Шихта и способ извлечения благородных металлов из нее
Владельцы патента RU 2383637:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Группа изобретений относится к шихте для извлечения благородных металлов в металлическую фазу при плавлении и способу извлечения благородных металлов из нее. Шихта состоит из сырья, содержащего благородные металлы, шлакообразующих для образования шлака с основностью 0,2-0,35, флюсообразующих и кремния в качестве растворителя. Способ включает приготовление шихты, плавление и выдержку при температуре на 50-100°С выше температуры плавления наиболее тугоплавкого благородного металла в шихте. Затем проводят охлаждение шихты и отделение металлической фазы от шлака и флюса. Технический результат заключается в повышении извлечения благородных металлов в металлическую фазу. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству - благородных металлов.
Известен гравитационный способ извлечения платиновых металлов из руд рассыпных месторождений [1, с.346]. Этот способ не позволяет извлекать платиновые металлы из коренных месторождений.
Известен также способ извлечения платиновых металлов из коренных месторождений. Для этого применяют сложные схемы обогащения, включающие дробление, обогащение на шлюзах и столах [1, с.346]. Недостаток этого способа - сложные схемы и неполное извлечение благородных металлов, кроме того, не для всех руд применимы эти способы.
Известна шихта для извлечения платиновых и благородных металлов из сырья, содержащая шлак, руду [1, с.346], восстановитель.
Известен также способ извлечения платиновых металлов из сульфидных медно-никелевых руд [1, с.346]. Сущность способа заключается в плавке медно-никелевых руд в электродуговой печи. При этом получают штейн и шлак. Недостаток шихты и способа ее плавления заключается в том, что часть благородных металлов извлекается в штейн (65-90%), а часть (10-35%) переходит обратно в шлак и теряется безвозвратно. Из шлака благородные металлы не извлекаются.
Наиболее близкой является шихта для извлечения благородных металлов из сырья, содержащего благородные металлы, шлакообразующие и флюсообразующие в виде соды, стекла и извести [2].
Известен также способ извлечения благородных металлов в металлическую фазу при плавлении, включающий приготовление шихты, загрузку указанных компонентов шихты в печь, плавление, охлаждение и отделение металлической фазы от шлака и флюса [2].
Недостаток этой шихты и способа извлечения состоит в том, что применяют только для переработки лома электронной техники. При этом лом разделяют на два и более полупродуктов и каждый из них перерабатывают различными и очень сложными технологиями.
Задача, решаемая изобретением, состоит в полном извлечении всех благородных металлов из концентратов, вторичного сырья и лома в один продукт - расплавленный кремний, являющийся универсальным растворителем для металлов. А из этого сплава можно извлекать затем благородные металлы.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата применяется шихта для извлечения благородных металлов в металлическую фазу при плавлении, состоящая из сырья, содержащего благородные металлы, шлакообразующие на основе кремнезема и известняка, флюсообразующих и кремния в качестве растворителя, отличающаяся тем, что в качестве флюсообразующих она содержит хлориды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов, а в качестве шлакообразующих - шлакообразующие для образования шлака с основностью 0,2-0,35.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата применяют способ извлечения благородных металлов в металлическую фазу при плавлении, включающий приготовление шихты из сырья, содержащего благородные металлы, шлакообразующих на основе кремнезема и известняка, флюсообразующих и кремния в качестве растворителя, плавление и выдержку, охлаждение и отделение металлической фазы от шлака и флюса, отличающийся тем, что при приготовлении шихты используют шлакообразующие для образования шлака с основностью 0,2-0,35, а в качестве флюсообразующих - хлориды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов, плавление и выдержку осуществляют при температуре на 50-100°С выше температуры плавления наиболее тугоплавкого благородного металла в шихте.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что предлагается извлекать благородные металлы из сырья путем растворения их в расплавленном кремнии. Кремний является хорошим растворителем металлов. Для этого составляется шихта, состоящая из шлакообразующих веществ, флюсообразующих веществ, сырья, из которого извлекаются благородные металлы, и растворителя этих металлов - кремния. Известно, что руда является сложной по минералогическому составу. Для отделения из сырья породных минералов предлагается перевести их в шлак. Для этого в шихту добавляют компоненты, которые при плавке шихты образуют шлак, легко отделяются от расплавленного металла и всплывают на поверхность металла. С целью изоляции металла и шлака от атмосферы (кислорода и азота) предлагается в состав шихты ввести легкоплавкий флюс, или компоненты легкоплавкого флюса, в частности хлориды и фториды щелочных и щелочно-земельных металлов. При плавлении предлагаемой шихты образуется по высоте три слоя расплавленной массы. Нижний слой состоит из расплавленного кремния с расплавленными в нем благородными металлами. На расплавленном металле образуется слой шлака, который предохраняет металл от окисления атмосферным кислородом и от атмосферного азота, который может реагировать с металлом с образованием нитридов металлов. Над слоем шлака образуется слой флюса. Флюс прикрывает шлак и металл от окисления кислородом воздуха и от взаимодействия атмосферного азота с металлом и шлаком. Шлак рекомендуется силикатного состава (CaO·SiO). Heжелательно содержание в шлаке оксидов железа, марганца, хрома, ванадия и других металлов, которые могут окислять платиновые и благородные металлы. В качестве шлакообразующих компонентов шихта должна содержать кремнезем и известняк.
