Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

СО

° Я

о о

(N tN

•>

< >

о t-

•—1

^ 1 1 1 1

Ю СО

г:

о о

.—1

<N —

о о

•Ч" <м

со

(N 00

о о

ю о 1 1

01Л г-

<м ю

—

tN СО

ООО

• ж

га

• м

аз

о -я

Ч £

« S

я м

о,

S a

га -

п.

S Я

О)

я 2

и е-

о.

0J О

\о

О)

Си

к _

О)

Л °

Е-

О н

н о

О к

-в- И

Оч

Си

а,

о "

•а-

сь

•в"

• «о

о з

га

-як

Ж О

Q. СП

>> О, м

о, о' я 3

•S Ю Ю Щ "в-

ч »

О. Ч

Q.O Ч f^ £

ЯМ я Рн »

<исои о,а кияо

й- CD

га

« о

л п.

м о

ч &

СО

Г- СО

(М _н

о о

ОО "ф

•Ч"

ООО

<D -tf <N

I I и

о о I

^ О

о о

со Ю

(N-— I

•Ч"

«о

о,

=г

>м

;>>

о.

351s

Металлические отходы

Приемная плавя а

(опробование)

Неметаллические отходы

Опробование

Флюсы

} I i

Плавка в злектродуговых печах

Черновые

слитно

Шлаки,

пыль

На

медеплавильный

завод

• Плавка в индукционных печах

Разливка в аноды

Электролит -

Шлаки,

пью

Анодные

остатка

Недкыи

порошок

! 1 1 I

Аффинаж

серев pa электролизом

Отравотанный

электролит

Цементации Ад

в 2-е

стадии

NaCl

Раствор

—II

Доосакдение А; ^

Fe,

Раствор

Цементное

серебро

на переплавку

Аффинированное

серебро

(

Растворение

Анадный шлам

на извлечение

золота и платины

HN0

,0,

Газы

на нейтрализацию

AjCl

на перепкаоку

Раствор AgNO,

Осатдение Си

Раствор

Нейтрализация

I Цементная медь

• на медеплавильный

В канализацию завод

На

получение

ляписа

Обезвоживание,

сушка

Кристаллическое

AgNO,

На производство

порошков

\ }

Электролизом

ПСЭХА

Синтезен

СОК 15 Н,

со/аеft

AsA идр.

РИС. 136. Переработка вторичного серебросодержащего сырья

При плавке бромистого и хлористого серебра в качестве

флюса применяют кальцинированную соду. При этом про-

текают главные реакции обмена:

2 AgBr + Na

-> Ag

+ 2NaBr;

2AgCl + Na

-> Ag

+ 2NaCl.

352s

После этого следуют реакции термического разложения уг-

лекислого серебра с последующей диссоциацией оксида

серебра:

0 + С0

f ; 2Ag

0 4Ag + 0

f .

При плавке сернистого серебра первая реакция восста-

новления серебра также обеспечивается взаимодействием

с кальцинированной содой:

2Ag

S + 4Na

8Ag + 3 [Na

•

S] + Na

+ 4C0

Далее для восстановления серебра из соединения

S-Ag

S в расплав вводят железо и происходит оконча-

тельное вытеснение серебра из сульфида:

•

S -f Fe FeS

•

S + 2Ag.

Для связывания избытка железа в расплав добавляют

порошкообразную серу. Обычно, бромистое, сернистое и

хлористое серебро не содержит в своем составе неблаго-

родные металлы ни в металлическом виде, ни в виде соеди-

нений. А такие виды отходов как, например, зола, креца,

сплавы и др., содержат различные неблагородные метал-

лы. Поэтому, если отходы этих видов присутствуют в об-

щей шихте плавки, то для окисления примесей неблаго-

родных металлов добавляют натриевую селитру, а для ош-

лакования образовавшихся оксидов — техническую буру,

песок, стекло.

При окислении металлической ванны воздухом или

другими окислителями, сначала окисляется составляющий

основу расплава рафинируемый металл, с образованием

оксида, а затем он отдает свой кислород примесям, кото-

рые обладают большим сродством к кислороду, т. е. про-

цесс протекает по уравнениям:

2МеО -f 0

= 2МеО; МеО + Me' = Me' О + Me.

