RU2780328C1 - Advanced production of tin including a composition containing tin, lead, silver, and antimony - Google Patents
Advanced production of tin including a composition containing tin, lead, silver, and antimony Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780328C1 RU2780328C1 RU2021120962A RU2021120962A RU2780328C1 RU 2780328 C1 RU2780328 C1 RU 2780328C1 RU 2021120962 A RU2021120962 A RU 2021120962A RU 2021120962 A RU2021120962 A RU 2021120962A RU 2780328 C1 RU2780328 C1 RU 2780328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lead
- tin
- product
- silver
- stage
- Prior art date
Links
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 256
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 243
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 231
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 222
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 222
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 100
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 169
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 169
- 238000001640 fractional crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 348
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 218
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 129
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 101
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 81
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 78
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 74
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 71
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 66
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 56
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 claims description 45
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 33
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 33
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 31
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 30
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 23
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 14
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 13
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 13
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 7
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000001965 increased Effects 0.000 abstract description 86
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 196
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 68
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 63
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 45
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 41
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 35
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 32
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 31
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 28
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 239000002585 base Substances 0.000 description 23
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 23
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 22
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 18
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 17
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 17
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 16
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 15
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 13
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 12
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 12
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 11
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 9
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 9
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N Sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 6
- BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N Copper monosulfide Chemical class [Cu]=S BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 5
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 4
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N Benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OHORFAFFMDIQRR-UHFFFAOYSA-P Hexafluorosilicic acid Chemical compound [H+].[H+].F[Si-2](F)(F)(F)(F)F OHORFAFFMDIQRR-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 3
- 229910004018 SiF Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- ODGCEQLVLXJUCC-UHFFFAOYSA-O tetrafluoroboric acid Chemical compound [H+].F[B-](F)(F)F ODGCEQLVLXJUCC-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate Chemical compound [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910017253 AsO Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010035148 Plague Diseases 0.000 description 2
- 229940079864 SODIUM STANNATE Drugs 0.000 description 2
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910000074 antimony hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940000489 arsenate Drugs 0.000 description 2
- 125000001317 arsoryl group Chemical group *[As](*)(*)=O 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N disodium;dioxido(oxo)tin Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Sn]([O-])=O TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 2
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBAKLRDFBGJOX-UHFFFAOYSA-K sodium arsenate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][As]([O-])([O-])=O CDBAKLRDFBGJOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229940047047 sodium arsenate Drugs 0.000 description 2
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 2
- 125000005402 stannate group Chemical group 0.000 description 2
- OUULRIDHGPHMNQ-UHFFFAOYSA-N stibane Chemical compound [SbH3] OUULRIDHGPHMNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(II) oxide Inorganic materials [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- AIRCTMFFNKZQPN-UHFFFAOYSA-N AlO Inorganic materials [Al]=O AIRCTMFFNKZQPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940091292 Alo Drugs 0.000 description 1
- MRPWWVMHWSDJEH-UHFFFAOYSA-N Antimony telluride Chemical compound [SbH3+3].[SbH3+3].[TeH2-2].[TeH2-2].[TeH2-2] MRPWWVMHWSDJEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N Arsine Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N Sodium aluminate Chemical compound [Na+].O=[Al-]=O IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 210000004243 Sweat Anatomy 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001464 adherent Effects 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 1
- RBGMCBHGBSZGGM-UHFFFAOYSA-N antimonate(3-) Chemical compound [O-][Sb]([O-])([O-])=O RBGMCBHGBSZGGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052955 covellite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- TWXTWZIUMCFMSG-UHFFFAOYSA-N nitride(3-) Chemical compound [N-3] TWXTWZIUMCFMSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000368 spark atomic emission spectrometry Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- NSBGJRFJIJFMGW-UHFFFAOYSA-N trisodium;stiborate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][Sb]([O-])([O-])=O NSBGJRFJIJFMGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 238000004875 x-ray luminescence Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к извлечению серебра при производстве олова (Sn), возможно, в сочетании с получением меди (Cu) и свинца (Pb), из источников первичного сырья и/или вторичного сырья. Более конкретно, настоящее изобретение относится к отделению серебра от расплавленной смеси с черновым оловом посредством фракционной кристаллизации.The present invention relates to the recovery of silver in the production of tin (Sn), possibly in combination with the production of copper (Cu) and lead (Pb), from primary and/or recycled sources. More specifically, the present invention relates to the separation of silver from the molten black tin mixture by fractional crystallization.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Серебро является нежелательным как загрязнитель металлического олова. Значительное присутствие серебра в металлическом олове вызывает ухудшение механических свойств металлического олова. Кроме того, присутствие серебра в олове, которое используется при лужении стали, создает риск возникновения электрохимической коррозии, в результате которой стенка жестяной банки будет корродировать от внутренней стороны к наружной поверхности. Это является важной проблемой для жестяных банок, подлежащих использованию в пищевой промышленности.Silver is undesirable as a contaminant of tin metal. The significant presence of silver in metallic tin causes a deterioration in the mechanical properties of metallic tin. In addition, the presence of silver in tin, which is used in tinning steel, creates the risk of electrochemical corrosion, which will corrode the tin wall from the inside to the outside. This is an important issue for cans to be used in the food industry.
Другие конечные применения олова также могут быть чувствительными к загрязнителям и аналогичным образом требуют качества высокочистого олова. Это, например, относится к получению высокосортного припоя, свободного от свинца, при производстве полупроводниковых соединений, таких как нитрид олова, теллурид сурьмы, арсенид олова и полупроводниковые сплавы.Other end uses of tin can also be sensitive to contaminants and similarly require high purity tin quality. This applies, for example, to the production of lead-free high-grade solder in the production of semiconductor compounds such as tin nitride, antimony telluride, tin arsenide, and semiconductor alloys.
Серебро также является металлом, имеющим значительную рыночную стоимость, как правило, значительно более высокую, чем рыночная стоимость наиболее распространенных цветных металлов, таких как медь и свинец, и даже чем рыночная стоимость олова. Серебро может обнаружить в малых количествах в имеющемся в промышленных масштабах сырье других цветных металлов, таких как медь, свинец и/или олово, и, в частности, во вторичном сырье для получения данных металлов. Однако, концентрации серебра в потоках, содержащих цветные металлы, на этапах пирометаллургического рафинирования при производстве меди и/или свинца являются очень низкими, обычно слишком низкими для признания допустимым его отдельного извлечения. Авторы установили, что в случае, когда олово присутствует при пирометаллургическом рафинировании меди и/или свинца и извлечение потоков с повышенной концентрацией олова является частью того же процесса, металлическое серебро может иметь тенденцию повторять основной путь металлического олова через данный процесс и оказываться в технологических потоках, содержащих олово, включая потоки припоя на основе смеси Pb и Sn. Однако, концентрации серебра в данных пирометаллургических потоках, содержащих олово, по-прежнему являются относительно низкими. Тем не менее, когда технологический процесс включает извлечение основного продукта в виде высокочистого металлического олова, уровни содержания серебра легко становятся такими высокими, что они будут нежелательны в основном продукте в виде олова.Silver is also a metal with a significant market value, usually much higher than the market value of the most common non-ferrous metals such as copper and lead, and even than the market value of tin. Silver can be found in small quantities in commercially available raw materials of other non-ferrous metals such as copper, lead and/or tin, and in particular in secondary raw materials for the production of these metals. However, silver concentrations in non-ferrous metal-containing streams from pyrometallurgical refining steps in the production of copper and/or lead are very low, usually too low to warrant separate recovery. The authors found that when tin is present in the pyrometallurgical refining of copper and/or lead and the recovery of streams with increased concentration of tin is part of the same process, metallic silver may tend to repeat the main path of metallic tin through this process and end up in process streams, containing tin, including solder flows based on a mixture of Pb and Sn. However, the silver concentrations in these pyrometallurgical streams containing tin are still relatively low. However, when the process involves the recovery of a high purity tin metal base product, silver levels easily become so high as to be undesirable in the tin base product.
Следовательно, существовала потребность в извлечении серебра из потоков, содержащих олово и имеющих относительно низкие уровни содержания серебра, таких как смеси свинца/ олова, часто упоминаемых как потоки «припоя».Therefore, there has been a need to recover silver from streams containing tin and having relatively low levels of silver, such as lead/tin mixtures, often referred to as "solder" streams.
В CN205710871(U) и CN105970003(A) раскрыт способ извлечения серебра из неочищенного припоя, содержащего Sn/Pb/Ag (62-78%, 20-38%, 0,2-2,0 мас.%). Расплавленный припой вводят в контакт с расплавленным цинком для образования двух интерметаллических соединений, имеющих высокие температуры плавления: Ag2Zn3 (665°C) и/или Ag2Zn5 (636°C). Эти твердые интерметаллические соединения могут быть без труда отделены в виде серебряно-цинкового сплава от расплавленного припоя, имеющего температуру плавления, составляющую 185-190°C, в аппарате типа кристаллизатора посредством создания профиля температур в диапазоне от 410-430°C до 220-200°C со ступенчатым снижением в шести или восьми температурных зонах аппарата. Недостаток данного способа состоит в том, что серебро получают в химически связанном виде как часть интерметаллических соединений, что делает его извлечение более трудным.CN205710871(U) and CN105970003(A) disclose a method for recovering silver from raw solder containing Sn/Pb/Ag (62-78%, 20-38%, 0.2-2.0% by weight). The molten solder is contacted with molten zinc to form two intermetallic compounds having high melting points: Ag 2 Zn 3 (665°C) and/or Ag 2 Zn 5 (636°C). These hard intermetallic compounds can be easily separated as a silver-zinc alloy from molten solder having a melting point of 185-190°C in a mold type apparatus by creating a temperature profile in the range from 410-430°C to 220-200 °C with step reduction in six or eight temperature zones of the device. The disadvantage of this method is that silver is obtained in a chemically bound form as part of intermetallic compounds, which makes its extraction more difficult.
Также известно использование фракционной кристаллизации при обработке потоков оловосодержащего расплавленного металла.It is also known to use fractional crystallization in the treatment of tin-containing molten metal streams.
В CN 103667744 раскрыт периодический двухэтапный технологический процесс фракционной кристаллизации для повышения качества олова со степенью чистоты, составляющей 99,9+%, до олова со степенью чистоты, составляющей 99,99+%. На первом этапе на высокотемпературном конце кристаллизатора происходит отделение сплава олова, содержащего самое большее 99,88 мас.% олова и имеющего повышенную концентрацию мышьяка, меди, железа и сурьмы, от эвтектического сплава, который содержится в 6-зонном кристаллизаторе. На втором этапе при использовании другого профиля температур в том же самом оборудовании на конце кристаллизатора, имеющем более низкую температуру, происходит отделение эвтектического сплава, содержащего самое большее 99,91 мас.% олова и имеющего повышенную концентрацию свинца, индия и висмута, от продукта в виде олова с заданной степенью чистоты, составляющей 99,99+%. Только из приблизительно половины количества исходного материала в виде олова со степенью чистоты, составляющей 99,9+%, в конце получают основной продукт в виде олова со степенью чистоты, составляющей 99,99+%. Следовательно, недостатками данного технологического процесса являются большое количество побочных продуктов в виде сплавов олова более низкого сорта, сложность технологического процесса и необходимость выполнения данного технологического процесса в периодическом режиме. Побочные продукты по-прежнему имеют очень низкую концентрацию любого элемента, отличного от олова, и, следовательно, не являются источником, представляющим интерес для их извлечения. Концентрация серебра в данном технологическом процессе является чрезвычайно низкой, то есть составляет самое большее 5 м.д. по массе в исходных материалах и самое большее 21 м.д. по массе в побочном продукте, полученном на этапе 2. Очевидно, что документ CN 103667744 не относится к извлечению малых количеств серебра в исходных материалах.CN 103667744 discloses a batch two-stage fractional crystallization process for upgrading 99.9+% purity tin to 99.99+% purity tin. In the first step, at the high temperature end of the mold, a tin alloy containing at most 99.88 wt% tin and having an increased concentration of arsenic, copper, iron and antimony is separated from the eutectic alloy contained in the 6-zone mold. In the second step, using a different temperature profile in the same equipment at the lower temperature end of the mold, a eutectic alloy containing at most 99.91 wt.% tin and having an increased concentration of lead, indium and bismuth is separated from the product in in the form of tin with a specified degree of purity of 99.99+%. Only about half of the starting material in the form of tin with a purity of 99.9+%, in the end, the main product is obtained in the form of tin with a purity of 99.99+%. Therefore, the disadvantages of this technological process are a large number of by-products in the form of lower grade tin alloys, the complexity of the technological process and the need to perform this technological process in batch mode. The by-products still have a very low concentration of any element other than tin and are therefore not a source of interest for their recovery. The silver concentration in this process is extremely low, ie 5 ppm at the most. by weight in starting materials and at most 21 ppm. by weight in the by-product obtained in
В CN 102534249 B описан способ, в котором посредством фракционной кристаллизации происходит отделение значительного количества олова, присутствующего в сырье в виде чернового олова с высокой концентрацией серебра, дополнительно содержащем приблизительно 8% свинца и приблизительно 1 мас.% серебра. Задача процесса состоит в уменьшении объема смеси металлов перед подачей данной смеси на операцию электролитического выделения благородных металлов, и утверждается, что в данном процессе происходит уменьшение объема в диапазоне 10-30% от исходного объема перед этапом кристаллизации. Кристаллизатор заполняют черновым оловом, и температуры в 4 зонах или на 4 ступенях регулируют в пределах заданных интервалов, при этом температуры повышаются от зоны 1 (приблизительно 235°C) до зоны 4 (приблизительно 650°C). Черновое олово непрерывно подают в кристаллизатор, и сопутствующий продукт в виде припоя непрерывно отводят. Полученное рафинированное олово скапливается в виде кристаллов на горячем конце кристаллизатора и содержит по меньшей мере 99,96 мас.% олова, менее 0,03 мас.% свинца и менее 100 м.д. серебра по массе. Припой, который получают посредством кристаллизатора, содержит 20-30 мас.% свинца и 2,5-4,6 мас.% серебра, при этом остальное представляет собой олово, и предусмотрено направление данного припоя на последующий этап электролиза для электролитического выделения благородных металлов. В данном способе уменьшают количество материала, который требуется обработать посредством последующего этапа электролиза, до только 10-30% по сравнению с таким же способом, не включающим этап промежуточной кристаллизации. Недостаток способа согласно CN 102534249 B состоит в том, что в нем достигается фактор концентрации, составляющий только самое большее 4 и характеризующий изменение концентрации серебра от исходного материала до отводимого побочного продукта. Способ может стать пригодным для обработки сырья, в котором уровень содержания серебра уже является существенным (приблизительно 1 мас.%). В случае сырья с меньшей концентрацией серебра данный способ оставляет желать лучшего. Другим недостатком является то, что количество получаемого отводимого продукта по-прежнему является большим и составляет даже приблизительно 1/4-1/3 от количества исходного материала, который подают в кристаллизатор.CN 102534249 B describes a process in which fractional crystallization separates out a significant amount of tin present in a crude tin feedstock with a high silver concentration, additionally containing about 8% lead and about 1% by weight silver. The purpose of the process is to reduce the volume of the mixture of metals before feeding this mixture to the operation of the electrolytic separation of precious metals, and it is stated that in this process there is a decrease in volume in the range of 10-30% of the initial volume before the crystallization step. The mold is filled with black tin and the temperatures in 4 zones or 4 stages are controlled within predetermined intervals, with temperatures rising from zone 1 (approximately 235°C) to zone 4 (approximately 650°C). Black tin is continuously fed into the mold and solder by-product is continuously withdrawn. The resulting refined tin accumulates in the form of crystals at the hot end of the mold and contains at least 99.96 wt.% tin, less than 0.03 wt.% lead and less than 100 ppm. silver by weight. The solder, which is obtained by means of a mold, contains 20-30 wt.% lead and 2.5-4.6 wt.% silver, while the rest is tin, and it is provided that this solder is sent to the subsequent electrolysis stage for the electrolytic separation of noble metals. This method reduces the amount of material that needs to be processed through the subsequent electrolysis step to only 10-30% compared to the same method without an intermediate crystallization step. The disadvantage of the method according to CN 102534249 B is that it achieves a concentration factor of only at most 4, which characterizes the change in silver concentration from the starting material to the by-product withdrawn. The process may be suitable for processing feedstocks in which the level of silver content is already significant (approximately 1 wt %). In the case of raw materials with a lower concentration of silver, this method leaves much to be desired. Another disadvantage is that the amount of product withdrawn obtained is still large and is even about 1/4-1/3 of the amount of starting material that is fed into the mold.
Следовательно, сохраняется потребность в таком способе извлечения серебра из потоков оловосодержащего расплавленного металла, который позволяет работать вначале с сырьем, имеющим довольно низкое содержание олова, но который в то же время обеспечивает возможность получения серебра в потоке побочного продукта, имеющем достаточно высокое содержание серебра, так что данный поток рассматривается как сырье, пригодное для извлечения серебра из него.Therefore, there remains a need for a process for recovering silver from tin-containing molten metal streams that allows operation initially with a feedstock having a fairly low tin content, but which at the same time allows silver to be produced in a by-product stream having a sufficiently high silver content, so that this stream is considered as a raw material suitable for the extraction of silver from it.
Настоящее изобретение направлено на устранение или по меньшей мере уменьшение остроты вышеописанной проблемы и/или для обеспечения улучшений в целом.The present invention is directed to eliminating or at least reducing the severity of the above described problem and/or to provide improvements in general.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Согласно изобретению предложены металлическая композиция и способ, определенные в пунктах прилагаемой формулы изобретения.The invention provides a metal composition and method as defined in the appended claims.
В варианте осуществления настоящего изобретения предложена металлическая композиция, содержащая в пересчете на массу в сухом состоянии:In an embodiment of the present invention, a metal composition is provided comprising, on a dry weight basis:
- по меньшей мере 6,0 мас.% и самое большее 30,0 мас.% свинца;- at least 6.0 wt.% and at most 30.0 wt.% lead;
- по меньшей мере 70,0 мас.% и самое большее 91 мас.% олова;- at least 70.0 wt.% and at most 91 wt.% tin;
- по меньшей мере 95,0 мас.% и самое большее 99,0 мас.% свинца и олова вместе;- at least 95.0 wt.% and at most 99.0 wt.% lead and tin together;
- по меньшей мере 0,75 мас.% и самое большее 5,00 мас.% серебра; и- at least 0.75 wt.% and at most 5.00 wt.% silver; and
- по меньшей мере 0,24 мас.% сурьмы.- at least 0.24 wt.% antimony.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена металлическая композиция, состоящая - в пересчете на массу в сухом состоянии - из:In another embodiment, the present invention provides a metal composition consisting, on a dry weight basis, of:
- по меньшей мере 6,0 мас.% и самое большее 30,0 мас.% свинца;- at least 6.0 wt.% and at most 30.0 wt.% lead;
- по меньшей мере 70,0 мас.% и самое большее 91 мас.% олова;- at least 70.0 wt.% and at most 91 wt.% tin;
- по меньшей мере 95,0 мас.% и самое большее 99,0 мас.% свинца и олова вместе;- at least 95.0 wt.% and at most 99.0 wt.% lead and tin together;
- по меньшей мере 0,75 мас.% и самое большее 5,00 мас.% серебра; и- at least 0.75 wt.% and at most 5.00 wt.% silver; and
- по меньшей мере 0,24 мас.% сурьмы,- at least 0.24 wt.% antimony,
и при необходимости дополнительно содержащая также в пересчете на массу в сухом состоянии:and optionally additionally containing, also on a dry weight basis:
- по меньшей мере 0,05 мас.% и самое большее 0,5 мас.% мышьяка;- at least 0.05 wt.% and at most 0.5 wt.% arsenic;
- по меньшей мере 0,05 мас.% и самое большее 0,6 мас.% меди;- at least 0.05 wt.% and at most 0.6 wt.% copper;
- по меньшей мере 0,0030 мас.% и самое большее 0,0500 мас.% никеля;- at least 0.0030 wt.% and at most 0.0500 wt.% nickel;
- по меньшей мере 0,0010 мас.% и самое большее 0,40 мас.% висмута;- at least 0.0010 wt.% and at most 0.40 wt.% bismuth;
- самое большее 1,0 мас.% железа и - at most 1.0 wt.% iron and
- по меньшей мере 0,0005 мас.% и предпочтительно самое большее 0,0500% золота,- at least 0.0005 wt.% and preferably at most 0.0500% gold,
при этом остальное представляют собой примеси.while the rest are impurities.
Авторы обнаружили, что металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, дополнительно описанном ниже, представляет собой, как ни удивительно, пригодное сырье для извлечения серебра посредством этапа электролиза, на котором катод собирает бóльшую часть Sn и Pb и при желании также часть Sb из анода, отлитого из данной металлической композиции, и серебро скапливается в виде части анодного шлама. Подходящим техническим решением для данного этапа электролитического рафинирования является использование электролита на основе гексафторкремниевой кислоты (H2SiF6), фтороборной кислоты и/или фенилсульфоновой кислоты, температуры, составляющей приблизительно 35-40°C, плотности тока, находящейся в диапазоне 100-200 A/м2, и расстояния между электродами, составляющего приблизительно 100 мм.The inventors have found that the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the method according to the present invention, further described below, is, surprisingly, a suitable raw material for recovering silver through the step electrolysis, in which the cathode collects most of the Sn and Pb and optionally also some of the Sb from the anode cast from the given metal composition, and the silver accumulates as part of the anode sludge. A suitable technical solution for this electrolytic refining step is to use an electrolyte based on hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), fluoroboric acid and/or phenylsulfonic acid, temperature of approximately 35-40°C, current density in the range of 100-200 A /m 2 , and the distance between the electrodes, which is approximately 100 mm.
Авторы установили, что во время электролиза анодов, отлитых из металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, образующийся анодный шлам остается в большей степени прилипшим к аноду и значительно меньше анодного шлама может оказаться диспергированным в электролите, если вообще это имеет место. Это является существенным преимуществом при извлечении анодного шлама, образующегося на данном этапе электролиза. Анод после некоторого периода использования может быть извлечен из электролизной ванны, и анодный шлам может быть подвергнут соскабливанию с анода. Очищенный анод может быть затем возвращен в электролизер для дальнейшей эксплуатации или может быть возвращен для переработки в качестве «отработанного анода» на предшествующий этап отливки анодов.The inventors have found that during the electrolysis of anodes cast from the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, the resulting anode sludge remains more adherent to the anode and significantly less anode sludge can be dispersed in the electrolyte, if at all. This is a significant advantage in the recovery of the anode sludge generated during this electrolysis step. The anode after a period of use may be removed from the electrolysis cell and the anode sludge may be scraped off the anode. The cleaned anode may then be returned to the cell for further use, or may be returned for processing as "spent anode" to a previous anode casting step.
Данный способ извлечения анодного шлама значительно проще, чем традиционный способ, в котором анодный шлам подвергается диспергированию в электролите, может скапливаться в нижней части электролизера и должен быть извлечен в качестве фильтрационного осадка, получаемого на этапе осаждения и/или фильтрации, включенном в цикл обработки электролита, или в насосе, используемом в зоне электролизера. Традиционный способ также предусматривает использование флокулянтов и других химических реагентов, которые предназначены для содействия и улучшения этапов осаждения и/или фильтрации и которые могут влиять на сам этап электролиза и/или оказываться в конце в продукте, представляющем собой анодный шлам.This anode sludge recovery method is much simpler than the traditional method, in which the anode sludge is dispersed in the electrolyte, can accumulate at the bottom of the cell, and must be recovered as a filter cake obtained from the settling and/or filtration step included in the electrolyte treatment cycle. , or in the pump used in the area of the cell. The conventional method also involves the use of flocculants and other chemicals that are designed to aid and improve the settling and/or filtration steps and which may affect the electrolysis step itself and/or end up in the anode sludge product.
Не желая быть связанными данной теорией, авторы полагают, что преимущество металлической композиции согласно настоящему изобретению, - которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, - заключающееся в том, что анодный шлам, образующийся при электролизе, остается прилипшим к аноду, обеспечивается за счет минимального заданного присутствия сурьмы в металлической композиции, при необходимости «усиленного» висмутом, который, как полагают, способствует такому же эффекту. Авторы полагают, что данный эффект может быть без труда достигнут, когда уровень концентрации сурьмы в металлической композиции согласно настоящему изобретению не является чрезмерно высоким, то есть составляет менее 5 мас.%, при этом соответствие данному условию по существу обеспечивается вследствие нижних пределов содержания олова и свинца вместе, а также серебра. Without wishing to be bound by this theory, the authors believe that the advantage of the metal composition according to the present invention - which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention - is that the anode sludge, formed during electrolysis, remains adhered to the anode, provided by the minimum specified presence of antimony in the metal composition, if necessary "enhanced" by bismuth, which is believed to contribute the same effect. The authors believe that this effect can be easily achieved when the level of antimony concentration in the metal composition according to the present invention is not excessively high, that is, less than 5 wt.%, while compliance with this condition is essentially ensured due to the lower limits of the content of tin and lead together, as well as silver.
Авторы установили, что присутствие олова и свинца при их относительном содержании также обеспечивает преимущество для металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению. На диаграмме состояния двухфазной системы Pb - Sn данная композиция находится на стороне олова по отношению к эвтектическому составу, где температуры плавления ниже, чем на стороне свинца на диаграмме состояния двухкомпонентной системы. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что температура плавления и/или вязкость металлической композиции согласно настоящему изобретению являются более низкими. Это обеспечивает преимущества при отливке анодов из металлической композиции согласно настоящему изобретению, поскольку более низкая вязкость обеспечивает преимущество, заключающееся в лучшем заполнении формы, и более низкая температура плавления обеспечивает преимущество, заключающееся в более высокой стабильности размеров отлитых анодов, проявляющейся, например, в меньшем риске коробления или других видов деформации во время охлаждения анода после его отливки.The inventors have found that the presence of tin and lead, in their relative proportions, also provides an advantage to the metal composition of the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the process of the present invention. On the state diagram of the two-phase system Pb - Sn, this composition is on the side of tin in relation to the eutectic composition, where the melting points are lower than on the side of lead on the phase diagram of the two-component system. This provides the advantage that the melting point and/or viscosity of the metal composition according to the present invention is lower. This provides advantages in casting anodes from the metal composition according to the present invention, since the lower viscosity provides the advantage of better mold filling and the lower melting temperature provides the advantage of greater dimensional stability of the cast anodes, resulting in, for example, less risk warping or other types of deformation during the cooling of the anode after it has been cast.
Кроме того, авторы установили, что большое количество олова по отношению к сурьме, по существу заданное условиями, указанными для металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, способствует устойчивому выполнению описанного этапа электролиза, поскольку содержание ионов в электролите остается более постоянным в течение длительного времени.In addition, the authors found that a large amount of tin in relation to antimony, essentially given the conditions specified for the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contributes to the stable performance of the described electrolysis step, since the content of ions in the electrolyte remains more constant for a long time.
В варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ фракционной кристаллизации расплавленной смеси с черновым оловом, содержащей свинец и серебро, для получения первого жидкого отводимого продукта с повышенной концентрацией серебра на стороне жидкой фракции, получаемой на этапе кристаллизации, и первого продукта с повышенной концентрацией олова на стороне кристаллической фракции, получаемой на этапе кристаллизации, при этом первый жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра содержит в пересчете на массу в сухом состоянии:In an embodiment of the present invention, a process is provided for fractional crystallization of a molten mixture with black tin containing lead and silver to obtain a first liquid withdrawal product with an increased concentration of silver on the side of the liquid fraction obtained from the crystallization stage, and a first product with an increased concentration of tin on the side of the crystal the fraction obtained at the stage of crystallization, while the first liquid discharged product with a high concentration of silver contains, in terms of weight in a dry state:
- по меньшей мере 6,0 мас.% и самое большее 30,0 мас.% свинца;- at least 6.0 wt.% and at most 30.0 wt.% lead;
- по меньшей мере 70,0 мас.% и самое большее 91 мас.% олова;- at least 70.0 wt.% and at most 91 wt.% tin;
- по меньшей мере 95,0 мас.% и самое большее 99,0 мас.% свинца и олова вместе;- at least 95.0 wt.% and at most 99.0 wt.% lead and tin together;
- по меньшей мере 0,75 мас.% и самое большее 5,00 мас.% серебра; и- at least 0.75 wt.% and at most 5.00 wt.% silver; and
- по меньшей мере 0,24 мас.% сурьмы.- at least 0.24 wt.% antimony.
