RU2109829C1

RU2109829C1 - Charge for preparing precious metal alloy

Info

Publication number: RU2109829C1
Application number: RU96123777A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Рыбкин; А.И. Карпухин
Original assignee: Акционерное общество "Иргиредмет"
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: precious metal processing. SUBSTANCE: charge may be used in pyrometallurgical processing of concentrates and commercial products from precious metal affinage. Charge contains silicate glass and initial concentrate. Novelty consists in supplementing charge by calcium fluoride. EFFECT: reduced flux consumption and increased content of precious metals in final alloy. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к пирометаллургической переработке концентратов и промпродуктов аффинажа благородных металлов (БМ). The invention relates to the field of metallurgy of precious metals, in particular to the pyrometallurgical processing of concentrates and intermediate products of refining of precious metals (BM).

В сырьевом балансе производства благородных металлов существенную долю составляют промпродукты аффинажа - гидроксиды, цементаты и концентраты от переработки пылевозгонов. Особенностью данных промпродуктов является относительно низкое содержание благородных металлов - золота и серебра, платиноидов в сумме до 10 - 35% и соответственно высокое содержание неблагородных элементов (НБЭ) - железа, меди, цинка, свинца, серы, сурьмы, олова и других. Причем неблагородные элементы в перечисленных промпродуктах находятся преимущественно в окисленной форме. In the raw materials balance of the production of precious metals, a significant share is made up of refining industrial products - hydroxides, cementates and concentrates from the processing of dust combustors. A feature of these intermediate products is the relatively low content of noble metals - gold and silver, platinoids in the amount of up to 10 - 35% and, accordingly, the high content of base elements (NBE) - iron, copper, zinc, lead, sulfur, antimony, tin and others. Moreover, the base elements in the listed intermediate products are mainly in oxidized form.

Наиболее простым методом переработки этих промпродуктов является обогатительная плавка с получением сплава благородных металлов и шлака. В качестве шихты при этом используется исходный концентрат в смеси с различными флюсами. The simplest method for processing these intermediate products is concentrating smelting to produce an alloy of noble metals and slag. In this case, the initial concentrate mixed with various fluxes is used as a charge.

Известна шихта для получения золотосеребряного сплава, включающая соду, буру, кварцевый песок и плавиковый шпат. В некоторых случаях в шихту добавляют окислитель - натриевую селитру или диоксид марганца [1]. Недостатками данного аналога являются значительные затраты на дорогостоящие флюсы и повышенный пылеунос при нагревании и плавке шихты вследствие образования большого количества газов и паров воды, выделяющихся при разложении карбоната натрия и гидратированной буры. A known mixture for producing a gold-silver alloy, including soda, borax, quartz sand and fluorspar. In some cases, an oxidizing agent — sodium nitrate or manganese dioxide — is added to the charge [1]. The disadvantages of this analogue are the significant cost of expensive fluxes and increased dust removal during heating and smelting of the charge due to the formation of a large number of gases and water vapor released during the decomposition of sodium carbonate and hydrated borax.

Известна шихта для плавки материалов, содержащих благородные металлы, которая принята за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение [2] . Известная шихта включает материал, содержащий благородные металлы, соду, плавленую буру, силикатное стекло и крахмал. Known charge for melting materials containing precious metals, which is taken as a prototype, as the closest to the claimed technical solution [2]. Known charge includes a material containing precious metals, soda, fused borax, silicate glass and starch.

Недостатками шихты-прототипа являются низкая степень селекции благородных металлов от неблагородных элементов при ее плавке и повышенные материальные затраты вследствие высокого содержания в шихте флюсов 63 - 64%. Указанные недостатки обусловлены тем, что шихта-прототип содержит в своем составе восстановитель - крахмал. В процессе плавки этой шихты при ≈1300^oC значительная доля неблагородных элементов, содержащихся в концентратах БМ: медь, свинец, олово и другие, восстанавливаются и коллектируются в целевом сплаве БМ, что затем влечет высокие затраты на переработку таких сплавов в цикле аффинажа.The disadvantages of the charge of the prototype are the low degree of selection of precious metals from base metals during its melting and increased material costs due to the high content of fluxes in the mixture 63 - 64%. These disadvantages are due to the fact that the charge prototype contains in its composition a reducing agent - starch. In the process of melting this charge at ≈1300 ^o C, a significant proportion of non-precious elements contained in BM concentrates: copper, lead, tin, and others are restored and collected in the target BM alloy, which then entails high costs for processing such alloys in the refining cycle.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности переработки концентратов аффинажа, содержащих благородные металлы и неблагородные элементы. The task to which the invention is directed is to increase the efficiency of processing refining concentrates containing noble metals and base elements.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении селективности процесса плавки за счет увеличения степени ошлакования неблагородных примесей. The problem is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the selectivity of the melting process by increasing the degree of slagging of base impurities.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную шихту, содержащую силикатное стекло и исходный концентрат, содержащий благородные металлы и неблагородные элементы, согласно изобретению, дополнительно введен фторид кальция (CaF₂) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Силикатное стекло - 24 - 48
Фторид кальция - 3 - 6
Концентрат, содержащий благородные металлы и неблагородные элементы - Остальное
Назначение флюсов в заявляемой шихте следующее.The specified technical result is achieved by the fact that in a known mixture containing silicate glass and a starting concentrate containing noble metals and base elements, according to the invention, calcium fluoride (CaF ₂ ) is additionally introduced in the following ratio of components, wt.%:
Silicate glass - 24 - 48
Calcium Fluoride - 3 - 6
Concentrate containing precious metals and base elements - Else
The purpose of the fluxes in the inventive charge is as follows.

