Способ переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы

 

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к аффинажу золота и серебра. Способ переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы, включает выщелачивание с получением золотосеребряного продукта и его последующую переработку. При этом выщелачивание ведут сульфитным раствором при массовой концентрации Na₂SO₃ 300-400 г/л и Ж : Т = 14-15:1; из пульпы отделяют золотосодержащий продукт, а из раствора осаждают серебро. Способ позволяет повысить эффективность переработки хлоридного шлака, снизить энергозатраты. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к аффинажу золота и серебра.

В процессе рафинирования золотосеребряных сплавов методом хлорирования в расплаве (процесс Миллера) образуется хлоридный шлак. Данный промпродукт содержит до 6% золота, в основном в виде мелких включений металла, 55-70% хлорида серебра, 5-30% хлоридов неблагородных металлов, в основном меди и железа, 10-20% оксидов кремния, бора, натрия, поскольку в процессе хлорирования при температуре 1150^oC на поверхность расплава металла подгружают буру и кварцевый песок. Хлоридный шлак перерабатывают для извлечения благородных металлов.

Известен способ переработки хлоридного шлака /1/, по которому первичный хлоридный шлак (ПХШ) от процесса Миллера переплавляют при температуре 1100-1200^oC с добавкой 4% карбоната натрия. При этом примерно пятую часть серебра восстанавливают по реакции (1): 2AgCl + Na₂CO₃ ---> 2Ag +2NaCl +CO₂+1/2O₂ (1) Восстановленное серебро коллектирует большую часть (до 90%) золота, находящегося в хлоридном шлаке.

Полученный серебрянозолотой сплав направляют на хлорирование вместе с новой партией сырья. Обеззолоченный вторичный хлоридный шлак гранулируют выливанием в воду и обрабатывают подогретым солянокислым раствором в присутствии окислителя (NaClO₃). Осадок очищенного хлорида серебра восстанавливают металлическим цинком в пульпе. Цементное серебро с остатками золота отфильтровывают, сушат, плавят на аноды, которые направляют на электролитическое рафинирование серебра.

Недостатками известного способа являются: - нет разделения золота от серебра; - значительные затраты и многооперационность технологии (восстановительная плавка, выщелачивание вторичного хлоридного шлака, восстановление цинком серебра); - выделение при восстановительной плавке ПХШ пыли (до 10%), возгонов из хлоридов цветных металлов, необходимость их переработки для извлечения благородных металлов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятым за прототип является способ переработки хлоридного шлака /2/, по которому хлоридный шлак с карбонатом натрия подвергают восстановительному обжигу при температуре 500-600^oC. Полученный спек подвергают водному выщелачиванию. Твердый осадок после сушки плавят, в результате получая золотосеребряный сплав и шлак. Данная технология по сравнению с /1/ позволяет повысить извлечение благородных металлов в целевой серебрянозолотой сплав, однако имеет следующие недостатки: - нет разделения золота и серебра; - наличие энергоемкой операции обжига, для осуществления которой требуется специальное оборудование.

Задачей изобретения является повышение эффективности переработки хлоридного шлака, снижение энергозатрат и уменьшение "задалживаемости" золота.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в упрощении технологической схемы переработки хлоридного шлака.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы, включающем выщелачивание с получением золотосеребряного продукта и его последующую переработку, согласно изобретению, выщелачивание ведут сульфитным раствором, из пульпы отделяют золотосодержащий продукт, а из раствора осаждают серебро. Причем выщелачивание ведут при следующих условиях: отношение жидкого к твердому (Ж : Т) - 14-15:1; массовая концентрация Na₂SO₃ в растворе 300 - 400 г/л.

Физико-химическая сущность заявляемого способа основывается на растворении хлорида серебра сульфитным раствором, с образованием комплекса Na₅[Ag(SO₃)₃. Золото, а также бура и кварц, содержащиеся в хлоридном шлаке, в этих условиях не растворяются и концентрируются в твердом осадке, после плавки которого получают золотой сплав с массовой долей золота более 96%.

Серебро из сульфитного раствора восстанавливают (осаждают) нагреванием до 80-90^oC и добавлением щелочи по реакции (2): Массовая доля серебра в слитке после плавки восстановленного серебра составляет 99,0-99,9%.

Применение сульфитного выщелачивания позволяет снизить энергозатраты за счет удаления энергоемкой операции обжига и уменьшения "задалживания" золота в технологии аффинажа серебра за счет выделения его в отдельный продукт.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что для выщелачивания хлоридного шлака используют сульфитный раствор. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники.

Заявляемый способ переработки хлоридного шпака соответствует требованию "изобретательского уровня", так как обеспечивает упрощение технологической схемы за счет разделения золота от серебра при переработке хлоридного шлака. В результате снижаются энергозатраты, уменьшается "задалживаемость" золота, то есть повышается эффективность переработки хлоридных шлаков, что не следует явным образом из известного уровня техники.