В другом варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра состоит - в пересчете на массу в сухом состоянии - из:In another embodiment of the process according to the present invention, the first liquid product with increased silver concentration consists, on a dry weight basis, of:
- по меньшей мере 6,0 мас.% и самое большее 30,0 мас.% свинца;- at least 6.0 wt.% and at most 30.0 wt.% lead;
- по меньшей мере 70,0 мас.% и самое большее 91 мас.% олова;- at least 70.0 wt.% and at most 91 wt.% tin;
- по меньшей мере 95,0 мас.% и самое большее 99,0 мас.% свинца и олова вместе;- at least 95.0 wt.% and at most 99.0 wt.% lead and tin together;
- по меньшей мере 0,75 мас.% и самое большее 5,00 мас.% серебра; и- at least 0.75 wt.% and at most 5.00 wt.% silver; and
- по меньшей мере 0,24 мас.% сурьмы,- at least 0.24 wt.% antimony,
и при необходимости дополнительно содержит также в пересчете на массу в сухом состоянии:and optionally additionally also contains, on a dry weight basis:
- по меньшей мере 0,05 мас.% и самое большее 0,5 мас.% мышьяка;- at least 0.05 wt.% and at most 0.5 wt.% arsenic;
- по меньшей мере 0,05 мас.% и самое большее 0,6 мас.% меди;- at least 0.05 wt.% and at most 0.6 wt.% copper;
- по меньшей мере 0,0030 мас.% и самое большее 0,0500 мас.% никеля;- at least 0.0030 wt.% and at most 0.0500 wt.% nickel;
- по меньшей мере 0,0010 мас.% и самое большее 0,40 мас.% висмута;- at least 0.0010 wt.% and at most 0.40 wt.% bismuth;
- самое большее 1,0 мас.% железа и - at most 1.0 wt.% iron and
- по меньшей мере 0,0005 мас.% и предпочтительно самое большее 0,0500% золота,- at least 0.0005 wt.% and preferably at most 0.0500% gold,
при этом остальное представляют собой примеси.while the rest are impurities.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению получают металлическую композицию согласно настоящему изобретению, и способ согласно настоящему изобретению характеризует тем, что смесь с черновым оловом содержит по меньшей мере 0,1 мас.% и самое большее 7,0 мас.% свинца.In an embodiment of the method according to the present invention, a metal composition according to the present invention is prepared, and the method according to the present invention is characterized in that the black tin mixture contains at least 0.1 wt.% and at most 7.0 wt.% lead.
В варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ фракционной кристаллизации расплавленной смеси с черновым оловом, содержащей серебро, для получения первого жидкого отводимого продукта с повышенной концентрацией серебра на стороне жидкой фракции, получаемой на этапе кристаллизации, и первого продукта с повышенной концентрацией олова на стороне кристаллической фракции, получаемой на этапе кристаллизации, характеризующийся тем, что смесь с черновым оловом содержит по меньшей мере 0,1 мас.% и самое большее 7,0 мас.% свинца.In an embodiment of the present invention, a method is provided for fractional crystallization of a molten black tin mixture containing silver to obtain a first liquid effluent product with an increased concentration of silver on the side of the liquid fraction obtained in the crystallization step, and a first product with an increased concentration of tin on the side of the crystalline fraction, obtained at the stage of crystallization, characterized in that the mixture with black tin contains at least 0.1 wt.% and at most 7.0 wt.% lead.
Авторы установили, что присутствие свинца в указанном диапазоне обеспечивает значительные преимущества для способа согласно настоящему изобретению и для по меньшей мере некоторых из продуктов, получаемых посредством данного способа.The authors have found that the presence of lead in this range provides significant advantages for the method according to the present invention and for at least some of the products obtained through this method.
Одно преимущество состоит в том, что минимальное присутствие свинца в указанном количестве в исходном материале для этапа фракционной кристаллизации является фактором, способствующим выполнению процесса на этапе фракционной кристаллизации.One advantage is that the minimum presence of lead in the specified amount in the starting material for the fractional crystallization step is a factor contributing to the performance of the process in the fractional crystallization step.
Смесь, состоящая из 38,1 мас.% Pb и 61,9 мас.% Sn, имеет температуру плавления, составляющую всего 183°C, то есть более низкую, чем температуры плавления чистого свинца (327,5°C) и чистого олова (232°C). Смесь Pb/Sn в процентном соотношении 38,1/61,9 называют эвтектическим составом. При охлаждении расплавленной двухкомпонентной смеси из олова и свинца, имеющей состав, который отличается от эвтектического состава, образуются кристаллы, которые имеют состав, отличающийся в еще большей степени от эвтектического состава, и остается жидкая фаза, которая имеет состав, более близкий к эвтектическому составу. Авторы обнаружили, что данное явление обеспечивает возможность разделения смеси свинца и олова посредством фракционной кристаллизации на продукт, который имеет повышенную концентрацию или Sn, или Pb, на стороне кристаллической фракции и продукт, который имеет состав, более близкий к эвтектическому составу, на стороне жидкой фракции. Таким образом, минимальное присутствие свинца в исходном материале обеспечивает возможность отделения - путем фракционной кристаллизации - продукта в виде олова более высокой чистоты на стороне кристаллической фракции от жидкого продукта, имеющего бóльшую концентрацию свинца, чем исходный материал.A mixture of 38.1 wt.% Pb and 61.9 wt.% Sn has a melting point of only 183°C, which is lower than the melting points of pure lead (327.5°C) and pure tin (232°C). A mixture of Pb / Sn in a percentage ratio of 38.1 / 61.9 is called the eutectic composition. When a molten tin/lead binary mixture having a composition that differs from the eutectic composition is cooled, crystals are formed that have a composition that differs even more from the eutectic composition, and a liquid phase remains that has a composition closer to the eutectic composition. The authors found that this phenomenon allows the separation of a mixture of lead and tin through fractional crystallization into a product that has an increased concentration of either Sn or Pb on the side of the crystalline fraction and a product that has a composition closer to the eutectic composition on the side of the liquid fraction . Thus, the minimum presence of lead in the starting material allows the separation - by fractional crystallization - of a product in the form of tin of higher purity on the side of the crystalline fraction from a liquid product having a higher concentration of lead than the starting material.
Кроме того, авторы установили, что в случае смеси свинца и олова, которая содержит больше олова, чем эвтектическая смесь олова со свинцом, и в случае, если данная смесь дополнительно содержит относительно малые количества серебра, при фракционной кристаллизации смеси серебро имеет тенденцию оставаться вместе с большей частью свинца в жидкой фазе и могут быть получены кристаллы олова, которые имеют значительно более низкое содержание серебра и свинца. Авторы установили, что свинец служит в качестве носителя для серебра. Кроме того, авторы установили, что в таком процессе фракционной кристаллизации концентрация серебра может повышаться от более низкого уровня в исходной подаваемой смеси до более высокого уровня в жидком продукте, получаемом в кристаллизаторе.In addition, the authors found that in the case of a mixture of lead and tin, which contains more tin than the eutectic mixture of tin and lead, and in the case that this mixture additionally contains relatively small amounts of silver, when the fractional crystallization of the mixture silver tends to remain together with most of the lead is in the liquid phase and tin crystals can be obtained which have a much lower content of silver and lead. The authors found that lead serves as a carrier for silver. In addition, the authors found that in such a fractional crystallization process, the concentration of silver can rise from a lower level in the original feed mixture to a higher level in the liquid product obtained in the crystallizer.
Кроме того, авторы установили, что в случае, когда количество свинца в исходном материале, подаваемом на этап фракционной кристаллизации, поддерживается ниже указанного верхнего предела, может быть значительно увеличено повышение концентрации серебра от исходного материала до жидкого продукта, получаемого в кристаллизаторе. Авторы обнаружили, что это обеспечивает возможность обработки исходных материалов, которые имеют относительно низкие концентрации серебра, и получения тем не менее потока продукта, который имеет ограниченный объем и значительно увеличенное содержание серебра, так что он становится пригодным для дальнейшей обработки с целью извлечения серебра.In addition, the inventors have found that in the case where the amount of lead in the raw material fed to the fractional crystallization step is kept below the specified upper limit, the increase in the concentration of silver from the raw material to the liquid product obtained in the crystallizer can be significantly increased. The inventors have found that this makes it possible to process feedstocks that have relatively low silver concentrations and still obtain a product stream that has a limited volume and a greatly increased silver content, so that it becomes suitable for further processing to recover silver.
Кроме того, авторы установили, что в случае, когда содержание свинца в первом жидком отводимом продукте с повышенной концентрацией серебра поддерживают в соответствии с указанным верхним пределом и содержание олова в том же потоке продукта поддерживают в соответствии с указанным нижним пределом, в части способа, которая соответствует фракционной кристаллизации, необходимо меньшее число ступеней/этапов для обеспечения заданного разделения и увеличения концентрации серебра в отводимом продукте по сравнению с исходным материалом.In addition, the authors found that in the case where the content of lead in the first liquid effluent product with an increased concentration of silver is maintained in accordance with the specified upper limit and the content of tin in the same product stream is maintained in accordance with the specified lower limit, in the part of the method that corresponds to fractional crystallization, a smaller number of steps/stages are needed to ensure a given separation and increase the concentration of silver in the withdrawn product compared to the starting material.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг.1 показывает схему последовательности операций большего общего технологического процесса, включающего предпочтительный вариант осуществления способа/процесса согласно настоящему изобретению.1 shows a flow chart of a larger overall process including a preferred embodiment of the method/process of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
В дальнейшем настоящее изобретение будет описано в связи с конкретными вариантами осуществления и с возможной ссылкой на конкретные чертежи, но изобретение ограничено не ими, а только формулой изобретения. Любые описанные чертежи являются только схематическими и неограничивающими. На чертежах размер некоторых из элементов может быть преувеличенным, и некоторые элементы могут быть начерчены не в масштабе в целях иллюстрации. Размеры и относительные размеры на чертежах необязательно соответствуют фактическому внедрению изобретения в практику.In the following, the present invention will be described in connection with specific embodiments and with possible reference to specific drawings, but the invention is not limited by them, but only by the claims. Any drawings described are only schematic and non-limiting. In the drawings, the size of some of the elements may be exaggerated and some elements may not be drawn to scale for purposes of illustration. The dimensions and dimensions in the drawings do not necessarily correspond to the actual practice of the invention.
Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и тому подобные в описании и в формуле изобретения используются для проведения различий между аналогичными элементами и необязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Данные термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и варианты осуществления изобретения могут осуществляться при последовательностях, отличных от описанных и/или проиллюстрированных в данном документе.In addition, the terms "first", "second", "third" and the like in the specification and claims are used to distinguish between like elements and not necessarily to describe sequential or chronological order. These terms are interchangeable under appropriate circumstances, and embodiments of the invention may be carried out in sequences other than those described and/or illustrated herein.
Кроме того, термины «верхний», «нижний», «над», «под» и тому подобные в описании и в формуле изобретения используются в целях описания и необязательно для описания относительных положений. Термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, могут осуществляться при ориентациях, отличных от описанных и/или проиллюстрированных в данном документе.In addition, the terms "upper", "lower", "above", "under" and the like in the description and in the claims are used for the purpose of description and optionally for describing relative positions. The terms used in this manner are interchangeable under appropriate circumstances, and the embodiments of the invention described herein may be practiced in orientations other than those described and/or illustrated herein.
Термин «содержащий», используемый в формуле изобретения, не следует рассматривать как ограниченный элементами, которые перечислены в связи с ним. Он не исключает наличия других элементов или этапов. Его следует рассматривать как указывающего на наличие данных элементов, целых объектов, этапов или компонентов так, как требуется, но он не исключает наличия или добавления одного или более других элементов, целых объектов, этапов или компонентов или их групп. Таким образом, объем выражения «изделие, содержащее средства А и В» может быть не ограничен объектом, который состоит только из средств А и В. Данное выражение означает, что А и В представляют собой единственные элементы, представляющие интерес для предмета настоящего изобретения. В соответствии с этим термины «содержать» или «включать» охватывают также более ограничивающие термины «состоящий по существу из» или «состоять из». Следовательно, при замене терминов «содержать» или «включать в себя» на термин «состоять из» данные термины образуют основу для предпочтительных, но суженных вариантов осуществления, которые также приведены в качестве части содержания данного документа, связанной с настоящим изобретением.The term "comprising" used in the claims should not be construed as limited to the elements that are listed in connection with it. It does not exclude the presence of other elements or steps. It should be considered as indicating the presence of these elements, integer objects, steps or components as required, but it does not preclude the presence or addition of one or more other elements, integer objects, steps or components, or groups thereof. Thus, the scope of the expression "product containing means A and B" may not be limited to an object that consists only of means A and B. This expression means that A and B are the only elements of interest to the subject of the present invention. Accordingly, the terms "comprise" or "include" also encompass the more restrictive terms "consisting essentially of" or "consisting of". Therefore, when the terms "comprise" or "include" are replaced by the term "consist of", these terms form the basis for preferred but narrowed embodiments, which are also given as part of the content of this document related to the present invention.
Если не указано иное, все диапазоны, приведенные в данном документе, включают значения вплоть до приведенных конечных точек и включают приведенные конечные точки, и величины составляющих или компонентов композиций выражены в массовых процентах или мас.% каждого ингредиента в композиции.Unless otherwise indicated, all ranges given herein include values up to and including the end points given, and the values of constituents or components of the compositions are expressed as weight percent or wt.% of each ingredient in the composition.
В контексте данного документа термины «массовый процент», « мас.%» (“%wt”), «мас.%» (“wt-%”), «процент по массе», «мас.%» (“% by weight”), «миллионные доли (м.д.) по массе» (“ppm wt”), «м.д. по массе» (“ppmwt”), «м.д. по массе» (“ppm by weight”), «м.д. по массе» (“weight ppm”) или «м.д.» (“ppm”) и их варианты относятся к концентрации вещества в виде массы данного вещества, деленной на общую массу композиции и умноженной на 100 или 1000000 соответствующим образом, если не указано иное. Следует понимать, что в контексте данного документа предусмотрено, что термин «процент» и обозначение «%» синонимичны «массовому проценту», «мас.%» и т.д.In the context of this document, the terms “wt%”, “wt%” (“%wt”), “wt%” (“wt-%”), “percent by weight”, “wt%” (“% by weight”), “parts per million (ppm) by mass” (“ppm wt”), “ppm wt. by mass” (“ppmwt”), “ppm by weight” (“ppm by weight”), “ppm by weight” (“weight ppm”) or “ppm” (“ppm”) and variations thereof refer to the concentration of a substance as the mass of that substance divided by the total mass of the composition and multiplied by 100 or 1,000,000, as appropriate, unless otherwise noted. It should be understood that in the context of this document it is provided that the term "percentage" and the designation "%" are synonymous with "mass percent", "wt.%", etc.
Следует отметить, что используемые в данном описании и приложенной формуле изобретения формы единственного числа с артиклями охватывают упоминаемые объекты во множественном числе, если содержание явным образом не определяет иное. Таким образом, например, упоминание композиции, содержащей «соединение», охватывает композицию, имеющую два или более соединений. Также следует отметить, что термин «или» обычно используется в его значении, охватывающим «и/или», если содержание явным образом не определяет иное.It should be noted that, as used in this specification and the appended claims, the singular forms with articles cover the referenced objects in the plural, unless the content explicitly specifies otherwise. Thus, for example, reference to a composition containing a "compound" encompasses a composition having two or more compounds. It should also be noted that the term "or" is generally used in its sense of "and/or" unless the content explicitly specifies otherwise.
Кроме того, каждое соединение, используемое в данном документе, может упоминаться посредством его химической формулы, химического названия, аббревиатуры и т.д. взаимозаменяемым образом.In addition, each compound used herein may be referred to by its chemical formula, chemical name, abbreviation, and so on. in an interchangeable way.
Большинство потоков металла в способе согласно настоящему изобретению содержат большую часть свинца часто в сочетании со значительным количеством олова. Такие потоки имеют относительно низкую температуру плавления и уже использовались в течение столетий для прикрепления одного твердого вещества к другому твердому веществу посредством процесса, который часто называли «пайкой». Следовательно, такие потоки часто упоминаются как так называемые потоки «припоя» или «припои», и данный термин также использован в данном документе для указания таких потоков.Most of the metal streams in the process according to the present invention contain most of the lead, often in combination with a significant amount of tin. Such streams have a relatively low melting point and have been used for centuries to attach one solid to another solid through a process often referred to as "soldering". Therefore, such streams are often referred to as so-called "solder" or "solder" streams, and the term is also used herein to refer to such streams.
Из металлов, которые подлежат извлечению в соответствии с настоящим изобретением, Sn и Pb считаются «металлами припоя для низкотемпературной пайки/мягкого припоя». Эти металлы отличаются от других металлов, в частности, от меди и никеля, поскольку смеси, содержащие большие количества данных металлов, обычно имеют значительно более низкую температуру плавления, чем смеси, содержащие большие количества меди и/или никеля. Подобные композиции уже использовались тысячи лет назад для создания постоянного соединения между двумя кусками металла, и это происходит посредством расплавления сначала «припоя», размещения его в заданном месте и обеспечения возможности его затвердевания. Следовательно, припой должен был иметь более низкую температуру плавления, чем металл кусков, которые он соединял. В контексте настоящего изобретения продукт в виде припоя или металлическая композиция припоя, а именно два термина, которые используются как взаимозаменяемые во всем данном документе, означают металлические композиции, в которых комбинация металлов припоя, следовательно, содержание Pb в сочетании с Sn, образует бóльшую часть композиции, то есть по меньшей мере 50 мас.% и предпочтительно по меньшей мере 65 мас.% Продукт в виде припоя может дополнительно иметь незначительные уровни содержания других металлов, подлежащих извлечению, а именно меди и/или никеля, и металлов, не являющихся заданными для извлечения, таких как Sb, As, Bi, Zn, Al и/или Fe, и/или элементов, таких как Si.Of the metals to be recovered in accordance with the present invention, Sn and Pb are considered "braze/soft solder metals". These metals differ from other metals, in particular copper and nickel, because mixtures containing large amounts of these metals usually have a significantly lower melting point than mixtures containing large amounts of copper and/or nickel. Similar compositions have already been used thousands of years ago to create a permanent connection between two pieces of metal, and this is done by first melting the "solder", placing it in a given place and allowing it to solidify. Therefore, the solder had to have a lower melting point than the metal of the pieces it joined. In the context of the present invention, a solder product or solder metal composition, two terms used interchangeably throughout this document, means metal compositions in which the combination of solder metals, hence the Pb content combined with Sn, forms the majority of the composition. , i.e. at least 50 wt.% and preferably at least 65 wt.% The solder product may additionally have minor levels of other metals to be recovered, namely copper and/or nickel, and metals not specified for extracts such as Sb, As, Bi, Zn, Al and/or Fe and/or elements such as Si.
В данном документе и в случае, если не указано иное, количества металлов и оксидов выражены в соответствии с типовой практикой в пирометаллургии. Присутствие каждого металла, как правило, выражено в виде его общего наличия независимо от того, присутствует ли металл в его элементарном виде (степень окисления=0) или в любом химически связанном виде, как правило, в виде оксида (степень окисления > 0). В случае металлов, которые могут быть относительно легко восстановлены до их элементарных видов и которые могут находиться в виде расплавленного металла в пирометаллургическом процессе, довольно распространено выражение их наличия с учетом их формы в виде элементарного металла, даже когда приводится состав шлака или дросса, при этом бóльшая часть таких металлов может фактически присутствовать в виде оксидов и/или в химически связанном виде. Из этого следует, что в составе смеси металлов как исходном материале, подаваемом на этап (а), содержание Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi указано как содержание элементарных металлов. Менее благородные металлы труднее поддаются восстановлению в условиях пирометаллургических процессов получения цветных металлов и встречаются большей частью в виде оксидов. Эти металлы, как правило, указаны в виде их наиболее часто встречающихся оксидов. Следовательно, при указании составов шлака или дросса содержание Si, Ca, Al, Na, как правило, приведено в виде соответствующего содержания SiO2, CaO, Al2O3, Na2O.In this document, and unless otherwise indicated, the amounts of metals and oxides are expressed in accordance with standard practice in pyrometallurgy. The presence of each metal is generally expressed as its total presence, whether the metal is present in its elemental form (oxidation state=0) or in any chemically bonded form, typically as an oxide (oxidation state > 0). In the case of metals that can be relatively easily reduced to their elemental species, and which may be in the form of molten metal in a pyrometallurgical process, it is quite common to express their presence in terms of their elemental metal form, even when the composition of the slag or dross is given, and most of these metals may actually be present as oxides and/or in chemically bonded form. From this it follows that in the composition of the mixture of metals as the source material supplied to stage (a), the content of Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi is indicated as the content of elemental metals. Less noble metals are more difficult to reduce under the conditions of pyrometallurgical processes for the production of non-ferrous metals and are found mostly in the form of oxides. These metals are generally listed as their most commonly occurring oxides. Therefore, when specifying the compositions of slag or dross, the content of Si, Ca, Al, Na, as a rule, is given in the form of the corresponding content of SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , Na 2 O.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 6,5 мас.% свинца, предпочтительно по меньшей мере 7,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 8,0 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 9,0 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 10,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 11,0 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 12,0 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 13,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 14,0 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 15,0 мас.% свинца. Свинец представляет собой элемент, способствующий выполнению предшествующего технологического процесса, в котором получают металлическую композицию согласно настоящему изобретению, поскольку возможность извлечения серебра из чернового олова посредством фракционной кристаллизации базируется на наличии эвтектической смеси с более низкой температурой плавления в двухкомпонентной системе из свинца и олова на фазовой диаграмме.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 6.5 wt.% lead, preferably at least 7.0 wt.%, more preferably at least 8.0 wt.%, even more preferably at least 9.0 wt.%, preferably at least 10.0 wt.%, more preferably at least 11.0 wt. %, even more preferably at least 12.0 wt.%, preferably at least 13.0 wt.%, more preferably at least 14.0 wt.%, even more preferably at least 15.0 wt.% lead. Lead is a contributing element to the prior process in which the metal composition of the present invention is made, since the ability to recover silver from crude tin by fractional crystallization relies on the presence of a lower melting point eutectic mixture in a two-component system of lead and tin in the phase diagram. .
Авторы предпочитают иметь содержание свинца в металлической композиции согласно настоящему изобретению, превышающее указанный нижний предел, поскольку более высокое содержание свинца в отводимом продукте, получаемом на этапе фракционной кристаллизации, на котором получают металлическую композицию согласно настоящему изобретению, по отношению к содержанию свинца в исходном материале, подаваемом на этап фракционной кристаллизации, обеспечивает более высокий фактор концентрации серебра, определяемый из отношения концентрации серебра в отводимом продукте, получаемом на этапе кристаллизации, к концентрации серебра в исходном материале, подаваемом на этап фракционной кристаллизации. Более высокий фактор концентрации создает преимущество, заключающееся в обеспечении возможности переработки сырья, которое имеет более низкую концентрацию серебра, при том же отводимом продукте и/или получении отводимого продукта с более высокой концентрацией серебра для сырья с тем же содержанием серебра.The authors prefer to have a lead content in the metal composition according to the present invention that exceeds the specified lower limit, since the higher lead content in the outlet product obtained from the fractional crystallization step, which produces the metal composition according to the present invention, in relation to the lead content in the starting material, fed to the fractional crystallization stage provides a higher silver concentration factor, determined from the ratio of the silver concentration in the effluent obtained from the crystallization stage to the silver concentration in the feedstock fed to the fractional crystallization stage. A higher concentration factor has the advantage of being able to process a feedstock that has a lower silver concentration with the same effluent and/or a higher silver concentration effluent for a feedstock with the same silver content.
