СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВТОРИЧНОГО СВИНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ СЕРЕБРА
METHOD OF SECONDARY LEAD-BEARING STOCK PROCESSING FOR EXTRACTION OF SILVER

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов и может быть использовано во вторичной металлургии при переработке вторичного свинецсодержащего сырья.
Производство и использование серебро-свинцовых аккумуляторных батарей приводит к необходимости их переработки и утилизации по истечении срока годности. Запасы подобного лома, нуждающегося в переработке, в настоящее время велики. При переработке вторичного серебросодержащего сырья, такого как отходы производств и продуктов, прошедших первичную переработку (обжиг для удаления органических продуктов), большая часть благородных металлов извлекается именно из сплавов.
Известен способ переработки вторичного свинецсодержащего сырья, в частности катодных осадков сложного состава, содержащих свинец и серебро, пирометаллургическим способом в руднотермической печи типа «З-10МН». Данный способ предполагает проведение плавки в непрерывном режиме с добавлением флюсов (бура, селитра, кварцевый песок) с использованием графитовых электродов и шлака (ошлакованных цветных металлов, входящих в состав лома) в качестве тела нагрева. Разделение серебра и свинца происходит за счет удаления последнего в шлаковую фазу («Выбор плавильного агрегата для переработки катодных осадков, содержащих примесные цветные металлы» Барченков В.В., Николаев Ю.Л. Золотодобыча, №127, Июнь, 2009).
К недостаткам этого используемого в промышленности способа можно отнести низкое извлечение серебра, которое составляет около 96%. Содержание же серебра в получаемом сплаве не превышает 80%, связано это с тем, что часть цветных металлов, содержащихся в исходном сырье, переходит в черновой металл, загрязняя его. Также к недостаткам способа относится высокий расход электроэнергии и высокая трудоемкость передела, связанная с необходимостью периодической замены электродов и футеровки печи.
3
4
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки серебросодержащих сплавов методом купелирования. Способ заключается в окислительном плавлении обогащенного серебром свинца на поду пламенной печи при температуре выше плавления глета - PbO (выше 883°C). Температура ведения процесса составляет 900-920°C. Образующийся глет стекает из печи по наклонному желобу, а благородные металлы остаются на поверхности капели в виде бликового серебра. В классическом варианте процесса купелирования глет просачивается в пористое тело капели, на поверхности капели остается бликовое серебро, часть глета (около 1,5%) в виде возгонов улетучивается. (Романтеев Ю.П., Быстрое В.П. «Металлургия тяжелых цветных металлов. Свинец. Цинк. Кадмий.» - М.: Издательский Дом МИСиС, 2010. - 575 с.).
Недостатками прототипа являются низкие показатели плавки: извлечение серебра в описанном способе составляет около 95-97%, содержание серебра в получаемом черновом металле колеблется от 91% до 94%. Большое количество благородных металлов теряется с оксидом свинца, так при температуре 925°C потери серебра составляют 3,65%. Помимо этого возникает необходимость переработки и доизвлечения серебра из получаемого в ходе процесса глета. Загрязнение цеха и окружающей среды возгонами свинца в процессе переработки также является серьезным недостатком данного способа.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа переработки вторичного свинецсодержащего сырья с повышением извлечения серебра в сплав и содержания серебра в сплаве, а также улучшением экологической обстановки.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе переработки вторичного свинецсодержащего сырья пирометаллургическим способом с извлечением серебра согласно заявляемому изобретению плавку осуществляют поэтапно, на первом этапе свинецсодержащее сырье нагревают до температуры от 1150°C до 1200°C, далее расплав охлаждают до температуры 400°C со скоростью охлаждения от 1950°C/час до 2050°C/час, на втором этапе повторно нагревают расплав со скоростью от 400°C/час до 500°C/час до температуры от 1150°C до 1200°C и удаляют глет с поверхности расплава.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, заключается в повышении извлечения серебра и увеличении содержания серебра в черновом сплаве за счет предложенного режима переработки сырья.
Предложенный способ позволяет перерабатывать свинецсодержащее сырье с содержанием серебра до 10%, в котором основную часть составляют пластины серебросвинцовых аккумуляторов.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что свинецсодержащее сырье плавят в два этапа.
На первом этапе сырье нагревают до температуры от 1150°C до 1200°C и расплавляют. Известно, что серебро обладает свойством абсорбировать в расплавленном состоянии до 20 объемов кислорода на 1 объем металла, тем самым серебро наделяется свойствами сильного окислителя / Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. и др. Металлургия благородных металлов // - М.: Металлургия. 1987 г., 432 с. / .
Затем расплав охлаждают до температуры 400°C со скоростью от 1950°C/час до 2050°C/час. Такая скорость охлаждения обусловлена необходимостью сохранения максимального количества кислорода в расплаве, количество которого в конечном итоге сказывается на повышении содержания серебра в черновом сплаве.