Силикатное стекло вводится с целью связывания в устойчивые шлаковые комплексы оксидов неблагородных металлов и как основа образующегося силикатно-натриево-кальциевого шлака, обладающего высокой экстрагирующей способностью по отношению к оксидам неблагородных элементов. Фторид кальция (флюорит или плавиковый шпат) применяется как флюс, понижающий вязкость шлака и повышающий межфазное натяжение на границе шлак-металл, способствующий коалесценции капель сплава благородных металлов и выделению их из шлаковой фазы. Silicate glass is introduced with the aim of binding oxides of base metals into stable slag complexes and as the basis for the formation of sodium silicate-calcium slag, which has a high extraction ability with respect to oxides of base metals. Calcium fluoride (fluorite or fluorspar) is used as a flux, which reduces the viscosity of the slag and increases the interfacial tension at the slag-metal interface, which contributes to the coalescence of droplets of the alloy of precious metals and their separation from the slag phase.

Специальными исследованиями установлено, что предельное суммарное содержание оксидов неблагородных цветных металлов и железа в шлаке на основе системы Na₂O-SiO₂-CaO при 1250 - 1350^oC составляет 35 - 45%. При превышении указанного содержания оксиды цветных металлов - меди, свинца, олова и некоторых других - интенсивно диссоциируют, чему также способствует слабовосстановительная среда плавильных дуговых электропечей. Таким образом, предельное содержание оксидов НБЭ в шлаке определяет в целом расход силикатного стекла на обогатительную плавку промпродуктов аффинажа.Special studies have established that the maximum total content of oxides of base non-ferrous metals and iron in the slag based on the Na ₂ O-SiO ₂ -CaO system at 1250 - 1350 ^o C is 35 - 45%. When the specified content is exceeded, non-ferrous metal oxides - copper, lead, tin, and some others - intensively dissociate, which is also facilitated by the weakly reducing environment of melting arc furnaces. Thus, the limiting content of NBE oxides in the slag determines, on the whole, the consumption of silicate glass for concentration dressing of refining industrial products.

Также установлено, что необходимое и достаточное соотношение в шихте между обыкновенным силикатным стеклом - бутылочным, оконным и добавкой фторида кальция должно составлять около 8. При этом достигается снижение температуры плавления шлака до ≈1050 - 1100^oC, оптимальная величина вязкости и поверхностного натяжения шлакового расплава.It was also found that the necessary and sufficient ratio in the charge between ordinary silicate glass - bottle, window and calcium fluoride additives should be about 8. At the same time, the melting point of the slag is reduced to ≈1050 - 1100 ^o C, the optimal value of the viscosity and surface tension of the slag melt .

Верхний и нижний пределы содержания силикатного стекла в шихте обеспечивают при плавке промпродуктов соответственно с высоким и низким содержанием НВЭ образование устойчивых оксидных шлаковых комплексов неблагородных металлов. Выход за предельное содержание силикатного стекла в шихте приводит к увеличению остаточного содержания благородных металлов в шлаке при расходе ниже заявляемого предела вследствие его тугоплавкости. Увеличение содержания стекла в шихте более 48% нецелесообразно, так как не улучшает показателей плавки. The upper and lower limits of the content of silicate glass in the charge provide for the formation of stable oxide slag complexes of base metals during the melting of intermediate products with a high and low REL content, respectively. Going beyond the limit of silicate glass in the charge leads to an increase in the residual content of noble metals in the slag at a flow rate below the declared limit due to its refractoriness. An increase in the glass content in the charge of more than 48% is impractical, since it does not improve the melting indices.