Большее количество свинца в металлической композиции согласно настоящему изобретению также делает данную композицию более пригодной для извлечения свинца, олова и сурьмы в потоке посредством электролиза в сочетании с пирометаллургией. Большее количество свинца также означает большее количество свинца в катодах, получаемых на этапе электролиза, рассмотренном выше. Когда данные катоды подвергают этапу вакуумной дистилляции для отделения свинца и сурьмы от олова и для получения продукта-предшественника высокочистого олова, из которого посредством химического рафинирования можно без труда получить основной продукт в виде высокочистого олова, свинец служит в качестве носителя для сурьмы. Свинец способствует отделению сурьмы от олова, и, следовательно, более высокий уровень содержания свинца желателен в металлической композиции согласно настоящему изобретению.The higher amount of lead in the metal composition of the present invention also makes the composition more suitable for on-line recovery of lead, tin and antimony by electrolysis combined with pyrometallurgy. More lead also means more lead in the cathodes produced in the electrolysis step discussed above. When these cathodes are subjected to a vacuum distillation step to separate lead and antimony from tin and to obtain a high-purity tin precursor product from which high-purity tin main product can be readily obtained by chemical refining, lead serves as a carrier for antimony. Lead aids in separating antimony from tin and therefore a higher level of lead is desirable in the metal composition of the present invention.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит самое большее 27,5 мас.%, предпочтительно самое большее 25,0 мас.%, более предпочтительно самое большее 22,5 мас.%, предпочтительно самое большее 20,0 мас.%, более предпочтительно самое большее 17,5 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 15,0 мас.% свинца. Уровень содержания свинца в сочетании с уровнем содержания олова предпочтительно таков, что металлическая композиция, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, оказывается на надлежащей стороне по отношению к эвтектическому составу на фазовой диаграмме двухкомпонентной системы Pb/Sn, так что олово концентрируется в виде кристаллического продукта, выходящего с этапа кристаллизации на горячем конце, и бóльшая часть свинца оказывается в конце в отводимом продукте, который выходит с этапа кристаллизации на холодном конце и состав которого ближе к эвтектическому составу по сравнению с составом исходного материала. Авторы обнаружили, что обеспечение соответствия указанному верхнему пределу содержания свинца также уменьшает риск образования кристаллического нароста на лопастях шнека внутри кристаллизатора, поскольку состав потока остается в большей степени отличающимся от эвтектического состава.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at most 27.5 wt.%, preferably at most 25.0 wt.% , more preferably at most 22.5 wt.%, preferably at most 20.0 wt.%, more preferably at most 17.5 wt.%, even more preferably at most 15.0 wt.% lead. The level of lead in combination with the level of tin is preferably such that the metal composition, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the process according to the present invention, is on the proper side with respect to the eutectic composition in the phase diagram. of the Pb/Sn two-component system, so that the tin is concentrated as a crystalline product coming out of the hot end crystallization step and most of the lead is at the end in the bypass product which comes out of the cold end crystallization step and whose composition is closer to the eutectic composition according to compared with the composition of the original material. The authors found that compliance with the specified upper limit of lead content also reduces the risk of crystal build-up on the screw blades inside the mold, since the flow composition remains more different from the eutectic composition.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 72,5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 75,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 77,5 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80,0 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 81,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 82,0 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 83,0 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 84,0 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 85,0 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 87,5 мас.% олова. Олово также представляет собой элемент, способствующий выполнению предшествующего технологического процесса, в котором получают металлическую композицию согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, поскольку возможность извлечения серебра из чернового олова посредством фракционной кристаллизации базируется на наличии эвтектического состава с более низкой температурой плавления в двухкомпонентной системе из свинца и олова на фазовой диаграмме. Уровень содержания олова в сочетании с уровнем содержания свинца предпочтительно таков, что металлическая композиция, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, оказывается на надлежащей стороне по отношению к эвтектическому составу на фазовой диаграмме двухкомпонентной системы Pb/Sn, так что олово концентрируется в виде кристаллического продукта, выходящего с этапа кристаллизации на горячем конце, и бóльшая часть свинца оказывается в конце в отводимом продукте, который выходит с этапа кристаллизации на холодном конце и состав которого ближе к эвтектическому составу по сравнению с составом исходного материала. Авторы установили, что данная совокупность параметров гарантирует то, что серебро из исходного материала, подаваемого в кристаллизатор, концентрируется в отводимом продукте, и, следовательно, обеспечивается извлечение серебра посредством отделения серебра от продукта с повышенной концентрацией олова, получаемого посредством кристаллизатора.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 72.5 wt.%, preferably at least 75.0 wt. .%, more preferably at least 77.5 wt.%, even more preferably at least 80.0 wt.%, preferably at least 81.0 wt.%, more preferably at least 82.0 wt.% , even more preferably at least 83.0 wt.%, preferably at least 84.0 wt.%, more preferably at least 85.0 wt.%, even more preferably at least 87.5 wt.% tin . Tin is also a contributing element to the prior process in which the metal composition of the present invention is produced, which is preferably obtained as the first liquid product with a higher concentration of silver withdrawn from the mold in the process of the present invention, since the possibility of recovering silver from crude tin through fractional crystallization is based on the presence of a lower melting eutectic composition in a two-component system of lead and tin in the phase diagram. The level of tin in combination with the level of lead is preferably such that the metal composition, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, is on the proper side with respect to the eutectic composition in the phase diagram of the Pb/Sn two-component system, so that the tin is concentrated as a crystalline product coming out of the hot end crystallization step and most of the lead is at the end in the bypass product which comes out of the cold end crystallization step and whose composition is closer to the eutectic composition according to compared with the composition of the original material. The inventors have found that this set of parameters ensures that the silver from the raw material fed to the crystallizer is concentrated in the effluent, and therefore recovers the silver by separating the silver from the tin-rich product produced by the crystallizer.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит самое большее 90 мас.% олова, предпочтительно самое большее 89,0 мас.%, более предпочтительно самое большее 88 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 87 мас.%, предпочтительно самое большее 86 мас.%, более предпочтительно самое большее 85 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 84,5 мас.%, предпочтительно самое большее 84,0 мас.%, более предпочтительно самое большее 83,0 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 82,0 мас.% олова. Авторы установили, что обеспечение соответствия верхнему пределу содержания олова обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что существует возможность наличия большего количества свинца в композиции. Поскольку большее количество свинца обеспечивает преимущество, заключающееся в возможности наличия на этапе, выполняемом в предшествующем кристаллизаторе, более высокого фактора концентрации серебра, меньшее содержание олова обеспечивает преимущество, заключающееся в возможно более высоком содержании серебра в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, в сочетании с более низким уровнем содержания серебра в продукте с повышенной концентрацией олова, получаемом на стороне кристаллической фракции на предшествующем этапе кристаллизации, при этом все это в совокупности означает, что большее количество имеющегося серебра окажется в конце в заданном продукте, который может быть подвергнут повышению качества до продукта в виде серебра, пригодного для использования в промышленности. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что при том же количестве металлической композиции может быть извлечено больше высокоценного серебра или что для того же количества серебра, подлежащего извлечению из металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, потребуется переработка меньшего объема металлической композиции, и потребуется переработка меньшего количества побочного продукта в виде Sn/Pb после последующего отделения большей части олова и свинца от серебра.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at most 90 wt.% tin, preferably at most 89.0 wt.%, more preferably at most 88 wt%, even more preferably at most 87 wt%, preferably at most 86 wt%, more preferably at most 85 wt%, even more preferably at most 84.5 wt%, preferably at most more than 84.0 wt.%, more preferably at most 83.0 wt.%, even more preferably at most 82.0 wt.% tin. The authors have found that meeting the upper limit of tin provides the advantage that there is the possibility of having more lead in the composition. Since more lead provides the advantage of being able to have a higher silver concentration factor in the upstream mold step, a lower tin content provides the advantage of having the highest possible silver content in the metal composition of the present invention, which is preferably obtained as of the first liquid high silver product withdrawn from the crystallizer in the process of the present invention, in combination with the lower level of silver in the high tin product obtained on the crystalline fraction side of the previous crystallization step, all of which together means, that more available silver will end up in a given product that can be upgraded to a silver product suitable for industrial use. This provides the advantage that more high-value silver can be recovered for the same amount of metal composition, or that for the same amount of silver to be recovered from the metal composition of the present invention, which is preferably obtained as a first liquid product with an increased concentration of silver removed from the mold in the process of the present invention will require less metal composition to be processed, and less Sn/Pb by-product will need to be processed after subsequent separation of most of the tin and lead from silver.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 95,25 мас.% свинца и олова вместе, предпочтительно по меньшей мере 95,5 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 95,75 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 96,00 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 96,25 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 96,5 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 96,75 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 97,00 мас.% олова и свинца вместе. Более высокое содержание Sn+Pb обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что металлическая композиция согласно настоящему изобретению может содержать меньше нежелательных элементов. Авторы установили, что помимо свинца и олова, и серебра как металла, заданного для извлечения, также могут быть допустимыми некоторое количество сурьмы и ограниченное количество мышьяка, но при этом концентрацию ряда других элементов предпочтительно поддерживают на уровне следовых количеств. Одним таким элементом является, например, железо (Fe), поскольку данный элемент может создавать проблемы при выполнении этапа электролиза, на котором может быть извлечен анодный шлам с повышенной концентрацией серебра, и при этом может быть обеспечено осаждение большей части олова и свинца в сопутствующем продукте на катоде. Механизм, посредством которого железо может влиять на электролиз, подробно описан в WO 2019/219821 A1. Другие элементы, такие как никель, могут также приводить к дополнительным расходам при электролизе, а также более высокие уровни содержания меди могут создавать необходимость в дополнительных мерах при последующей обработке металлической композиции согласно настоящему изобретению и/или продуктов, получаемых из нее. Например, авторы предпочитают, что уровень содержания меди оставался ограниченным в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, поскольку полагают, что медь препятствует проявлению предпочтительно эффекта, обеспечиваемого за счет наличия сурьмы и/или висмута. Таким образом, более высокое содержание свинца и олова вместе способствует достижению всех данных преимуществ.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 95.25 wt.% lead and tin together, preferably at least 95.5 wt%, more preferably at least 95.75 wt%, even more preferably at least 96.00 wt%, preferably at least 96.25 wt%, preferably at least 96.5 wt.%, more preferably at least 96.75 wt.%, even more preferably at least 97.00 wt.% tin and lead together. The higher content of Sn+Pb provides the advantage that the metal composition according to the present invention may contain fewer undesirable elements. The inventors have found that in addition to lead and tin and silver as the metal to be recovered, some antimony and a limited amount of arsenic may also be acceptable, but the concentration of a number of other elements is preferably kept at trace levels. One such element is, for example, iron (Fe), since this element can create problems during the electrolysis step, which can recover anode sludge with a high concentration of silver, and at the same time can ensure the precipitation of most of the tin and lead in the by-product. on the cathode. The mechanism by which iron can influence electrolysis is described in detail in WO 2019/219821 A1. Other elements, such as nickel, may also result in additional electrolysis costs, and higher levels of copper may necessitate additional steps in post-treatment of the metal composition of the present invention and/or products derived therefrom. For example, the inventors prefer that the level of copper remained limited in the metal composition of the present invention, which is preferably produced as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the process of the present invention, since it is believed that copper interferes with the manifestation of the preferential effect, provided by the presence of antimony and/or bismuth. Thus, the higher lead and tin levels together contribute to all of these benefits.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит самое большее 98,75 мас.% свинца и олова вместе, предпочтительно самое большее 98,50 мас.%, более предпочтительно самое большее 98,25 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 98,00 мас.%, предпочтительно самое большее 97,75 мас.%, более предпочтительно самое большее 97,50 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 97,25 мас.%, предпочтительно самое большее 97,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 96,75 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 96,50 мас.% свинца и олова вместе. Поддержание содержания свинца и олова вместе ниже указанного верхнего предела обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что имеется возможность присутствия заданного металлического серебра в большем количестве в композиции, то есть с учетом его экономической ценности, и присутствия таких элементов, как сурьма и висмут, которые желательны вследствие положительных эффектов, которые они обеспечивают, как описано выше. Металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, предпочтительно не содержит никаких других металлов, отличных от свинца, олова, серебра, висмута и сурьмы, в концентрациях, превышающих уровни следовых количеств. Что касается меди, то концентрация на уровне 0,5 мас.% также соответствует металлической микропримеси и обычно является непреднамеренным следствием того, что металлическая композиция согласно настоящему изобретению представляет собой побочный продукт при рафинировании меди. Что касается остальных металлов, то уровень концентрации, соответствующий следовому количеству, предпочтительно составляет самое большее 0,2 мас.% для каждого из них. Более предпочтительно, если уровни концентрации элементов, отличных от свинца, олова, серебра, висмута, сурьмы, меди, мышьяка и индия, составляют самое большее 0,05 мас.% для каждого из них.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at most 98.75 wt.% lead and tin together, preferably at most 98, 50 wt%, more preferably at most 98.25 wt%, even more preferably at most 98.00 wt%, preferably at most 97.75 wt%, more preferably at most 97.50 wt%, still more preferably at most 97.25 wt%, preferably at most 97.00 wt%, more preferably at most 96.75 wt%, even more preferably at most 96.50 wt% of lead and tin together. Keeping the lead and tin content together below the specified upper limit provides the advantage that it is possible for a given metallic silver to be present in greater amounts in the composition, i.e. considering its economic value, and the presence of elements such as antimony and bismuth, which are desirable. due to the positive effects they provide, as described above. The metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the method according to the present invention, preferably does not contain any other metals other than lead, tin, silver, bismuth and antimony, in concentrations exceeding trace levels. For copper, a concentration of 0.5 wt.% also corresponds to a metal trace and is usually an unintended consequence of the fact that the metal composition according to the present invention is a by-product in the refining of copper. As for the remaining metals, the concentration level corresponding to the trace amount is preferably at most 0.2 wt.% for each of them. More preferably, the concentration levels of elements other than lead, tin, silver, bismuth, antimony, copper, arsenic and indium are at most 0.05% by weight for each.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 0,90 мас.% серебра, предпочтительно по меньшей мере 1,00 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 1,25 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 1,50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 1,60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 1,70 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 1,75 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 2,00 мас.% серебра. Серебро представляет собой целевой/заданный металл в первом жидком продукте с повышенной концентрацией серебра, который отводят из кристаллизатора и который также может представлять собой металлическую композицию согласно настоящему изобретению. Серебро является элементом, имеющем более высокую рыночную стоимость по сравнению с другими металлами, рассмотренными в этой связи в данном документе. Более высокий уровень содержания серебра обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что металлическая композиция представляет больший экономический интерес.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 0.90 wt.% silver, preferably at least 1.00 wt.%, more preferably at least 1.25 wt.%, even more preferably at least 1.50 wt.%, preferably at least 1.60 wt.%, preferably at least 1.70 wt.% , more preferably at least 1.75 wt.%, even more preferably at least 2.00 wt.% silver. Silver is the target/target metal in the first silver concentrated liquid product that is withdrawn from the crystallizer, which may also be the metal composition of the present invention. Silver is an element that has a higher market value than other metals discussed in this regard in this document. A higher level of silver provides the advantage that the metal composition is of greater economic interest.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит самое большее 4,50 мас.% серебра, предпочтительно самое большее 4,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 3,50 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 3,00 мас.%, предпочтительно самое большее 2,75 мас.%, более предпочтительно самое большее 2,50 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 2,25 мас.%, предпочтительно самое большее 2,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 1,75 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 1,50 мас.% серебра. Авторы предпочитают обеспечивать соответствие данному верхнему пределу содержания серебра, поскольку это создает возможность обеспечения соответствия нижнему пределу содержания, заданному выше для серебра и олова вместе, и, следовательно, открывает возможность обеспечения эффектов, связанных с ними.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at most 4.50 wt.% silver, preferably at most 4.00 wt. %, more preferably at most 3.50 wt.%, even more preferably at most 3.00 wt.%, preferably at most 2.75 wt.%, more preferably at most 2.50 wt.%, even more preferably at most more than 2.25 wt.%, preferably at most 2.00 wt.%, more preferably at most 1.75 wt.%, even more preferably at most 1.50 wt.% silver. The inventors prefer to comply with this upper silver content limit as this creates the possibility of complying with the lower content limit given above for silver and tin together, and therefore opens up the possibility of providing the effects associated with them.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 0,25 мас.% сурьмы, предпочтительно по меньшей мере 0,30 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,35 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,40 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,45 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,50 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,55 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,60 мас.% сурьмы. Преимущества, обеспечиваемые сурьмой в металлической композиции согласно настоящему изобретению, рассмотрены выше в данном документе. Более высокий уровень содержания сурьмы обеспечивает усиление данных эффектов. Дополнительное преимущество состоит в том, что катоды, получаемые на последующем этапе электролиза, выполняемом для металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, могут быть без труда внедрены в технологическом процессе извлечения основного продукта в виде высокочистого олова вместе с основным продуктом в виде твердого свинца, поскольку основной продукт в виде твердого свинца допускает значительный уровень содержания сурьмы и поскольку сурьма представляет собой элемент, вносящий большой вклад в заданные свойства основного продукта в виде твердого свинца в отличие от основных продуктов в виде мягкого свинца с более высокой чистотой. Авторы установили, что дополнительное повышение уровня концентрации сурьмы в анодах, которые подлежат отливке из металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, может быть без труда обеспечено посредством ввода небольшого количества концентрата Pb/Sn, например, такого как небольшое количество основного продукта в виде твердого свинца, получаемого на этапах, последующих по отношению к способу согласно настоящему изобретению. Авторы установили, что таким образом может быть без труда получен уровень содержания сурьмы (вместе с висмутом), который является наиболее предпочтительным для очень хорошего выполнения операций электролиза, в анодах, которые отливают из металлической композиции согласно настоящему изобретению. Авторы предпочитают, чтобы уровень содержания сурьмы вместе с висмутом в данных анодах составлял по меньшей мере 1,0 мас.% и при необходимости самое большее 1,5 мас.%In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 0.25 wt.% antimony, preferably at least 0.30 wt.%, more preferably at least 0.35 wt.%, even more preferably at least 0.40 wt.%, preferably at least 0.45 wt.%, preferably at least 0.50 wt.% , more preferably at least 0.55 wt.%, even more preferably at least 0.60 wt.% antimony. The benefits provided by antimony in the metal composition of the present invention are discussed earlier in this document. Higher levels of antimony enhance these effects. An additional advantage is that the cathodes obtained in the subsequent electrolysis step performed on the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, can be easily incorporated in the process of recovering the main product in the form of high purity tin together with the main product in the form of solid lead, since the main product in the form of solid lead allows a significant level of antimony and since antimony is an element that contributes greatly to the desired properties of the main product in the form of solid lead as opposed to the main products in the form of soft lead with higher purity. The inventors have found that a further increase in the level of antimony concentration in anodes to be cast from the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, can be easily achieved by introducing a small amount of Pb/Sn concentrate, such as, for example, a small amount of solid lead major product from the steps following the process of the present invention. The inventors have found that the level of antimony (together with bismuth) which is most advantageous for very good electrolysis operations can be obtained in this way without difficulty in anodes that are cast from the metal composition of the present invention. The authors prefer that the level of antimony together with bismuth in these anodes was at least 1.0 wt.% and, if necessary, at most 1.5 wt.%
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит самое большее 4,00 мас.% или даже самое большее 3,5 мас.% сурьмы, предпочтительно самое большее 3,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 2,50 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 2,00 мас.%, предпочтительно самое большее 1,75 мас.%, более предпочтительно самое большее 1,50 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 1,25 мас.%, предпочтительно самое большее 1,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,75 мас.% сурьмы. Это обеспечивает преимущество на последующем этапе электролиза, заключающееся в том, что сурьма не растворяется в электролите, а остается в анодном шламе и способствует более прочному прилипанию анодного шлама к анодам, так что анодный шлам может быть извлечен посредством простого механического соскабливания с использованного анода. Другое преимущество меньшего количества сурьмы состоит в том, что анодный шлам будет иметь бóльшую концентрацию металлического серебра, являющегося целью извлечения, и, следовательно, в большей степени пригоден для повышения качества серебра до качества основного продукта в виде серебра, пригодного для промышленного использования.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at most 4.00 wt.% or even at most 3.5 wt.% antimony, preferably at most 3.00 wt%, more preferably at most 2.50 wt%, even more preferably at most 2.00 wt%, preferably at most 1.75 wt%, more preferably at most 1 .50 wt.%, even more preferably at most 1.25 wt.%, preferably at most 1.00 wt.%, more preferably at most 0.75 wt.% antimony. This provides the advantage in the subsequent electrolysis step that the antimony does not dissolve in the electrolyte but remains in the anode sludge and promotes better adhesion of the anode sludge to the anodes so that the anode sludge can be recovered by simple mechanical scraping off the used anode. Another advantage of less antimony is that the anode sludge will have a higher concentration of silver metal to be recovered and therefore more suitable for upgrading the silver to industrial grade silver as the main product.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, представляет собой жидкий расплав. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что данную композицию не требуется снова расплавлять до того, как ее можно будет подвергнуть литью для получения анодов для этапа электролиза, который описан выше в данном документе и на котором могут быть образованы катоды из Sn/Pb и серебро может быть извлечено с более высокой концентрацией как часть анодного шлама, образующегося в электролизере.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, is a liquid melt. This provides the advantage that the composition does not need to be melted again before it can be cast to produce anodes for the electrolysis step described above in this document, on which Sn/Pb and silver cathodes can be formed. can be recovered in higher concentrations as part of the anode sludge generated in the cell.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 0,05 мас.% и самое большее 0,5 мас.% мышьяка, предпочтительно по меньшей мере 0,06 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,07 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,08 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,09 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,10 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,11 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,12 мас.% мышьяка и при необходимости самое большее 0,45 мас.% мышьяка, предпочтительно самое большее 0,40 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,35 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,30 мас.%, предпочтительно самое большее 0,25 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,200 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,175 мас.%, предпочтительно самое большее 0,150 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,125 мас.% мышьяка. Авторы установили, что ограниченные уровни содержания мышьяка допустимы при дальнейшей обработке металлической композиции согласно настоящему изобретению. Допустимость мышьяка в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, делает менее строгими и расширяет критерии приемлемости для предшествующих технологических процессов, из которых получают металлическую композицию. При последующем электролизе анодов, которые отлиты из металлической композиции согласно настоящему изобретению при необходимости с некоторым добавленным количеством концентрата Pb/Sb, как рассмотрено выше, бóльшая часть мышьяка будет иметь тенденцию оставаться вместе с анодным шламом и будет удалена из процесса как часть анодного шлама. Авторы предпочитают, чтобы уровень содержания мышьяка оставался ниже указанного верхнего предела, поскольку это обеспечивает меньшее снижение концентрации серебра в анодном шламе и делает данный анодный шлам более пригодным для повышения качества серебра, содержащегося в нем, до качества, основного продукта в виде серебра, пригодного для промышленного использования.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 0.05 wt.% and at most 0.5 wt.% arsenic, preferably at least 0.06 wt.%, more preferably at least 0.07 wt.%, even more preferably at least 0.08 wt.%, preferably at least 0.09 wt.%, preferably at least 0.10 wt.%, more preferably at least 0.11 wt.%, even more preferably at least 0.12 wt.% arsenic and optionally at most 0.45 wt.% arsenic, preferably at most more than 0.40 wt%, more preferably at most 0.35 wt%, even more preferably at most 0.30 wt%, preferably at most 0.25 wt%, more preferably at most 0.200 wt%, even more preferably the most greater than 0.175 wt%, preferably at most 0.150 wt%, more preferably at most 0.125 wt% arsenic. The authors have found that limited levels of arsenic are acceptable in the further processing of the metal composition according to the present invention. The acceptability of arsenic in the metal composition of the present invention, which is preferably produced as the first liquid product with a higher concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the process of the present invention, makes it less stringent and broadens the acceptance criteria for the prior processes from which the metal composition is produced. In the subsequent electrolysis of the anodes, which are cast from the metal composition of the present invention, optionally with some added Pb/Sb concentrate as discussed above, most of the arsenic will tend to remain with the anode sludge and be removed from the process as part of the anode sludge. The authors prefer that the level of arsenic remain below the specified upper limit, since this provides less reduction in the concentration of silver in the anode sludge and makes this anode sludge more suitable for upgrading the silver contained in it to the quality of the main product in the form of silver suitable for industrial use.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит по меньшей мере 0,05 мас.% и самое большее 0,6 мас.% меди, предпочтительно по меньшей мере 0,07 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,10 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,12 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,15 мас.% меди, предпочтительно по меньшей мере 0,20 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,25 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,30 мас.% меди и при необходимости самое большее 0,55 мас.% меди, предпочтительно самое большее 0,50 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,48 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,45 мас.%, предпочтительно самое большее 0,40 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,350 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,325 мас.%, предпочтительно самое большее 0,300 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,250 мас.% меди. Допустимость меди в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что для предшествующего технологического процесса, в котором получают данную композицию, могут быть приемлемыми потоки исходного материала, содержащие медь, такие как побочные продукты рафинирования меди. Предшествующий технологический процесс, в котором получают металлическую композицию согласно настоящему изобретению, предпочтительно является частью общего технологического процесса, включающего получение рафинированной меди, рафинированного олова и рафинированного свинца, и металлическая композиция согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой побочный продукт из такого технологического процесса, предназначенный для извлечения серебра, поступающего в общий технологический процесс. Однако, авторы предпочитают ограничить присутствие меди в металлической композиции согласно настоящему изобретению, поскольку медь приводит к увеличению расходов на последующих этапах технологического процесса. Например, полагают, что чрезмерное присутствие меди препятствует проявлению преимуществ, описанных выше, заключающихся в наличии сурьмы (и висмута) в металлической композиции согласно настоящему изобретению. Если содержание меди на этапах, предшествующих получению металлической композиции согласно настоящему изобретению, выше указанного верхнего предела, некоторая часть меди может быть удалена посредством добавления серы, которая образует дросс, содержащий сульфиды меди, который может быть легко снят с поверхности и возвращен для переработки на предшествующий этап пирометаллургического процесса, и которая может обеспечить то, что останется композиция, соответствующая всем условиям, заданным для металлической композиции согласно настоящему изобретению.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, further contains at least 0.05 wt.% and at most 0.6 wt. % copper, preferably at least 0.07 wt.%, more preferably at least 0.10 wt.%, even more preferably at least 0.12 wt.%, preferably at least 0.15 wt.% copper , preferably at least 0.20 wt.%, more preferably at least 0.25 wt.%, even more preferably at least 0.30 wt.% copper and optionally at most 0.55 wt.% copper, preferably at most 0.50 wt.%, more preferably at most 0.48 wt.%, even more preferably at most 0.45 wt.%, preferably at most 0.40 wt.%, more preferably at most 0.350 wt. %, even more preferably about at most 0.325 wt.%, preferably at most 0.300 wt.%, more preferably at most 0.250 wt.% copper. The acceptability of copper in the metal composition of the present invention, which is preferably produced as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the process of the present invention, provides the advantage that for the upstream process in which this composition is produced, Feed streams containing copper, such as by-products of copper refining, may be acceptable. The prior process in which the metal composition of the present invention is produced is preferably part of a general process including the production of refined copper, refined tin and refined lead, and the metal composition of the present invention is preferably a by-product from such a process to recover silver entering the general technological process. However, the authors prefer to limit the presence of copper in the metal composition according to the present invention, since copper leads to increased costs in the subsequent stages of the process. For example, the excessive presence of copper is believed to interfere with the benefits described above of having antimony (and bismuth) in the metal composition of the present invention. If the copper content of the steps prior to the preparation of the metal composition according to the present invention is above the specified upper limit, some of the copper can be removed by adding sulfur, which forms dross containing copper sulfides, which can be easily removed from the surface and returned for processing to the previous a step in the pyrometallurgical process, and which can ensure that a composition is left that satisfies all the conditions specified for the metal composition according to the present invention.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 0,0030 мас.% и самое большее 0,0500 мас.% никеля, предпочтительно по меньшей мере 0,0050 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,0075 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0100 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,0125 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,0150 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,0175 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0200 мас.% никеля и при необходимости самое большее 0,0450 мас.% никеля, предпочтительно самое большее 0,0400 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,0350 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,0325 мас.%, предпочтительно самое большее 0,0300 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,0275 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,0250 мас.%, предпочтительно самое большее 0,0225 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,0200 мас.% никеля. Авторы предпочитают допустить наличие ограниченного количества никеля в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, поскольку это создает возможность того, что для технологического процесса, в котором получают данную композицию, будут приемлемыми исходные материалы, которые содержат никель, такие как побочные продукты рафинирования меди и/или рафинирования никеля. Присутствие никеля предпочтительно ограничивают, чтобы не создавать чрезмерных расходов при последующей обработке металлической композиции, например, на этапе электролиза, на котором никель будет иметь тенденцию растворяться в электролите, а не осаждаться на катоде. Это может привести к увеличению содержания никеля в электролите, что может вызвать необходимость в регулировании посредством обеспечения потока электролита, сливаемого для регулирования свойств электролита на этапе электролиза так, как описано в WO 2019/219821 А1.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 0.0030 wt.% and at most 0.0500 wt.% nickel, preferably at least 0.0050 wt.%, more preferably at least 0.0075 wt.%, even more preferably at least 0.0100 wt.%, preferably at least 0.0125 wt.%, preferably at least 0.0150 wt.%, more preferably at least 0.0175 wt.%, even more preferably at least 0.0200 wt.% nickel and optionally at most 0.0450 wt.% nickel, preferably at most greater than 0.0400 wt.%, more preferably at most 0.0350 wt.%, even more preferably at most 0.0325 wt.%, preferably at most 0.0300 wt.%, more preferably at most 0.0275 wt. %, more its preferably at most 0.0250 wt.%, preferably at most 0.0225 wt.%, more preferably at most 0.0200 wt.% nickel. The authors prefer to allow a limited amount of nickel in the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, since this creates the possibility that for the process in which given composition, starting materials that contain nickel, such as by-products of copper refining and/or nickel refining, will be acceptable. The presence of nickel is preferably limited so as not to create excessive costs in the subsequent processing of the metal composition, for example, in the electrolysis stage, in which nickel will tend to dissolve in the electrolyte rather than deposited on the cathode. This may lead to an increase in the nickel content of the electrolyte, which may necessitate regulation by providing an electrolyte flow drained to control the properties of the electrolyte in the electrolysis step, as described in WO 2019/219821 A1.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 0,0010 мас.% и самое большее 0,40 мас.% висмута, предпочтительно по меньшей мере 0,0020 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,0030 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0040 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,0060 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,0070 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,0085 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0100 мас.% висмута и при необходимости самое большее 0,30 мас.% висмута, предпочтительно самое большее 0,200 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,150 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,1000 мас.%, предпочтительно самое большее 0,0750 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,0500 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,0400 мас.%, предпочтительно самое большее 0,0300 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,0250 мас.% висмута. Авторы установили, что ограниченные количества висмута допустимы, что означает, что для предшествующего технологического процесса могут быть приемлемыми исходные материалы, содержащие висмут. Кроме того, авторы установили, что висмут также желателен в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, поскольку полагают, что он способствует предпочтительному эффекту, создаваемому сурьмой, когда металлическую композицию согласно настоящему изобретению используют в качестве исходного материала для этапа электролиза, описанного выше. Авторы предпочитают обеспечить соответствие указанному верхнему пределу, поскольку висмут остается в анодном шламе, и, следовательно, меньшее количество висмута обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что анодный шлам будет иметь бóльшую концентрацию металлического серебра, являющегося целью извлечения, что делает данный анодный шлам в большей степени пригодным для повышения качества серебра, содержащегося в нем, до качества основного продукта в виде серебра, пригодного для промышленного использования.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 0.0010 wt.% and at most 0.40 wt.% bismuth, preferably at least 0.0020 wt.%, more preferably at least 0.0030 wt.%, even more preferably at least 0.0040 wt.%, preferably at least 0.0060 wt.%, preferably at least 0.0070 wt.%, more preferably at least 0.0085 wt.%, even more preferably at least 0.0100 wt.% bismuth and optionally at most 0.30 wt.% bismuth, preferably at most greater than 0.200 wt%, more preferably at most 0.150 wt%, even more preferably at most 0.1000 wt%, preferably at most 0.0750 wt%, more preferably at most 0.0500 wt%, still morepreferably at most 0.0400 wt%, preferably at most 0.0300 wt%, more preferably at most 0.0250 wt% bismuth. The inventors have found that limited amounts of bismuth are acceptable, which means that bismuth-containing feedstocks may be acceptable for the prior art. In addition, the inventors have found that bismuth is also desirable in the metal composition of the present invention, which is preferably produced as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the process of the present invention, as it is believed to contribute to the beneficial effect of antimony. when the metal composition according to the present invention is used as a starting material for the electrolysis step described above. The inventors prefer to meet this upper limit because bismuth remains in the anode sludge and therefore less bismuth provides the advantage that the anode sludge will have a higher concentration of silver metal to be recovered, making the anode sludge more degree suitable for upgrading the quality of the silver contained in it to the quality of the main product in the form of silver, suitable for industrial use.
