Переработка вторичного серебра
Технологическая схема переработки вторичного серебро содержащего сырья — состоит из следующих основных операций: опробование сырья, плавка в дуговых и индукционных печах, электролитическое рафинирование анодов и получение порошков.
Целью плавки на лигатурное серебро является перевод серебра из какого-либо его химического соединения в металлическую форму, ошлакование примесей и отделение шлака от полученного в результате плавки металла. , Перевод серебра в металлическую форму может происходить под влиянием температуры и в результате химического воздействия с добавками (флюсами). В качестве флюсов применяют: уголь, соду, серу, железо, буру, натриевую селитру, песок кварцевый, мел. При переработке серебросодержащих отходов основное количество сырья находится в виде следующих химических соединений: бромистое, сернистое и хлористое серебро. В состав шихты одновременно вводят несколько видов отходов в различном соотношении.
При плавке бромистого и хлористого серебра в качестве флюса применяют кальцинированную соду. При этом протекают главные реакции обмена:
2AgBr + Na2CO3 → Ag2CO3 + 2NaBr;
2 AgCl + Na2CO3 → Ag2CO3 + 2NaCl.
После этого следуют реакции термического разложения углекислого серебра с последующей диссоциацией оксида серебра:
Ag2CO3 → Ag2O + CO2; 2 Ag2O → 4 Ag + O2
При плавке сернистого серебра первая реакция восстановления серебра также обеспечивается взаимодействием с кальцинированной содой:
2Ag2S + 4Na2CO3 → 8Ag + 3 [Na2S • Ag2S] + Na2SO4 + 4CO2,
Далее для восстановления серебра из соединения Na2S•Ag2S в расплав вводят железо и происходит окончательное вытеснение серебра из сульфида:
Na2S • Ag2S + Fe → FeS•Na2S + 2 Ag.
Для связывания избыт/ка железа в расплав добавляют порошкообразную серу. Обычно, бромистое, сернистое и хлористое серебро не содержит в своем составе неблагородные металлы ни в металлическом виде, ни в виде соединений. А такие виды отходов как, например, зола, креца, сплавы и др., содержат различные неблагородные металлы. Поэтому, если отходы этих видов присутствуют в общей шихте плавки, то для окисления примесей неблагородных металлов добавляют натриевую селитру, а для ошлакования образовавшихся оксидов — техническую буру, песок, стекло.
При окислении металлической ванны воздухом или другими окислителями, сначала окисляется составляющий основу расплава рафинируемый металл, с образованием оксида, а затем он отдает свой кислород примесям, которые обладают большим сродством к кислороду, т. е. процесс протекает по уравнениям:
2МeO + O2 = 2МеО; МеО + Me’ = Me’О + Me.
Однако, серебро при 1100—1200 °С не может присутствовать в расплаве в виде оксида, так как величина PO2/Ag2O > 0,021 МПа. Поэтому будет происходить непосредственное окисление примесей неблагородных металлов. При окислительной плавке в первую очередь окисляется цинк, так как он обладает наибольшим сродством к кислороду по сравнению с другими примесями. В процессе плавки примеси неблагородных металлов, в основном, цинка и меди, окисляясь, переходят в шлак и постепенно накапливаются в нем.
Согласно практике работы отечественных и зарубежных заводов для плавки вторичного серебросодержащего сырья применяют различное соотношение шихты и флюсов в зависимости от вида сырья. Для плавки сырья используют дуговые сталеплавильные печи. Шихта загружается в отключенную от сети печь при поднятых электродах в определенной последовательности: сначала сыпучее сырье с содой и с половиной песка, затем аккумуляторный лом и далее—оставшаяся часть песка. После этого опускают электроды, включают печь и шихта плавится в течение 1,5 ч при 1150—1250 °С. Полученный расплав выливают в подготовленные изложницы и после охлаждения (6—8 ч) осуществляют отделение металла от шлака. Черновой металл содержит, %: 70—80 Ag, 6—10 Zn, 12— 20 Сu; шлак — 0,3—1,5Ag, 5—9 Fe, 1—2 S, остальное — щелочь и примеси. В пылях содержится 1—2 % Ag.
После остывания слиток серебра плавят в индукционных тигельных печах вместимостью 160 кг. Вторая стадия плавки необходима для более глубокой очистки чернового серебра от примесей, что не удается сделать в электродуговых печах.
В индукционных печах расплавляют металлические серебросодержащие отходы, серебро электролизное, катализаторы, слитки, полученные после плавки в электродуговых печах, отходы собственного производства, кристаллическое аффинированное серебро.
Целью плавки в индукционных печах является перевод металлов в однородное состояние, позволяющее провести его опробование; придание металлу желаемой формы (анодов, слитков); ошлакование примесей (добавляют соду, буру); повышение пробы сплава (добавляют натриевую селитру) .
Плавку чернового серебра ведут с флюсами при 1050 — 1150 °С под слоем древесного угля в течение 2 ч. Древесный уголь применяют для предохранения поверхности серебра от соприкосновения с кислородом воздуха.
Преимущества и недостатки индукционной плавки. Преимуществами индукционной плавки являются простота обслуживания, достаточная скорость плавки. Недостатки состоят в том, что нельзя плавить низкопробное сырье; неметаллическое сырье плохо пропускает электромагнитное поле и не разогревается; часто выходят из строя тигли; нельзя провести окислительную плавку, так как тигли состоят из углерода.
При плавке в индукционные печах получают следующие продукты:
1) слитки чистовые, содержащие 99,8 % Ag и более, образующиеся при переработке электролизного серебра и катализаторов;
2) анодный сплав, содержащий 90—95 % Ag, образующийся при переработке чернового серебра и серебросодержащих металлов и сплавов, поступающие после отливки анодов на электролитическое рафинирование;
3) пыль и шлак, содержащие 1—2 % Ag, поступающие на переплавку в электродуговых печах.
Анодный сплав после индукционных печей поступает на аффинаж электролизом. Технологический процесс протекает так же, как и при переработке первичного серебра, только малоэффективные ванны Мёбиуса заменены механизированными электролизерами, производительность которых в четыре раза выше. Выход по току в механизированных электролизерах составляет 90 %.
В результате аффинажа получаются: кристаллическое серебро (более 99,8% Ag); анодные остатки (выход 5%массы анодов), которые возвращаются на плавку в индукционные печи; отработанный электролит; анодный шлам Кристаллическое серебро обрабатывают в центрифуге где его промывают, отделяют от электролита и направляют на производство ляписа и порошков. Шлам, в котором содержится ~9,5 % примесей, по отношению к серебру, после промывки поступает на извлечение золота, платины и палладия.
Отработанный электролит, содержащий 4—5 % Ag обшей массы серебра, поступающего с анодами, направляют на извлечение серебра цементацией медью. Процесс осуществляется в две стадии: основная цементация и контрольная Полученное цементное серебро подается на переплавку в индукционные печи. Из раствора серебро доосаждается хлористым натрием. Медь из раствора осаждается железом или алюминием. Полученный осадок транспортируют на медеплавильный завод.
Из выделенного кристаллического серебра на заводе получают чистовые слитки, ляпис, серебряный электрохимический порошок, порошок серебро—оксид кадмия и др .
Вы читаете, статья на тему Переработка вторичного серебра