RU2090638C1

RU2090638C1 - Method of processing precious metal-containing wastes

Info

Publication number: RU2090638C1
Application number: RU95109803A
Authority: RU
Inventors: А.В. Ермаков; М.Н. Сивков; С.В. Никифоров; А.Г. Мазалецкий; Л.Д. Горбатова; В.А. Дмитриев; П.А. Матюхин; О.Ю. Афанасьев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов"
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU95109803A

Abstract

FIELD: precious metals recovery. SUBSTANCE: invention focuses on pyrometallurgical processing of gold and silver-containing wastes. Initial material is fused with copper component added in quantity providing increase in partial pressure of vapor of harmful impurities over the fused material. Fused material is evacuated to 10^-1-10^-2 mm Hg and kept at 1100-1200 C under stirring for 20-30 min. According to invention, process is carried out in protective atmosphere. EFFECT: increased purification degree of precious metals and reduced process duration. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к пирометаллургическим способам переработки золото- и серебросодержащих отходов, в частности отходов ювелирных сплавов различных технологий изготовления. Данное сырье имеет значительные примеси по элементам, связанным с технологией пайки, преимущественно кадмий, а также цинк, свинец, висмут и сурьму. Указанные примеси в значительной мере снижают физико-химические и механические свойства сплавов, что делает невозможным их использование для изготовления ювелирных изделий без предварительной очистки исходного сырья от примесей. The invention relates to the field of metallurgy of precious metals, in particular to pyrometallurgical methods for processing gold and silver-containing wastes, in particular wastes from jewelry alloys of various manufacturing technologies. This raw material has significant impurities in elements related to brazing technology, mainly cadmium, as well as zinc, lead, bismuth and antimony. These impurities significantly reduce the physicochemical and mechanical properties of alloys, which makes it impossible to use them for the manufacture of jewelry without preliminary purification of raw materials from impurities.

Известен классический аффинаж благородных металлов полное растворение, раздельное осаждение из растворов, плавка чистых металлов, а затем выплавка сплава [1] Способ позволяет получить кондиционные по примесям сплавы, но требует существенных экономических затрат и длительного цикла переработки до 3-х месяцев. Кроме того, растворение благородных металлов осуществляется в кислотах с высокой концентрацией, что делает способ экологически грязным и требует специального аппаратурного оформления. Known classic refining of precious metals complete dissolution, separate precipitation from solutions, smelting of pure metals, and then smelting the alloy [1] The method allows to obtain alloys that are conditional on impurities, but require significant economic costs and a long processing cycle of up to 3 months. In addition, the dissolution of noble metals is carried out in acids with a high concentration, which makes the method environmentally dirty and requires special hardware design.

Известны способы рафинирования и очистки сплавов цветных и благородных металлов. Known methods for refining and cleaning alloys of non-ferrous and noble metals.

Известен способ рафинирования жидких металлов и сплавов [2] Способ включает рафинирование жидких металлов путем электровакуумной обработки расплава. Предварительная обработка расплава электрическим током разрушает ионные связи активных окислов и ионизирует свободные атомы кислорода, что при создании вакуума над расплавом способствует удалению из расплава неметаллических включений. A known method of refining liquid metals and alloys [2] the Method includes the refining of liquid metals by electrovacuum processing of the melt. The preliminary treatment of the melt by electric current destroys the ionic bonds of active oxides and ionizes free oxygen atoms, which, when a vacuum is created above the melt, helps to remove non-metallic inclusions from the melt.

Известен способ вакуумной обработки алюминиевых сплавов [3] С целью повышения степени очистки сплава от примесей, в частности цинка, сплав нагревают до температуры 850 900^oC, вакуумируют и барботируют инертным газом.A known method of vacuum processing of aluminum alloys [3] In order to increase the degree of purification of the alloy from impurities, in particular zinc, the alloy is heated to a temperature of 850 900 ^o C, vacuum and sparge with an inert gas.

Однако вышеуказанные способы не могут быть с достаточной эффективностью использованы для очистки благородных металлов, так как, исходя из свойств основных и примесных компонентов сплава, известные режимы не обеспечивают необходимого качества готового продукта. However, the above methods cannot be used with sufficient efficiency for the purification of noble metals, since, based on the properties of the main and impurity components of the alloy, the known modes do not provide the required quality of the finished product.

По технической сущности более близким к предлагаемому объекту изобретения является способ очистки серебра [4] Способ относится к области металлургии благородных металлов и включает очистку серебра от примесей, таких как железо, магний, медь, свинец, марганец, кремний, алюминий и никель, путем расплавления исходного материала при температуре 1000^oC и вакуумировании при давлении 5•10^-2 10^-3 Т в присутствии хлорида серебра. Содержание примесей при этом снижается на 1 3 порядка.In technical essence, closer to the proposed object of the invention is a method for purification of silver [4] The method relates to the field of metallurgy of noble metals and includes purification of silver from impurities such as iron, magnesium, copper, lead, manganese, silicon, aluminum and nickel, by melting starting material at a temperature of 1000 ^o C and evacuation at a pressure of 5 • 10 ^-2 10 ^-3 T in the presence of silver chloride. The content of impurities in this case decreases by 1 3 orders of magnitude.