Авторы также обнаружили, что висмут может в конце оказаться в основном продукте в виде олова, полученном из металлической композиции, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, и в которой допустимы ограниченные уровни содержания висмута. Кроме того, малое количество висмута, присутствующего в конечном продукте в виде олова, обеспечивает преимущество, заключающееся в снижении температуры, при которой может возникать явление, называемое «оловянной чумой». Оловянная чума представляет собой происходящее при достаточно низких температурах, автокаталитическое превращение белой бета-модификации однородного твердого олова в серое альфа-олово в виде порошка, которое может придавать поверхности белого олова матовость с серым оттенком и, возможно, вследствие автокаталитического характера превращения может даже привести к физическому разрушению оловянного металлического объекта до серого порошка.The inventors have also found that bismuth may end up in the main product in the form of tin, obtained from a metal composition, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the process according to the present invention, and in which limited levels of bismuth content. In addition, the low amount of bismuth present in the final product as tin provides the advantage of lowering the temperature at which a phenomenon referred to as "tin plague" can occur. Tin plague is an autocatalytic transformation of the white beta modification of homogeneous solid tin to gray alpha tin in the form of a powder, which can give the surface of white tin a haze with a gray tint and, possibly due to the autocatalytic nature of the transformation, can even lead to physical destruction of a tin metal object to a gray powder.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит самое большее 1,0 мас.% железа, предпочтительно самое большее 0,1 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,01 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,0050 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,0010 мас.% железа.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at most 1.0 wt.% iron, preferably at most 0.1 wt. %, more preferably at most 0.01 wt.%, even more preferably at most 0.0050 wt.%, even more preferably at most 0.0010 wt.% iron.
Авторы установили, что ограничение содержания железа так, как указано, обеспечивает существенное преимущество для случая, когда металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, используется для отливки анодов как исходного материала для этапа электролиза, рассмотренного выше. Авторы обнаружили, что железо, растворенное в электролите на таком этапе, вызывает значительное снижение энергоэффективности вследствие того, что оно приводит к тому, что часть электрического тока, проходящего через электролизер, не будет способствовать перемещению катионов свинца и олова от анода к катоду. Не желая быть ограниченными данной теорией, авторы полагают, что катионы железа в электролите могут легко изменять валентность (valence) (также упоминаемую как валентность (valency) предположительно за счет полупревращения Fe2+ → Fe3+ + e-, происходящего на аноде, и обратного полупревращения Fe3+ + e- → Fe2+ на катоде после перемещения катиона Fe3+ к катоду, после чего катион Fe2+ может вернуться к аноду. Данный механизм может объяснить результаты наблюдений, заключающиеся в том, что при значительных количествах железа в электролите часть электрического тока может проходить через электролизер, не способствуя перемещению катионов свинца и/или олова.The inventors have found that limiting the iron content as indicated provides a significant advantage for the case where the metal composition of the present invention, which is preferably produced as the first liquid product with increased silver concentration withdrawn from the mold in the process of the present invention, is used for casting anodes as starting material for the electrolysis step discussed above. The authors found that iron dissolved in the electrolyte at this stage causes a significant reduction in energy efficiency due to the fact that it causes part of the electric current passing through the cell to not contribute to the movement of lead and tin cations from the anode to the cathode. Without wishing to be bound by this theory, the authors believe that iron cations in the electrolyte can easily change valence ( valence ) (also referred to as valency ) presumably due to the Fe 2+ → Fe 3+ + e - half-transformation occurring at the anode, and reverse semi-transformation of Fe 3+ + e - → Fe 2+ at the cathode after the movement of the Fe 3+ cation to the cathode, after which the Fe 2+ cation can return to the anode.This mechanism can explain the observational results that with significant amounts of iron in the electrolyte, part of the electric current can pass through the electrolyzer without promoting the movement of lead and/or tin cations.
Авторы также установили, что требуется дополнительный, но не вносящий вклад в заданный результат, электрический ток для поддержания идентичной продуктивности катода вследствие наличия железа в анодах и, следовательно, также в электролите. Увеличенный ток вызывает повышение напряжения на электролизере, а также быстрое повышение, что приводит к увеличенным уровням содержания загрязнителей в катоде и приводит к более быстрому достижению максимального допустимого уровня. Больший ток также приводит к выделению большего количества тепла в электролизере и, возможно, к местам перегрева, что вызывает другие проблемы. В результате этого также увеличивается плотность тока при той же производительности, что вызывает увеличение ее «вклада» в загрязнение катода. Больше подробностей в отношении проблем, возникающих вследствие присутствия железа, описаны в WO 2019/219821 А1.The authors also found that an additional, but not contributing to the desired result, electric current is required to maintain an identical cathode productivity due to the presence of iron in the anodes and, therefore, also in the electrolyte. The increased current causes the voltage across the cell to rise as well as a rapid rise, which leads to increased levels of contaminants in the cathode and results in the maximum allowable level being reached more quickly. More current also generates more heat in the cell and possibly hot spots, which causes other problems. As a result, the current density also increases at the same performance, which causes an increase in its "contribution" to the cathode contamination. More details regarding the problems arising from the presence of iron are described in WO 2019/219821 A1.
Когда железо переходит из анода в электролит за счет его растворения, железо вызывает увеличение плотности и вязкости электролита, что влияет на механизмы переноса массы и тепла в электролизере, например, на перемещение заданных катионов на их пути к катоду. Высокое содержание Fe в аноде и, следовательно, также в электролите приводит к увеличению сопротивления, которое данные заданные катионы должны преодолеть на их пути к катоду.When iron passes from the anode to the electrolyte due to its dissolution, iron causes an increase in the density and viscosity of the electrolyte, which affects the mechanisms of mass and heat transfer in the cell, for example, the movement of given cations on their way to the cathode. The high content of Fe in the anode and therefore also in the electrolyte leads to an increase in the resistance that these given cations must overcome on their way to the cathode.
Именно по этой причине металлическая композиция согласно настоящему изобретению должна иметь содержание железа на уровне, который ниже заданного верхнего предела.It is for this reason that the metal composition according to the present invention must have an iron content at a level that is below a predetermined upper limit.
В варианте осуществления металлическая композиция согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 0,0005 мас.% золота, предпочтительно по меньшей мере 0,0010 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,0020 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0030 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,0040 мас.% золота, более предпочтительно по меньшей мере 0,0050 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0060 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0070 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,0080 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,0085 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0090 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,0100 мас.% золота и при необходимости самое большее 0,0500 мас.%, предпочтительно самое большее 0,0250 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,0200 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,0175 мас.% золота. Авторы обнаружили, что золото, присутствующее в малых количествах при пирометаллургической обработке цветных металлов, может концентрироваться в продукте, отводимом с описанного этапа фракционной кристаллизации как части способа согласно настоящему изобретению, и, следовательно, может присутствовать в металлической композиции согласно настоящему изобретению, которую предпочтительно получают в качестве первого жидкого продукта с повышенной концентрацией серебра, отводимого из кристаллизатора в способе согласно настоящему изобретению. Золото представляет собой драгоценный металл и может быть извлечено вместе с серебром и другими драгоценными/благородными металлами, которые могут присутствовать в данной композиции, в частности, в виде части анодного шлама, образующегося на этапе электролиза, в котором данная композиция может быть подвергнута обработке как исходный материал.In an embodiment, the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the mold in the method according to the present invention, contains at least 0.0005 wt.% gold, preferably at least 0.0010 wt.%, more preferably at least 0.0020 wt.%, even more preferably at least 0.0030 wt.%, preferably at least 0.0040 wt.% gold, more preferably at least 0.0050 wt. .%, even more preferably at least 0.0060 wt.%, even more preferably at least 0.0070 wt.%, preferably at least 0.0080 wt.%, more preferably at least 0.0085 wt. %, even more preferably at least 0.0090 wt.%, even more preferably at least 0.0100 wt.% gold and, if necessary, at most 0.0500 wt.%, preferably at most 0.0250 wt.%, more preferred Preferably at most 0.0200% by weight, even more preferably at most 0.0175% by weight of gold. The inventors have found that gold present in small amounts in the pyrometallurgical processing of non-ferrous metals may be concentrated in the product withdrawn from the described fractional crystallization step as part of the process according to the present invention, and therefore may be present in the metal composition according to the present invention, which is preferably obtained as the first liquid product with an increased concentration of silver withdrawn from the crystallizer in the method according to the present invention. Gold is a precious metal and can be recovered along with silver and other precious/noble metals that may be present in this composition, in particular as part of the anode sludge generated during the electrolysis stage, in which this composition can be treated as source material.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению количество свинца в смеси с черновым оловом как исходном материале, подаваемом на этап кристаллизации, составляет по меньшей мере 0,15 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,20 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,30 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,40 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,60 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,70 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,80 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,90 мас.% и более предпочтительно по меньшей мере 1,00 мас.%. Свинец является фактором, способствующим выполнению этапа фракционной кристаллизации, и служит в качестве растворителя для серебра, которое желательно удалить на данном этапе из основного потока чернового олова. Серебро имеет склонность оставаться вместе с большей частью свинца и оказываться в конце концов в отводимом продукте, и состав отводимого продукта приближается к эвтектическому составу c 38,1 мас.% Pb и 61,9 мас.% Sn. Обеспечение присутствия Pb в концентрации, соответствующей данному нижнему пределу, способствует реализуемости этапа фракционной кристаллизации, например, за счет того, что гарантируется достаточная жидкая фаза на ступенях кристаллизатора, на которых желателен хороший и непосредственный контакт между жидкостью и кристаллами для обеспечения эффективной сепарации.In an embodiment of the method according to the present invention, the amount of lead in the mixture with black tin as raw material fed to the crystallization step is at least 0.15% by weight, preferably at least 0.20% by weight, more preferably at least 0.30 wt.%, even more preferably at least 0.40 wt.%, even more preferably at least 0.50 wt.%, preferably at least 0.60 wt.%, more preferably at least 0 .70 wt.%, even more preferably at least 0.80 wt.%, preferably at least 0.90 wt.% and more preferably at least 1.00 wt.%. Lead is a contributing factor to the fractional crystallization step and serves as a solvent for the silver that it is desired to remove at this stage from the main crude tin stream. The silver tends to stay with most of the lead and end up in the effluent, and the effluent composition approaches a eutectic composition of 38.1 wt% Pb and 61.9 wt% Sn. Ensuring that Pb is present at a concentration corresponding to this lower limit facilitates the feasibility of the fractional crystallization step, for example by ensuring that sufficient liquid phase is guaranteed in the crystallizer stages where good and direct contact between liquid and crystals is desired to ensure effective separation.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению количество олова в смеси с черновым оловом как исходном материале, подаваемом на этап кристаллизации, составляет по меньшей мере 65 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 92 мас.% и более предпочтительно по меньшей мере 92,0 мас.%. Обеспечение соответствия данному нижнему пределу гарантирует то, что кристаллизатор будет функционировать на надлежащей стороне по отношению к эвтектическому составу смеси свинца и олова. Это гарантирует то, что будет получен отводимый продукт с составом, который приближается к эвтектическому составу, и что бóльшая часть свинца и, следовательно, серебра будет извлекаться из отводимого/сливаемого продукта, полученного на этапе кристаллизации, а не на стороне кристаллической фракции. In an embodiment of the process according to the present invention, the amount of tin mixed with crude tin feed to the crystallization step is at least 65% by weight, preferably at least 70% by weight, more preferably at least 80% by weight. , even more preferably at least 90 wt.%, preferably at least 92 wt.% and more preferably at least 92.0 wt.%. Ensuring that this lower limit is met ensures that the mold will function on the proper side of the eutectic composition of the lead/tin mixture. This ensures that an effluent with a composition that approaches the eutectic composition is obtained and that most of the lead and therefore silver is recovered from the effluent/drain from the crystallization step and not from the crystal fraction side.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению смесь с черновым оловом содержит самое большее 6,5 мас.% Pb, предпочтительно самое большее 6,0 мас.%, более предпочтительно самое большее 5,5 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 5,25 мас.%, предпочтительно самое большее 5,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 4,90 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 4,80 мас.%, предпочтительно самое большее 4,00 мас.%, более предпочтительно самое большее 3,00 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 2,00 мас.% Pb, предпочтительно самое большее 1,50 мас.% Pb. Авторы установили, что при меньших количествах свинца в исходном материале в виде смеси с черновым оловом, подаваемом на этап кристаллизации, объем отводимого побочного продукта может сохраняться меньшим и концентрация серебра в отводимом продукте может сохраняться более высокой. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что может быть извлечено серебро из сырья, имеющего меньшую концентрацию серебра, при одновременном получении отводимого продукта, который имеет концентрацию серебра, достаточно высокую для обеспечения возможности эффективного и экономичного извлечения серебра из него. Меньший объем отводимого продукта и более высокое содержание серебра в нем также способствуют эффективности и экономичности этапов способа, предназначенных для извлечения серебра из отводимого продукта.In an embodiment of the method according to the present invention, the black tin mixture contains at most 6.5 wt.% Pb, preferably at most 6.0 wt.%, more preferably at most 5.5 wt.%, even more preferably at most 5, 25 wt%, preferably at most 5.00 wt%, more preferably at most 4.90 wt%, even more preferably at most 4.80 wt%, preferably at most 4.00 wt%, more preferably at most 3.00 wt.%, even more preferably at most 2.00 wt.% Pb, preferably at most 1.50 wt.% Pb. The inventors have found that with lower amounts of lead in the raw material as a mixture with crude tin fed to the crystallization step, the amount of by-product withdrawn can be kept smaller and the concentration of silver in the withdrawn product can be kept higher. This provides the advantage that silver can be recovered from feedstocks having a lower silver concentration while still producing an effluent that has a silver concentration high enough to allow efficient and economical recovery of silver from it. The lower volume of the effluent and the higher silver content also contribute to the efficiency and economy of the process steps for recovering silver from the effluent.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению концентрация свинца в смеси с черновым оловом по меньшей мере в 3,0 раза превышает концентрацию серебра в смеси с черновым оловом, предпочтительно по меньшей мере в 4,0 раза, более предпочтительно по меньшей мере в 5,0 раза, еще более предпочтительно по меньшей мере в 6,0 раза и еще более предпочтительно по меньшей мере в 7,0 раза превышает концентрацию серебра в смеси с черновым оловом. Авторы установили, что обеспечение соответствия данному нижнему пределу соотношения концентраций свинца и серебра позволяет избежать того, что состав отводимого продукта будет приближаться к эвтектическому составу на диаграмме состояния тройной системы из свинца/олова/серебра.In an embodiment of the method according to the present invention, the concentration of lead in the mixture with crude tin is at least 3.0 times the concentration of silver in the mixture with crude tin, preferably at least 4.0 times, more preferably at least 5.0 times, even more preferably at least 6.0 times, and even more preferably at least 7.0 times, the concentration of silver mixed with black tin. The authors found that maintaining this lower limit on the lead/silver ratio avoided that the composition of the withdrawn product would approach the eutectic composition in the phase diagram of the ternary system of lead/tin/silver.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению смесь с черновым оловом содержит по меньшей мере 10 м.д. серебра (Ag) по массе, предпочтительно по меньшей мере 20 м.д. по массе, более предпочтительно по меньшей мере 25 м.д. по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 30 м.д. по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 50 м.д. по массе, предпочтительно по меньшей мере 100 м.д. по массе, более предпочтительно по меньшей мере 200 м.д. по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 300 м.д. по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 500 м.д. по массе, предпочтительно по меньшей мере 750 м.д. по массе, более предпочтительно по меньшей мере 1000 м.д. по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 1100 м.д. по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 1200 м.д. серебра по массе и при необходимости самое большее 0,85 мас.% серебра, предпочтительно самое большее 0,80 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,75 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,70 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,65 мас.%, предпочтительно самое большее 0,60 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,55 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,50 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,45 мас.%, предпочтительно самое большее 0,40 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,35 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,30 мас.%, еще более предпочтительно самое большее 0,25 мас.%, предпочтительно самое большее 0,20 мас.%, более предпочтительно самое большее 0,175 мас.% или самое большее 1750 м.д. по массе, еще более предпочтительно самое большее 1600 м.д. по массе, еще более предпочтительно самое большее 1500 м.д. по массе. Более высокое содержание серебра в смеси с черновым оловом как исходном материале, подаваемом на этап кристаллизации, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что большее количество серебра будет доступно для извлечения, и в том, что продукт, отводимый из кристаллизатора, может содержать больше серебра и, следовательно, не только имеет более высокую экономическую ценность, но и обеспечивает возможность более экономичного и более эффективного извлечения серебра из него. Обеспечение соответствия верхнему пределу содержания серебра обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что состав отводимого продукта подвергается меньшему риску приближения к эвтектическому составу на диаграмме состояния тройной системы для Pb/Sn/Ag. Верхний предел содержания серебра в смеси с черновым оловом также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что он создает возможность значительного увеличения концентрации серебра от исходного материала до продукта, отводимого из кристаллизатора, так что для способа может быть приемлемым сырье, имеющее более низкое содержание серебра, то есть сырье, которое может иметь сильно пониженную концентрацию Ag.In an embodiment of the method according to the present invention, the black tin mixture contains at least 10 ppm. silver (Ag) by weight, preferably at least 20 ppm. by weight, more preferably at least 25 ppm. by weight, even more preferably at least 30 ppm. by weight, even more preferably at least 50 ppm. by weight, preferably at least 100 ppm. by weight, more preferably at least 200 ppm. by weight, even more preferably at least 300 ppm. by weight, even more preferably at least 500 ppm. by weight, preferably at least 750 ppm. by weight, more preferably at least 1000 ppm. by weight, even more preferably at least 1100 ppm. by weight, even more preferably at least 1200 ppm. silver by weight and optionally at most 0.85 wt.% silver, preferably at most 0.80 wt.%, more preferably at most 0.75 wt.%, even more preferably at most 0.70 wt.%, still more preferably at most 0.65 wt%, preferably at most 0.60 wt%, more preferably at most 0.55 wt%, even more preferably at most 0.50 wt%, even more preferably at most 0 45 wt.%, preferably at most 0.40 wt.%, more preferably at most 0.35 wt.%, even more preferably at most 0.30 wt.%, even more preferably at most 0.25 wt.% , preferably at most 0.20 wt%, more preferably at most 0.175 wt% or at most 1750 ppm. by weight, even more preferably at most 1600 ppm. by weight, even more preferably at most 1500 ppm. by weight. The higher silver content in the mixture with crude tin feed to the crystallization stage provides the advantage that more silver will be available for recovery and that the product withdrawn from the crystallizer may contain more silver and , therefore, not only has a higher economic value, but also allows a more economical and more efficient recovery of silver from it. Ensuring that the upper limit of silver content is met provides the advantage that the composition of the effluent is less at risk of approaching the eutectic composition in the Pb/Sn/Ag ternary phase diagram. The upper limit of the content of silver in the mixture with crude tin also provides the advantage that it allows a significant increase in the concentration of silver from the source material to the product withdrawn from the mold, so that a raw material having a lower silver content may be acceptable for the process, that is, a feedstock that may have a greatly reduced concentration of Ag.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению смесь с черновым оловом содержит по меньшей мере 0,1 мас.% сурьмы (Sb), предпочтительно по меньшей мере 0,2 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 1,0 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 1,2 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 1,5 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 2,0 мас.% сурьмы и при необходимости самое большее 6,0 мас.% сурьмы, предпочтительно самое большее 5,0 мас.%, более предпочтительно самое большее 4,0 мас.% сурьмы. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что способ согласно настоящему изобретению, а также предшествующие технологические процессы, в которых получают смесь с черновым оловом в качестве исходного материала для этапа кристаллизации, будут характеризоваться большей универсальностью в отношении приемлемости сырьевых материалов. Кроме того, авторы установили, что бóльшая часть сурьмы имеет тенденцию оставаться вместе с оловом на этапе кристаллизации, и присутствие сурьмы обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что она вызывает повышение температуры плавления образующихся кристаллов, что способствует разделению в кристаллизаторе и обеспечивает более четкое разделение между Pb/Ag в отводимом продукте и Sn/Sb в кристаллах.In an embodiment of the method according to the present invention, the black tin mixture contains at least 0.1 wt.% antimony (Sb), preferably at least 0.2 wt.%, more preferably at least 0.5 wt.%, still more preferably at least 1.0 wt.%, preferably at least 1.2 wt.%, more preferably at least 1.5 wt.%, even more preferably at least 2.0 wt.% antimony and when need at most 6.0 wt.% antimony, preferably at most 5.0 wt.%, more preferably at most 4.0 wt.% antimony. This provides the advantage that the process of the present invention, as well as prior processes that produce a mixture with black tin as the starting material for the crystallization step, will be more versatile in terms of acceptability of raw materials. In addition, the inventors have found that most of the antimony tends to remain with the tin during the crystallization step, and the presence of antimony has the advantage that it causes an increase in the melting point of the resulting crystals, which promotes separation in the mold and provides a clearer separation between Pb/Ag in the effluent and Sn/Sb in the crystals.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый продукт с повышенной концентрацией олова содержит по меньшей мере 0,05 мас.% свинца, предпочтительно по меньшей мере 0,10 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,15 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,20 мас.% свинца. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что данный поток в большей степени пригоден в качестве исходного материала для этапа дистилляции, на котором свинец и сурьма могут быть удалены путем испарения из основного потока олова и в котором более летучий свинец способствует испарению сурьмы за счет разбавления паровой фазы на этапе дистилляции. Таким образом, свинец служит в качестве своего рода носителя для сурьмы. Авторы установили, что, как будет показано в другом месте в данном документе, свинец в комбинации с сурьмой и после последующего этапа дистилляции обеспечивает получение дистиллятного продукта, который пригоден для получения из него основного продукта в виде твердого свинца.In an embodiment of the method according to the present invention, the first product with an increased concentration of tin contains at least 0.05 wt.% lead, preferably at least 0.10 wt.%, more preferably at least 0.15 wt.%, even more preferably at least 0.20 wt.% lead. This provides the advantage that this stream is more suitable as a feedstock for a distillation step, in which lead and antimony can be removed by evaporation from the main tin stream, and in which the more volatile lead facilitates the evaporation of antimony by diluting the steam phases in the distillation step. Thus, lead serves as a kind of carrier for antimony. The inventors have found that, as will be shown elsewhere in this document, lead in combination with antimony and after a subsequent distillation step produces a distillate product which is suitable for the production of solid lead as the main product.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый продукт с повышенной концентрацией олова получают в непрерывном режиме. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что качество первого продукта с повышенной концентрацией олова является более постоянным и стабильным во времени и что последующие этапы, на которых данный продукт подвергают дополнительной обработке, могут выполняться более эффективно и более экономично.In an embodiment of the method according to the present invention, the first product with an increased concentration of tin is obtained continuously. This provides the advantage that the quality of the first product with increased tin concentration is more constant and stable over time and that subsequent steps in which the product is further processed can be performed more efficiently and economically.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению весь этап фракционной кристаллизации выполняют в непрерывном режиме. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что качество продуктов, получаемых на этапе фракционной кристаллизации, является более постоянным и стабильным во времени, так что дальнейшая обработка данных продуктов может выполняться более эффективно и более экономично.In an embodiment of the method according to the present invention, the entire fractional crystallization step is performed continuously. This provides the advantage that the quality of the products obtained from the fractional crystallization step is more constant and stable over time, so that further processing of these products can be carried out more efficiently and more economically.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра возвращают частично и/или временно в исходный материал, подаваемый на этап фракционной кристаллизации. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что дополнительно увеличивается коэффициент обогащения для серебра, то есть отношение концентраций, представляющее собой отношение концентрации серебра в получающемся в результате, отводимом продукте, удаляемом из процесса, к концентрации серебра в свежем исходном материале, подаваемом в процесс. Это обеспечивает уже разъясненные преимущества, заключающиеся в том, что (i) сырье, которое имеет более низкую концентрацию серебра, становится приемлемым для способа согласно настоящему изобретению, и (ii) обеспечивается более экономичная и эффективная дальнейшая обработка отводимого продукта.In an embodiment of the method according to the present invention, the first liquid product with an increased concentration of silver is returned partially and/or temporarily to the starting material supplied to the fractional crystallization step. This provides the advantage that the enrichment factor for silver, i.e., the concentration ratio, which is the ratio of the concentration of silver in the resulting effluent removed from the process to the concentration of silver in the fresh feed to the process, is further increased. This provides the advantages already explained in that (i) a feedstock that has a lower silver concentration becomes acceptable for the process of the present invention, and (ii) a more economical and efficient further processing of the withdrawn product is provided.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению этап фракционной кристаллизации включает использование по меньшей мере 4 ступеней кристаллизатора, предпочтительно по меньшей мере 8, более предпочтительно по меньшей мере 10, еще более предпочтительно по меньшей мере 12, еще более предпочтительно по меньшей мере 16, предпочтительно по меньшей мере 20, более предпочтительно по меньшей мере 24 ступеней кристаллизатора. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что кристаллизатор может обеспечить более четкое разделение между Pb/Ag в отводимом продукте и Sn/Sb в кристаллах. Это дополнительно обеспечивает преимущество, заключающееся в более высокой степени повышения концентрации серебра в составе отводимого продукта по отношению к исходному материалу, что обеспечивает соответствующие выгоды, разъясненные в другом месте в данном документе.In an embodiment of the method according to the present invention, the fractional crystallization step comprises the use of at least 4 crystallizer stages, preferably at least 8, more preferably at least 10, even more preferably at least 12, even more preferably at least 16, preferably at least at least 20, more preferably at least 24 mold stages. This provides the advantage that the crystallizer can provide a clearer separation between Pb/Ag in the effluent and Sn/Sb in the crystals. This further provides the advantage of a higher degree of increase in the concentration of silver in the composition of the withdrawn product relative to the source material, which provides the corresponding benefits explained elsewhere in this document.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению кристаллизатор, используемый на этапе фракционной кристаллизации, содержит ступень подачи, предназначенную для приема исходного материала, подаваемого в кристаллизатор, и кристаллизатор дополнительно содержит по меньшей мере одну ступень кристаллизатора и предпочтительно по меньшей мере 2 ступени между ступенью подачи и каждым из элементов кристаллизатора, предназначенных для выпуска продукта. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что составы обоих продуктов будут отличаться в большей степени от состава исходного материала. Это обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в более высокой эксплуатационной гибкости. Дополнительное преимущество состоит в том, что это облегчает регулирование профиля температур на всем этапе кристаллизации, что приводит к более четкому разделению.In an embodiment of the method according to the present invention, the crystallizer used in the fractional crystallization step comprises a feed stage for receiving raw material fed into the crystallizer, and the crystallizer further comprises at least one crystallizer stage and preferably at least 2 stages between the feed stage and each of the elements of the mold intended for the release of the product. This provides the advantage that the compositions of both products will differ to a greater extent from the composition of the starting material. This provides the additional benefit of greater operational flexibility. An additional advantage is that this makes it easier to control the temperature profile throughout the crystallization step, resulting in a clearer separation.