Для доказательства критерия "промышленное применение" достаточно сказать, что прорабатывается вопрос об его использовании на Колымском аффинажном заводе.

Примеры использования заявляемого способа
Для экспериментальной проверки использовали хлоридный шлак следующего состава, %: AgCl - 73,1; Au - 5,6; Cu - 0,61; Fe - 0,48; Zn - 0,38; Pb - 0,06; SiO₂ - 10,0; Na₂B₄O₇ (бура) - 8,5. Масса навески хлоридного шпака составляла 10 г. После выщелачивания пульпу фильтровали, в твердом осадке (кеке) пробирным методом определяли золото и серебро, а в растворе благородные металлы определяли атомно-абсорбционным методом.

Опыты по выщелачиванию проводили при 50^oC и при комнатной температуре в течение 60 мин, отношение жидкого к твердому (Ж:Т) = (13-16):1. Результаты опытов по выщелачиванию хлоридного шлака от концентрации в растворе сульфита натрия (Na₂SO₃), отношения жидкого к твердому и от температуры представлены в таблице 1.

Оптимальные массовые концентрации выщелачивания ПХШ составляют сульфита натрия 300-400 г/л, отношение жидкого к твердому Ж:Т = (14-15):1, температура - комнатная. Поскольку при повышенной температуре происходит частичное восстановление хлорида серебра, при большем отношении жидкого к твердому достигается тот же результат, но увеличивается расход сульфита натрия, при меньшем же отношении жидкого к твердому происходит ухудшение показателей, а при повышенной концентрации сульфита натрия достигается тот же результат, но опять же за счет увеличения расхода сульфита натрия.

Золотосодержащие твердые осадки от опыта N 2 после сушки плавили. В полученном золотосодержащем сплаве массовая доля золота составила 98%, серебра 1,6%. Соответственно, из сульфитных растворов нагреванием (при температуре 80-90^oC) и при добавлении щелочи осаждали серебро, после плавки серебряного осадка в серебряном сплаве массовая доля серебра составила 99,5%, золота 0,03%.

Таким образом, предложенный способ переработки хлоридного шлака обеспечивает эффективное разделение золота от серебра и получение двух высокопробных слитков, что дает возможность исключить "задалживание" золота в технологии аффинажа серебра.

Пример использования способа-прототипа
Для сравнения показателей заявляемого способа и способа-прототипа провели опыт переработки хлоридного шлака в соответствии с операциями и режимами прототипного способа.

Приготовили смесь массой 100 г и загрузили ее в фарфоровый тигель. Для качественного усреднения и контакта реагирующих веществ в тигель со смесью залили 35 мл воды и смесь перемешивали до пастообразного состояния.

Тигель со смесью выдержали в электрической печи в течение 90 минут при 550^oС. Затем тигель выгружали, охлаждали и помещали в стакан с водой. После отделения спека от тигля осадок выщелачивали в воде при перемешивании, фильтровали и высушивали. Водные растворы от выщелачивания спека анализировали на содержание золота и серебра атомно-абсорбционным методом. Нерастворившийся осадок взвешивали и смешивали с флюсами для плавки. Шихта содержала, мас. %: 52 нерастворившегося осадка спека, 30 буры, 14 кварцевого песка, 4 оксида кальция. Шихту загружали в шамотный тигель, расплавляли и выдерживали при температуре 1250^oC в течение 60 минут в тигельной печи с силитовыми нагревателями. Охлажденные продукты - шлак и серебрянозолотой сплав - выбивали из тигля, разделяли и взвешивали. Пробу от сплава брали стружкой высверливанием слитка в трех точках, шлаки измельчали в порошок и анализировали на содержание металлов пробирным и атомно-абсорбционным методами анализа.

Данные опыта представлены в таблице 2.

Таким образом, сравнивая полученные данные заявляемого способа и способа-прототипа, следует отметить, что в способе - прототипе конечным продуктом является серебрянозолотой сплав с содержанием Au - 7,12%, Ag - 91,04%, а в заявляемом способе конечными являются два продукта серебряный сплав с содержанием серебра 99,5%, золота - 0,03%, и золотой сплав с содержанием золота 98% и серебра 1,6%. Отсюда видно, что применение сульфитного выщелачивания способствует уменьшению "задалживания" золота в технологии аффинажа серебра за счет выделения золота в отдельный продукт при переработке хлоридного шлака.

Формула изобретения

Способ переработки хлоридного шлака, содержащего благородные металлы, включающий выщелачивание, получение золотосодержащего продукта и его разделение путем растворения серебра и осаждения его из раствора, отличающийся тем, что выщелачивание ведут сульфитным раствором, из пульпы отделяют золотосодержащий продукт, при этом отношение Ж : Т выдерживают равным 14 - 15 : 1, а массовую концентрацию в растворе Na₂SO₃ 300 - 400 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2