СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СЕРЕБРЯНО-ЗОЛОТЫХ СПЛАВОВ
METHOD REFINING SILVER-GOLD ALLOYS

Изобретение относится к металлургии благородных металлов (БМ) и может быть использовано в технологии аффинажа серебра и золота из серебряно-золотых сплавов, содержащих примеси меди, селена, теллура и свинца.
Значительная часть наиболее распространенных технологий переработки как рудного, так и вторичного сырья серебра и золота, включает получение серебряно-золотого сплава в качестве промежуточного продукта (так называемый «доре-металл»).
Доре-металл поступает на аффинажные предприятия с целью более глубокой очистки и получения аффинированных серебра и золота, что осуществляется, как правило, с использованием метода электролитического рафинирования серебра.
В связи с тем, что поступающие на аффинаж серебряно-золотые сплавы содержат, кроме серебра и золота, примеси меди, селена, теллура, свинца, что значительно осложняет процесс электролитического рафинирования серебра, весьма желательно предварительно очистить сплавы от наиболее вредных примесей еще до изготовления анодов и их применения при электролизе.
Так, серебряно-золотые сплавы (доре-металл), получаемые при плавке цементных серебросодержащих осадков, поступающих с предприятий Магаданской области, содержат кроме серебра и золота от 2 до 7% меди, от 0,3 до 1,5% селена, до 0,3% теллура и 0,4-2,5% свинца, что требует их предварительного рафинирования перед запуском на электролиз серебра.
Известен способ рафинирования серебряно-золотых сплавов от примесей, который включает плавку исходного продукта с добавками флюсов и восстановителя, продувку расплава воздухом, отделение шлака от серебряно-золотого расплава, обработку последнего углеродсодержащим восстановителем для удаления растворенного кислорода, разливку расплава в слитки и использование их в качестве анодов при электролитическом получении аффинированного серебра [И.Н.Масленицкий, Л.В.Чугаев, В.Ф.Борбат и др. Металлургия благородных металлов. - 2-е изд., - М.: Металлургия, 1987, с.307-327].
Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.
По способу-прототипу исходный серебряно-золотой продукт плавят с целью получения сплава, пригодного для аффинажа. В качестве флюсов добавляют соду, кварц и углеродсодержащий восстановитель. Расплав продувают сжатым воздухом, подаваемым по стальным трубам. Основная часть окисленных примесей, сплавляясь с содой и кварцем, образует жидкотекучий шлак. После спуска шлака в печь загружают соду и серебряно-золотой расплав продувают воздухом с целью более глубокого окислительного рафинирования от примесей. После спуска шлака при необходимости более глубокой очистки операцию окислительного рафинирования повторяют. Образующийся на последней стадии рафинирования медистый шлак отделяют от серебряно-золотого расплава, последний обрабатывают углеродсодержащим восстановителем для удаления растворенного кислорода и разливают в слитки, которые могут быть использованы в качестве анодов при электролитическом получении аффинированного серебра.
Основными недостатками способа-прототипа при его использовании для переработки серебряно-золотых сплавов, получаемых плавкой концентратов, поступающих с предприятий Магаданской области, являются длительность операции окислительного рафинирования сплава от селена, меди, и свинца: продувку воздухом зачастую приходится вести в течение 4-8 часов, а также большое количество образующихся шлаков как следствие многостадийности процесса. Проблема усугубляется в случае использования для этого электродуговых печей. Для обеспечения окислительных условий для металлов-примесей питание электродуговой печи во время продувки необходимо отключать. Так как тепла экзотермических реакций, протекающих при окислении примесей в ходе продувки, недостаточно для поддержания расплава в печи в жидком состоянии при неизменной температуре, то продувку воздухом периодически приходится прекращать, разогревать расплав вновь и повторять весь этот цикл многократно (до 4-5 раз). Длительность операции продувки расплава воздухом снижает производительность печей, сопровождается повышенным расходом печной футеровки, высокими энерго- и трудозатратами.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ рафинирования серебряно-золотых сплавов, заключается в повышении эффективности операции окислительного рафинирования, сокращении ее продолжительности, уменьшении числа циклов продувки расплава воздухом и снижении количества образующихся при этом шлаков.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что поступающие на рафинирование от селена, теллура, меди и свинца серебряно-золотые сплавы (доре-металл) плавят с добавлением промпродукта аффинажного производства на основе оксида серебра, который добавляют в количестве от 20 до 150% от массы исходного сплава. Полученный в ходе плавки расплав продувают воздухом, отделяют шлак с поверхности расплава, последний обрабатывают углеродсодержащим восстановителем для удаления растворенного кислорода, после чего разливают расплав в слитки и используют их в качестве анодов при электролитическом получении аффинированного серебра.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. При плавке доре-металла совместно с добавленным к нему промпродуктом аффинажного производства основу которого составляет оксид серебра, происходит термическая диссоциация последнего с образованием металлического серебра и выделением газообразного кислорода, который окисляет значительную часть неблагородных примесей (Se, Те, Cu, Pb) еще до операции продувки воздухом. При этом оксиды селена, теллура и свинца, обладая высокими давлениями собственных паров при температуре плавки, в значительной степени переходят в газовую фазу, в то время как оксид меди, являясь практически нелетучим, поглощается слоем шлака. Положительным фактором, повышающим эффективность окисления примесей еще до продувки воздухом, является и то, что кислород при разложении оксида серебра выделяется по всему объему ванны расплава в форме чрезвычайно мелких пузырьков с развитой реакционной поверхностью.