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению профиль температур на всех ступенях на этапе фракционной кристаллизации находится в интервале 180-270°C. Авторы установили, что данный интервал температур достаточен для обеспечения заданного разделения между Pb/Ag в отводимом продукте и Sn и, возможно, Sb в продукте, получаемом на стороне кристаллической фракции на этапе кристаллизации. Минимальная температура в кристаллизаторе предпочтительно составляет по меньшей мере 183°C, более предпочтительно по меньшей мере 185°C, еще более предпочтительно по меньшей мере 187°C, еще более предпочтительно по меньшей мере 190°C, предпочтительно по меньшей мере 193°C, более предпочтительно по меньшей мере 196°C. При необходимости максимальная температура в кристаллизаторе составляет самое большее 265°C, предпочтительно самое большее 260°C и более предпочтительно самое большее 255°C. Данные заданные значения температуры обеспечивают преимущество, заключающееся в меньшей разнице температур во всем кристаллизаторе, так что потребуется обеспечивать меньший нагрев и/или меньшее охлаждение.In an embodiment of the method according to the present invention, the temperature profile at all stages in the fractional crystallization step is in the range of 180-270°C. The authors found that this temperature range is sufficient to provide a desired separation between Pb/Ag in the withdrawn product and Sn and possibly Sb in the product obtained on the side of the crystalline fraction in the crystallization stage. The minimum temperature in the mold is preferably at least 183°C, more preferably at least 185°C, even more preferably at least 187°C, even more preferably at least 190°C, preferably at least 193°C, more preferably at least 196°C. If necessary, the maximum temperature in the mold is at most 265°C, preferably at most 260°C and more preferably at most 255°C. These temperature setpoints provide the advantage of less temperature difference across the entire mold, so that less heating and/or less cooling will be required.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению разность температур между двумя соседними ступенями на этапе фракционной кристаллизации, исключая ступень подачи и конечную ступень, составляет самое большее 20°C, предпочтительно самое большее 15°C, более предпочтительно самое большее 10°C. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что потребуется обеспечивать меньшее охлаждение и/или меньший нагрев, так что потребуется обеспечивать меньше поверхностей теплообмена, и при этом также повышается качество сепарации/разделения.In an embodiment of the method according to the present invention, the temperature difference between two adjacent stages in the fractional crystallization stage, excluding the feeding stage and the final stage, is at most 20°C, preferably at most 15°C, more preferably at most 10°C. This has the advantage that less cooling and/or less heating needs to be provided, so that fewer heat exchange surfaces need to be provided, and the quality of the separation/separation is also improved.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению этап фракционной кристаллизации выполняют в по меньшей мере 2 кристаллизаторах последовательно, при этом продукт, поступающий из зоны кристаллической фракции в предшествующем кристаллизаторе, подают в последующий кристаллизатор, при этом его или полностью подают в ступень подачи в последующем кристаллизаторе, или только его первую часть подают в ступень подачи в последующем кристаллизаторе и его вторую часть подают во вторую ступень последующего кристаллизатора, отличающейся от ступени подачи, при этом данную вторую ступень выбирают из ступеней, расположенных между ступенью подачи и конечной ступенью на стороне кристаллической фракции в последующем кристаллизаторе, при этом данная вторая ступень предпочтительно отделена от ступени подачи по меньшей мере одной и предпочтительно двумя или тремя промежуточными ступенями. Авторы установили, что данная конфигурация в высокой степени целесообразна и может обеспечить лучшую сепарацию. Кроме того, данная конфигурация обеспечивает дополнительную гибкость выбора того, куда направить промежуточные потоки или потоки, возвращаемые для переработки.In an embodiment of the method according to the present invention, the fractional crystallization step is carried out in at least 2 crystallizers in series, wherein the product coming from the crystalline fraction zone in the upstream mold is fed into the downstream mold, either being fed completely into the feed stage in the downstream mold, or only its first part is fed to the feed stage in the subsequent crystallizer and its second part is fed to the second stage of the subsequent crystallizer different from the feeding stage, this second stage being selected from the stages located between the feeding stage and the final stage on the side of the crystalline fraction in the subsequent the mold, this second stage is preferably separated from the feed stage by at least one and preferably two or three intermediate stages. The authors found that this configuration is highly desirable and can provide better separation. In addition, this configuration provides additional flexibility in choosing where to send intermediate streams or streams returned for processing.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению продукт, получаемый на стороне жидкой фракции в последующем кристаллизаторе, по меньшей мере частично и предпочтительно полностью, по меньшей мере временно возвращают в предшествующий кристаллизатор при необходимости в ступень подачи, но предпочтительно во вторую ступень, которую выбирают из ступеней, расположенных между ступенью подачи и конечной ступенью на стороне кристаллической фракции в предшествующем кристаллизаторе, при этом данная вторая ступень предпочтительно отделена от конечной ступени по меньшей мере одной и предпочтительно двумя или тремя промежуточными ступенями. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что меньше свинца сможет скапливаться в последующем кристаллизаторе из-за возможного уноса свинца, который был возвращен вместе с отводимым продуктом, поступающим из последующего кристаллизатора в предшествующий кристаллизатор, и смачивания кристаллического продукта из предшествующего кристаллизатора, подаваемого в последующий кристаллизатор.In an embodiment of the process according to the invention, the product obtained on the liquid fraction side of the downstream mold is at least partially and preferably completely at least temporarily returned to the downstream mold, if necessary in the feed stage, but preferably in the second stage, which is selected from the stages located between the feed stage and the final stage on the side of the crystalline fraction in the previous mold, while this second stage is preferably separated from the final stage by at least one and preferably two or three intermediate stages. This provides the advantage that less lead can accumulate in the downstream mold due to possible carryover of lead that has been recycled with the effluent coming from the downstream mold to the upstream mold and wetting of upstream crystallizer feed into the downstream mold. crystallizer.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению смесь с черновым оловом дополнительно содержит по меньшей мере 1 м.д. по массе по меньшей мере одного металла, выбранного из меди, железа, висмута, никеля, цинка, золота, индия и мышьяка. Присутствие следов меди и железа является надежным указателем того, что смесь с черновым оловом получена в качестве побочного продукта при получении меди посредством пирометаллургического процесса. Допустимость малых количеств перечисленных металлов обеспечивает универсальность предшествующих технологических процессов по отношению к перерабатываемому сырью, при этом в данных процессах получают смесь с черновым оловом в качестве сырья для этапа кристаллизации. Авторы установили, что многие из перечисленных металлов имеют тенденцию оказываться в конце по меньшей мере частично в отводимом продукте, при этом они иногда даже концентрируются в отводимом продукте и, следовательно, по меньшей мере частично удаляются из основного потока олова, из которого затем может быть легче получен основной продукт в виде высокочистого олова.In an embodiment of the method according to the present invention, the black tin mixture further comprises at least 1 ppm by weight of at least one metal selected from copper, iron, bismuth, nickel, zinc, gold, indium and arsenic. The presence of traces of copper and iron is a strong indication that the black tin mixture was obtained as a by-product in the production of copper through a pyrometallurgical process. The admissibility of small amounts of the listed metals ensures the versatility of the previous technological processes in relation to the processed raw materials, while in these processes a mixture is obtained with black tin as a raw material for the crystallization stage. The inventors have found that many of the metals listed tend to end up at least partially in the effluent, sometimes even being concentrated in the effluent and therefore being at least partially removed from the main tin stream, from which it can then be easier to obtained the main product in the form of high-purity tin.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению смесь с черновым оловом содержит по меньшей мере 99,0 мас.% олова, свинца, сурьмы и серебра вместе, предпочтительно по меньшей мере 99,1 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 99,2 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 99,3 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 99,4 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 99,5 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 99,6 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 99,7 мас.% олова, свинца, сурьмы и серебра вместе. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что смесь с черновым оловом содержит меньшее количество других материалов, которые в возможном варианте могут вызывать дополнительные затраты, связанные с дополнительной обработкой продуктов кристаллизации, и/или могут представлять собой загрязнитель по меньшей мере в одном из основных продуктов, которые могут быть получены из данной смеси.In an embodiment of the method according to the present invention, the black tin mixture contains at least 99.0 wt.% tin, lead, antimony and silver together, preferably at least 99.1 wt.%, more preferably at least 99.2 wt. .%, even more preferably at least 99.3 wt.%, even more preferably at least 99.4 wt.%, preferably at least 99.5 wt.%, more preferably at least 99.6 wt. %, even more preferably at least 99.7 wt.% tin, lead, antimony and silver together. This provides the advantage that the black tin mixture contains less other materials which may possibly cause additional costs associated with further processing of the crystallization products and/or may be a contaminant in at least one of the main products. that can be obtained from this mixture.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению смесь с черновым оловом по меньшей мере частично получают в качестве первого нижнего продукта, получаемого на первом этапе дистилляции, на котором свинец (Pb) удаляют из расплавленной припойной смеси путем испарения, посредством чего получают в качестве дистиллятного продукта первый концентрированный поток свинца. Авторы установили, что исходный материал, подаваемый в кристаллизатор, может быть получен очень целесообразно в качестве нижнего продукта, получаемого в результате вакуумной дистилляции припойной смеси, из которого при дистилляции путем испарения удалена бóльшая часть свинца. Авторы предпочитают выполнять данный первый этап дистилляции так, как описано в WO 2018/060202 A1. В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению соответствующий свежий исходный материал также добавляют в качестве дополнительного исходного материала, подаваемого на этап кристаллизации.In an embodiment of the method according to the present invention, the black tin mixture is at least partially obtained as the first bottom product obtained in the first distillation step, in which lead (Pb) is removed from the molten solder mixture by evaporation, whereby the first product is obtained as a distillate product. concentrated stream of lead. The inventors have found that the starting material fed to the mold can be very usefully obtained as an underproduct resulting from the vacuum distillation of a solder mixture from which most of the lead has been removed by evaporation distillation. The authors prefer to carry out this first distillation step as described in WO 2018/060202 A1. In an embodiment of the method according to the present invention, a suitable fresh starting material is also added as additional starting material to the crystallization step.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению по меньшей мере один продукт, получаемый на стороне жидкой фракции в по меньшей мере одном кристаллизаторе на этапе фракционной кристаллизации, по меньшей мере частично возвращают в исходный материал, подаваемый на первый этап дистилляции, при этом данный продукт предпочтительно представляет собой жидкий отводимый продукт из кристаллизатора, являющегося самым первым из кристаллизаторов, через которые проходит поток олова, проходящий через этап фракционной кристаллизации. Авторы установили, что это обеспечивает дополнительную возможность уменьшения присутствия свинца на этапе фракционной кристаллизации, так что количество получающегося в результате, отводимого продукта, подлежащего удалению из процесса для извлечения серебра, может быть уменьшено, и концентрация серебра в нем может быть дополнительно увеличена. Кроме того, данный возврат для переработки расширяет перечень сырья, которое является приемлемым, за счет включения в него материалов, имеющих более низкое содержание серебра.In an embodiment of the process according to the present invention, at least one product obtained on the liquid fraction side in at least one crystallizer in the fractional crystallization step is at least partially returned to the feedstock fed to the first distillation step, this product preferably being is the liquid effluent from the mold, which is the earliest of the molds through which the tin stream passes through the fractional crystallization step. The inventors have found that this provides an additional opportunity to reduce the presence of lead in the fractional crystallization step so that the amount of the resulting effluent to be removed from the silver recovery process can be reduced and the silver concentration can be further increased. In addition, this return for processing expands the list of raw materials that are acceptable to include materials that have a lower silver content.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый нижний продукт, получаемый на первом этапе дистилляции, содержит по меньшей мере 0,1 мас.% свинца, предпочтительно по меньшей мере 0,15 мас.% или даже по меньшей мере 0,20 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,30 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,40 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,60 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,70 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,80 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,90 мас.% и более предпочтительно по меньшей мере 1,00 мас.%. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что первый нижний продукт является еще более пригодным в качестве исходного материала для этапа фракционной кристаллизации и соответствует заданным характеристикам, описанным в другом месте для сырья для этапа фракционной кристаллизации.In an embodiment of the process according to the present invention, the first bottom product obtained from the first distillation step contains at least 0.1 wt.% lead, preferably at least 0.15 wt.% or even at least 0.20 wt.% , more preferably at least 0.30 wt.%, even more preferably at least 0.40 wt.%, even more preferably at least 0.50 wt.%, preferably at least 0.60 wt.%, more preferably at least 0.70 wt.%, even more preferably at least 0.80 wt.%, preferably at least 0.90 wt.% and more preferably at least 1.00 wt.%. This provides the advantage that the first bottom product is even more suitable as a feedstock for the fractional crystallization step and meets the desired characteristics described elsewhere for the feedstock for the fractional crystallization step.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра подвергают четвертому этапу дистилляции, на котором свинец удаляют путем испарения, и он поступает в четвертый концентрированный поток свинца, получаемый в качестве дистиллятного продукта, посредством чего получают четвертый нижний продукт дистилляции. Авторы установили, что концентрация серебра в первом жидком отводимом продукте с повышенной концентрацией серебра может быть без труда дополнительно повышена посредством удаления большей части свинца, содержащегося в нем, посредством вакуумной дистилляции. Авторы установили, что данная вакуумная дистилляции может без труда выполняться в периодическом режиме, который является целесообразным, если объем исходного материала ограничен. Кроме того, авторы установили, что может быть обеспечено соответствующее качество верхнего конденсата, получаемого на данном четвертом этапе вакуумной дистилляции, которое сопоставимо с первым концентрированным потоком свинца, получаемым на первом этапе дистилляции, и данный конденсат может быть смешан с данным потоком и подвергнут дополнительной обработке вместе с ним для получения основного продукта в виде мягкого свинца, как разъяснено в другом месте в данном документе. Авторы установили, что посредством данного четвертого этапа дистилляции концентрация серебра в четвертом нижнем продукте может быть существенно повышена по сравнению с уровнем содержания серебра в исходном материале, подаваемом на четвертый этап дистилляции.In an embodiment of the process according to the present invention, the first silver concentrated liquid effluent is subjected to a fourth distillation step in which lead is removed by evaporation and enters a fourth concentrated lead stream obtained as an overhead product, whereby a fourth distillation bottom product is obtained. The inventors have found that the concentration of silver in the first liquid silver concentrated effluent can easily be further increased by removing most of the lead contained therein by vacuum distillation. The inventors have found that this vacuum distillation can be easily carried out in a batch mode, which is useful if the amount of starting material is limited. In addition, the authors found that the quality of the upper condensate obtained from this fourth stage of vacuum distillation can be ensured, which is comparable to the first concentrated stream of lead obtained from the first stage of distillation, and this condensate can be mixed with this stream and subjected to further processing. together with it to obtain the main product in the form of soft lead, as explained elsewhere in this document. The inventors have found that by this fourth distillation step, the silver concentration in the fourth bottom product can be substantially increased compared to the silver content of the feedstock fed to the fourth distillation step.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению четвертый нижний продукт дистилляции подвергают этапу фракционной кристаллизации, на котором получают второй отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра на стороне жидкой фракции и второй продукт с повышенной концентрацией олова на стороне кристаллической фракции. Авторы нашли целесообразным снижение не только уровня содержания свинца, но и также уровня содержания олова в потоке, содержащем серебро, перед подверганием данного потока дополнительной обработке для извлечения серебра. Авторы установили, что еще один этап кристаллизации является более чем уместным вследствие того, что он обеспечивает возможность отвода большей части олова во второй продукт с повышенной концентрацией олова на стороне кристаллической фракции, и при этом остается значительно меньший объем второго отводимого продукта с повышенной концентрацией серебра, предназначенного для дополнительной обработки для извлечения серебра. Второй продукт с повышенной концентрацией олова может по-прежнему содержать небольшое количество свинца и пригоден для вмешивания в смесь с черновым оловом как исходный материал для этапа фракционной кристаллизации, приводящего к получению первого продукта с повышенной концентрацией олова.In an embodiment of the process according to the present invention, the fourth distillation bottom product is subjected to a fractional crystallization step, which produces a second effluent with increased silver concentration on the liquid fraction side and a second product with increased tin concentration on the crystalline fraction side. The inventors have found it useful to reduce not only the level of lead, but also the level of tin in the silver containing stream before subjecting the stream to further processing to recover the silver. The authors found that another crystallization step is more than appropriate because it allows most of the tin to be withdrawn to the second product with increased tin concentration on the side of the crystalline fraction, while leaving a much smaller volume of the second product with increased concentration of silver, intended for additional processing for the extraction of silver. The second tin-enhanced product may still contain a small amount of lead and is suitable for blending with crude tin as a feedstock for the fractional crystallization step resulting in the first tin-enhanced product.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра или второй жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра используют в качестве исходного материала для отливки по меньшей мере одного анода, который подвергают этапу электролитического рафинирования для получения катодного продукта с повышенным содержанием свинца и олова и анодного шлама с повышенным содержанием серебра, предпочтительно анодного шлама, прилипающего к использованному аноду и отделяемого от него с помощью механических средств. Авторы установили, что данный этап является очень целесообразным для получения потока, в котором серебро будет находиться в конце с дополнительно повышенной концентрацией, то есть анодного шлама, получаемого на данном этапе электролитического рафинирования и содержащего приблизительно 20 мас.% серебра, который квалифицируют как основной продукт, содержащий серебро. Авторы указывают, что технические решения для данного этапа электролитического рафинирования, такие как использование электролита на основе гексафторкремниевой кислоты (H2SiF6), фтороборной кислоты и/или фенилсульфоновой кислоты, температуры, составляющей приблизительно 35-40°C, плотности тока в диапазоне 140-200 A/м2 и расстояния между электродами, составляющего приблизительно 100 мм, известны в данной области техники. Кроме того, авторы указывают, что этап электролиза особенно предпочтителен, когда обеспечивается прилипание анодного шлама к использованному аноду, так что использованный анод может быть извлечен из ванны и анодный шлам может быть удален с использованного анода с помощью механических средств, например, посредством соскабливания.In an embodiment of the method of the present invention, a first silver concentrated liquid effluent or a second silver concentrated liquid effluent is used as a starting material for casting at least one anode which is subjected to an electrolytic refining step to produce a leaded cathode product. and tin and silver rich anode sludge, preferably anode sludge adhering to and separated from the used anode by mechanical means. The authors found that this stage is very useful in order to obtain a stream in which the silver will be at the end with an additional increased concentration, that is, the anode sludge obtained from this electrolytic refining stage and containing approximately 20 wt.% silver, which is qualified as the main product containing silver. The authors indicate that technical solutions for this electrolytic refining step, such as using an electrolyte based on hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), fluoroboric acid and/or phenylsulfonic acid, a temperature of approximately 35-40°C, a current density in the range of 140 -200 A/m 2 and electrode spacing of approximately 100 mm are known in the art. In addition, the authors indicate that the electrolysis step is particularly advantageous when the anode slurry adheres to the used anode, so that the used anode can be removed from the bath and the anode sludge can be removed from the used anode by mechanical means, for example by scraping.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению данный по меньшей мере один анод, используемый на этапе электролитического рафинирования для получения катодного продукта с повышенной концентрацией свинца и олова, содержит по меньшей мере 0,5 мас.% сурьмы, предпочтительно по меньшей мере 1,0 мас.% и более предпочтительно по меньшей мере 1,5 мас.% сурьмы. Авторы установили, что данное присутствие сурьмы обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что анодный шлам остается прилипшим к аноду, а не диспергируется в электролите. Это облегчает извлечение анодного шлама. Авторы установили, что в случае, если в потоке, предназначенном для отливки анодов, имеется недостаточно сурьмы, предпочтительный уровень содержания сурьмы может быть без труда достигнут посредством добавления в данный поток соответствующего количества концентрата Pb/Sb, такого как некоторое количество основного продукта в виде твердого свинца, который получают в качестве одного из конечных основных продуктов из общего технологического процесса, включающего описанный способ/процесс согласно настоящему изобретению.In an embodiment of the method according to the present invention, this at least one anode used in the electrolytic refining step to obtain a cathode product with an increased concentration of lead and tin contains at least 0.5 wt.% antimony, preferably at least 1.0 wt. .% and more preferably at least 1.5 wt.% antimony. The inventors have found that this presence of antimony provides the advantage that the anode sludge remains adhering to the anode rather than being dispersed in the electrolyte. This facilitates the extraction of the anode sludge. The inventors have found that if there is not enough antimony in the anode casting stream, the preferred level of antimony can be easily achieved by adding an appropriate amount of Pb/Sb concentrate to the stream, such as some of the main product in the form of a solid lead, which is obtained as one of the final main products from the general technological process, including the described method/process according to the present invention.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению расплавленную припойную смесь, которую подают на первый этап дистилляции, получают посредством предварительной обработки неочищенной припойной композиции, содержащей по меньшей мере 90 мас.% олова и свинца вместе. Авторы установили, что такие неочищенные припойные композиции легкодоступны, например, в качестве побочного продукта при пирометаллургическом получении меди, например, из вторичного сырья. Авторы предпочитают выполнять данную предварительную обработку так, как описано в WO 2018/060202 A1.In an embodiment of the method according to the present invention, the molten solder mixture that is fed to the first distillation step is obtained by pre-treating a crude solder composition containing at least 90 wt.% tin and lead together. The inventors have found that such crude solder compositions are readily available, for example, as a by-product in the pyrometallurgical production of copper, for example from recycled materials. The authors prefer to perform this pre-treatment as described in WO 2018/060202 A1.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению неочищенная припойная композиция содержит по меньшей мере 0,16 мас.% и при необходимости самое большее 10 мас.% хрома (Cr), марганца (Mn), ванадия (V), титана (Ti), вольфрама (W), меди (Cu), никеля (Ni), железа (Fe), алюминия (Al) и/или цинка (Zn) вместе, и при этом предварительная обработка включает этап охлаждения неочищенной припойной композиции до температуры, составляющей самое большее 825°C, для получения ванны, содержащей первый всплывающий дросс, который под действием силы тяжести становится плавающим поверх первой жидкой фазы расплавленного металла. Данный этап обеспечивает преимущество, заключающееся в удалении большей части меди, которая может присутствовать в неочищенной припойной композиции.In an embodiment of the method according to the present invention, the raw solder composition contains at least 0.16 wt.% and optionally at most 10 wt.% chromium (Cr), manganese (Mn), vanadium (V), titanium (Ti), tungsten (W), copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), aluminum (Al) and/or zinc (Zn) together, and wherein the pretreatment includes the step of cooling the raw solder composition to a temperature of at most 825 °C, to obtain a bath containing the first floating dross, which under the influence of gravity becomes floating on top of the first liquid phase of the molten metal. This step provides the advantage of removing most of the copper that may be present in the raw solder composition.
В варианте осуществления способ согласно настоящему изобретению дополнительно включает этап добавления соединения, выбранного из щелочного металла и/или щелочноземельного металла, или химического соединения, содержащего щелочной металл и/или щелочноземельный металл, к первой жидкой фазе расплавленного металла для образования ванны, содержащей второй всплывающий дросс, который под действием силы тяжести становится плавающим поверх второй жидкой фазы расплавленного металла, и съема второго всплывающего дросса со второй жидкой фазы расплавленного металла для получения расплавленной припойной смеси. Данный этап обеспечивает преимущество, заключающееся в удалении большей части цинка, который может присутствовать в неочищенной припойной композиции.In an embodiment, the method according to the present invention further comprises the step of adding a compound selected from an alkali metal and/or alkaline earth metal, or a chemical compound containing an alkali metal and/or alkaline earth metal, to the first liquid phase of the molten metal to form a bath containing a second pop-up dross , which under the action of gravity becomes floating on top of the second liquid phase of the molten metal, and removing the second floating dross from the second liquid phase of the molten metal to obtain a molten solder mixture. This step provides the advantage of removing most of the zinc that may be present in the raw solder composition.
В варианте осуществления способ согласно настоящему изобретению дополнительно включает этап съема первого всплывающего дросса с первой жидкой фазы расплавленного металла. Этот дросс может быть без труда возвращен для переработки на соответствующий этап предшествующего пирометаллургического процесса так, что ценные металлы, содержащиеся в нем, могут быть извлечены.In an embodiment, the method according to the present invention further includes the step of removing the first pop-up dross from the first liquid phase of the molten metal. This dross can be easily returned for processing to the appropriate stage of the preceding pyrometallurgical process so that the valuable metals contained therein can be recovered.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению по меньшей мере один продукт, получаемый на стороне жидкой фракции в по меньшей мере одном кристаллизаторе на этапе фракционной кристаллизации, по меньшей мере частично возвращают в исходный материал, подаваемый на этап предварительной обработки неочищенного припоя. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что концентрация меди в способе согласно настоящему изобретению, которая могла повыситься вследствие того, что медь попадает в исходный материал, подаваемый на первый этап дистилляции, и может оказаться в материале, подвергаемом обработке на этапе фракционной кристаллизации, снова уменьшается за счет того, что создается возможность удаления меди из перерабатываемого материала вместе с первым и/или вторым всплывающими дроссами, отделенными на этапе предварительной обработки неочищенного припоя.In an embodiment of the method according to the present invention, at least one product obtained on the liquid fraction side in at least one mold in the fractional crystallization step is at least partially returned to the raw material fed to the raw solder pretreatment step. This provides the advantage that the concentration of copper in the process according to the present invention, which may have increased due to the fact that copper enters the raw material fed to the first stage of distillation, and may be in the material subjected to the processing stage of fractional crystallization, again is reduced by allowing the copper to be removed from the material to be processed along with the first and/or second floating dross separated in the raw solder pretreatment step.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению процесс получения неочищенной припойной композиции включает этап выплавки металла, и по меньшей мере один из первого и/или второго всплывающих дроссов возвращают для переработки на этап выплавки, предпочтительно оба дросса возвращают для переработки на этап выплавки. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что ценные металлы, представляющие интерес, такие как Cu, Ni и/или Zn, а также захваченные/унесенные Sn, Pb, Sb и/или Ag могут быть извлечены и их качество может быть повышено до соответствующего основного продукта.In an embodiment of the method according to the present invention, the process for producing a crude solder composition includes a metal smelting step and at least one of the first and/or second pop-up dross is returned for processing to the smelting step, preferably both drosses are returned for processing to the smelting step. This provides the advantage that valuable metals of interest such as Cu, Ni and/or Zn as well as entrained/entrained Sn, Pb, Sb and/or Ag can be recovered and upgraded to an appropriate quality. main product.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению расплавленная припойная смесь, которую подают на первый этап дистилляции, содержит в пересчете на массу в сухом состоянии:In an embodiment of the method according to the present invention, the molten solder mixture that is fed into the first distillation step contains, on a dry weight basis:
- больше свинца, чем олова;- more lead than tin;
- самое большее 0,1% хрома (Cr), марганца (Mn), ванадия (V), титана (Ti) и вольфрама (W) вместе;- at most 0.1% chromium (Cr), manganese (Mn), vanadium (V), titanium (Ti) and tungsten (W) together;
- самое большее 0,1% алюминия (Al);- at most 0.1% aluminum (Al);
- самое большее 0,1% никеля (Ni);- at most 0.1% nickel (Ni);
- самое большее 0,1% железа (Fe); и- at most 0.1% iron (Fe); and
- самое большее 0,1% цинка (Zn).- at most 0.1% zinc (Zn).
