Способ извлечения благородных металлов из цинковых осадков

 

Изобретение относится к пирометаллургии, в частности к извлечению благородных металлов из цинковых осадков (шламов), получаемых в результате осаждений (цементации) благородных металлов из цианистых растворов цинковой пылью. В способе извлечения благородных металлов из цинковых осадков, включающем создание реакционного объема на основе карбоната натрия, плавку осадков в руднотермическом режиме, слив и разделение шлака и сплава благородных металлов, к цинковым осадкам перед плавкой добавляют двуокись кремния в количестве 10-60% от массы шихты. Плавку ведут при температуре 1100-1250^oС, при этом двуокись кремния в виде диатомовой земли крупностью 0-0,01 мм добавляют вместе с цинком в цианистый раствор перед цементацией благородных металлов. Предлагаемым способом на участке, оборудованном двумя руднотермическими печами, за восьмичасовую рабочую смену можно переплавлять около 300 кг цинковых осадков, извлекая при этом около 100 кг сплава благородных металлов. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пирометаллургии, в частности к извлечению благородных металлов из цинковых осадков (шламов), получаемых в результате осаждения (цементации) благородных металлов из цианистых растворов цинковой пылью.

Шламы, получаемые после осаждения цинковой пылью, представляют собой сложную неоднородную химическую смесь благородных металлов, избытка цинковой пыли, примеси некоторых других неблагородных металлов и их соединений, а также органических веществ.

Известен способ извлечения благородных металлов из цинковых осадков, включающий их кислотную обработку, промывку, прокалку и последующую плавку в тиглях с флюсами [1].

В известном способе цинковые осадки сначала обрабатываются разбавленной серной кислотой для удаления примесей неблагородных металлов (в первую очередь цинка, так как в его присутствии при последующей плавке могут образоваться соединения типа шпинелей, создающие тугоплавкость шлака), промываются горячей водой для удаления сульфатов и остатков серной кислоты и фильтруются [2] . Полученные после фильтрации кеки прокаливаются при температуре красного каления (для удаления влаги, гидратной воды, ртути и разложения углистых и цианистых солей) и плавятся в тиглях с флюсами, из которых наиболее эффективны смесь плавленой буры (с помощью которой шлак делается жидким), кварцевого песка (предохраняющего огнеупорные материалы от разъединения), соды (для создания жидкого и однородного шлака) и плавкого шпата (в случае образования в шлаке тугоплавких соединений [3].

Недостатками известного способа являются его сложность и многооперационность, что делает затруднительным использование способа на малых золотодобывающих предприятиях, а также низкая производительность тигельной плавки.

Известен способ извлечения благородных металлов из цинковых осадков, включающих их обжиг и последующую плавку в тиглях с флюсами [4].

В известном способе цинковые осадки подвергаются обжигу без предварительной кислотной обработки, что приводит к образованию значительного количества окиси цинка (ZnO), имеющий температуру плавления 1975^oC. Для разжижения окиси цинка в шихту кроме соды, буры и кварцевого песка вводится плавиковый шпат (CaF₂), в расплавленном виде ожижающий оксиды металлов, однако имеющий собственную температуру плавления 1419^oC.

Недостатком известного способа является низкая производительность процесса, связанная с загрузкой и выгрузкой тиглей. В то же время в результате плавки получается сильно загрязненный низкопробный слиток, а шлаки, получаемые при этой операции, содержат значительное количество благородных металлов и должны подвергаться дополнительной обработке.

Известен способ, принятый за прототип, извлечения благородных металлов из полупродуктов, включающий создание реакционного объема на основе карбоната натрия, плавку в руднотермическом режиме шихтовых материалов, слив и разделение шлака и сплава благородных металлов [5].

Известно устройство для осуществления способа, содержащее двухэлектродную руднотермическую печь, состоящую из металлического кожуха, футерованного магнезитовым кирпичом, выполненную в виде цилиндра с конусом внизу и выпускным отверстием в нижней части конуса [5].

В известном способе, осуществляемом в известном устройстве, сначала формируют жидкофазный реакционный объем на основе карбоната натрия, в котором затем загружают перерабатываемые полупродукты. При этом примесные металлы и их соединения ошлаковываются, а если в полупродуктах содержится металлический цинк, то он кипит и испаряется сквозь слой расплава, в то время, как частицы благородных металлов задерживаются в расплаве и опускаются на подину печи.

Недостатком известного способа является невозможность с помощью карбоната натрия ошлаковать (перевести в жидкотекучее состояние) окись цинка.

Технический результат, устраняющий этот недостаток, достигается тем, что в способе извлечения благородных металлов из цинковых осадков, полученных в процессе цементации из цианистых растворов, включающем создание реакционного объема на основе карбоната натрия, плавку осадков в руднотермическом режиме, слив и разделение шлака и сплава благородных металлов, согласно изобретению, цинковые осадки загружают в ванну с двуокисью кремния в количестве 10 - 60% от массы шихты, а плавку ведут при температуре 1100 - 1250^oC, при этом двуокись кремния в виде диатомовой земли крупностью 0 - 0,01 мм добавляют вместе с цинком в цианистый раствор перед цементацией благородных металлов.

