PL120892B1 - Method of manufacture of metals,especially of silver of high puritychistoty - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metali o wysokiej czystosci, a zwlaszcza srebra zawierajacego nie mniej niz 99,999% lub 99,9999% podstawowego skladnika.Metale o czystosci technicznej lub 99,99% zawieraja zanieczyszczenia, które wplywaja na ich wlasnosci fizyko-chemiczne. Sa to zanieczyszczenia metaliczne i niemetaliczne, donorowe i akcep¬ torowe. W wielu dziedzinach nauki i techniki stosowane sa coraz szerzej metale o czystosci 99,999% lub znacznie wyzszej. Wysoka czystosc metali wymagana jest w szczególnosci w technice pólprze¬ wodnikowej do wytwarzania domieszkowanego krzemu, zwiazków pólprzewodnikowych, warstw epitaksjalnych oraz do specjalnych stopów lutowniczych.Srebro o czystosci 99,9% zawiera zanieczyszczenia takie jak: zloto, pallad, kadm, magnez, wapn, cynk, miedz, zelazo, olów, antymon i siarka. Zanieczyszczenia te sa trudne do usuniecia dlatego technologia oczyszczania srebra jest skomplikowana i pracochlonna. Na przyklad znany sposób oczyszczania wedlug polskiego patentu nr 67 341 polega na tym, ze srebro o czystosci 99,99% wagowo Ag poddaje sie wstepnie rafinacji prózniowej, a nastepnie przerafinowane srebro swiezy sie tlenem, po czym wlewa sie do wlewnicy o wlasnosciach redukcyjnych, na przyklad do wlewnicy grafitowej, studzi sie i odcina glowe wlewka, a powierzchnie wlewka oczyszcza sie powierzchniowo. Wlewek poddaje sie rafinacji prózniowej i przelewa sie w prózni do wlewnicy grafitowej, studzi sie, a nastepnie dwukrotnie poddaje sie wlewek rafinacji elektrolitycznej i uzyskuje sie srebro w postaci drobnych krysztalów, igiel oraz proszku, które myje sie w roztworze kwasu mrówkowego w pluczce ultradzwiekowej. Krysztaly srebra prasuje sie w bloki i przetapia oraz przelewa sie w prózni w temperaturze okolo 1373 K do nagrzanej wlewnicy grafitowej, która nastepnie studzi sie powoli do momentu zakrzepniecia srebra. Metoda ta umozliwia wytwarzanie srebra o czystosci 99,999%, lecz ze stosunkowo niewielka wydajnoscia i malym uzyskiem gotowego wyrobu.Wyzej wymienione niedogodnosci powoduja obnizenie oplacalnosci stosowania znaego pro¬ cesu i sa malo ekonomiczne.Istota wynalazku jest zmiana ksztaltu anody metalicznej — szczególnie srebrowejjak równiez zastosowanie przeslony — diafragmy wiskozowej spelniajacej role filtra zatrzymujacego zanieczy¬ szczenia metaliczne oddzielajacego katode od anody, co pozwala na osadzenie sie na katodzie metalu, szczególnie srebra o maksymalnej czystosci.2 120892 Sposób wedlug wynalazku umozliwia przemyslowe wytwarzanie srebra o czystosci 99,999% i 99,9999%, charakteryzuje sie duza wydajnosci, znacznie mniejsza pracochlonnoscia, wysokim uzyskiem gotowego produktu.Sposób wedlug wynalazku polega na odgazowaniu w wysokiej prózni roztopionego srebra o czystosci poczatkowej 99,9% lub 99,99%, odlaniu plaskich anod wraz z uchwytami, rafinacji elektrolitycznej w elektrolizerach, w których przestrzen anodowa oddzielona jest od przestrzeni katodowej diafragma wykonana z folii wiskozowej. Diafragma ta przepuszcza jony srebra, a nie przepuszcza jonów metali bardziej szlachetnych od srebra, które ostatecznie wytracaja sie i wchodza w sklad szlamu anodowego. Dzieki stosowaniu diafragmy, szlam anodowy oddzielony jest od czesci elektrolizera, w której na katodach wydziela sie oczyszczone srebro w postaci dlugich i cienkich dendrytów.W przypadku elektrolizy innych metali dzialanie tej diaframy jest podobne, szlamy pozostaja w przestrzeni anodowej, ruchy konwekcyjne elektrolitu odbywaja sie oddzielnie w przestrzeni anodowej i katodowej, zanieczyszczenia nie sa wiec przenoszone od anody do katody w wyniku czego na katodach otrzymuje sie produkt o duzo