Это обеспечивает преимущества, заключающиеся в том, что (i) облегчается процесс предварительной обработки, поскольку основной поток припоя имеет высокую плотность жидкости, что способствует обеспечению четкого разделения между любым всплывающим дроссом и жидкой фазой под ним, и в том, что (ii) обеспечивается возможность бесперебойного выполнения первого этапа дистилляции, то есть при малом риске образования твердых интерметаллических соединений во время дистилляции, которые осаждаются на внутренних поверхностях оборудования и ухудшают прохождение текучих сред через оборудование для дистилляции.This provides the advantages that (i) the pre-treatment process is facilitated because the main solder stream has a high liquid density, which helps to provide a clear separation between any floating dross and the liquid phase below it, and that (ii) the possibility of uninterrupted performance of the first stage of distillation, that is, with a small risk of the formation of solid intermetallic compounds during distillation, which are deposited on the internal surfaces of the equipment and impair the passage of fluids through the distillation equipment.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению расплавленная припойная смесь, которую подают на первый этап дистилляции, содержит в пересчете на массу в сухом состоянии по массе по меньшей мере 1 м.д. меди по массе и самое большее 5000 м.д. меди по массе.In an embodiment of the method according to the present invention, the molten solder mixture which is fed into the first distillation step contains, on a dry weight basis, by weight, at least 1 ppm. copper by weight and at most 5000 ppm. copper by weight.
Авторы изобретения дополнительно установили, что потенциально вредные металлы и, в частности, медь необязательно должны быть полностью удалены из припойной смеси для обеспечения пригодности припойной смеси для вакуумной дистилляции. Авторы изобретения, например, установили, что острота выявленных проблем может быть уменьшена до практически и экономически приемлемого уровня, когда небольшие количества меди остаются присутствующими в припойном исходном материале, подаваемом на первый этап дистилляции. Этот полученный результат обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что могут быть обработаны потоки припоя, которые образуются как побочный продукт при извлечении меди из первичного и/или вторичного сырья, в особенности из вторичного сырья, что еще более важно - из сырья, содержащего материалы, утилизируемые по окончании срока использования.The inventors have further found that potentially harmful metals, and in particular copper, do not have to be completely removed from the solder mix to ensure that the solder mix is suitable for vacuum distillation. The inventors have, for example, found that the severity of the identified problems can be reduced to a practical and economically acceptable level, when small amounts of copper remain present in the solder source material fed to the first stage of distillation. This result provides the advantage that solder streams can be treated, which are formed as a by-product in the recovery of copper from primary and/or secondary raw materials, in particular from secondary raw materials, and more importantly from raw materials containing materials disposed of at the end of their useful life.
В варианте осуществления настоящего изобретения расплавленная припойная смесь, которую подают на первый этап дистилляции, содержит по меньшей мере 0,0001 мас.% серы (S). Авторы также установили, что отсутствует необходимость доведения уровней содержания серы до очень низких уровней, таких как уровни ниже предела обнаружения, составляющего 1 м.д. по массе. Напротив, присутствие серы в смеси металлов обеспечивает техническое преимущество.In an embodiment of the present invention, the molten solder mixture that is fed to the first distillation step contains at least 0.0001% by weight of sulfur (S). The inventors have also found that there is no need to bring sulfur levels to very low levels, such as levels below the detection limit of 1 ppm. by weight. On the contrary, the presence of sulfur in the mixture of metals provides a technical advantage.
Авторы установили, что сера довольно легко образует связь с медью для образования сульфида меди (такого как CuS) и что сульфид меди легко отделяется под действием силы тяжести от смеси жидких металлов, содержащей два основных компонента в способе, то есть олово и свинец. Следовательно, присутствие серы может способствовать удалению Cu на каждом этапе способа, который предназначен для отделения меди Cu или на котором происходит отделение Cu во всплывающем дроссе.The inventors have found that sulfur bonds quite easily with copper to form copper sulfide (such as CuS) and that copper sulfide easily separates by gravity from a mixture of liquid metals containing the two main components in the process, i.e., tin and lead. Therefore, the presence of sulfur can assist in the removal of Cu at each step of the process, which is designed to separate copper Cu or which separates Cu in the pop-up dross.
Следовательно, присутствие серы в смеси металлов согласно настоящему изобретению является надежным указателем того, что смесь металлов согласно настоящему изобретению была получена в качестве побочного продукта из процесса получения меди. В результате существует вероятность того, что исходный материал для первого этапа дистилляции может содержать поддающиеся измерению количества меди как примеси, например, с указанным уровнем содержания. Содержание меди в таких потоках исходного материала может быть уменьшено посредством самых разных возможных технологических операций, из которых связывание Cu посредством S представляет собой только один процесс. Любая обработка серой для удаления Cu с большой вероятностью оставит поддающиеся измерению следы S в смеси металлов. Следовательно, присутствие S в смеси металлов согласно настоящему изобретению тесно связано с тем, что смесь металлов была получена в качестве побочного продукта при производстве меди, предпочтительно предусматривающем этап, включающий обработку серой или соответствующим серосодержащим соединением.Therefore, the presence of sulfur in the metal mixture according to the present invention is a reliable indicator that the metal mixture according to the present invention was obtained as a by-product from the copper production process. As a result, there is a possibility that the starting material for the first distillation step may contain measurable amounts of copper as impurities, for example, at the specified level. The copper content of such feed streams can be reduced by a wide variety of possible process steps, of which Cu binding via S is only one process. Any sulfur treatment to remove Cu is likely to leave measurable traces of S in the metal mixture. Therefore, the presence of S in the metal mixture according to the present invention is closely related to the fact that the metal mixture was obtained as a by-product in the production of copper, preferably including a step involving treatment with sulfur or a suitable sulfur-containing compound.
Кроме того, авторы установили, что присутствие серы в исходном материале, подаваемом на первый этап дистилляции, не создает никаких проблем при условии, что также имеется некоторое указанное количество меди. Присутствие S может способствовать на последующих этапах очистки удалению Cu из потоков менее благородных металлов на их пути к достижению качества, приемлемого для промышленных целей. Следовательно, присутствие S в смеси металлов согласно настоящему изобретению является предпочтительным, при этом предпочтительные эффекты проявляются на последующих этапах.In addition, the inventors have found that the presence of sulfur in the feed to the first distillation step does not pose any problems, provided that some of the indicated amount of copper is also present. The presence of S may assist in subsequent purification steps to remove Cu from less noble metal streams on their way to commercially acceptable quality. Therefore, the presence of S in the mixture of metals according to the present invention is preferred, with the preferred effects occurring in subsequent steps.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению четвертый концентрированный поток свинца, полученный в качестве дистиллятного продукта на четвертом этапе дистилляции, соединяют с первым концентрированным потоком свинца для получения пятого концентрированного потока свинца. Авторы установили, что четвертый концентрированный поток свинца, полученный посредством обработки жидкого отводимого продукта, полученного на этапе фракционной кристаллизации, может быть без труда соединен с первым концентрированным потоком свинца, полученным в качестве дистиллята на первом этапе дистилляции, и может привести к большему выходу основного продукта в виде мягкого свинца без значительных дополнительных усилий.In an embodiment of the method according to the present invention, the fourth concentrated lead stream obtained as a distillate product in the fourth distillation step is combined with the first concentrated lead stream to obtain a fifth concentrated lead stream. The inventors have found that the fourth concentrated lead stream obtained by treating the liquid effluent obtained from the fractional crystallization step can be easily combined with the first concentrated lead stream obtained as distillate from the first distillation stage and can lead to a higher yield of the main product. in the form of soft lead without significant additional effort.
В варианте осуществления способ согласно настоящему изобретению дополнительно включает этап удаления по меньшей мере одного загрязнителя, выбранного из металлических мышьяка, олова и сурьмы, из концентрированного потока свинца, выбранного из первого концентрированного потока свинца, четвертого концентрированного потока свинца и пятого концентрированного потока свинца, для получения основного продукта в виде очищенного мягкого свинца. Авторы установили, что любой из перечисленных концентрированных потоков свинца в значительной степени пригоден для получения основных продуктов в виде мягкого свинца, которые соответствуют требованиям, обусловленным важными конечными применениями таких продуктов, при ограниченном числе этапов химического рафинирования, ограниченном расходовании химических реагентов и ограниченных затратах на переработку любых побочных продуктов. Авторы установили, что при использовании средств, известных в данной области техники, основной продукт в виде мягкого свинца может быть получен из любого из первого, четвертого и пятого концентрированных потоков свинца посредством удаления мышьяка, олова и/или сурьмы из них. Авторы предпочтительно выполняют данный этап рафинирования мягкого свинца так, как описано в одновременно находящейся на рассмотрении, патентной заявке ЕР 19154606.8.In an embodiment, the method of the present invention further includes the step of removing at least one contaminant selected from metallic arsenic, tin, and antimony from a concentrated lead stream selected from a first concentrated lead stream, a fourth concentrated lead stream, and a fifth concentrated lead stream, to obtain the main product in the form of purified soft lead. The authors have found that any of the concentrated lead streams listed are highly suitable for producing base soft lead products that meet the requirements of the important end uses of such products, with limited chemical refining steps, limited chemical consumption, and limited processing costs. any by-products. The inventors have found that using means known in the art, soft lead major product can be obtained from any of the first, fourth and fifth concentrated lead streams by removing arsenic, tin and/or antimony from them. The inventors preferably carry out this soft lead refining step as described in the co-pending patent application EP 19154606.8.
В варианте осуществления настоящего изобретения данный по меньшей мере один загрязнитель удаляют посредством обработки концентрированного потока свинца при температуре, которая меньше 600°C, с помощью первого основания и первого окислителя, в результате чего образуется третий всплывающий дросс, содержащий соединение в виде металлата соответствующего загрязняющего металла, после чего следует отделение дросса от потока очищенного мягкого свинца или продукта в виде очищенного мягкого свинца.In an embodiment of the present invention, the at least one contaminant is removed by treating the concentrated lead stream at a temperature that is less than 600° C. with a first base and a first oxidizing agent, resulting in a third pop-up dross containing the metalate compound of the respective contaminant metal. followed by separation of the dross from the purified soft lead stream or purified soft lead product stream.
При данном рафинировании мягкого свинца исходный материал в виде неочищенного Pb предпочтительно вводят в контакт с комбинацией NaOH и NaNO3. Химические процессы, которые предусмотрены с данными химическими реагентами, могут быть представлены нижеприведенными реакциями:In this refining of soft lead, the crude Pb feedstock is preferably contacted with a combination of NaOH and NaNO 3 . Chemical processes that are provided with these chemical reagents can be represented by the following reactions:
Ключевым моментом данных химических процессов является обеспечение возможности образования промежуточного плюмбата натрия (Na2PbO3) посредством реакции (I). Этот промежуточный плюмбат способен вступать в реакцию с примесями As, Sn и Sb в соответствии с соответствующими реакциями (II) - (IV) и каждый раз «захватывает» их в соответствующем соединении в виде металлата натрия, обеспечивая выделение Pb снова в свободном виде. Образованные соединения в виде металлатов натрия представляют собой соответственно арсенат натрия, станнат натрия и антимонат натрия.The key to these chemical processes is to enable the formation of an intermediate sodium plumbate (Na 2 PbO 3 ) via reaction (I). This intermediate plumbate is capable of reacting with impurities As, Sn and Sb in accordance with the corresponding reactions (II) - (IV) and each time "captures" them in the corresponding compound in the form of sodium metalate, providing the release of Pb again in a free form. The compounds formed in the form of sodium metallates are sodium arsenate, sodium stannate and sodium antimonate, respectively.
Соответствующие соединения в виде металлатов натрия скапливаются во всплывающей фазе, обычно называемой «дроссом» или иногда также «шлаком». Данные термины часто используются как взаимозаменяемые, хотя термин «шлак», как правило, используется для жидкой фазы, в то время как «дросс», как правило, означает фазу с менее текучей, более твердой консистенцией. Термин «шлак» чаще используется, если речь идет о получении цветных металлов с высокой температурой плавления, таких как медь, и, следовательно, обычно обозначает текучую среду, часто содержащую главным образом оксиды металлов. Термин «дросс» используется более часто, если речь идет о цветных металлах с более низкой температурой плавления, таких как Sn, Pb, Zn, Al, которые часто находятся в твердом или пылеватом виде. Однако разграничение между данными двумя терминами, связанное с консистенцией, не всегда является четким.The corresponding compounds in the form of sodium metallates accumulate in the floating phase, commonly referred to as "dross" or sometimes also "slag". The terms are often used interchangeably, although the term "slag" is generally used for the liquid phase, while "dross" is generally used to refer to a phase with a less fluid, more solid consistency. The term "slag" is more commonly used when it comes to the production of non-ferrous metals with a high melting point, such as copper, and therefore usually refers to a fluid, often containing mainly metal oxides. The term "dross" is used more frequently when referring to lower melting point non-ferrous metals such as Sn, Pb, Zn, Al, which are often in a solid or dusty form. However, the distinction between these two terms related to consistency is not always clear.
Дросс, образующийся на этапе рафинирования мягкого свинца, может быть снят с поверхности и может быть подвергнут дополнительной обработке для извлечения по меньшей мере некоторых из его составляющих.The dross from the soft lead refining step may be skimmed off the surface and may be further processed to recover at least some of its constituents.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению третий всплывающий дросс содержит самое большее 1,0 мас.% хлора, предпочтительно самое большее 1,0 мас.% галогенов в целом.In an embodiment of the method according to the present invention, the third pop-up dross contains at most 1.0 wt.% chlorine, preferably at most 1.0 wt.% halogens in total.
Авторы установили, что указанное низкое содержание хлора и/или других галогенов в третьем всплывающем дроссе делает третий всплывающий дросс более пригодным для ввода на этапе предшествующего пирометаллургического процесса, предпочтительно на этапе процесса, на котором по меньшей мере один из металлатов натрия, представляющих собой станнат (соединение с Sn), антимонат (соединение с Sb) и арсенат (соединение с As), может быть восстановлен для получения соответствующего металла Sn, Sb или As, предпочтительно также вместе с Pb, в конце концов в его элементарном виде.The inventors have found that the said low content of chlorine and/or other halogens in the third pop-up dross makes the third pop-up dross more suitable to be introduced into a step of a prior pyrometallurgical process, preferably a process step in which at least one of the sodium metallates is stannate ( compound with Sn), antimonate (compound with Sb) and arsenate (compound with As), can be reduced to obtain the corresponding Sn, Sb or As metal, preferably also together with Pb, finally in its elemental form.
Третий всплывающий дросс более приемлем на этапе пирометаллургического процесса вследствие ограниченного содержания хлора и/или галогенов в нем. Низкое содержание хлора в третьем всплывающем дроссе уменьшает риск уноса ценных металлов в газе, выходящем из любого этапа пирометаллургического процесса, на котором образуется отходящий газ, и, следовательно, также уменьшает риск образования липких твердых отложений на охладителях, фильтрах и других предметах оборудования в оборудовании для обработки отходящих газов, связанном с таким этапом пирометаллургического процесса.The third pop-up dross is more acceptable at the stage of the pyrometallurgical process due to the limited content of chlorine and/or halogens in it. The low chlorine content of the third flash dross reduces the risk of entrainment of valuable metals in the gas leaving any stage of the pyrometallurgical process that produces off-gas, and therefore also reduces the risk of sticky solid deposits on coolers, filters and other items of equipment in equipment for off-gas treatment associated with such a step in the pyrometallurgical process.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению третий всплывающий дросс возвращают для переработки на этап способа, предшествующий первому этапу вакуумной дистилляции. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что ценные металлы, в частности, любой захваченный свинец, могут быть легко извлечены в качестве части одного из заданных основных продуктов, получаемых в способе согласно настоящему изобретению. Большая часть свинца, захваченного в третьем всплывающем дроссе, может предпочтительно оказаться в конце частью основного продукта в виде мягкого свинца, или при необходимости может быть обеспечен ее возврат в третий концентрированный поток свинца, вводимый так, как описано в другом месте в данном документе, и она может стать частью основного продукта в виде твердого свинца.In an embodiment of the process according to the present invention, the third pop-up dross is returned for processing to the process step prior to the first vacuum distillation step. This provides the advantage that valuable metals, in particular any trapped lead, can be easily recovered as part of one of the desired base products produced by the process of the present invention. Most of the lead captured in the third pop-up dross may preferably end up as part of the main product as soft lead, or if necessary, be returned to the third concentrated lead stream introduced as described elsewhere herein, and it can become part of the main product in the form of solid lead.
Преимущество, обеспечиваемое за счет данной возможности рециклинга дросса, состоит в том, что создается возможность получения технологического процесса в целом, имеющего значительно меньшую сложность, в частности, по сравнению с очень сложными путями извлечения при жидкостной химической обработке, описанными в US 1674642.An advantage provided by this dross recycling capability is that it is possible to obtain an overall process that is much less complex, in particular compared to the very complex wet chemical recovery routes described in US 1,674,642.
Пригодность третьего всплывающего дросса для возвращения для переработки на этап пирометаллургического процесса обеспечивает возможность одновременного удаления на одном этапе технологического процесса/способа более одного загрязнителя из первого концентрированного потока свинца, в данном случае As, Sb и Sn вместе. Это является существенным улучшением по сравнению со значительно более сложными операциями рафинирования свинца, описанными в данной области техники. The suitability of the third pop-up dross to be recycled to the pyrometallurgical process step allows more than one contaminant to be removed simultaneously in a single process/process step from the first concentrated lead stream, in this case As, Sb and Sn together. This is a significant improvement over the much more complex lead refining operations described in the art.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению первый продукт с повышенным содержанием олова подвергают второму этапу дистилляции, на котором происходит отделение главным образом свинца и сурьмы от первого продукта с повышенным содержанием олова путем их испарения, посредством чего получают в качестве дистиллятного продукта второй концентрированный поток свинца и второй нижний продукт.In an embodiment of the process according to the present invention, the first tin-rich product is subjected to a second distillation step in which the mainly lead and antimony are separated from the first tin-rich product by evaporation, whereby a second concentrated lead stream is obtained as a distillate product and second bottom product.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению свежий исходный материал, содержащий свинец, добавляют к исходному материалу, подаваемому на второй этап дистилляции. Авторы обнаружили, что некоторое количество свинца желательно в исходном материале, подаваемом на второй этап дистилляции, поскольку большее количество свинца обеспечивает разбавление паровой фазы на этапе дистилляции. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в содействии испарению сурьмы на втором этапе дистилляции, в результате чего повышается качество разделения, которое может быть обеспечено на втором этапе дистилляции. Свинец разбавляет паровую фазу на этапе дистилляции и, следовательно, служит в качестве своего рода носителя для сурьмы. В результате свинец способствует удалению сурьмы из основного потока олова и, следовательно, способствует получению в конечном итоге основного продукта в виде высокочистого олова.In an embodiment of the method according to the present invention, fresh lead containing feedstock is added to the feedstock fed to the second distillation step. The inventors have found that some lead is desirable in the feed to the second distillation stage, since more lead dilutes the vapor phase in the distillation stage. This has the advantage of facilitating the evaporation of antimony in the second distillation step, thereby improving the separation quality that can be achieved in the second distillation step. Lead dilutes the vapor phase in the distillation step and therefore serves as a kind of carrier for antimony. As a result, lead contributes to the removal of antimony from the main stream of tin, and therefore contributes to the final production of the main product in the form of high purity tin.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению второй концентрированный поток свинца подвергают третьему этапу дистилляции, на котором происходит отделение главным образом свинца и сурьмы от второго концентрированного потока свинца путем их испарения, посредством чего получают в качестве дистиллятного продукта третий концентрированный поток свинца и третий нижний продукт. Авторы установили, что второй концентрированный поток свинца в качестве дистиллята, получаемого на втором этапе дистилляции, представляет собой более чем подходящую основу для получения основного продукта в виде твердого свинца, поскольку олово, которое унесено в данном потоке, может быть легко отделено от большей части свинца и сурьмы посредством еще одного этапа дистилляции. Целью третьего этапа дистилляции может в полной мере быть избирательное испарение сурьмы и свинца - в случае его наличия - из сырья, поступающего на данный этап, при этом третий концентрированный поток свинца получают в качестве дистиллята на данном этапе.In an embodiment of the process according to the present invention, the second concentrated lead stream is subjected to a third distillation step, in which mainly lead and antimony are separated from the second concentrated lead stream by evaporation, whereby a third concentrated lead stream and a third bottom product are obtained as a distillate product. The authors found that the second concentrated stream of lead, as distillate from the second distillation step, is a more than suitable basis for obtaining the main product in the form of solid lead, since the tin that is carried away in this stream can be easily separated from most of the lead. and antimony through another distillation step. The purpose of the third distillation step may well be the selective evaporation of antimony and lead, if any, from the feedstock entering this step, with a third concentrated stream of lead being obtained as the distillate at this step.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению свежий исходный материал, содержащий свинец, добавляют в исходный материал, подаваемый на третий этап дистилляции. Авторы установили, что некоторое количество свинца также желательно в исходном материале, подаваемом на третий этап дистилляции, поскольку свинец способствует испарению сурьмы. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в содействии испарению сурьмы на третьем этапе дистилляции, в результате чего повышается качество разделения, которое может быть обеспечено на третьем этапе дистилляции. Свинец разбавляет паровую фазу на этапе дистилляции и, следовательно, служит в качестве своего рода носителя для сурьмы. В результате свинец способствует извлечению большей части сурьмы, содержащейся в третьем концентрированном потоке свинца, и, следовательно, способствует эффективному получению основного продукта в виде твердого свинца. Второй концентрированный поток свинца может содержать, например, Pb/Sn/Sb с концентрациями, составляющими приблизительно 40/40/20 мас.% Авторы установили, что данный состав исходного материала может быть дополнительно улучшен. Авторы предпочитают обеспечить разбавление исходного материала для третьего этапа дистилляции посредством добавления свежего исходного материала, содержащего свинец, до приблизительно 10-12 мас.% Sb и/или 18-10% масс Sn. Авторы обнаружили, что это обеспечивает большее количество паровой фазы на третьем этапе дистилляции, а также уменьшение температуры плавления исходного материала. Это обеспечивает возможность лучшего отделения сурьмы Sb, поступающей в третий концентрированный поток свинца в качестве дистиллята, от олова Sn, которое остается в третьем нижнем продукте. Дополнительное преимущество состоит в том, что в случае, если третий нижний продукт возвращают для переработки в место, находящееся по ходу перед вторым этапом дистилляции, лучшее разделение на третьем этапе дистилляции обеспечивает уменьшение количества сурьмы, которая циркулирует на втором и третьем этапах дистилляции.In an embodiment of the method according to the present invention, fresh raw material containing lead is added to the raw material fed to the third distillation stage. The inventors have found that some lead is also desirable in the feedstock to the third distillation stage, since lead facilitates the evaporation of antimony. This has the advantage of facilitating the evaporation of antimony in the third distillation step, thereby improving the separation quality that can be achieved in the third distillation step. Lead dilutes the vapor phase in the distillation step and therefore serves as a kind of carrier for antimony. As a result, lead contributes to the recovery of most of the antimony contained in the third concentrated lead stream, and therefore contributes to the efficient production of the main solid lead product. The second concentrated lead stream may contain, for example, Pb/Sn/Sb concentrations of approximately 40/40/20 wt.% The authors found that this composition of the source material can be further improved. We prefer to dilute the feedstock for the third distillation step by adding fresh feedstock containing lead to about 10-12 wt% Sb and/or 18-10 wt% Sn. The authors found that this provides more headspace in the third distillation step, as well as lowering the melting point of the starting material. This allows the antimony Sb entering the third concentrated lead distillate stream to be better separated from the tin Sn which remains in the third underflow. An additional advantage is that if the third bottom product is returned for processing to a location upstream of the second distillation stage, a better separation in the third distillation stage ensures that the amount of antimony that circulates in the second and third distillation stages is reduced.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению третий нижний продукт по меньшей мере частично и предпочтительно полностью возвращают в исходный материал, подаваемый на второй этап дистилляции, и/или в исходный материал, подаваемый на этап фракционной кристаллизации. Авторы установили, что третий нижний продукт имеет состав, в высокой степени пригодный для возврата для переработки в по меньшей мере одно из указанных мест, соответствующих технологическим процессам, предшествующим способу согласно настоящему изобретению, вследствие высокой чистоты ценных металлов и низкого содержания металлов, не являющихся целевыми для извлечения, в третьем нижнем продукте. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что ценные металлы могут быть извлечены в виде соответствующих основных продуктов без больших технологических затрат. Авторы предпочитают осуществлять выбор места в технологическом процессе для возврата третьего нижнего продукта для переработки в зависимости от содержания серебра в потоке, поскольку этап фракционной кристаллизации обеспечивает возможность извлечения серебра и, тем самым, предотвращение накопления серебра в технологическом процессе до уровней, превышающих приемлемые.In an embodiment of the process according to the present invention, the third underproduct is at least partially and preferably completely recycled to the feed to the second distillation step and/or to the feed to the fractional crystallization step. The inventors have found that the third bottom product has a composition highly recyclable to at least one of these locations corresponding to the processes prior to the process of the present invention due to the high purity of the valuable metals and the low content of non-target metals. to extract, in the third bottom product. This provides the advantage that the valuable metals can be recovered in the form of the respective base products without great processing effort. We prefer to select a location in the process for returning the third bottom product for processing depending on the silver content of the stream, since the fractional crystallization step allows the recovery of silver and thereby preventing the accumulation of silver in the process to levels beyond acceptable levels.
В варианте осуществления способ согласно настоящему изобретению дополнительно включает этап удаления по меньшей мере одного загрязнителя, выбранного из металлических мышьяка и олова, из третьего концентрированного потока свинца, посредством чего получают поток очищенного твердого свинца в качестве продукта в виде твердого свинца. Авторы установили, что третий концентрированный поток свинца может быть подвергнут дополнительному рафинированию с помощью средств, известных в данной области техники, для получения потока очищенного твердого свинца в качестве продукта в виде твердого свинца.In an embodiment, the method of the present invention further includes the step of removing at least one contaminant selected from metallic arsenic and tin from the third concentrated lead stream, whereby a purified solid lead stream is obtained as solid lead product. The inventors have found that the third concentrated lead stream can be further refined by means known in the art to obtain a purified solid lead stream as solid lead product.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению данный по меньшей мере один загрязнитель удаляют из третьего концентрированного потока свинца посредством обработки третьего концентрированного потока свинца при температуре, составляющей менее 600°C, с помощью второго основания и второго окислителя, в результате чего образуется четвертый всплывающий дросс, содержащий соединение в виде металлата соответствующего загрязняющего металла, после чего следует отделение четвертого всплывающего дросса от потока очищенного твердого свинца.In an embodiment of the method according to the present invention, this at least one contaminant is removed from the third concentrated lead stream by treating the third concentrated lead stream at a temperature of less than 600° C. with a second base and a second oxidizing agent, resulting in a fourth pop-up dross, containing the compound in the form of a metalate of the corresponding polluting metal, followed by the separation of the fourth pop-up dross from the stream of purified solid lead.