Верхний и нижний пределы содержания в шихте фторида кальция обеспечивают при плавке оптимальную вязкость и поверхностные свойства шлакового расплава и относительно низкое остаточное содержание в шлаке благородных металлов. The upper and lower limits of the content in the mixture of calcium fluoride during smelting provide optimal viscosity and surface properties of the slag melt and a relatively low residual content in the slag of noble metals.

Снижение содержания фторида кальция в шихте менее 3% увеличивает вязкость образующегося шлака и уменьшает его поверхностное натяжение, что приводит к возрастанию остаточного содержания благородных металлов в шлаке. Увеличение содержания фторида кальция в шихте более 6% нецелесообразно, так как не улучшает показателей плавки. A decrease in the content of calcium fluoride in the charge of less than 3% increases the viscosity of the resulting slag and reduces its surface tension, which leads to an increase in the residual content of noble metals in the slag. An increase in the content of calcium fluoride in the charge of more than 6% is impractical, since it does not improve melting indices.

Сопоставительный анализ заявляемой шихты с прототипом показывает, что заявляемый состав шихты отличается от известного введением нового компонента - фторида кальция. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the inventive charge with the prototype shows that the claimed composition of the charge differs from the known introduction of a new component - calcium fluoride. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в "уровень техники". To prove compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step", a comparison was made with other technical solutions known from sources included in the "prior art".

Заявляемая шихта для получения сплава благородных металлов соответствует требованию "изобретательского уровня", т.к. обеспечивает высокую степень селективности процесса плавки и снижение затрат на операцию пирометаллургического обогащения концентратов. В результате повышается эффективность переработки концентратов аффинажа, что не следует явным образом из известного уровня техники. The inventive charge for producing an alloy of precious metals meets the requirement of "inventive step", because provides a high degree of selectivity of the melting process and lower costs for the operation of pyrometallurgical enrichment of concentrates. As a result, the processing efficiency of refining concentrates is increased, which does not follow explicitly from the prior art.

Примеры использования заявляемой шихты. Для экспериментальной проверки заявляемой шихты использовали измельченное силикатное оконное стекло, фторид кальция и концентраты благородных металлов. Концентрат "А" - цинковый осадок, получаемый при восстановительной обработке порошком цинка золотосеребряных цианистых растворов. Концентрат "Б" - промпродукт, получаемый при восстановительной обработке растворов от царсководочного выщелачивания металлического лома, содержащего благородные металлы. Концентрат "В" получен при первичной обработке пылей хлоридовозгонов, образующихся при хлорировании в расплаве золотосеребряных сплавов. Examples of the use of the inventive charge. For experimental verification of the inventive charge used crushed silicate window glass, calcium fluoride and concentrates of precious metals. Concentrate "A" is a zinc precipitate obtained by reductive treatment with zinc powder of gold-silver cyanide solutions. Concentrate "B" is an intermediate product obtained by reconstructing solutions from tsar-water leaching of scrap metal containing precious metals. Concentrate "B" was obtained during the initial processing of dusts of chloride sublimates formed during chlorination in a melt of gold-silver alloys.

Составы данных концентратов приведены в табл. 1. The compositions of these concentrates are given in table. one.

Приготовили семь шихт, каждая массой 100,0 г, три из которых соответствовали заявляемым, а четыре - запредельным составам. Каждую шихту загружали в шамотовый тигель, расплавляли и выдерживали при 1300^oC в течение 60 мин в тигельной печи с силитовыми нагревателями. По окончании плавки тигли из печи извлекали и охлаждали. Охлажденные продукты - шлак и сплав благородных металлов - выбивали из тигля и разделяли по естественной границе раздела и взвешивали. Пробу от сплавов брали стружкой высверливанием слитка в трех точках, шлаки измельчали в порошок до крупности менее 0,3 мм. Продукты анализировали на содержание элементов с использованием пробирного и химического методов.Seven blends were prepared, each with a mass of 100.0 g, three of which corresponded to the declared ones, and four to transcendental compositions. Each charge was loaded into a chamotte crucible, melted and kept at 1300 ^° C for 60 minutes in a crucible furnace with silica heaters. After melting, the crucibles were removed from the furnace and cooled. The cooled products — slag and an alloy of noble metals — were knocked out of the crucible and separated along the natural interface and weighed. A sample from the alloys was taken with chips by drilling an ingot at three points, the slags were pulverized to a particle size of less than 0.3 mm. Products were analyzed for element content using assay and chemical methods.

Данные по составам шихт, выходу продуктов плавки, содержанию в них благородных и неблагородных металлов приведены в табл. 2. Data on the composition of the mixture, the yield of smelting products, the content of noble and base metals in them are given in table. 2.

Полученные данные показывают, что заявляемая шихта (примеры 1 - 3) позволяет получать высокие технологические показатели при обогатительной плавке концентратов БМ. Вследствие образования нейтрального шлака с оптимальными физико-химическими свойствами на основе системы SiO₂-Na₂O-CaO-CaF₂ достигаются высокая степень ошлакования НБЭ и извлечение благородных металлов в целевой сплав. Расчеты на основе полученных результатов показывают, что извлечение неблагородных металлов в шлак составляет, %: 99,9 цинка и железа; 47 - 96 свинца; 35 - 50 меди. Остаточное содержание золота в шлаках составляет 0,004 - 0,018%, серебра - 0,006 - 0,087%, металлов платиновой группы - 0,072%. Переход от заявляемых (примеры 1 - 3) к запредельным составам шихт (примеры 4 - 7) приводит к ухудшению показателей обогатительной плавки либо вследствие нерационального перерасхода флюсов, либо вследствие возрастания потерь БМ со шлаками.The data obtained show that the inventive charge (examples 1 to 3) allows to obtain high technological performance in the concentrating smelting of BM concentrates. Due to the formation of neutral slag with optimal physicochemical properties based on the SiO ₂ -Na ₂ O-CaO-CaF _{2 system} , a high degree of NSE slagging and the extraction of noble metals into the target alloy are achieved. Calculations based on the results show that the recovery of base metals in the slag is,%: 99.9 zinc and iron; 47 to 96 lead; 35 to 50 copper. The residual gold content in the slag is 0.004 - 0.018%, silver - 0.006 - 0.087%, platinum group metals - 0.072%. The transition from the claimed (examples 1 to 3) to transcendental compositions of the blends (examples 4 to 7) leads to a deterioration in the concentration of smelting either due to irrational overuse of fluxes, or due to an increase in losses of BM with slag.

Пример использования шихты-прототипа. Для сравнения показателей заявляемой шихты и шихты-прототипа провели опыт обогатительной плавки концентрата "А" по составу прототипной шихты. Шихта содержала, г: 100,0 концентрата "А"; 95,0 соды; 30,0 плавленой буры; 35,0 стекла; 20,0 крахмала. Плавку, разделение и анализ продуктов провели по вышеуказанной методике. An example of the use of the charge of the prototype. To compare the performance of the inventive charge and the charge of the prototype conducted an enrichment smelting of concentrate "A" on the composition of the prototype charge. The mixture contained, g: 100.0 concentrate "A"; 95.0 soda; 30.0 melted borax; 35.0 glasses; 20.0 starch. Melting, separation and analysis of the products was carried out according to the above method.

В результате плавки получили 51,8 г сплава благородных металлов и 164,6 г шлака. Сплав БМ содержал, мас.%: 10,60 золота; 11,96 серебра; 6,55 меди; 38,62 свинца; 22,75 цинка; 5,83 железа; 1,79 серы. В шлаке соответственно содержалось, мас.%: 0,0003 золота; 0,0007 серебра; 0,008 меди; 0,014 свинца; 6,57 цинка; 1,16 железа; 0,02 серы. As a result of smelting, 51.8 g of an alloy of precious metals and 164.6 g of slag were obtained. Alloy BM contained, wt.%: 10.60 gold; 11.96 silver; 6.55 copper; 38.62 lead; 22.75 zinc; 5.83 iron; 1.79 sulfur. The slag contained respectively, wt.%: 0,0003 gold; 0,0007 silver; 0.008 copper; 0.014 lead; 6.57 zinc; 1.16 iron; 0.02 sulfur.

Сравнение достигнутых показателей от использования заявленной (пример 1) и известной шихт представлено в табл. 3. Comparison of the achieved indicators from the use of the declared (example 1) and the known mixture are presented in table. 3.

Таким образом, данные табл. 3 показывают, что использование заявляемой шихты позволяет повысить эффективность обогатительной плавки концентратов аффинажа. В сравнении с прототипом в 1,2 - 2,3 раза сокращается расход флюсов, содержание благородных металлов в целевом сплаве увеличивается в 2,7 - 3,6 раза и за счет высокой селективности до 96,1% неблагородных элементов выводится в условно-отвальный шлак. Thus, the data table. 3 show that the use of the inventive charge improves the efficiency of concentrating smelting of refining concentrates. In comparison with the prototype, the consumption of fluxes is reduced by 1.2–2.3 times, the content of noble metals in the target alloy increases by 2.7–3.6 times and, due to its high selectivity, up to 96.1% of base elements are sent to a conventional dump slag.

Claims

The mixture for producing an alloy of noble metals, including silicate glass and a concentrate containing noble metals and base elements, characterized in that it additionally contains calcium fluoride in the following ratio, wt.%:
Silicate glass - 24 - 48
Calcium Fluoride - 3 - 6
Noble Metals and Base Elements Concentrate - Other