Однако, серебро при 1100—1200 °С не может присутст-

вовать в расплаве в виде оксида, так как величина

PojAgfi >0,021 МПа. Поэтому будет происходить непо-

средственное окисление примесей неблагородных метал-

лов. При окислительной плавке в первую очередь окисля-

ется цинк, так как он обладает наибольшим сродством к

кислороду по сравнению с другими примесями. В процес-

се плавки примеси неблагородных металлов, в основном,

цинка и меди, окисляясь, переходят в шлак и постепенно

накапливаются в нем.

Согласно практике работы отечественных и зарубеж-

ных заводов для плавки вторичного серебросодержащего

23—706 353

сырья применяют различное соотношение шихты и флюсов

в зависимости от вида сырья. Наиболее типичные вариан-

ты составления шихты представлены в табл. 21.

Для плавки сырья используют дуговые сталеплавиль-

ные печи ДС-0,5 (рис. 137). Техническая характеристика

печи ДС—0,5 представлена ниже.

Печь

ДС-0,5

Продолжительность плавки, ч 1,5

Выплавлено серебра за 1 плавку, масса за

1 плавку, кг:

пыль 60,89

шлак 70,1

Содержание серебра, %:

в пылях 1,56

в шлаках 0,36

Количество серебра на I тонну выплавленного

серебра, переходящего, кг:

в пыль 8,682

в шлак 2,307

Расход на 1 т выплавленного серебра: 3153,6

электроэнергии, заработной платы, руб . . 24,06

Шихта загружается в отключенную от сети печь при под-

нятых электродах в определенной последовательности: сна-

чала сыпучее сырье с содой и с половиной песка, затем ак-

кумуляторный лом и далее—оставшаяся часть песка. После

этого опускают электроды, включают печь и шихта плавится

в течение 1,5 ч при 1150—1250 °С. Полученный расплав

выливают в подготовленные изложницы и после охлажде-

ния (6—8 ч) осуществляют отделение металла от шлака.

Черновой металл содержит, %: 70—80 Ag, 6—10 Zn, 12—

20 Си; шлак — 0,3—1,5 Ag, 5—9 Fe, 1—2 S, остальное —

щелочь и примеси. В пылях содержится 1—2 % Ag.

После остывания слиток серебра плавят в индукцион-

ных тигельных печах вместимостью 160 кг. Вторая стадия

плавки необходима для более глубокой очистки чернового

серебра от примесей, что не удается сделать в электродуго-

вых печах.

В индукционных печах расплавляют металлические се-

ребросодержащие отходы, серебро электролизное, катализа-

торы, слитки, полученные после плавки в электродуговых

печах, отходы собственного производства, кристаллическое

аффинированное серебро.

Целью плавки в индукционных печах является перевод

металлов в однородное состояние, позволяющее провести

его опробование; придание металлу желаемой формы (ано-

дов, слитков); ошлакование примесей (добавляют соду,

354s

буру); повышение пробы сплава (добавляют натриевую се-

литру).

Плавку чернового серебра ведут с флюсами при 1050 —

1150 °С под слоем древесного угля в течение 2 ч. Древесный

уголь применяют для предохранения поверхности серебра

от соприкосновения с кислородом воздуха.

Преимущества и недостатки индукционной плавки. Пре-

имуществами индукционной плавки являются простота об-

служивания, достаточная скорость плавки. Недостатки сос-

тоят в том, что нельзя плавить низкопробное сырье; неме-

таллическое сырье плохо пропускает электромагнитное

поле и не разогревается; часто выходят из строя тигли; не-

льзя провести окислительную плавку, так как тигли состоят

из углерода.

Техническая характеристика индукционной печи ИСТ—

0,16 (рис. 138) представлена ниже.

Мощность печи не более, кВт 100

Частота высокочастотных цепей, Гц 2400

Вместимость тигля, кг 160

Напряжение, В 1000

Глубина проникновения тока в тигель, см 5

Потери напряжения в шинах, В 1,7

Число витков индуктора, шт 7

Расход электроэнергии, кВт-ч/т 700

Ширина печи, мм 1905

Длина печи, мм 1905

При плавке в индукционных печах получают следующие

продукты:

1) слитки чистовые, содержащие 99,8 % Ag и более, об-

разующиеся при переработке электролизного серебра и ка-

тализаторов;

2) анодный сплав, содержащий 90—95 % Ag, образую-

щийся при переработке чернового серебра и серебросодер-

жащих металлов и сплавов, поступающие после отливки

анодов на электролитическое рафинирование;

3) пыль и шлак, содержащие 1—2 % Ag, поступающие

на переплавку в электродуговых печах.