Третий концентрированный пот+6Third Concentrated Sweat+6
ок свинца предпочтительно вводят в контакт с комбинацией NaOH и NaNO3. Химические процессы, которые предусмотрены с данными химическими реагентами, могут быть представлены следующими реакциями:ok lead is preferably contacted with a combination of NaOH and NaNO 3 . Chemical processes that are provided with these chemical reagents can be represented by the following reactions:
Ключевым моментом данных химических процессов является обеспечение возможности образования промежуточного плюмбата натрия (Na2PbO3) посредством реакции (I). Этот промежуточный плюмбат способен вступать в реакцию с примесями As и/или Sn в соответствии с соответствующими реакциями (II) - (III) и каждый раз «захватывает» их в соответствующем соединении в виде металлата натрия, обеспечивая выделение Pb снова в свободном виде. Образованные соединения в виде металлатов натрия представляют собой соответственно арсенат натрия и станнат натрия.The key to these chemical processes is to enable the formation of an intermediate sodium plumbate (Na 2 PbO 3 ) via reaction (I). This intermediate plumbate is capable of reacting with As and/or Sn impurities in accordance with the corresponding reactions (II) - (III) and each time "captures" them in the corresponding compound in the form of sodium metallate, ensuring the release of Pb again in a free form. The compounds formed in the form of sodium metallates are sodium arsenate and sodium stannate, respectively.
Соответствующие соединения в виде металлатов натрия скапливаются во всплывающей фазе, обычно называемой «дроссом» или иногда также «шлаком».The corresponding compounds in the form of sodium metallates accumulate in the floating phase, commonly referred to as "dross" or sometimes also "slag".
Четвертый всплывающий дросс может быть снят с поверхности и может быть подвергнут дополнительной обработке, предпочтительно на этапе предшествующего технологического процесса для извлечения по меньшей мере некоторых из его составляющих.The fourth pop-up dross may be skimmed off the surface and may be subjected to further processing, preferably at a step in a preceding process, to recover at least some of its constituents.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению четвертый всплывающий дросс содержит самое большее 1,0 мас.% хлора, предпочтительно самое большее 1,0 мас.% галогенов в целом.In an embodiment of the method according to the present invention, the fourth pop-up dross contains at most 1.0 wt.% chlorine, preferably at most 1.0 wt.% halogens in total.
Авторы установили, что указанное низкое содержание хлора и/или других галогенов в четвертом всплывающем дроссе делает дросс более пригодным для ввода на этапе предшествующего пирометаллургического процесса, предпочтительно на этапе процесса, на котором по меньшей мере один из металлатов натрия, представляющих собой станнат (соединение с Sn) и арсенат (соединение с As), может быть восстановлен для получения соответствующего металла Sn или As, предпочтительно также вместе с Pb, в конце концов в его элементарном виде.The authors found that the specified low content of chlorine and/or other halogens in the fourth pop-up dross makes the dross more suitable for input at the stage of the previous pyrometallurgical process, preferably at the stage of the process, at which at least one of the sodium metallates, which is a stannate (compound with Sn) and arsenate (compound with As) can be reduced to give the corresponding Sn or As metal, preferably also together with Pb, finally in its elemental form.
Четвертый всплывающий дросс более приемлем на этапе пирометаллургического процесса вследствие ограниченного содержания хлора и/или галогенов в нем. Низкое содержание хлора в дроссе уменьшает риск уноса ценных металлов в газе, выходящем из любого этапа пирометаллургического процесса, на котором образуется отходящий газ, и, следовательно, также уменьшает риск образования липких твердых отложений на охладителях, фильтрах и других предметах оборудования в оборудовании для обработки отходящих газов, связанном с таким этапом пирометаллургического процесса.The fourth pop-up dross is more acceptable at the stage of the pyrometallurgical process due to the limited content of chlorine and/or halogens in it. The low chlorine content of dross reduces the risk of entrainment of valuable metals in the gas leaving any step of the pyrometallurgical process that produces off-gas, and therefore also reduces the risk of sticky solid deposits on coolers, filters and other items of equipment in waste treatment equipment. gases associated with such a stage of the pyrometallurgical process.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению четвертый всплывающий дросс возвращают для переработки на этап способа, предшествующий первому этапу вакуумной дистилляции. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что ценные металлы, в частности, любой захваченный свинец, могут быть легко извлечены в качестве части одного из заданных основных продуктов, получаемых в способе согласно настоящему изобретению. Большая часть свинца, захваченного в четвертом всплывающем дроссе, может предпочтительно оказаться в конце частью основного продукта в виде мягкого свинца, или при необходимости может быть обеспечен ее возврат в третий концентрированный поток свинца, и она может стать частью основного продукта в виде твердого свинца.In an embodiment of the process according to the present invention, the fourth pop-up dross is returned for processing to the process step prior to the first vacuum distillation step. This provides the advantage that valuable metals, in particular any trapped lead, can be easily recovered as part of one of the desired base products produced by the process of the present invention. Most of the lead entrained in the fourth pop-up dross may preferably end up as part of the main product as soft lead or, if necessary, be returned to the third concentrated lead stream and become part of the main product as hard lead.
Преимущество, обеспечиваемое за счет данной возможности рециклинга дросса, состоит в том, что создается возможность получения технологического процесса в целом, имеющего значительно меньшую сложность, в частности, по сравнению с очень сложными путями извлечения при жидкостной химической обработке, описанными в US 1674642.An advantage provided by this dross recycling capability is that it is possible to obtain an overall process that is much less complex, in particular compared to the very complex wet chemical recovery routes described in US 1,674,642.
Пригодность четвертого всплывающего дросса для возвращения для переработки на этап пирометаллургического процесса обеспечивает возможность одновременного удаления на одном этапе технологического процесса/способа более одного загрязнителя из первого концентрированного потока свинца, в данном случае As и Sn вместе. Это является существенным улучшением по сравнению со значительно более сложными операциями рафинирования свинца, описанными в данной области техники. The suitability of the fourth pop-up dross to be recycled back to the pyrometallurgical process step allows more than one contaminant to be removed simultaneously in a single process/process step from the first concentrated lead stream, in this case As and Sn together. This is a significant improvement over the much more complex lead refining operations described in the art.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению третий концентрированный поток свинца содержит по меньшей мере 0,50 мас.% и самое большее 15,0 мас.% сурьмы. Присутствие сурьмы в концентрации в указанном диапазоне обеспечивает преимущество, заключающееся в улучшении свойств основного продукта в виде твердого свинца, получаемого из третьего концентрированного потока свинца, с учетом конечных применений, для которых твердый свинец предпочтителен по отношению к мягкому свинцу.In an embodiment of the method according to the present invention, the third concentrated stream of lead contains at least 0.50 wt.% and at most 15.0 wt.% antimony. The presence of antimony in a concentration in this range provides the advantage of improving the properties of the main solid lead product obtained from the third concentrated lead stream, taking into account end uses in which hard lead is preferred over soft lead.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению второй нижний продукт дополнительно рафинируют для получения основного продукта в виде высокочистого олова. Авторы установили, что второй нижний продукт в высокой степени пригоден для дополнительного рафинирования для получения основного продукта в виде высокочистого олова, имеющего очень высокую экономическую ценность.In an embodiment of the process according to the present invention, the second bottom product is further refined to obtain the main product in the form of high purity tin. The inventors have found that the second bottom product is highly amenable to further refining to produce a high purity tin main product of very high economic value.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению второй нижний продукт обрабатывают металлическим алюминием, предпочтительно с избытком против стехиометрии по отношению к количеству присутствующей сурьмы, при этом обработка предпочтительно сопровождается перемешиванием и охлаждением реакционной смеси до температуры ниже 400°C, после чего следует отделение дросса, содержащего Al/Sb/As, который образуется при данной обработке. Авторы обнаружили, что алюминий легко образует твердые интерметаллические соединения с микропримесями, содержащимися в потоке олова, в частности, с сурьмой. Авторы предпочитают использовать избыток алюминия против стехиометрии, поскольку это является более эффективным для удаления сурьмы, при этом любой остающийся алюминий может быть довольно легко удален, как дополнительно описано в данном документе. Смешивание и охлаждение способствуют реакции и отделению твердых образованных соединений от расплавленного олова. Авторы предпочитают охлаждение до температуры, составляющей приблизительно 250°C, поскольку они установили, что это обеспечивает лучший баланс между скоростью реакции, увеличению которой способствуют высокие температуры, и улучшенным разделением, которому способствуют более низкие температуры. Образованный дросс, содержащий Al/Sb/As, может быть снят и может быть возвращен для переработки на этап предшествующего пирометаллургического процесса. Авторы предпочитают собирать дросс, содержащий Al/Sb/As, в стальные барабаны, которые закрывают и закупоривают для избежания контакта дросса с водой, который может вызвать образование высокотоксичных газов - арсена и/или стибина. Алюминий предпочтительно добавляют в виде гранул, обеспечивающих большую площадь поверхности и не вызывающих проблем, связанных с пылью. Авторы предпочитают добавлять данные гранулы в ванну без сильного перемешивания, предпочтительно статично для избежания возможности взрыва любой мокрой гранулы из-за внезапного контакта с горячим жидким оловом.In an embodiment of the process according to the present invention, the second bottom product is treated with aluminum metal, preferably in excess against stoichiometry with respect to the amount of antimony present, the treatment being preferably accompanied by stirring and cooling the reaction mixture to a temperature below 400°C, followed by separation of the dross containing Al/Sb/As, which is formed during this processing. The authors found that aluminum easily forms solid intermetallic compounds with microimpurities contained in the tin stream, in particular, with antimony. The authors prefer to use an excess of aluminum against stoichiometry as this is more efficient in removing antimony, and any remaining aluminum can be removed quite easily, as further described herein. Mixing and cooling aid in the reaction and separation of the solid compounds formed from the molten tin. The inventors prefer cooling to approximately 250° C. as they have found that this provides a better balance between the rate of reaction enhanced by high temperatures and improved separation facilitated by lower temperatures. The generated dross containing Al/Sb/As can be removed and can be returned for processing to the stage of the previous pyrometallurgical process. The authors prefer to collect the dross containing Al/Sb/As in steel drums, which are closed and plugged to avoid contact of the dross with water, which can cause the formation of highly toxic gases - arsene and/or stibine. The aluminum is preferably added in the form of granules providing a high surface area and no dust problems. We prefer to add these pellets to the bath without vigorous agitation, preferably static to avoid the possibility of any wet pellet exploding due to sudden contact with hot liquid tin.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению второй нижний продукт после обработки алюминием и предпочтительно также после удаления дросса, содержащего Al/Sb/As, обрабатывают третьим основанием, предпочтительно выбранным из NaOH, Ca(OH)2 и Na2CO3, и их комбинаций, более предпочтительно NaOH, после чего следует отделение дросса, содержащего основание, который образуется при данной обработке. Авторы предпочитают снимать дросс, содержащий Al/Sb/As, до добавления третьего основания для того, чтобы потребовалось меньшее количество данного основания. Авторы предпочитают использовать NaOH в качестве третьего основания, поскольку данное соединение образует дросс, содержащий алюминат натрия, который является более приемлемым для возврата для переработки на этап предшествующего пирометаллургического процесса. Авторы предпочитают выполнять данную обработку несколько раз на последовательно повторяющихся этапах и на основе анализа потока олова для определения содержания алюминия в нем для экономии химических реагентов. Предусмотренные химические процессы могут вызывать образование газообразного водорода, так что авторы предпочитают вбросить некоторое количество гранул серы на реакционную жидкость, так что сера будет воспламеняться при температурах горячего процесса и обеспечивать сжигание водорода, который может выделяться в процессе реакции. Дроссу может быть придана жесткость посредством добавления диоксида кремния предпочтительно в виде песка.In an embodiment of the process according to the present invention, the second underproduct, after treatment with aluminium, and preferably also after removal of dross containing Al/Sb/As, is treated with a third base, preferably selected from NaOH, Ca(OH) 2 and Na 2 CO 3 , and combinations thereof , more preferably NaOH, followed by the separation of the dross containing the base, which is formed during this treatment. The authors prefer to remove the Al/Sb/As dross before adding the third base in order to require less of this base. The authors prefer to use NaOH as the third base because this compound forms sodium aluminate-containing dross, which is more suitable for recycle to the upstream pyrometallurgical process. The authors prefer to perform this treatment several times in successive steps and based on the analysis of the tin flow to determine the content of aluminum in it to save chemicals. The envisaged chemical processes can generate hydrogen gas, so the inventors prefer to drop some sulfur granules onto the reaction liquid so that the sulfur will ignite at hot process temperatures and burn hydrogen that may be released during the reaction. The dross can be stiffened by adding silica, preferably in the form of sand.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению второй нижний продукт после обработки третьим основанием обрабатывают серой, после чего следует отделение дросса, содержащего S, который образуется при данной обработке. Сера вступает в реакцию с натрием и образует дросс, содержащий Na2S. Авторы предпочитают увеличивать интенсивность перемешивания в конце данной обработки для втягивания большего количества кислорода из окружающего воздуха, который окисляет серу, остающуюся после реакции, и образующиеся оксиды серы могут без труда выходить из жидкого конечного продукта.In an embodiment of the process according to the present invention, the second underproduct, after treatment with a third base, is treated with sulfur, followed by separation of the S-containing dross that is formed by this treatment. Sulfur reacts with sodium and forms dross containing Na 2 S. The authors prefer to increase the intensity of mixing at the end of this treatment to draw in more oxygen from the surrounding air, which oxidizes the sulfur remaining after the reaction, and the resulting sulfur oxides can easily escape from liquid end product.
В варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению осуществляют мониторинг и/или управление по меньшей мере частью способа с помощью электронных средств, предпочтительно посредством компьютерной программы. Авторы установили, что электронное управление этапами способа согласно настоящему изобретению предпочтительно посредством компьютерной программы обеспечивает преимущество, заключающееся в значительно лучшей обработке с результатами, которые являются значительно более предсказуемыми и которые ближе к целям процесса. Например, на основе измерений температуры, при желании также измерений давления и/или уровня содержания и/или в сочетании с результатами химического анализа проб, отобранных из технологических потоков, и/или результатами анализа, полученными в режиме «он-лайн», управляющая программа может управлять оборудованием, связанным с подачей или отводом электроэнергии, подводом тепла или холодоносителя, регулированием потоков и/или давления. Авторы установили, что такой мониторинг или такое управление особенно предпочтителен/предпочтительно для этапов, которые выполняются в непрерывном режиме, но они также могут быть предпочтительными для этапов, которые выполняются в периодическом или полунепрерывном режиме. Помимо этого результаты мониторинга, полученные во время или после выполнения этапов способа согласно настоящему изобретению, предпочтительно также используются для мониторинга и/или управления другими этапами как частью способа согласно настоящему изобретению и/или технологическими процессами, которые применяются как предшествующие или последующие по отношению к способу согласно настоящему изобретению и как часть общего технологического процесса, в котором технологический процесс/способ согласно настоящему изобретению является только частью. Мониторинг всего общего технологического процесса предпочтительно осуществляют с помощью электронных средств, более предпочтительно посредством по меньшей мере одной компьютерной программы. Управление общим технологическим процессом предпочтительно осуществляют в максимально возможной степени с помощью электронных средств.In an embodiment of the method according to the present invention, at least part of the method is monitored and/or controlled by electronic means, preferably by means of a computer program. The inventors have found that electronically controlling the steps of the method according to the present invention, preferably by means of a computer program, provides the advantage of significantly better handling, with results that are significantly more predictable and closer to the process goals. For example, based on temperature measurements, optionally also pressure and/or level measurements, and/or combined with chemical analysis results of samples taken from the process streams and/or analysis results obtained online, the control program can control equipment related to the supply or removal of electricity, the supply of heat or coolant, regulation of flows and / or pressure. The authors have found that such monitoring or such control is particularly preferred/preferred for steps that are performed in a continuous mode, but they may also be preferred for steps that are performed in a batch or semi-continuous mode. In addition, the monitoring results obtained during or after the execution of the steps of the method according to the present invention are preferably also used to monitor and/or control other steps as part of the method according to the present invention and/or processes that are applied as antecedent or subsequent to the method. according to the present invention and as part of a general technological process, in which the technological process/method according to the present invention is only a part. Monitoring of the entire overall process is preferably carried out by electronic means, more preferably by at least one computer program. The overall process control is preferably carried out as far as possible by electronic means.
Авторы предпочитают, чтобы компьютерное управление также обеспечивало то, чтобы данные и команды передавались от одного компьютера или из одной компьютерной программы по меньшей мере одному другому компьютеру или одной другой компьютерной программе или модулю той же компьютерной программы для мониторинга и/или управления другими технологическими процессами, включая, среди прочего, технологические процессы, описанные в данном документе.The authors prefer that computer control also ensures that data and commands are transmitted from one computer or one computer program to at least one other computer or one other computer program or module of the same computer program for monitoring and / or controlling other technological processes, including, but not limited to, the technological processes described in this document.
ПРИМЕРEXAMPLE
Нижеприведенный пример более подробно показывает, как способ согласно настоящему изобретению может быть осуществлен и как достигается заданный эффект. Пример также показывает, как способ согласно изобретению может быть частью большего общего технологического процесса, в результате которого получают больше основных продуктов. Приложенная фиг.1 показывает схему последовательности этапов способа и последовательность, которые выполняются в данном примере. Составы, приведенные в данном примере, выражены в единицах массы и являются результатом анализа проб, которые брались ежедневно, и усреднения результатов за рабочий период, составляющий 73 дня.The following example shows in more detail how the method according to the present invention can be carried out and how the desired effect is achieved. The example also shows how the process according to the invention can be part of a larger overall process that produces more base products. The attached FIG. 1 shows a flow diagram of the method steps and the sequence that are performed in this example. The compositions given in this example are expressed in units of mass and are the result of analyzing samples taken daily and averaging the results over a working period of 73 days.
На фиг.1 ссылочные позиции обозначают нижеуказанные элементы пунктов формулы изобретения:In figure 1, the reference positions denote the following elements of the claims:
Для анализа потока расплавленного металла отбирают пробу жидкого металла, заливают ее в форму и обеспечивают возможность ее охлаждения до твердого состояния. Одну поверхность твердого образца подготавливают посредством пропускания образца один или предпочтительно несколько раз через фрезерный станок Herzog HAF/2 до тех пор, пока не будет получена чистая и плоская поверхность. После этого чистую и плоскую поверхность образца анализируют, используя устройство Spectrolab M для искровой оптико-эмиссионной спектроскопии (OES) от компании Spectro Analytical Instruments (США), также доступное от компании Ametek (ФРГ), при этом параметры, кристаллы, детекторы и труба могут быть без труда выбраны и адаптированы для получения наиболее подходящих эксплуатационных характеристик для заданной точности и/или предела обнаружения/порога чувствительности. Анализ обеспечивает получение результатов для различных металлов в образце, включая медь, висмут, свинец, олово, сурьму, серебро, железо, цинк, индий, мышьяк, никель, кадмий и даже элементарную серу, и это обеспечивается для большинства данных металлов до предела обнаружения, составляющего приблизительно 1 м.д. по массе.To analyze the flow of molten metal, a sample of liquid metal is taken, poured into a mold and allowed to cool to a solid state. One surface of a solid sample is prepared by passing the sample one or preferably several times through a Herzog HAF/2 milling machine until a clean and flat surface is obtained. After that, a clean and flat surface of the sample is analyzed using the Spectrolab M spark optical emission spectroscopy (OES) device from Spectro Analytical Instruments (USA), also available from Ametek (Germany), while the parameters, crystals, detectors and tube can be be easily selected and adapted to obtain the most appropriate performance for a given accuracy and/or limit of detection/threshold. The analysis provides results for various metals in the sample, including copper, bismuth, lead, tin, antimony, silver, iron, zinc, indium, arsenic, nickel, cadmium and even elemental sulphur, and this is true for most of these metals up to the detection limit, constituting approximately 1 ppm. by weight.
Для анализа дросса авторы изобретения предпочитают использовать способ рентгеновской люминесценции (XRF) с надлежащей калибровкой при предпочтительном использовании рентгенолюминесцентного (XRF) спектрометра PANalytical Axios от компании PANalytical B.V. (Нидерланды). Этот способ также предпочтительнее оптико-эмиссионной спектроскопии (OES), упомянутой выше, для анализа образцов металлов, содержащих значительные количества загрязнителей, таких как поток 6 и потоки, предшествующие ему на схеме последовательности операций на приложенной фиг.1. Кроме того, посредством данного способа характеристики могут быть без труда выбраны и адаптированы для оптимизации результатов в отношении точности и/или предела обнаружения, наиболее подходящих для цели анализа.For dross analysis, the inventors prefer to use an X-ray luminescence (XRF) method with proper calibration, preferably using a PANalytical Axios XRF spectrometer from PANalytical B.V. (Netherlands). This method is also preferred to optical emission spectroscopy (OES) mentioned above for the analysis of metal samples containing significant amounts of contaminants, such as
Исходный материал 1 в виде неочищенного припоя был получен в результате рафинирования материалов, содержащих медь, свинец и олово, на медеплавильном комбинате (непоказанном), который производит промежуточный продукт в виде «черной меди», содержащий приблизительно 85 мас.% Cu. Эта черная медь была затем подвергнута на медеочистительном заводе ряду этапов пирометаллургического рафинирования (непоказанных), на которых получают, с одной стороны, основной продукт в виде меди более высокой чистоты и, с другой стороны, некоторое число побочных продуктов, представляющих собой шлак. В качестве части операций рафинирования исходный материал 1 в виде неочищенного припоя извлекают из некоторых из данных рафинировочных шлаков. Очистку данного неочищенного припоя выполняют посредством последовательности этапов 100 предварительной обработки для удаления значительного количества содержащихся металлических примесей, присутствие которых в противном случае создавало бы риск возникновения проблем на последующих этапах вакуумной дистилляции. Примеси, которые заданы для удаления на этапах очистки, представляют собой главным образом Cu, Fe, Ni и/или Zn, и задача очистки неочищенного припоя до приемлемых уровней состоит в обеспечении возможности дальнейшей ритмичной и безотказной обработки припоя посредством использования вакуумной дистилляции.Raw solder
Неочищенный припой 1 можно было получить из предшествующих операций рафинирования при температуре, составляющей приблизительно 835°C. На первом этапе из последовательности 100 операций очистки припой охлаждали до 334°C, и это выполняли в два этапа. На первом этапе охлаждения неочищенный припой охлаждали до приблизительно 500°C, и первый дросс снимали с поверхности расплавленного жидкого металла. На втором этапе охлаждения неочищенный припой дополнительно охлаждали до 334°C, и второй дросс снимали с поверхности расплавленного жидкого металла. На этапе охлаждения был образован совокупный дросс, который содержал бóльшую часть меди, присутствующей в неочищенном припое, и который был удален в качестве побочного продукта (непоказанного), и возвращен для переработки на один из этапов предшествующего пирометаллургического процесса. Общая скорость потока и концентрации металлов, представляющих интерес, в остающемся припойном промежуточном продукте (потоке 1) представлены в Таблице 1. Содержание меди в припое было уменьшено в среднем до 3,0000 мас.% посредством данной последовательности этапов охлаждения и удаления дросса. Концентрации Fe и Zn в припое также были существенно уменьшены. Все фазы, представляющие собой дросс, образованный во время операции охлаждения, были удалены (не показано) и возвращены для переработки в предшествующий процесс, выполняемый на металлургическом комбинате, с тем, чтобы ценность ценных металлов, содержащихся в дроссе, можно было повысить в максимально возможной степени.