Известняк при 900-1000°С разлагается на СаО и углекислый газ СО2, который препятствует окислению металлической фазы в период расплавления шихты. Одновременно СаО реагирует с кремнеземом с образованием шлака. Таким образом, наличие слоя флюса и слоя шлак над металлической фазой позволяет исключить окисление металлов и взаимодействие их с азотом. Следовательно, предотвращаются потери драгоценных металлов и кремния. При указанных условиях плавки не наблюдается диффузия платиновых металлов в шлак. При завершении плавки и охлаждении расплава металлическая фаза легко отделяется от шлака. Предлагаемое изобретение позволяет перерабатывать руды и концентраты рассыпных и коренных месторождений, труднообрабатываемые сульфидные медно-никелевые руды, отходы и лом, в частности лом электронной техники и радиотехники.
В процессе плавки изотермическая выдержка определяется экспериментально. Температура должна быть на 50-100°С выше температуры плавления наиболее тугоплавкого металла в шихте.
Пример 1
Для извлечения платиновых металлов, золота и серебра применяли отходы обогащения железных руд, кварцит, известняк, хлориды натрия и калия. Составы представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||||||||
| Вещество | Состав, мас., % | Содержание металлов, г/т | |||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | FeO+Fe2О3 | CaO | MgO | MnO | SO3 | Na2O+ K2O |
Pt | Rh | Pd | Au | Ag | |
| Отходы обогаще- ния |
34,1-39,9 | 9,8-11 | 12,8-26,1 | 11,3-13,7 | 4,2-5,7 | 0,3-0,55 | 1,7-3,2 | 1,3-3,3 | <0,2 | <0,2 | <0,2 | 0,08 | 1,2 |
| Кварцит | 97 | 1 | 0,5 | 1 | 0,4 |
Исходные компоненты, предварительно просушенные при температуре 115°С, взяты в соотношении по таблице 2. Шихта загружалась в алундовый стакан, помещалась в печь Таммана, разогревалась до 1950°С и выдерживалась в течение полутора часов. По окончании изотермической выдержки печь охлаждалась вместе с проплавленной шихтой, металлическая фаза отделялась от шлака и флюса и подвергалась спектральному и химическому анализу. Из результатов анализов следует, что палладий рутений, родий, золото и серебро практически полностью диффундировали в кремний. Полученную металлическую фазу можно перерабатывать по известным технологиям [1] практически при полном извлечении платиновых металлов и золота из отходов обогащения железных руд.
Пример 2
Дополнительно отходы подвергали обогащению на наиболее эффективном аппарате для выделения тонких частиц тяжелых минералов - концентраторе Кнельсона. В результате получен концентрат состава, г/т: Au - 1, Ag - 30, Pt - 2, Pd - 1,5, Rh - 1.
Концентрат обрабатывался по предлагаемому способу. Извлечение платиновых металлов, золота, серебра в кремний составило 90-98%.
Пример 3
Лом электронной техники, содержащий палладий, перерабатывали по предлагаемому способу. Извлечение палладия в кремний составило 98%.
Технический результат от применения изобретения заключается в более полном извлечении платины и благородных металлов.
| Таблица 2 | |||||||||||||
| Шихта | № опыта | Состав шихты, грамм | Извлечение в кремний, % | ||||||||||
| Крем- ний |
Известняк | Кварцит | Отходы обогаще- ния |
Основность шлака | NaCl | KCl | Pt | Rh | Pd | Au | Ag | ||
| 1 | 380 | 8 | 120 | 400 | 0,2 | 100 | 100 | 95 | 90 | 97 | 95 | 95 | |
| 2 | 200 | 7 | 60 | 500 | 0,3 | 75 | 75 | 90 | 88 | 92 | 91 | 92 | |
| 3 | 100 | 59 | 180 | 500 | 0,35 | 50 | 50 | 87 | 85 | 90 | 77 | 77 | |
| Прото- тип |
4 | 70 | 70 | 77 | 56 | 60 | |||||||
| Примечение: | |||||||||||||
| Основность шлака (CaO/SiO2) рассчитана с учетом содержания СаО в отходах обогащения 12% (по массе) и содержания SiO2 - 37%. |
Источники информации
1. Грейвер Н.С. Основы металлургии. т.5, М.: Металлургия, 1968, с.346-347.
2. Патент RU 2180011. МПК C22B 11/02, 7/00, 27.02.2002.
1. Шихта для извлечения благородных металлов в металлическую фазу при плавлении, состоящая из сырья, содержащего благородные металлы, шлакообразующих на основе кремнезема и известняка, флюсообразующих и кремния в качестве растворителя, отличающаяся тем, что в качестве флюсообразующих она содержит хлориды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов, а из указанных шлакообразующих - образующие шлак с основностью 0,2-0,35.
2. Способ извлечения благородных металлов в металлическую фазу при плавлении, включающий приготовление шихты из сырья, содержащего благородные металлы, шлакообразующих на основе кремнезема и известняка, флюсообразующих и кремния в качестве растворителя, плавление и выдержку, охлаждение и отделение металлической фазы от шлака и флюса, отличающийся тем, что шихту готовят с использованием в качестве упомянутых шлакообразующих образующие шлак с основностью 0,2-0,35, а в качестве флюсообразующих - хлориды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов, плавление и выдержку осуществляют при температуре на 50-100°С выше температуры плавления наиболее тугоплавкого благородного металла в шихте.