Анодный сплав после индукционных печей поступает на

аффинаж электролизом. Технологический процесс протека-

ет так же, как и при переработке первичного серебра, толь-

ко малоэффективные ванны Мёбиуса заменены механизи-

рованными электролизерами, производительность которых

в четыре раза выше. Выход по току в механизированных

электролизерах составляет 90 %.

В результате аффинажа получаются: кристаллическое

серебро (более 99,8 % Ag); анодные остатки (выход 5 %

355

356s

agssssgs

g § S

.. " =

: и

ч я

• 1

« S _

У. 7

Э-& =

| §

D. И К

•

- К

и x i Ol * И

'Sal £ я

is 5?

™

«о-оЛ

j-g к _

gSg-'ajgS

' S

р = I

eg cj ,

о*

а ^

a'SoacS.

= . s a a я

£X у ш Лиз ai И x x

357s

Рис. 138. Индукционная печь ИСТ—0,16 для плавки серебра:

/ — фундаментные болты; 2 — тигель графитовый; 3 — индуктор; 4 — ручка;

5 — патрубок вытяжной; в — стенка печи

массы анодов), которые возвращаются на плавку в индук-

ционные печи; отработанный электролит; анодный шлам.

Кристаллическое серебро обрабатывают в центрифуге,

где его промывают, отделяют от электролита и направляют

на производство ляписа и порошков. Шлам, в котором со-

держится

—

9,5 % примесей, по отношению к серебру, после

358s

промывки поступает на извлечение золота, платины и пал-

ладия.

Отработанный электролит, содержащий 4—5 % Ag об-

щей массы серебра, поступающего с анодами, направляют

на извлечение серебра цементацией медью. Процесс осуще-

ствляется в две стадии: основная цементация и контроль-

ная. Полученное цементное серебро подается на переплавку

в индукционные печи. Из раствора серебро доосаждается

хлористым натрием. Медь из раствора осаждается железом

или алюминием. Полученный осадок транспортируют на ме-

деплавильный завод.

Из выделенного кристаллического серебра на заводе по-

лучают чистовые слитки, ляпис, серебряный электрохими-

ческий порошок, порошок серебро—оксид кадмия и др.

Кристаллическое Ад

HNQ

О,

VI ГР

Растворение

Раствор AqNOj

900-1200

г/л

Ад

Фильтрование

N,0.

Холодильник

Бардотажные

колонны

•

Разбавления

HN0

Выпарка —

~т

раствор AgNO,

1500 г/л Ад

Кристаллизация

Маточник

Кристаллы

AgNOj

Дот равна Центрифугирование

Скрубберы

~Г

В канализацию

Маточник

промывные

воды

Дотравка

Сушка

Сухое

AgNOj

Расфасовка

Конденсат

Наэлектролиз —————

Сборник конденсата

Рис. 139. Технологическая схема производств» ляписа

359s

§ 5. Производство азотнокислого серебра (ляписа)

Аффинированное кристаллическое серебро или слитки (не

менее 99,8%) направляют на растворение в азотной кис-

лоте с добавлением кислорода для окисления низших окси-

дов азота в высшие (рис. 139). Из реакторов растворы

азотнокислого серебра, содержащие 900—1200 г/л Ag и до

30 г/л свободной кислоты отфильтровывают и направляют

на выпаривание. Процесс выпаривания состоит из двух пе-

риодов: нагревания и собственно выпарки. Продолжитель-

ность процесса 2—3 ч, температура 103—104 °С.

Конденсат через барботажные колонны поступает на

улавливание оксидов азота. Упаренные растворы сливают-

из выпарных реакторов в кристаллизаторы трубчатого ти--

па. Одновременно в кристаллизаторы заливают 15—20 л

HN0

, которая обеспечивает дотравливание проскочивших

из реакторов частичек серебра, способствует снижению при-

месей в кристаллах и ускорению процесса кристаллизации.

Продолжительность кристаллизации 3—4 ч. После оконча-

ния кристаллизации кристаллы под вакуумом отделяют от

маточных растворов и промывают подкисленной водой

(15—20 г/л HNO3). Полученные кристаллы подвергают

центрифугированию до содержания влаги в кристаллах не

более 3 % и направляют на сушку в барабанных печах при

105—110 °С. Маточные растворы нейтрализуют серебром.

После растворения в них серебра получают растворы, со-

держащие до 800 г/л Ag, которые идут на электролиз.