Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Гидрометаллургия золота

Выщелачивание золота из руд, действием цианидов натрия или кальция, при подачи в пульпу воздуха.

 

В процессе выщелачивания происходит цианирование золотом: 4Au + 8Cn + 2H2O + O2 = 4AuCn2 + 4OH

Окислителем служит необратимая окислительная система, в котором молекулярный кислород.

Cn + H2O = HCn + OH.

У золота наиболее стоек ион AuCn2, а у серебра почти равноценна возможность образования . Медь нерастворимых соединений не дает. Однако в случае восстановления CuI образуется или предпочтительнее.

Малахит и друге кислородосодержащие соединения меди реагируют только после восстановления до Cu ионом цианида. Особые свойства имеют минералы мышьяка и сурьмы. Самородное серебро, входящее в состав золотосеребряных сплавов, реагирует с цилиндром, подобно золоту: 4Ag + 8Cn – 2H2O + O2 = 4AgCn2 + 4OH , другие ионы AgCn2 , AgCn4 близки по прочности, но требуют избытка цианида. Таким образом цианид, кислород, щелочь, в значительной мере расходятся на побочные реакции. После выщелачивания, раствор отделенный от хвостов, и содержащий остаточный цианид поступает на цементацию золота и серебра цинком. При осаждении цинк может переходить в раствор в виде и . В современной гидрометаллургии золота перкаляция сохранилась только частично, а на большинстве заменена выщелачиванием в чанах с мешалками, для обеспечения раскрытия золотин. Пульпа для выщелачивания должна иметь отношение жидкой и твердой фаз в соответствии с составом руды и находится в пределах от 0.8% до 1.2%, при иловых суспензиях оно достигает 3, а для сульфидных руд 4-6. С увеличением плотности пульпы производительность возрастает, но скорость выщелачивания снижается.

Применяют периодическое и непрерывное выщелачивание, В первом случае пульпу перемешивают с крепким раствором NaCn. Для цементации золота и серебра цинком, применяют цинковую пыль, содержащую не более 0.3% окисей. Установки для осаждения золота цинковой пылью работают непрерывно, осветленный раствор засасывается в вакуумный ресивер для обескислороживания центральным насосом. Цементация происходит преимущественно во время фильтрации. Воизбежания накислороживания допустимо только плавное размещение пульпы без образования воронки. Цинковую пыль обрабатывают ацетатом и нитратом золота. Состав осадков сложен кроме золота до 20% и 15% серебра в них присутствует свинец, медь и другие вещества.

Для удаления поступающих веществ осадки обрабатывают перенагревом 15% раствором серной кислоты. Для предупреждения отравления ядовитыми газами ArH3 PbOH3. После промывки и сушки осадок содержит 30% серебра, 4.7% Zn.

После осаждения благородных металлов в обеззолоченном растворе остается избыток цианита, который необходимо возвратить на выщелачивание, либо обезвредить и отбросить. Лучший вариант – наиболее полное оборачивание. Ограничение утомляемостью растворов, которые по мере накопления в них цианистых комплексов меди, цинка, железа и других соединений, все хуже выщелачивают золото, несмотря на подкрепление их свежим цианидом, утомляемость становится заметной уже при 0.03% меди или 0.05% цинка.

Ослабление активности объясняют образованием абсорбционных и других пленок.

Основную массу раствора, после осаждения золота возвращают на выщелачивание, однако часть его виде бедных промывных растворов приходится сбрасывать в отвал, иначе не удалось бы компенсировать постоянный приход воды на промывку хвостов и осадка. Сточные воды несут с собой небольшое количество цианистого натрия. Поэтому сточные воды обезвреживают одним из многих возможных способов. Многие недостатки цианистого процесса – малая интенсивность, многостадийность, необходимость больших масс токсичных растворов и громосткого оборудования заставляли искать иные реагенты для выщелачивания, либо иную переработку растворов. Одним из решений стало сорбционное выщелачивание, в этой технологии для выщелачивания оставляют прежние реагенты – цианид и кислород, однако в пульпу вводят анионид, который одновременно с выщелачиванием сорбирует растворенное золото. Ионообменные смолы – катиониты и аниониты – твердые органические полимеры, с пространственными сетками из углеводородных цепей способны обменивать водород на катионы. Обозначив сложную структуру смолы – «R» и отметив ее фазность верхней черточкой.