Экспериментально было установлено, что для достижения достаточного рафинировочного эффекта величина добавки промпродукта на основе оксида серебра должна быть не менее 20% от массы исходного серебряно-золотого сплава. Повышение доли добавки оксида серебра ведет к возрастанию окислительной способности данного способа и усиливает рафинировочный эффект. Однако использование добавки промпродукта на основе оксида серебра в количестве, превышающем 150% от массы рафинируемого сплава, также нецелесообразно, так как ведет к уменьшению количества доре-металла, загружаемого в печь с целью рафинирования, и снижает производительность передела.
В соответствии с предлагаемым способом полученный расплав подвергают непродолжительной продувке воздухом для более полного удаления примесей. Затем образовавшийся шлак отделяют от серебряно-золотого расплава и обрабатывают последний углеродсодержащим восстановителем для удаления растворенного в серебре кислорода. После этого расплав разливают в слитки в форме анодов, которые и используют при электролитическом получении аффинированного серебра.
В результате такой комбинации предложенных операций требуемое для электролиза качество анодов может быть получено с двух- и трехкратным сокращением общей продолжительности окислительного рафинирования и значительным сокращением количества циклов продувки расплава воздухом и общих трудозатрат.
В связи с высоким содержанием серебра и незначительными количествами вредных примесей в сплавах после окислительного рафинирования аффинаж анодного сплава проводят электролизом серебра в азотнокислых растворах. Продуктами электролиза являются аффинированное катодное серебро и золотой шлам, который аффинируют известными методами.
Пример
В электродуговую печь ДМ-05 загрузили 300,0 кг слитков серебряно-золотого сплава (доре-металла), содержащего по данным анализа, %: Ag - 94,5; Au - 0,3; Pb - 0,59; Se - 0,69; Те - 0,1; Cu и добавили 150 кг нерастворимого остатка на основе оксида серебра, полученного в качестве промпродукта аффинажного производства. Последний содержал, %: Au - 0,25(ICP); Cu - 1,11(ICP); Zn - 0,51(ICP); Se - 0,013(ICP); оксид серебра - основа (РСА); Те - нет.
Включили печь «на разогрев» и полностью расплавили загруженные продукты. После этого отключили электропитание печи, раздвинули графитовые электроды в крайние положения и в течение 30 минут продували расплав сжатым воздухом, подавая его через погруженную стальную трубу. По окончании продувки трубу удалили и сняли полученный шлак с поверхности расплава. С помощью металлургической ложки отобрали пробу расплава для анализа его состава.
По результатам анализа полученный сплав содержал, %: Au - 0,31; Zn - 0,002; Cu - 1,45; Se - 0,003; Те - нет; Pb - 0,03; Ag - остальное.
Так как по своему составу полученный сплав отвечал требованиям, предъявляемым условиями электролиза к анодному сплаву, то перед его сливом из печи провели так называемое «дразнение» расплава - обработку углеродсодержащим восстановителем для удаления растворенного в серебре кислорода. После этого провели разливку расплава в слитки по изложницам в форме анодов, которые впоследствии были использованы при аффинаже серебра методом электролиза в азотнокислом электролите. В результате были получены катодное аффинированное серебро и золотой шлам, который был переработан известными методами.