золота и серебра.
Теоретически количество поступающего с сырьем металла должно быть равно количеству металла, содержащегося в продуктах аффинажа. Практически в балансе металла бывают невязки как минусовые, так и плюсовые, величина которых зависит от точности опробования, анализов, механических и безвозвратных потерь, точности и количества взвешиваний.
Для установления фактического наличия драгоценных металлов на аффинажном заводе в течение всего года осуществляют опробование всех видов поступающего сырья, готовой продукции, полупродуктов и отходов производства, а также их взвешивание. Кроме того, определяют безвозвратные потери по установленным каналам.
В конце каждого года проводят инвентаризацию, во время которой производство останавливают, а все имеющиеся продукты доводят до состояния, при котором можно с наибольшей точностью выполнить опробование и анализ их на содержание драгоценных металлов. В период инвентаризации взвешивают все металлы — золото и металлы платиновой группы с точностью до 0,1 г, серебро с точностью до 1,0 г.
Параллельно с технологическим контролем ведут строгий бухгалтерский учет содержания драгоценных металлов во всех применяемых продуктах по движению металлов в производстве. Драгоценные металлы учитывают по основным технологическим операциям опробованием продуктов производства, их анализом и взвешиванием.
Инвентаризация и составление металлургического баланса имеет важное значение не только с точки зрения учета продуктов производства по отдельным стадиям переработки металлов, но и для дальнейшего совершенствования технологического процесса, методов проб отбора и анализа всех продуктов производства.
Статья на тему потери благородных металлов при аффинаже
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Кислотный аффинаж благородных металлов
ЧТО ТАКОЕ КИСЛОТНЫЙ АФФИНАЖ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Эти методы заключаются в обработке сплавов благородных металлов различными кислотами, причем примеси и один из благородных металлов переходят в раствор, а второй остается в нерастворимом остатке.
Способ очистки при помощи азотной кислоты основан на избирательном растворении серебра. Для полного разделения металлов необходимо, чтобы содержание серебра в сплаве по меньшей мере в два (а лучше в три) раза превышало содержание золота.
При этом условии обработка сплава горячей азотной кислотой позволяет нацело перевести серебро в раствор, а золото оставить в нерастворимом остатке. Такие примеси, как медь, свинец, платина и палладий, также переходят в раствор. Если в сплаве присутствуют олово, сурьма или мышьяк, то его следует предварительно переплавить с селитрой или подвергнуть купелированию для отделения этих элементов.
Перешедшее в раствор серебро осаждают в виде хлорида, восстанавливают металлическим железом или цинком и переплавляют в слитки. Золотой остаток промывают, сушат и плавят в слитки. Проба золота может быть доведена до 998-й.
Способ д’Арсе
Вместо азотной кислоты для растворения сплавов можно использовать концентрированную серную кислоту (способ д’Арсе). Как и в предыдущем методе, количество серебра в исходном сплаве должно быть примерно втрое больше золота, а меди не более 7,5 %;. Иначе разварка сплава затрудняется, так как на его поверхности отлагается сульфат меди, мало растворимый в концентрированной серной кислоте. Поэтому же содержание свинца в сплаве не должно превышать 0,25 %.
Если неблагородных металлов содержится больше, то пробу металла предварительно повышают, применяя плавку с селитрой или купелирование.
Гранулированный или отлитый в тонкие пластины сплав загружают в чугунные котлы и заливают концентрированной серной кислотой. При нагревании серебро, медь и другие неблагородные металлы переходят в раствор:
Золото остается в нерастворимом остатке в виде коричневых пластинок.
По окончании процесса сернокислый раствор сливают, а оставшийся золотой осадок для окончательной очистки обрабатывают новой порцией концентрированной серной кислоты.
Полученное в результате этих операций золото промывают, сушат и переплавляют в слитки 996—999-й пробы. Из сернокислого раствора, содержащего серебро, медь и небольшое количество других металлов, с помощью металлической меди при нагревании осаждают серебро.
В некоторых случаях для использования свободной серной кислоты из горячих растворов охлаждением выкристаллизовывают сернокислое серебро. Маточный раствор сливают и, добавив свежую кислоту, применяют для разваривания новой порции сплава. Кристаллы сернокислого серебра растворяют в горячей воде и восстанавливают железом. Восстановленное серебро тщательно промывают горячей водой, сушат и плавят в слитки 980—990-й пробы.
Аффинаж благородных металлов царской водкой
Способ очистки при помощи царской водки применим лишь к сплавам, содержащим небольшое количество серебра. Подлежащий очистке гранулированный сплав обрабатывают при нагревании царской водкой. Золото переходит в раствор, образуя золотохлористоводородную кислоту, а серебро в форме хлорида остается в нерастворимом остатке.
Из осадка хлористого серебра получают металлическое серебро, пользуясь каким-либо рассмотренным выше способом. Золотосодержащий раствор сливают, выпаривают досуха для удаления азотной кислоты, соли растворяют в воде, полученный раствор отфильтровывают и с помощью восстановителей (например, щавелевой кислоты или железного купороса) осаждают из него металлическое золото. После промывки золото сплавляют в слитки 998—999-й пробы.
Кислотные методы аффинажа громоздки, дороги и не позволяют получать благородные металлы той степени чистоты, которая необходима для современной промышленности. Из-за этих недостатков кислотные методы в настоящее время применяются ограниченно.
Иногда их используют для предварительного разделения благородных металлов перед окончательным аффинажем их электролитическим методом.
Cтатья на тему Кислотный аффинаж благородных металлов
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей