RU2169201C1

RU2169201C1 - Charge for preparing precious metal alloys

Info

Publication number: RU2169201C1
Application number: RU99124035A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Рыбкин; А.И. Карпухин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Иргиредмет"
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-06-20

Abstract

FIELD: precious metal technology. SUBSTANCE: invention relates to pyrometallurgical processing of precious metals' concentrates. Charge contains silicate glass, calcium fluoride, and initial concentrate. Novelty consists in adding sodium nitrate to charge. EFFECT: increased content of precious metals in alloys when performing concentrating fusion of concentrates. 3 tbl, 2 ex

Description

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

В сырьевом балансе производства золота и серебра существенную долю составляют концентраты с относительно высоким содержанием цветных металлов. В эту группу, в частности, входят концентраты гравитационного обогащения, так называемые "золотые головки", получаемые при первичной переработке частично окисленных золотосодержащих руд верхних горизонтов месторождения и цинковые осадки, получаемые при цементационной обработке золотосодержащих цианистых растворов металлическим цинком. Указанные концентраты характеризуются относительно невысоким содержанием золота и серебра в сумме от 5 до 40% и серы от 0,2 до 10%. Особенностью данных продуктов является значительное содержание в них (от 35 до 70%) цветных металлов - свинца, цинка, меди, сурьмы, олова, а также железа. Причем данные примеси находятся в различных формах: в виде металлов, оксидов, карбонатов, сульфатов и сульфидов. Определенную долю концентратов (от 6 до 32%) составляют шлакообразующие оксиды кремния, магния, алюминия, кальция. In the raw materials balance of gold and silver production, a significant share is made up of concentrates with a relatively high content of non-ferrous metals. This group, in particular, includes gravity concentration concentrates, the so-called “gold heads”, obtained during the primary processing of partially oxidized gold-bearing ores of the upper horizons of the deposit and zinc precipitates obtained by cementing gold-containing cyanide solutions with metal zinc. These concentrates are characterized by a relatively low content of gold and silver in the amount from 5 to 40% and sulfur from 0.2 to 10%. A feature of these products is their significant content (from 35 to 70%) of non-ferrous metals - lead, zinc, copper, antimony, tin, and also iron. Moreover, these impurities are in various forms: in the form of metals, oxides, carbonates, sulfates and sulfides. A certain proportion of concentrates (from 6 to 32%) are slag-forming oxides of silicon, magnesium, aluminum, calcium.

Данные концентраты перерабатывают преимущественно методом обогатительной плавки с получением целевого сплава благородных металлов. These concentrates are processed predominantly by the concentration melting method to obtain the target alloy of precious metals.

Известна шихта для получения золотосеребряного сплава, включающая соду, буру, кварцевый песок и плавиковый шпат /1/. Основным недостатком данной шихты является повышенный пылеунос при нагревании и плавке шихты вследствие образования большого количества газов и паров воды, выделяющихся при разложении карбоната натрия и гидратированной буры. Known mixture to obtain a silver-silver alloy, including soda, borax, quartz sand and fluorspar / 1 /. The main disadvantage of this mixture is the increased dust removal during heating and melting of the mixture 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 получения сплава благородных металлов, которая принята за прототип, как наиболее близкое к заявляемому техническое решение /2/. Известная шихта включает концентрат, содержащий благородные металлы, силикатное стекло и фторид кальция (CaF₂).Known charge for producing an alloy of precious metals, which is taken as a prototype, as the closest to the claimed technical solution / 2 /. Known charge includes a concentrate containing precious metals, silicate glass and calcium fluoride (CaF ₂ ).

Недостатком шихты-прототипа для переработки концентратов, где цветные металлы присутствуют в металлической или сульфидной форме, является то, что в процессе плавки образуются сплавы с высоким содержанием цветных металлов, что обуславливает затем значительные затраты на переработку этих сплавов при аффинаже. The disadvantage of the prototype charge for processing concentrates, where non-ferrous metals are present in metal or sulfide form, is that alloys with a high content of non-ferrous metals are formed during the smelting process, which then leads to significant costs for the processing of these alloys during refining.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности переработки концентратов БМ с высоким содержанием цветных металлов, а именно повышение содержания благородных металлов в целевых сплавах при обогатительной плавке исходных концентратов. The task to be solved by the claimed invention is directed is to increase the efficiency of processing BM concentrates with a high content of non-ferrous metals, namely, to increase the content of noble metals in target alloys in the concentration smelting of the initial concentrates.

Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в повышении селективности процесса плавки за счет увеличения степени ошлакования примесей цветных металлов. The problem is solved by the technical result, which consists in increasing the selectivity of the melting process by increasing the degree of slagging of non-ferrous metal impurities.

Указанный технический результат достигается тем, что известная шихта, включающая силикатное стекло, фторид кальция и концентрат, содержащий благородные и цветные металлы, согласно изобретению дополнительно содержит нитрат натрия (NaNO₃) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Силикатное стекло - 25-48
Фторид кальция - 5-10
Нитрат натрия - 7-25
Концентрат, содержащий благородные и цветные металлы - Остальное
Назначение флюсов в заявляемой шихте следующее:
Силикатное стекло вводится как основа образующегося силикатно-натриево-кальциевого шлака, обладающего высокой экстрагирующей способностью по отношению к оксидам цветных металлов. 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. Нитрат натрия вводится как окислитель и основной флюс.The specified technical result is achieved in that the known mixture, including silicate glass, calcium fluoride and a concentrate containing noble and non-ferrous metals, according to the invention additionally contains sodium nitrate (NaNO ₃ ) in the following ratio, wt.%:
Silicate glass - 25-48
Calcium Fluoride - 5-10
Sodium Nitrate - 7-25
Concentrate containing precious and non-ferrous metals - Else
The purpose of the fluxes in the inventive charge is as follows:
Silicate glass is introduced as the basis of the resulting silicate-sodium-calcium slag, which has a high extracting ability with respect to non-ferrous metal oxides. Calcium fluoride (fluorite or fluorspar) is used as a flux, which reduces the viscosity of slag and increases the interfacial tension at the slag-metal interface, which contributes to the coalescence of droplets of an alloy of noble metals and their separation from the slag phase. Sodium nitrate is introduced as an oxidizing agent and basic flux.

В процессе нагревания шихты при температуре выше 300^oC нитрат натрия разлагается по реакции 1.In the process of heating the mixture at a temperature above 300 ^o C, sodium nitrate decomposes by reaction 1.

Выделяющийся кислород энергично окисляет цветные металлы, образующиеся оксиды затем растворяются в шлаке. Продуктами плавки шихты являются целевой сплав благородных металлов и шлак. За счет дополнительного окисления и ошлакования цветных металлов при нагреве и плавке шихты достигается эффект более высокой селекции благородных металлов от цветных и получение целевого сплава с более высоким содержанием золота и серебра.

The released oxygen energetically oxidizes the non-ferrous metals, the resulting oxides are then dissolved in the slag. The smelting products of the charge are the target alloy of precious metals and slag. Due to the additional oxidation and slagging of non-ferrous metals during heating and smelting of the charge, the effect of higher selection of noble metals from non-ferrous metals and obtaining the target alloy with a higher content of gold and silver are achieved.

Количество флюсов в заявляемой шихте в основном определяется составом исходного концентрата и берется в расчете на образование шлака с оптимальными физико-химическими свойствами, достижение высокой степени извлечения золота и серебра в целевой сплав и селекции благородных металлов от цветных. The amount of fluxes in the inventive charge is mainly determined by the composition of the initial concentrate and is taken into account for the formation of slag with optimal physico-chemical properties, achieving a high degree of extraction of gold and silver in the target alloy and selection of precious metals from non-ferrous.

Специальными исследованиями установлено, что предельное суммарное содержание оксидов цветных металлов и железа в шлаке на основе системы Na₂O-SiO₂-CaO при температуре 1250-1350^oC составляет в среднем 35%. При превышении указанного содержания наблюдается диссоциация оксидов цветных металлов, особенно меди, повышается содержание в шлаке золота и серебра.Special studies have established that the ultimate total content of non-ferrous metal oxides and iron in slag based on the Na ₂ O-SiO ₂ -CaO system at a temperature of 1250-1350 ^o C is on average 35%. When the specified content is exceeded, dissociation of non-ferrous metal oxides, especially copper, is observed; the content of gold and silver in the slag increases.

Также установлено, что необходимое и достаточное содержание фторида кальция в продуктивном шлаке системы SiO₂-Na₂O-CaO-CaF₂-Me_nO_m (где Me - Fe, Cu, Zn, Sb, Sn и др.) составляет 5-12%. При этом достигается снижение температуры плавления шлака до 1000-1100^oC, оптимальная величина вязкости и поверхностного натяжения шлакового расплава.It was also found that the necessary and sufficient content of calcium fluoride in the productive slag of the SiO ₂ -Na ₂ O-CaO-CaF ₂ -Me _n O _{m system} (where Me is Fe, Cu, Zn, Sb, Sn, etc.) is 5- 12%. This achieves a decrease in the melting temperature of the slag to 1000-1100 ^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 концентратов соответственно с высоким и низким содержанием цветных металлов и железа образование устойчивых оксидных шлаковых комплексов этих металлов. Выход за предельные содержания 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 the formation of stable oxide slag complexes of these metals during smelting of concentrates with a high and low content of non-ferrous metals and iron, 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 claimed 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 5 % увеличивает вязкость образующегося шлака и снижает его поверхностное натяжение, что приводит к возрастанию остаточного содержания благородных металлов в шлаке. Увеличение содержания фторида кальция в шихте более 10% нецелесообразно, так как не улучшает показателей процесса. A decrease in the content of calcium fluoride in the charge of less than 5% 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 10% is impractical, since it does not improve the performance of the process.

Верхний и нижний пределы содержания нитрата натрия в шихте обеспечивают при плавке концентратов соответственно с высоким и низким содержанием цветных металлов и железа полноту их окисления и ошлакования. The upper and lower limits of the content of sodium nitrate in the charge provide for the smelting of concentrates with high and low content of non-ferrous metals and iron, respectively, the completeness of their oxidation and slagging.

Снижение содержания нитрата натрия в шихте менее 7,0% приводит к увеличению содержания цветных металлов в целевом золотосеребряном сплаве и, соответственно, уменьшает селективность процесса. Увеличение содержания нитрата натрия в шихте свыше 25% нецелесообразно, так как не повышает существенно степень селекции, но сопровождается заметным переходом в шлак серебра. A decrease in the content of sodium nitrate in the charge of less than 7.0% leads to an increase in the content of non-ferrous metals in the target gold-silver alloy and, accordingly, reduces the selectivity of the process. An increase in the content of sodium nitrate in the mixture over 25% is impractical, since it does not significantly increase the degree of selection, but is accompanied by a noticeable transition to silver slag.

Сопоставительный анализ заявляемой шихты с прототипом показывает, что заявляемый состав шихты отличается от известного введением нового компонента - нитрата натрия. 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 - sodium nitrate. 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", так как обеспечивает более высокую степень селективности процесса плавки и снижение затрат на переработку более богатых по благородным металлам сплавов при аффинаже. В результате повышается эффективность переработки концентратов благородных металлов, что не следует явным образом из известного уровня техники. The inventive mixture for producing an alloy of precious metals meets the requirement of "inventive step", as it provides a higher degree of selectivity of the melting process and lower costs for processing richer in precious metals alloys during refining. As a result, the processing efficiency of precious metal 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, нитрат натрия и концентраты благородных металлов. Концентрат "А" - цинковый осадок, полученный при восстановительной обработке порошком цинка золотосодержащих цианистых растворов. Концентраты "Б" и "В" - концентраты гравитационного обогащения, малосульфидные "золотые головки", полученные при первичной переработке золотосодержащих руд верхних горизонтов месторождений. Составы концентратов приведены в табл. 1.Examples of the use of the inventive charge
For experimental verification of the inventive charge used crushed silicate window glass, calcium fluoride, sodium nitrate and precious metal concentrates. Concentrate "A" - a zinc precipitate obtained during the recovery treatment with zinc powder of gold-containing cyanide solutions. Concentrates "B" and "C" - concentrates of gravity enrichment, low-sulfide "gold heads" obtained in the primary processing of gold-bearing ores of the upper horizons of deposits. The compositions of the concentrates are given in table. 1.

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 температуре 1300^oC в течение 60 минут 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 высверливанием стружки в трех точках слитка, шлаки измельчали в порошок до крупности менее 0,3 мм. Продукты анализировали на содержание элементов с использованием пробирного и химического методов. Данные по составам шихт, выходу продуктов плавки, содержанию в них благородных и цветных металлов приведены в табл. 2.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 a temperature of 1300 ^o C for 60 minutes in a crucible furnace with silica heaters. After melting, the crucibles were removed from the furnace and cooled. Cooled products - slag and an alloy of noble metals were knocked out of the crucible and separated at the natural interface and weighed. A sample from the alloys was taken by drilling shavings at three points of the ingot, 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. Data on the composition of the mixture, the yield of smelting products, the content of noble and non-ferrous metals in them are given in table. 2.

Полученные данные показывают, что заявляемая шихта (оп. 1-3) позволяет получать высокие технологические показатели при обогатительной плавке концентратов благородных металлов. Высокая селективность процесса плавки достигается за счет двух основных факторов - интенсивного окисления примесей цветных металлов при разогреве шихты и образования шлака с оптимальными физико-химическими свойствами, эффективно растворяющего образующиеся оксиды. Расчеты на основе полученных результатов показывают, что извлечение неблагородных металлов в шлак составляет, %: цинка и железа 99,9; свинца 91,2-99,5; олова и сурьмы 89,0-97,3; меди 33,7-75,4. Остаточное содержание золота в шлаках составляет 0,014 - 0,019%; серебра - 0,087-0,104%. Содержание в целевых сплавах золота и серебра составляет 87,83-91,92% в сумме. Переход от заявляемых (оп. 1-3) к запредельным составам шихт (оп. 4-7) приводит к ухудшению показателей обогатительной плавки либо вследствие нерационального перерасхода флюсов, либо по причине возрастания потерь серебра и золота со шлаками. The data obtained show that the inventive charge (op. 1-3) allows to obtain high technological performance in the concentration smelting of precious metal concentrates. High selectivity of the smelting process is achieved due to two main factors - the intensive oxidation of non-ferrous metal impurities during heating of the charge and the formation of slag with optimal physicochemical properties, effectively dissolving the formed oxides. Calculations based on the results show that the recovery of base metals in the slag is,%: zinc and iron 99.9; lead 91.2-99.5; tin and antimony 89.0-97.3; copper 33.7-75.4. The residual gold content in the slag is from 0.014 to 0.019%; silver - 0.087-0.104%. The content in the target alloys of gold and silver is 87.83-91.92% in total. The transition from the claimed (op. 1-3) to transcendental compositions of the blends (op. 4-7) leads to a deterioration in the concentration of smelting either due to irrational overspending of fluxes, or due to an increase in losses of silver and gold with slags.

Пример использования шихты-прототипа
Для сравнения показателей заявляемой шихты и шихты-прототипа провели опыт обогатительной плавки концентрата "А" по составу прототипной шихты. Шихта содержала, в граммах (%): силикатного стекла 48,0; фторида кальция 6,0; концентрата "А" 46,0. 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, in grams (%): silicate glass 48.0; calcium fluoride 6.0; concentrate "A" 46.0. Melting, separation and analysis of the products was carried out according to the above method.

В результате плавки получили 3,8 г сплава благородных металлов и 95,7 г шлака. Целевой сплав БМ содержал, массовая доля, %: золота 46,75; серебра 26,74; меди 18,41; свинца 6,58; цинка 0,63; железа 0,05; серы 0,07. В шлаке, соответственно, содержалось, массовая доля, %: золота 0,018; серебра 0,092; меди 0,61; свинца 8,20; цинка 24,39; железа 0,19; серы 0,1. As a result of smelting, 3.8 g of an alloy of precious metals and 95.7 g of slag were obtained. The target alloy BM contained, mass fraction,%: gold 46.75; silver 26.74; copper 18.41; lead 6.58; zinc 0.63; iron 0.05; sulfur 0.07. In the slag, respectively, contained, mass fraction,%: gold 0.018; silver 0.092; copper 0.61; lead 8.20; zinc 24.39; iron 0.19; sulfur 0.1.

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

Таким образом, данные таблицы 3 показывают, что использование заявляемой шихты для получения сплава благородных металлов позволяет в целом увеличить степень селекции благородных металлов от цветных путем повышения степени ошлакования примесей цветных металлов и содержание золота и серебра в целевых сплавах. Кроме того, примерно на 20% снижаются общие затраты на переработку обогащенных сплавов при аффинаже. Thus, the data of table 3 show that the use of the inventive charge for producing an alloy of precious metals allows to generally increase the degree of selection of precious metals from non-ferrous by increasing the degree of slagging of non-ferrous metal impurities and the content of gold and silver in the target alloys. In addition, the total cost of processing refined alloys during refining is reduced by about 20%.

Для доказательства критерия "промышленное применение" следует указать, что заявляемую шихту планируется испытать на ряде золотодобывающих предприятий России в 2000 году. To prove the criterion of "industrial use", it should be indicated that the claimed charge is planned to be tested at a number of gold mining enterprises in Russia in 2000.

Источники информации
1. Масляницкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. и др. Металлургия благородных металлов. - М.: Металлургия, 1987. -С. 183-185.Sources of information
1. Maslyanitsky I.N., Chugaev L.V., Borbat V.F. et al. Metallurgy of precious metals. - M.: Metallurgy, 1987.-S. 183-185.

2. Патент 2109829 РФ, МПК C 22 B 11/02 Шихта для получения сплава благородных металлов /С. Г. Рыбкин, А. И. Карпухин. Заявлено 16.12.96/ Опубл. 27.04.98. Бюл. И. N 12, 1998. 2. Patent 2109829 of the Russian Federation, IPC C 22 B 11/02 Charge for producing an alloy of noble metals / C. G. Rybkin, A.I. Karpukhin. Declared December 16, 1996 / Publ. 04/27/98. Bull. I. N 12, 1998.

Claims

The mixture for producing an alloy of noble metals, including silicate glass, calcium fluoride and a concentrate containing noble and non-ferrous metals, characterized in that the mixture further comprises sodium nitrate in the following ratio, wt.%:
Silicate glass - 25-48
Calcium Fluoride - 5-10
Sodium Nitrate - 7-25
Concentrate containing precious and non-ferrous metals - Else