Однако указанный режим очистки обеспечивает удаление из расплава только вышеприведенных элементов и не обеспечивает достаточной глубины очистки от других примесей, а такой элемент, как кадмий, являющийся наиболее вредным и трудноудаляемым примесным включением в сплавах благородных металлов, по известной технологии вообще не удаляется. However, this cleaning mode ensures that only the above elements are removed from the melt and does not provide a sufficient depth of purification from other impurities, and such an element as cadmium, which is the most harmful and difficult to remove impurity inclusion in precious metal alloys, is not removed at all by known technology.

Задачей, на решение которой было направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности переработки отходов благородных металлов с высокой эффективностью за счет сокращения продолжительности цикла переработки, повышения степени их очистки от примесей и получение готового продукта высокого качества. The task to which the invention was directed is to provide the possibility of processing precious metal waste with high efficiency by reducing the duration of the processing cycle, increasing the degree of purification from impurities and obtaining a finished product of high quality.

Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки отходов, содержащих благородные металлы, путем очистки от примесей, включающем плавку и вакуумирование, согласно изобретению плавку ведут с добавлением медного компонента в количестве, обеспечивающем повышение парциального давления пара испаряемых вредных примесей над расплавом, при этом массовое соотношение перерабатываемых отходов, содержащих благородные металлы, и добавляемого медного компонента поддерживают равным 1 (0,21 0,60), затем расплав вакуумируют при давлении 10^-1 10^-2 мм рт.ст. и выдерживают при температуре 1100 1200^oC с перемешиванием в течение 20 30 мин. Процесс осуществляют в защитной атмосфере.The problem is achieved in that in the method of processing waste containing noble metals by purification from impurities, including melting and evacuation, according to the invention, the melting is carried out with the addition of a copper component in an amount that increases the partial pressure of the vapor of the evaporated harmful impurities over the melt, while the ratio of recyclable waste containing precious metals and the added copper component is maintained equal to 1 (0.21 0.60), then the melt is evacuated at a pressure of 10 ^-1 10 ^-2 mmHg and incubated at a temperature of 1100 to 1200 ^o C with stirring for 20 to 30 minutes The process is carried out in a protective atmosphere.

Указанные признаки, характеризующие предлагаемый режим переработки, являются существенными и в совокупности обеспечивают высокое качество получаемого сплава благородных металлов для изготовления ювелирных изделий. The indicated characteristics characterizing the proposed processing regime are essential and, in the aggregate, ensure the high quality of the obtained alloy of precious metals for the manufacture of jewelry.

Добавление в расплав медного компонента позволяет повысить термодинамическую активность элементов-примесей, в частности кадмия, что способствует их интенсивному испарению и отделению от благородных металлов. Это достигается за счет роста парциального давления паров примесных элементов, которое при воздействии высокой температуры будет превышать остаточное давление в системе, благодаря изменению соотношения между силами притяжения атомов в расплаве. Количество добавляемого медного компонента к расплаву в соотношении 1 (0,21 0,60) является оптимальным, так как при увеличении расхода меди не получается сплава, соответствующего ГОСТу по содержанию благородных металлов (за счет разубоживания), а при уменьшении снижается активность испарения примесных элементов из-за снижения отношения коэффициентов активностей примесей и благородных металлов. Adding a copper component to the melt makes it possible to increase the thermodynamic activity of impurity elements, in particular cadmium, which contributes to their intensive evaporation and separation from noble metals. This is achieved due to an increase in the partial vapor pressure of impurity elements, which, when exposed to high temperature, will exceed the residual pressure in the system due to a change in the ratio between the attractive forces of atoms in the melt. The amount of added copper component to the melt in a ratio of 1 (0.21 0.60) is optimal, since with an increase in copper consumption, an alloy corresponding to GOST for the content of noble metals (due to dilution) is not obtained, and with a decrease in the activity of evaporation of impurity elements due to a decrease in the ratio of the activity coefficients of impurities and noble metals.

Использование при обработке приема вакуумирования расплава обеспечивает ускорение и полноту протекания в нем физико-химических процессов, что приводит к значительному сокращению продолжительности процесса и повышению чистоты получаемого продукта. The use of the melt evacuation method during processing ensures the acceleration and completeness of the flow of physical and chemical processes in it, which leads to a significant reduction in the duration of the process and an increase in the purity of the resulting product.