1Unrefined solder
one
Во второй части последовательности 100 операций очистки твердый гидроксид натрия (поток 2) добавляли к припойному промежуточному продукту, соответствующему Таблице 1. На данном этапе обработки обеспечивали связывание цинка посредством гидроксида натрия предположительно для образования Na2ZnO2 и образование отдельной фазы, которая отделялась в виде первого всплывающего твердого дросса от припоя и которую удаляли в виде потока 4. В результате содержание цинка в потоке 6 припоя было дополнительно уменьшено. Количество гидроксида натрия регулировали так, чтобы концентрация Zn в припое была снижена до 13 м.д. по массе (Таблица 2). Дросс, который был образован на данном этапе, был также возвращен для переработки (поток 4) на предшествующий этап на металлургическом комбинате, на котором цинк может быть подвергнут возгонке и извлечен в виде пылевидного оксида цинка.In the second part of the 100 purification sequence, solid sodium hydroxide (stream 2) was added to the solder intermediate according to Table 1. This processing step allowed the zinc to bind with sodium hydroxide presumably to form Na 2 ZnO 2 and form a separate phase which separated as the first floating hard dross from the solder and which was removed as
В следующей части последовательности 100 операций очистки, после добавления гидроксида натрия и удаления фазы первого всплывающего твердого дросса 4 также добавляли некоторое количество элементарной серы (поток 3), составляющее приблизительно 130% с учетом стехиометрии по отношению к количеству меди, присутствующей в металлической фазе, для дополнительного уменьшения содержания меди в припое. Элементарную серу использовали в виде гранул серы, которые можно получить у компании Zaklady Chemiczne Siarkopol, Тарнобжег (Польша). Сера 3 вступала в реакцию главным образом с медью для образования сульфидов меди, которые перемещались во второй всплывающий дросс. Этот второй всплывающий дросс затем удаляли/снимали в виде потока 5 и возвращали для переработки на соответствующий этап предшествующего технологического процесса. После добавления серы на этапе 100 дополнительное количество гидроксида натрия (поток 2) добавляли для химического связывания любых остающихся следовых количеств серы для образования еще одного дросса. После обеспечения возможности протекания реакции в течение некоторого времени небольшое количество гранулированной серы 3 разбрасывали/распределяли по поверхности ванны. Сера воспламенялась и обеспечивала сжигание любого водорода, который мог выделиться из жидкости в качестве побочного продукта реакции. После этого небольшое количество белого песка разбрасывали/распределяли над ванной для высушивания/повышения жесткости дросса перед его удалением из процесса (поток, не показанный на чертеже) и его возвратом для переработки на этап предшествующего технологического процесса. Очищенный припой, полученный таким образом (поток 6, скорость и состав которого приведены в Таблице 2), содержал только 38 м.д. Cu и был дополнительно обработан в виде расплавленной припойной смеси, полученной на этапе 100 предварительной обработки, посредством вакуумной дистилляции на этапе 200. Второй всплывающий дросс 5 был подвергнут переработке в предшествующем процессе рафинирования с тем, чтобы содержание ценных металлов в нем можно было повысить.In the next part of the sequence of 100 purification operations, after adding sodium hydroxide and removing the phase of the first floating
смесь - 6Molten solder
mixture - 6
Расплавленная припойная смесь 6 была подвергнута дополнительной обработке посредством использования вакуумной дистилляции (этап 200) при средней температуре 982°C и среднем абсолютном давлении 0,012 мбар (1,2 Па). В результате этапа вакуумной дистилляции получали два потока продуктов. С одной стороны, получали в качестве потока 7 дистиллятного продукта первый концентрированный поток свинца, который содержал главным образом свинец, и, с другой стороны, получали в качестве первого нижнего продукта 8 первого этапа 200 дистилляции поток продукта, который содержал главным образом олово. Скорости потоков и составы данных двух потоков 7 и 8 продуктов, получаемых в результате дистилляции, представлены в Таблице 3.The
вакуумной дистилляции 200
8Lower
eight
Первый этап 200 вакуумной дистилляции выполняли в непрерывном режиме, и была обеспечена возможность выполнения данного этапа в течение промежутка времени, составляющего приблизительно три (3) года, при этом не наблюдалось никакое блокирование или засорение оборудования для дистилляции, вызываемое образованием интерметаллических соединений.The first
Первый концентрированный поток 7 свинца был получен из оборудования для дистилляции при температуре, составляющей приблизительно 562°C. Температуру потока 7 регулировали так, чтобы она стала равной приблизительно 450°C, при перемешивании перед подверганием данного потока дополнительному рафинированию. Обеспечивали возможность накопления следующих друг за другом объемов, соответствующих 100-120 тоннам потока 7, в резервуаре. Эти объемы были подвергнуты порциями операции 700 рафинирования мягкого свинца. Пробу отбирали из каждой порции и анализировали для определения содержания As, Sn и Sb, чтобы определить количества твердого гидроксида натрия (поток 24) и твердого нитрата натрия (поток 25), которые требовались для реакции с As, Sn и Sb, присутствующими в металлической фазе, и данные количества добавляли в качестве первого основания и первого окислителя. Отбор проб и анализ повторяли после обеспечения возможности протекания реакции в течение некоторого времени и после удаления третьего всплывающего дросса 26, образующегося в результате реакции. Если результат был неудовлетворительным, данный этап способа повторяли. Для общего объема мягкого свинца, который был получен за рабочий период, составляющий 73 дня, 29,3 метрической тонны гидроксида натрия (401 кг в день) и 15,5 метрической тонны нитрата натрия (212 кг в день) использовали в способе для удаления большей части из в среднем 46 кг As в день, 62 кг Sn в день и 138 кг Sb в день, при этом в среднем в день удаляли 246 кг данных 3 элементов вместе, которые присутствовали в исходном материале, подаваемом на этап 700 в виде потока 7. Для каждой порции на данном этапе рафинирования была образована фаза третьего всплывающего дросса, который содержал бóльшую часть As, Sn и Sb, присутствующих в первом концентрированном потоке 7 свинца, и который был удален в качестве побочного продукта (поток 26). Пробу отбирали из фазы третьего всплывающего дросса и анализировали для определения содержания хлора, используя метод согласно стандарту DIN EN 14582. Анализ показал присутствие хлора в количестве, составляющем приблизительно 129 м.д. по массе. Основной продукт 27 в виде мягкого свинца затем заливали в формы и обеспечивали возможность его затвердевания и охлаждения для получения свинцовых чушек.The first
Для большинства порций небольшое количество меди 23 добавляли в исходный материал для этапа 700 для получения некоторого количества мягкого свинца, содержащего Cu. Небольшое количество присутствующей меди обеспечивает улучшение механических свойств мягкого свинца, что делает мягкий свинец более пригодным для прокатки в тонкий слой/пленку из свинца для строительной отрасли или для покрытия поверхностей свинцом. Некоторое число порций, которые имели содержание Bi выше среднего, также отделяли в качестве мягкого свинца с повышенной концентрацией Bi, приемлемого в определенных конечных применениях и обеспечивающего преимущество, заключающееся в том, что исходные материалы, содержащие Bi, становятся более приемлемыми для способа согласно настоящему изобретению и/или для предшествующих технологических процессов, обеспечивающих сырье для данного способа. Это рафинирование мягкого свинца выполняли периодически/порциями в том же оборудовании, что и оборудование, в котором выполняют рафинирование твердого свинца, которое дополнительно рассмотрено ниже. В результате перехода между порциями мягкого свинца и твердого свинца образуется некоторое количество материала с промежуточным качеством, который реализуют на рынке в качестве «нерафинированного мягкого свинца». Среднедневные объемы выпуска (в течение рассматриваемого периода производства длительностью 73 дня) и составы данных различных потоков 27 продуктов в виде мягкого свинца приведены в Таблице 4.For most portions, a small amount of
(% масс)(% mass)
27soft lead products
27
Первый нижний продукт 8, получаемый на первом этапе 200 вакуумной дистилляции, смешивали с третьим нижним продуктом 22, получаемым на последующем третьем этапе 600 вакуумной дистилляции, и смесь подавали в четвертую зону первого кристаллизатора, имеющего 12 температурных зон. Кристаллизатор представлял собой цилиндрический резервуар, слегка наклоненный из полностью горизонтального положения, и содержал внутренний вращающийся шнек для перемещения образующихся кристаллов от нижнего конца к верхнему концу цилиндрического резервуара. Температурные зоны были пронумерованы от 0 до 11 от нижнего конца до верхнего конца. С помощью соответствующих нагревательных и охлаждающих средств создавали профиль температур внутри кристаллизатора. Температуру зоны 3, в которую поступал исходный материал, регулировали так, чтобы она составляла приблизительно 210°C. Температуру увеличивали ступенчато от зоны 3 до зоны 11 (230-250°C), находящейся вверху в кристаллизаторе, из которой кристаллы с повышенной концентрацией олова удаляли из устройства. Температуру незначительно уменьшали в кристаллизаторе в направлении вниз от зоны 3 до зоны 0 (199°C), но снова повышали в зоне 0 до приблизительно 220°C, чтобы гарантировать то, что температура в данной зоне всегда будет оставаться выше линии ликвидуса на фазовой диаграмме, так что избегали любого нароста из твердых веществ на лопастях шнека, что могло бы в противном случае привести к необходимости вмешательства оператора и временного вывода оборудования из эксплуатации.The first
Перед подачей потока исходного материала в кристаллизатор поток пропускали через буферный резервуар, обладающий способностью удерживать объем продукта, полученный в течение нескольких часов, при этом некоторое перемешивание в данном резервуаре обеспечивает сглаживание любых изменений температуры, которые могли возникнуть на предшествующих этапах, так что температура исходного материала, поступающего в зону 3 кристаллизатора, является довольно постоянной, и любые изменения ее являются очень медленными. Кроме того, температуру исходного материала, поступающего в зону 3, поддерживают несколько более высокой, чем температура в зоне 3 кристаллизатора, для предотвращения образования твердых веществ в системе подачи. При входе в зону 3 кристаллизатора поток исходного материала охлаждается, и его температура оказывается в пределах интервала, в котором поток, имеющий данный состав, разделяется на твердую фазу, состоящую из кристаллов малого размера, которые имеют увеличенное содержание олова, и находящуюся в равновесии с жидкой фазой, которая имеет меньшее содержание олова, но большее содержание свинца и благородных металлов. Повышение температуры жидкости, перемещающейся вниз в кристаллизаторе из зоны 1 дальше вниз в зону 0, обеспечивало преимущество, заключающееся в том, что был предотвращен нарост из твердых веществ на периферии лопастей шнека в нижней части цилиндрического резервуара, так что оставалось достаточное пространство под лопастями шнека для обеспечения возможности протекания жидкости от верхнего конца цилиндрического резервуара к нижнему концу.Before entering the feed stream into the crystallizer, the stream was passed through a buffer tank capable of holding the volume of product produced over several hours, with some agitation in this tank ensuring that any temperature changes that may have occurred in the preceding steps are smoothed out so that the temperature of the feed material , entering the
Кристаллизатор был наклонен так, что жидкая фаза в резервуаре могла легко перемещаться под действием силы тяжести от конца, расположенного на большей высоте, к нижнему концу устройства. Вращающийся шнек, расположенный внутри кристаллизатора, обеспечил перемещение кристаллов в противоположном направлении через непрерывную жидкую фазу, имеющуюся в кристаллизаторе. Уровень жидкости в кристаллизаторе поддерживали ниже места «перелива» для кристаллов с целью минимизации захвата жидкости вместе с первым продуктом с повышенной концентрацией олова, но на достаточной высоте для содействия передаче тепла от стенки резервуара содержимому резервуара. Кристаллы, путь которых заканчивается на конце с большей высотой, имели повышенную концентрацию олова, и по существу весь свинец и благородные металлы из исходного материала извлекали в виде жидкого первого отводимого продукта, выходящего из кристаллизатора на нижнем конце. Кроме того, этот первый отводимый продукт содержал олово в значительном количестве, но с концентрацией, уровень которой ниже уровня концентрации олова в исходном материале, подаваемом в кристаллизатор.The mold was tilted so that the liquid phase in the reservoir could easily move by gravity from the higher end to the lower end of the device. A rotating screw inside the mold allowed the crystals to move in the opposite direction through the continuous liquid phase present in the mold. The liquid level in the crystallizer was kept below the crystal "overflow" to minimize liquid entrainment along with the first product with increased tin concentration, but high enough to facilitate heat transfer from the vessel wall to the contents of the vessel. The crystals ending at the higher end had an increased concentration of tin, and substantially all of the lead and precious metals from the feed material were recovered as a liquid first effluent exiting the mold at the lower end. In addition, this first withdrawn product contained tin in a significant amount, but at a concentration below the level of the tin concentration in the raw material fed to the mold.
Кристаллы Sn были извлечены из верхнего конца первого кристаллизатора и были введены в четвертую зону (снова зону 3) второго кристаллизатора, также имеющего 12 температурных зон, пронумерованных от 0 до 11. Во втором кристаллизаторе также применяли профиль температур, аналогичный профилю температур в первом кристаллизаторе, что вызывало дополнительное отделение второго жидкого отводимого продукта от первых кристаллов с повышенной концентрацией олова до того, как данные кристаллы выйдут из второго кристаллизатора на верхнем конце (поток 10).The Sn crystals were removed from the upper end of the first mold and were introduced into the fourth zone (
Сурьма, поступающая вместе с исходным материалом в кристаллизатор, в основном повторяет путь основного потока олова. Продукт, отводимый из второго кристаллизатора, возвращали в первый кристаллизатор, где он смешивался с исходным материалом. Когда полагали, что концентрация Pb избыточна, продукт, отводимый из второго кристаллизатора, временно возвращали в исходный материал, подаваемый на предшествующий первый этап 200 вакуумной дистилляции, для поддержания более высокого фактора концентрации Ag от потока 8 нижнего продукта, получаемого в результате вакуумной дистилляции, до получаемого в результате, первого жидкого отводимого продукта 9 с повышенной концентрацией серебра. Кроме того, когда повышена концентрация Cu в потоках, получаемых в кристаллизаторах, и, следовательно, также в продукте, отводимом из второго кристаллизатора, этот отводимый продукт по меньшей мере временно предпочтительно возвращают для переработки на этап технологического процесса, более ранний, чем подача исходного материала в первый кристаллизатор, предпочтительно возвращают в исходный материал, подаваемый на первый этап из последовательности 100 операций очистки, для смешивания с неочищенной припойной композицией 1.Antimony, which enters the mold along with the initial material, basically repeats the path of the main flow of tin. The product withdrawn from the second mold was returned to the first mold where it was mixed with the starting material. When the Pb concentration was considered to be excessive, the product withdrawn from the second crystallizer was temporarily returned to the feed fed to the preceding first
Первый жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра выходил из первого кристаллизатора в виде побочного продукта, представляющего собой сплав Sn и Pb и содержащего бóльшую часть Ag, присутствующего в исходном материале, подаваемом в кристаллизатор. Скорости потоков и составы потоков 9 и 10 продуктов, выходящих из комплекта, состоящего из 2 кристаллизаторов, на этапе 300, приведены в Таблице 5. Было установлено, что Sb также имеет повышенную концентрацию в первой кристаллической фазе с повышенной концентрацией олова, выходящей из второго кристаллизатора, но некоторое количество Sb также извлекали в первом жидком отводимом продукте с повышенной концентрацией серебра. В Таблице 5 представлены результирующий/чистый отводимый объем жидкого отводимого продукта 9 с повышенной концентрацией серебра и его состав. Возврат жидкого отводимого продукта с повышенной концентрацией серебра из нижнего конца первого кристаллизатора в исходный материал, подаваемый в первый кристаллизатор, осуществляли временно и в зависимости от его состава для дополнительного повышения фактора концентрации Ag от исходного материала, подаваемого в кристаллизаторы (потоки 8+22), до получаемого в результате, первого жидкого отводимого продукта 9 с повышенной концентрацией серебра.The first liquid effluent with elevated silver concentration exited the first mold as a by-product, which is an alloy of Sn and Pb and contains most of the Ag present in the feed to the mold. The flow rates and compositions of
9First liquid product with higher concentration of silver
9
10The first product with a higher concentration of tin
ten
Получаемый в результате, первый жидкий отводимый продукт 9 с повышенной концентрацией серебра был перемещен из первого кристаллизатора на последующий этап очистки (непоказанный) для извлечения всех благородных металлов, а также Sn и Pb. Для этой цели жидкий отводимый продукт с повышенной концентрацией серебра отливали в виде анодов и подвергали этапу электролиза, на котором получали катоды, содержащие чистые Pb и Sn, и остальные металлы оставались в анодном шламе. Типовые условия данного этапа электролиза: электролит на основе гексафторкремниевой кислоты (H2SiF6), фтороборной кислоты и/или фенилсульфоновой кислоты; температура - приблизительно 40°C; плотность тока - 140-200 A/м2; расстояние между электродами - приблизительно 100 мм. В состав анодов может быть добавлена сурьма, как правило, до концентрации, составляющей приблизительно 1,5 мас.% Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что анодный шлам остается прикрепленным к анодам и не подвергается диспергированию в электролите. Для предотвращения образования покрывающей пленки на всей поверхности анодов, что приводит к торможению электролиза, часть анодов может быть периодически и в последовательном порядке извлечена из ванны, анодный шлам на них может быть удален, например, механически, и затем очищенные аноды могут быть снова размещены в электролизере. Аноды также могут быть выполнены с такой конструкцией, что очищенные аноды будут достаточно тонкими, так что более экономичным и/или эффективным будет расплавление их для получения новых анодов. Данный анодный шлам (в среднем приблизительно 180 кг в день) отделяли, например, посредством фильтрации от унесенного/захваченного электролита, и данный анодный шлам содержал приблизительно 20 мас.% серебра, а также золото со значительно меньшей концентрацией вместе с большей частью остальных металлов, присутствующих в первом жидком отводимом продукте с повышенной концентрацией серебра, включая сурьму и любые металлы платиновой группы (МПГ). Анодный шлам подвергали дополнительной обработке для извлечения серебра и остальных благородных металлов. Фильтрат возвращали в электролизер.The resulting first silver concentrated
Первые кристаллы 10 с повышенной концентрацией олова, получаемые во втором кристаллизаторе, подвергали дополнительной обработке посредством второго этапа 400 вакуумной дистилляции, выполняемого при средней температуре 1049°C и среднем абсолютном давлении 0,005 мбар (0,5 Па). За рабочий период, составляющий 73 дня, сырье 11, содержащее свинец, в количестве 157,6 тонны, в среднем приблизительно 2,2 метрической тонны в день, добавляли постепенно к первым кристаллам с повышенной концентрацией олова для поддержания низкой температуры затвердевания дистиллятного продукта, получаемого на этапе 400. Скорость потока и состав потока 11 приведены в Таблице 6.The first tin-
11Raw materials containing Pb
eleven
На втором этапе 400 вакуумной дистилляции получали два потока продуктов. С одной стороны, получали в качестве дистиллятного продукта 12 поток продукта, который содержал главным образом бóльшую часть свинца, сурьмы и серебра из исходного материала плюс некоторое количество олова, и, с другой стороны, получали в качестве второго нижнего продукта 13 поток продукта, который содержал главным образом олово только со следовыми количествами других компонентов. Скорости потоков и составы данных двух потоков 12 и 13 продуктов, получаемых при дистилляции, показаны в Таблице 7.The second
вакуумной дистилляцииvacuum distillation
13Lower
13
Второй этап 400 вакуумной дистилляции выполняли в непрерывном режиме, и была обеспечена возможность выполнения данного этапа в течение промежутка времени, составляющего приблизительно три (3) года, при этом не наблюдалось никакое блокирование или засорение оборудования для дистилляции, вызываемое образованием интерметаллических соединений.The second
Второй нижний продукт 13, получаемый на этапе 400, был подвергнут дополнительному рафинированию порциями на трех этапах, следующих друг за другом и показанных совместно на схеме последовательности операций в виде этапа 500 рафинирования олова. Первый этап рафинирования олова состоял в охлаждении второго нижнего продукта 13 и добавлении некоторого количества алюминиевых гранул (поток 14) во второй нижний продукт, который имел среднюю температуру 430°C, при перемешивании для обеспечения реакции с Sb и As и удаления Sb и As до уровня концентрации, соответствующего установленным международным промышленным стандартам. Количество Al, подлежащего добавлению, определяли на основе анализа второго нижнего продукта 13, и оно включало дополнительное количество с учетом требования по соотношению выше стехиометрического. Состав снова анализировали после реакции, и, если результат был недостаточным, в частности, в отношении содержания Sb, вводили дополнительное количество Al для инициирования второго этапа реакции. В целом алюминий использовали в среднем в количестве, составляющем приблизительно 4,3 кг Al на метрическую тонну второго нижнего продукта 13. Приблизительно через 30 минут после последнего добавления нагрев и перемешивание прекращали, и обеспечивали возможность охлаждения жидкой расплавленной металлической композиции. Во время этого охлаждения до температуры, составляющей в среднем приблизительно 250°C, образовывался слой дросса, содержащего Al/Sb/As, и этот дросс периодически снимали с поверхности расплавленного жидкого металла. Дросс собирали и хранили в сухих, закрытых и имеющих двойные стенки, стальных бочках для предотвращения контакта с водой или влагой, который может привести к образованию стибина и/или арсина. Бочки удаляли в качестве побочного продукта (поток 17) и возвращали для переработки на этап предшествующего пирометаллургического процесса, на котором их вводили неоткрытыми в жидкую ванну расплавленного металла и/или шлака, избегая тем самым какого-либо риска контакта с влагой.The second
После повышения температуры продукта в виде олова снова до приблизительно 330°C расплавленный жидкий металл подвергали второму этапу рафинирования олова, на котором твердый гидроксид натрия (поток 15) добавляли в качестве третьего основания. На данном этапе обработки связывание алюминия осуществлялось посредством гидроксида натрия предположительно для образования Na3AlO3, и происходило образование отдельной фазы, которая отделялась в виде всплывающего твердого дросса от расплавленного жидкого металла, и которую удаляли в виде потока 18. После обеспечения возможности протекания реакции в течение некоторого времени небольшое количество гранулированной серы разбрасывали/распределяли по поверхности ванны. Сера воспламенялась и обеспечивала сжигание любого водорода, который мог выделиться из расплавленного жидкого металла в качестве побочного продукта реакции. В результате содержание алюминия во втором нижнем продукте 13 дополнительно уменьшалось. Количество гидроксида натрия, подлежащего добавлению, регулировали так, чтобы концентрация алюминия во втором нижнем продукте уменьшалась до значений ниже предела обнаружения, составляющего 1 м.д. по массе (Таблица 8). Дросс, который образовывался на данном этапе, также возвращали для переработки (поток 18) на этап предшествующего пирометаллургического технологического процесса.After raising the temperature of the tin product back to about 330° C., the molten liquid metal was subjected to a second tin refining step in which solid sodium hydroxide (stream 15) was added as the third base. In this processing step, aluminum binding was carried out with sodium hydroxide, presumably to form Na 3 AlO 3 , and a separate phase was formed, which separated as a floating solid dross from the molten liquid metal, and which was removed as
На третьем и последнем этапе рафинирования олова некоторое количество элементарной серы (поток 16) добавляли для дополнительного уменьшения содержания меди в расплавленном жидком металле и для удаления любого гидроксида натрия, который оставался после второго этапа рафинирования олова. В качестве элементарной серы использовали серу в гранулированном виде, которую можно получить у компании Zaklady Chemiczne Siarkopol, Тарнобжег (Польша). Сера 16 вступала в реакцию главным образом с медью для образования сульфидов меди и с гидроксидом натрия для образования Na2SO2, которые перемещались в фазу еще одного всплывающего дросса. После добавления серы обеспечивали работу мешалки в течение приблизительно 10 минут для окисления любых остающихся следовых количеств серы и образования еще одного дросса. Дросс снимали с расплавленного жидкого металла в виде потока 19. Полученный таким образом, основной продукт в виде высокочистого Sn (поток 20, скорость и состав которого представлены в Таблице 8) содержал только 14 м.д. Cu, и его отливали в слитки массой 22 кг, слитки складывали в штабель, взвешивали и обвязывали. Дросс 19, содержащий серу, подвергали переработке на этапе предшествующего пирометаллургического процесса.In the third and final tin refining step, some elemental sulfur (stream 16) was added to further reduce the copper content of the molten liquid metal and to remove any sodium hydroxide that remained from the second tin refining step. Sulfur in granular form was used as elemental sulfur, which can be obtained from Zaklady Chemiczne Siarkopol, Tarnobrzeg (Poland).
20High purity Sn
twenty
Дистиллятный продукт 12, получаемый на втором этапе 400 вакуумной дистилляции, подвергали дополнительной обработке на третьем этапе 600 вакуумной дистилляции, выполняемом при средней температуре 1000°C и среднем абсолютном давлении 0,033 мбар (3,3 Па). На третьем этапе 600 вакуумной дистилляции получали два потока продуктов. С одной стороны, получали в качестве дистиллятного продукта 21 поток продукта, который содержал главным образом свинец и сурьму, и, с другой стороны, получали в качестве третьего нижнего продукта 22 поток продукта, который содержал главным образом олово и часть сурьмы, а также бóльшую часть благородных металлов, присутствующих в исходном материале для дистилляции. Скорости потоков и составы данных двух потоков 21 и 22 продуктов, получаемых в результате дистилляции, показаны в Таблице 9.The
22Lower
22
Третий этап 600 вакуумной дистилляции выполняли в непрерывном режиме, и была обеспечена возможность выполнения данного этапа в течение промежутка времени, составляющего приблизительно три (3) года, при этом не наблюдалось никакое блокирование или засорение оборудования для дистилляции, вызываемое образованием интерметаллических соединений.The third
Третий нижний продукт 22 возвращали для переработки в первый кристаллизатор, используемый на предшествующем этапе 300, в котором его смешивали с первым нижним продуктом 8, получаемым на этапе 200, для извлечения ценных металлов, содержащихся в нем.The third
Дистиллятный продукт 21 подвергали дополнительному рафинированию на этапе 800 порциями в том же оборудовании, которое использовалось во время этапа 700 рафинирования мягкого свинца, который выполняли для первого концентрированного потока свинца как потока 7 дистиллятного продукта, получаемого на первом этапе 200 вакуумной дистилляции. Кроме того, в течение рабочего периода, составляющего 73 дня, еще 810,2 метрической тонны дистиллятного продукта, полученного на третьем этапе вакуумной дистилляции, который оставался от предыдущих производственных циклов (поток 29), в среднем приблизительно 11,1 тонны в день, смешивали с потоком 21 и рафинировали вместе с ним. Рафинирование данного твердого свинца выполняли порциями с общим объемом подаваемого исходного материала, составляющим 100-120 тонн. В течение 73 дней, соответствующих времени работы, рассматриваемому в данном примере, приблизительно 9 дней были затрачены на рафинирование 1159 тонн твердого свинца при приблизительно 129 тоннах в день, и в течение 43 дней оборудование использовалось для рафинирования в совокупности 4400 тонн продуктов в виде мягкого свинца, как описано выше, в среднем при приблизительно 102 тоннах в день.The
Исходный материал в виде расплавленного жидкого металла, подаваемый на этап 800 рафинирования твердого свинца, сначала нагревали до приблизительно 450°C при одновременном перемешивании. Пробу отбирали и анализировали для определения содержания As и Sn, чтобы определить количества твердого гидроксида натрия (поток 30) и твердого нитрата натрия (поток 31), которые считались необходимыми для удаления As и Sn из фазы расплавленного жидкого металла, и данные количества добавляли в качестве второго основания и второго окислителя. За рабочий период, составляющий 73 дня, который рассматривался для данного примера, всего 15,2 метрической тонны гидроксида натрия (в среднем 208 кг в день) и 7,6 метрической тонны нитрата натрия (в среднем 104 кг в день) были добавлены на данном этапе рафинирования для удаления большей части из в среднем 26 кг As в день и 32 кг Sn в день, которые поступали на этап 800 вместе с потоками 21 и 29. Почти вся сурьма из 1502 кг Sb в день, присутствующая в потоках исходного материала, подаваемых на этап 800 рафинирования твердого свинца, оставалась в продукте 28 в виде очищенного твердого свинца. В результате данного этапа рафинирования твердого свинца была образована общая фаза четвертого всплывающего дросса, который содержал бóльшую часть As и Sn, присутствующих в дистиллятных продуктах 21 и 29, и который был удален в качестве побочного продукта (поток 32). Пробу отбирали из фазы четвертого всплывающего дросса и анализировали для определения содержания хлора, используя метод согласно стандарту DIN EN 14582. Анализ показал присутствие хлора в количестве, составляющем приблизительно 130 м.д. по массе. Скорость потока и состав потока 28 конечного продукта в виде очищенного твердого свинца приведены в Таблице 10.The molten liquid metal feedstock supplied to the solid
28solid lead
28
Таким образом, целью данного этапа рафинирования твердого свинца на этапе 800 было только удаление всего в среднем 58 кг примесей в день, что значительно меньше по сравнению с заданным удаляемым количеством на этапе 700. Кроме того, концентрации As и Sn в исходном материале, подаваемом на этап 800, также были более высокими, чем их концентрации в исходном материале, подаваемом на этап 700. Следовательно, цели этапа 800 достигаются значительно легче, чем цели этапа 700. По отношению к общему количеству (As+Sn+Sb), которое поступает на соответствующие этапы 700 и 800 рафинирования свинца, на этапе 800 расходуется значительно меньше химических реагентов, а также образуется значительно меньшее количество всплывающего дросса, чем на этапе 700, что также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что возникает меньше затрат, связанных с возвратом всплывающего дросса для переработки в предшествующий пирометаллургический технологический процесс. Также было установлено в результате наблюдений, что на этапе 800 As и Sn можно было успешно удалить до очень низких уровней содержания, при этом почти не требовалось удалять какую-либо сурьму Sb.Thus, the goal of this solid lead refining step in
Из полного описания данного изобретения специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение может быть реализовано в широком диапазоне параметров в пределах того, что было заявлено, без отхода от объема изобретения, определяемого формулой изобретения.From the full description of the present invention, those skilled in the art will appreciate that the invention may be practiced over a wide range of parameters within what has been claimed without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
Claims (63)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19154610.0 | 2019-01-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2780328C1 true RU2780328C1 (en) | 2022-09-21 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102534249A (en) * | 2012-02-22 | 2012-07-04 | 郴州丰越环保科技有限公司 | Method for refining tin from high-silver crude tin |
CN103667744B (en) * | 2013-12-13 | 2015-10-28 | 来宾华锡冶炼有限公司 | A kind of production method containing Sn99.99% grade tin |
CN105970003A (en) * | 2016-07-13 | 2016-09-28 | 来宾华锡冶炼有限公司 | Device and method for gathering silver metal from rough soldering tin |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102534249A (en) * | 2012-02-22 | 2012-07-04 | 郴州丰越环保科技有限公司 | Method for refining tin from high-silver crude tin |
CN103667744B (en) * | 2013-12-13 | 2015-10-28 | 来宾华锡冶炼有限公司 | A kind of production method containing Sn99.99% grade tin |
CN105970003A (en) * | 2016-07-13 | 2016-09-28 | 来宾华锡冶炼有限公司 | Device and method for gathering silver metal from rough soldering tin |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОРОЛЕВ А.А. и др. Кинетика испарения металлов из Sb-Pb-Ag сплава при вакуумной перегонке. Вестник ЮУрГУ. Серия "Металлургия", N4, т.17, 2017, с. 101-109. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
BE1024606B1 (en) | IMPROVED SOLDER AND METHOD FOR PRODUCING HIGH PURITY LEAD | |
CN113316654B (en) | Improved tin production, including compositions containing tin, lead, silver and antimony | |
JP7463380B2 (en) | Improved method for producing high purity lead. | |
RU2780328C1 (en) | Advanced production of tin including a composition containing tin, lead, silver, and antimony | |
EP3918098B1 (en) | Improved co-production of lead and tin products | |
RU2786016C1 (en) | Improved method for production of high-pure lead | |
RU2784362C1 (en) | Improved combined production of lead and tin products | |
TWI835979B (en) | Improved co-production of lead and tin products | |
US4427629A (en) | Process for metal-enrichment of lead bullion | |
RU2772863C2 (en) | Improvement of production of copper/tin/lead | |
RU2784865C2 (en) | Improved method for solder production | |
PL50841B1 (en) |