wyzszej czystosci. Diafragma z folii wiskozowej jest latwa do wykonania, charakteryzuje sie dobra wytrzymaloscia mechaniczna i chemiczna, umozliwia stosowanie plaskich anod i katod o duzej powierzchni, prowadzenie procesu przy duzej gestosci pradu, umozliwia oczyszczanie srebra wyjsciowego na drodze tylko jednej rafinacji pró¬ zniowej i tylko jednej rafinacji elektrolitycznej. W sposobie elektrolizy wedlug wynalazku wskazane jest stosowanie anod o grubosci wiekszej o okolo 30% w dolnej czesci w porównaniu do grubosci w czesci górnej przy uchwytach. W toku procesu elektrolizy szybciej rozpuszcza sie dolna czesc anody i dlatego proponowany ksztalt anod zapewnia wzrost wydajnosci.Szczególowy sposób postepowania wedlug wynalazku jest nastepujacy: srebro wyjsciowe o czystosci 99,9% lub 9,99% roztapia sie w piecu prózniowym, odgazowuje w czasie 2-10 minut w prózni rzedu 1,3332 do 0,013332 Pa, nastepnie przelewa do grafitowej wlewnicy, która jest forma do odlewania anod wraz z uchwytami, po zakrzepnieciu srebra i ostudzeniu, wlewnice wraz z anodami wyjmuje sie z pieca, rozbiera, wyjmuje odlane anody, które po odcieciu nadlewów wstawia sie do elektrolizerów do przestrzeni anodowej oddzielonej od przestrzeni katodowej diafragmami z folii wiskozowej i prowadzi sie proces elektrolizy przy napieciu 4 do 6 V i pradzie o gestosci 200-600 A/m2. Elektrolitem jest wodny roztwór azotanu srebra. W wyniku elektrolizy na katodach wydziela sie oczyszczone srebro w postaci cienkich dendrytów, które po wyjeciu z elektrolizera myje sie woda destylowana, a nastepnie suszy. Dalsze operacje technologiczne moga byc wykonywane znanymi metodami prasowania, przetapiania i odlewania.Srebro otrzymane sposobem wedlug wynalazku zawiera co najmniej 99,999% Ag i posiada wlasnosci wymagane do wytwarzania stopów specjalnych z innymi metalami wysokiej czystosci stosowanymi w technice budowy lamp elektronowych, elementów pólprzewodnikowych i precy¬ zyjnych elementów maszyn.Sklad chemiczny srebra wyjsciowego i oczyszczonego sposobem wedlug wynalazku przedsta¬ wiono w tablicy.Material Srebro wyjsciowe Srebro oczyszczone sposobem wg wynalazku Au 5 0,1 Zawartosc zanieczyszczen x 10"4 % wag.Bi Pd Pt Cd Mg Zn Cu Fe 0,2 9 20 0,1 0,2 3 20 1 0,1 0,4 1 0,1 0,2 3 0,1 0,1 Pb 2 0,1 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania metali, zwlaszcza srebra wysokiej czystosci, o zawartosci podstawo¬ wego skladnika 99,999% i 99,9999% wagowych, znamienny tym, ze srebro o czystosci poczatkowej120892 3 99,9% lub 99,99% roztapia sie i odgazowuje w prózni rzedu 1,3332 do 0,013332 Pa wczasie 2do 10 minut, odlewa sie do wlewnic grafitowych i wytwarza sie anody nadajac ich czesciom dolnym wieksza grubosc w porównaniu z czescia przyuchwytowa — górna i tak uksztaltowane anody poddaje sie rafinacji elektrolitycznej przy napieciu 4 do 6 V pradem o gestosci 200 do 600 A/m2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w procesie rafinacji elektrolitycznej stosuje sie diafragmy oddzielajace katode od anody. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania metali, zwlaszcza srebra wysokiej czystosci, o zawartosci podstawo¬ wego skladnika 99,999% i 99,9999% wagowych, znamienny tym, ze srebro o czystosci poczatkowej120892 3 99,9% lub 99,99% roztapia sie i odgazowuje w prózni rzedu 1,3332 do 0,013332 Pa wczasie 2do 10 minut, odlewa sie do wlewnic grafitowych i wytwarza sie anody nadajac ich czesciom dolnym wieksza grubosc w porównaniu z czescia przyuchwytowa — górna i tak uksztaltowane anody poddaje sie rafinacji elektrolitycznej przy napieciu 4 do 6 V pradem o gestosci 200 do 600 A/m2.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w procesie rafinacji elektrolitycznej stosuje sie diafragmy oddzielajace katode od anody. PL