Выбор параметров способа очистки золото- и серебросодержащих отходов обосновывается следующим. При наложении вакуума величиной менее 10^-1 мм рт. ст. снижается скорость испарения примесей и увеличивается продолжительность процесса; величина вакуума более 10^-2 мм рт.ст. нецелесообразна, так как при этом скорость удаления примесей существенно не возрастает, но возникает необходимость в использовании более дорогостоящего оборудования, что снижает эффективность способа. Продолжительность изотермической выдержки расплава в заявляемом интервале температур обеспечивает наиболее высокую степень очистки его от примесей. При увеличении температуры расплава более 1200^oC увеличивается парциальное давление паров примесных элементов, в особенности кадмия, и, следовательно, их испаряемость. В тоже время увеличивается испаряемость основного компонента расплава серебра, что приводит к потерям его с возгонами. Нижний предел температуры 1100^oC диктуется необходимостью получения расплава перерабатываемого материала. Выдержка расплава с перемешиванием в заявляемом интервале температур обеспечивает возможно большую степень обновления поверхности испарения и уменьшает лимитирующее диффузионное торможение процесса, что способствует увеличению скорости возгонки примесей и ведет к повышению качества готового продукта. При этом продолжительность выдержки менее 20 мин снижает степень удаления примесей, увеличение продолжительности выдержки более 30 мин не приводит к увеличению степени очистки вследствие наступления динамического равновесия в системе. Существенным условием является проведение процесса в защитной атмосфере с целью предотвращения окисления добавляемого медного компонента и насыщения расплава газообразными примесями.The choice of parameters of the method of treatment of gold and silver-containing waste is justified by the following. When applying a vacuum of less than 10 ^-1 mm RT. Art. the evaporation rate of impurities decreases and the duration of the process increases; the magnitude of the vacuum is more than 10 ^-2 mm RT.article impractical, since the rate of removal of impurities does not significantly increase, but there is a need to use more expensive equipment, which reduces the efficiency of the method. The duration of isothermal exposure of the melt in the claimed temperature range provides the highest degree of purification from impurities. With increasing melt temperature of more than 1200 ^o C increases the partial vapor pressure of impurity elements, especially cadmium, and, consequently, their volatility. At the same time, the evaporation of the main component of the silver melt increases, which leads to its losses with sublimations. The lower temperature limit of 1100 ^o C is dictated by the need to obtain a melt of the processed material. The exposure of the melt with stirring in the claimed temperature range provides the greatest possible degree of renewal of the evaporation surface and reduces the limiting diffusion braking of the process, which increases the rate of sublimation of impurities and leads to an increase in the quality of the finished product. Moreover, the exposure time of less than 20 minutes reduces the degree of removal of impurities, an increase in the exposure time of more than 30 minutes does not increase the degree of purification due to dynamic equilibrium in the system. An essential condition is to conduct the process in a protective atmosphere in order to prevent oxidation of the added copper component and saturation of the melt with gaseous impurities.

Способ осуществляли следующим образом. Отходы и лом благородных металлов в количестве 20 кг, содержащие золото и серебро и загрязненные примесями, кадмий 0,3, цинк 0,02, свинец 0,008, сурьма 0,007, висмут 0,009 загружали в графито-шамотовый тигель, добавляли медный компонент и расплавляли под защитой бутан-пропана. В качестве медного компонента использовали металлическую медь, медную стружку, медный порошок. Расплав вакуумировали и выдерживали при интенсивном перемешивании. Составы исходного расплава, содержание примесей в процессе переработки определяли методами рентгено-фазового, эмиссионного спектрального и химического анализов. Результаты очистки от примесей при различных параметрах представлены в табл.1, 2. Для получения сравнительных данных одну и ту же партию исходного материала подвергали переработке в оптимальных условиях заявляемым способом и существующим (табл.3). The method was carried out as follows. 20 kg waste and scrap of precious metals containing gold and silver and contaminated with impurities, cadmium 0.3, zinc 0.02, lead 0.008, antimony 0.007, bismuth 0.009 were loaded into a graphite-chamotte crucible, the copper component was added and melted under protection butane propane. As the copper component, metallic copper, copper shavings, and copper powder were used. The melt was evacuated and kept with vigorous stirring. The compositions of the initial melt, the content of impurities during processing were determined by the methods of X-ray phase, emission spectral and chemical analyzes. The results of purification from impurities at various parameters are presented in Tables 1, 2. To obtain comparative data, the same batch of source material was processed under optimal conditions by the claimed method and the existing one (Table 3).

Результаты испытаний показали, что предлагаемый способ обеспечивает более высокую степень очистки расплава от примесей. Получен высококачественный кондиционный сплав благородных металлов для ювелирных изделий. Предлагаемый способ по сравнению с известными не требует существенных экономических затрат, значительно сокращает продолжительность цикла переработки. The test results showed that the proposed method provides a higher degree of purification of the melt from impurities. Received high-quality conditioned alloy of precious metals for jewelry. The proposed method in comparison with the known does not require significant economic costs, significantly reduces the duration of the processing cycle.

Claims

A method of processing waste containing precious metals, including cleaning waste from impurities by melting and evacuating the obtained melt, characterized in that the melting is carried out in a protective atmosphere with the addition of a copper component while maintaining the mass ratio of waste and copper component 1 0.21 0.60 with increasing the partial vapor pressure of the vaporized impurities above the melt, and evacuation is carried out at 10 ^-1 - 10 ^-2 mm RT. Art. with exposure to the melt at 1100 1200 ^o With and stirring for 20 30 minutes