При охлаждении со скоростью менее 1950°C/час содержание растворенного в расплаве кислорода будет уменьшаться из-за его десорбции, а при охлаждении расплава со скоростью более 2050°C/час не произойдет необходимого насыщения расплава кислородом.
Зависимость содержания серебра в черновом металле от скорости охлаждения приведена в таблице 1.
Таблица 1
Скорость охлаждения, °C/час
500
1000
1500
2000
3000
Содержание Ag в черновом сплаве, %
82
86
92
97
96
На втором этапе после охлаждения расплав повторно медленно нагревают. Нагрев осуществляют со скоростью от 400°C до 500°C/час до температуры от 1150C до 1200C. Такая скорость нагрева необходима для максимального удаления свинца из расплава в виде глета, всплывающего на поверхность. При нагреве со скоростью менее 400°C/час увеличатся потери серебра, а при нагреве расплава со скоростью более 500°C/час не удастся качественно разделить серебро и глет.
В процессе второго нагрева связанный с серебром кислород окисляет свинец из сплава и свинец удаляется из сплава в виде глета, всплывая на поверхность расплава. С поверхности расплава глет удаляют шумовкой. Извлечение серебра в черновой металл составляет 99%, что значительно выше показателей вышеперечисленных известных способов переработки. В процессе переработки получается черновой металл с содержанием серебра 95-97%, что также является отличительной особенностью данного способа и позволяет направлять полученный черновой металл сразу на электролитическое рафинирование.
Преимуществом предлагаемого способа является то, что для осуществления переработки по данному способу может быть использовано стандартное оборудование, имеющееся практически на любом аффинажном производстве, в том числе процесс можно проводить в графитошамотных тиглях в печах индукционного нагрева ИСТ-0.16.
Все заявленные интервалы параметров технологического процесса являются оптимальными. Реализация способа за пределами предложенных интервалов не обеспечивает достижение заявляемого технического результата.
Осуществление изобретения иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1
В качестве вторичного свинецсодержащего сырья перерабатывают навеску высушенных анодных пластин свинцово-серебряных аккумуляторов.
Навеску высушенных анодных пластин свинцово-серебряных аккумуляторов массой 1,9 кг (состав пленки, % мacc.: Ag 2, Pb 40, органические материалы 58) плавят в тигле в индукционной печи в течение 40 минут при температуре 1150-1200°C. Расплав охлаждают со скоростью 400°C/час (в неравновесных условиях) до температуры 400°C. Полученный охлажденный сплав повторно нагревают со скоростью 400°C/час. В результате образуется два конденсированных продукта: свинцовый шлак и серебро. Содержание примесей в серебре составило 23% суммарно. Извлечение серебра в результате двух плавок (операций нагрев-охлаждение) 94,2%.
Пример 2
В качестве вторичного свинецсодержащего сырья перерабатывают навеску предварительно обожженных анодных пластин свинцово-серебряных аккумуляторов.
Навеску предварительно обожженных (температура обжига 550°C, продолжительность 1,5 часа) анодных пластин свинцово-серебряных аккумуляторов массой 1,4 кг (состав пленки, % масс: Ag 10, Pb 89, органические материалы 1) плавят в тигле в индукционной печи при температуре 1150-1200°C в течение 40 минут. Расплав охлаждают со скоростью около 2000°C/час (в неравновесных условиях) до температуры 400°C. Полученный охлажденный сплав повторно нагревают со скоростью 400°C/час. В результате образуется два конденсированных продукта: свинцовый шлак и серебро. Содержание примесей в серебре составило 0,02% суммарно. Извлечение серебра в результате двух плавок 99,1%.
Пример 3
В качестве вторичного свинецсодержащего сырья перерабатывают навеску свинцового коллектора после плавки электронного лома.
Навеску массой 1,5 кг (состав сплава, % масс: Ag 10, Pb 90) плавят в тигле в индукционной печи в течение 40 минут при температуре 1150-1200°C. Расплав охлаждают со скоростью 2000°C/час (в неравновесных условиях) до температуры 400C. Полученный охлажденный сплав повторно плавят со скоростью 400°C/час. В результате образуется два конденсированных продукта: свинцовый шлак и серебро. Содержание примесей в серебре составило 0,05% суммарно. Извлечение серебра в результате двух плавок составило 98,9%.
К преимуществам предлагаемого способа относятся высокие показатели переработки (извлечение серебра 99%, содержание серебра в черновом металле 95-97%), позволяющие: направлять получаемый металл сразу на электролитическую очистку, минуя другие переделы; вести процесс без добавления флюсов, минимизировать вредные возгоны, загрязняющие атмосферу цеха и окружающую среду, осуществлять способ в графитошамотных тиглях в типовых печах индукционного нагрева.