Способ осуществляется следующим образом.

В двухэлектродную руднотермическую печь, снабженную графитовыми электродами, имеющую ванну, футерованную основной кирпичной кладкой (магнезитовой или хромомагнезитовой), оборудованную эксцентричным донным выпуском, позволяющим периодически сливать расплавленный металл со шлаком, загружают карбонат натрия (техническую соду), расплавляют его в дуговом режиме и в руднотермическом режиме доводят до жидкоподвижного состояния с температурой расплава 950 - 1000^oC. Затем в ванну печи порциями загружают цинковые осадки, содержащие благородные металлы (золото и серебро) в количестве 15 - 50%, цинк (в виде металла и оксида) в количестве 15 - 30%, двуокись кремния в количестве 10 - 60% и другие примесные металлы и их соединения в количестве 10 - 20%. При этом карбонат натрия (Na₂CO₃, Т_пл - 850^oC) взаимодействует с двуокисью кремния (SiO₂, Т_пл - 1722^oC) с образованием силикатов натрия: Na₂O·SiO₂ (Т_пл - 1088^oC) и 2Na₂O·SiO₂ (Т_пл - 1120^oC. Окись цинка взаимодействует с двуокисью кремния с образованием силиката цинка (2ZnO·SiO₂), имеющего температуру плавления 1512^oC. Тройная система Na₂SiO₃ - Na₄SiO₄ - Zn₂SiO₄ переходит в жидкотекучее состояние за счет образования эвтектик уже при температуре порядка 1100 - 1250^oC. После загрузки в расплав каждой новой порции цинковых осадков расплав прогревается до "уваривания" шлака и превращения его в однородную массу, при этом благородные металлы опускаются на подину, после чего в ванну печи догружается некоторое количество карбоната натрия и процесс загрузки цинковых осадков повторяется. По окончании загрузки определенного количества осадков расплав прогревается, жидкие шлак и сплав сливаются через выпускное отверстие в изложницу и после остывания разделяются. В ванну печи с помощью ковша переливается из изложницы небольшое количество расплавленного шлака (1 - 3 л), печь входит в руднотермический режим, после чего в нее догружается карбонат натрия, расплавляется и процесс повторяется.

Пример осуществления предлагаемого способа.

В двухэлектродную руднотермическую печь мощностью 100 кВт, снабженную графитовыми электродами диаметром 75 мм, имеющую ванну объемом 60 л, футерованную магнезитовой кладкой, оборудованную эксцентричным донным выпуском, позволяющим периодически сливать расплавленный металл со шлаком, загрузили 20 кг карбоната натрия (техническую соду), расплавили его в дуговом режиме и руднотермическом режиме, довели до жидкоподвижного состояния с температурой расплава 950 - 1000^oC. Затем в ванну печи порциями загрузили 75 кг прокаленных цинковых осадков следующего химического состава (% мас.): Au - 4,65; Ag - 28,13; ZnO - 24,5; SiO₂ - 35; Cu, Fe, Co - остальное. После загрузки каждой порции осадка шлак "уваривали" до однородной консистенции. По окончании загрузки цинковых осадков расплав прогрели и слили металл и шлак через выпускное отверстие печи в изложницу, после чего процесс повторили.

Жидкие сплав и шлак, слитые в изложницу, охлаждались естественным путем. После остывания слиток сплава был отделен от шлака, взвешен и проанализирован. Масса полученного слитка оказалась равна 24950 г. Содержание серебра в слитке оказалось равным 84,20% или 21000 г, содержание золота в слитке составило 13,94% или 3478 г. Содержание примесей в слитке (железа, меди, цинка и кобальта) составило 1,86% или 464 г. Время, затраченное на извлечение благородных металлов из цинковых осадков массой 75 кг, составило 3,5 ч. Полученный слиток сплава направили на дальнейшую переработку.

Таким образом, по предлагаемому способу на участке, оборудованном двумя руднотермическими печами, за восьмичасовую рабочую смену можно переплавлять около 300 кг цинковых осадков, извлекая при этом около 100 кг сплава благородных металлов.

Источники информации 1. Плаксин И.Н. Металлургия золота, серебра и платины. НКЧМ, Госметаллургиздат. М.-Л., 1939, с. 321.

2. Там же, с. 322-331.

3. Там же, с. 333-340.

4. Там же, с. 333-335.

5. Патент РФ N 2119541, 27.09.98. Заявлено 17.11.97 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ извлечения благородных металлов из цинковых осадков, полученных в процессе цементации из цианистых растворов, включающий создание реакционного объема на основе карбоната натрия, плавку осадков в руднотермическом режиме, слив и разделение шлака и сплава благородных металлов, отличающийся тем, что цинковые осадки загружают в ванну с двуокисью кремния в количестве 10 - 60% от массы шихты, а плавку ведут при температуре 1100 - 1250^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что двуокись кремния в виде диатомовой земли крупностью 0 - 0,01 мм добавляют вместе с цинком в цианистый раствор перед цементацией благородных металлов.