+ SO4

Подобно Au(CN2) – собираются и другие анионы в нагруженной смоле получается следующее содержание: золото – 1.5 – 8 мг/г, цинк – 2, железо – 3, медь – 5.

Одна из возможностей отделения примесей связана с избираемой сорбцией, другая – с десорбцией.

 

 

 

Последним вытесняется золото, которое одновременно переводится из цианистого в тиомочевинный комплекс. Из кислых растворов тиомочевинны, золото осаждают электролизом, который иногда совмещают с иллюированием, заставляя нагруженную смолу проходить через электролитную ванну особого устройства. Во избежание анодного окисления тиомочевины, графитовые аноды отделят от титановых катодов анионитами и катионообменными мембранами – тонкими пленками из соответствующих смол. Электроэллюирование в течении 6-8 часов осаждают на катодах до 90% золота, серебра, примеси меди, прочно связанная со смолой частично остается. Затем ее извлекают вместе с железом и кобальтом и возвращают на ионид на сорбционное выщелачивание.

 

25 Аффинаж золота и серебра.

 

Аффинаж – очистка благородных металлов от примесей и их разделения. У нас проводят на центральных заводах, имеющих оборудование и условия для осуществления переделов с малыми потерями.

На заводы поступает шихтовое и самородное золото, выделенное из россыпей и так далее. Россыпи из амальгамы, металл доре из шламов от электролиза Cu и отходов производства Pb, а так же бытовой лом, старые монеты, сплавы вторсырья и иные металлы.

Помимо Au и Ag в сырье встречаются Pt,Cu,Pb,сурьма, железо, селен, Bi, и другие металлы. Содержание благородных металлов выражают пробами, сумму примесей называют лигатурой, отдельной партией сырья, малые по массе и неоднородные по составу подвергают приемной плавки в индукционных печах и опробуют полученные слитки. Чтобы отделить лигатуру и основную масс Au жидкие сплавы в таких же печах тиглем и графитом продувают хлором. Хлориды возгоняются, но главным образом возгоняются в шлаке, для первичного образования которого загружают буру, соду, песок. По приведенным изобарным потенциалам образования хлоридов, при температуре 1200 С судят о ходе хлорирования, сначала возгоняются и переходят в шлак хлориды окисов лигатуры, затем AgCl и наконец, при первом появлении появлния хлорированя золота, продувку прекращают, металл 995 пробы разливают в изложницы и сдают в валютный фонд или дополнительно очищают электролизом. Хлоридный шлак состоит из AgCl и CuCl, его дробят, загружают в мешки, которые помещают в ванну с разбавленной серной кислотой, вместе с листами железа. Ag восстанавливается ионами двухвалентного железа по формуле

Хлорид Cu окисляется .

Медь цементируется железом, ионы железа так же восстанавливаются железом, осадок цементитного Ag прессуют, плавят и отливают в аноды, по 10 кг. в виде плит, толщиной около 10 мм., в них не должно быть более 200 проб золота и 75 проб лигатуры. При электролизе Ag электролитом служит раствор . Медь растворяется прежде всего серебром и накапливается в электролите, поэтому плотность тока не должна превышать 400-600 Ам.

Растворение при электролизе происходит растворение примесей палладия, затем с возрастанием содержания золота, происходит растворение Pt, катодный выход по току около 95%, он понижается при совместном разряде : + 2H + e = + /

Катодные основы делают из тонких листов Ag или Al, золото при растворении анодов переходит в шлам, содержащий , платину, платиноиды и другие вещества. Что бы шлам не смешивался с катодным серебром, на аноды одевают чехлы из хлоро-виниловой ткани. Осадок серебра после промывки водой и переплавки имеет чистоту 999,9 проб. При электролизе золота, металл поступает после хлорирования, а шламы после электролиза серебра, предварительно подвержены многостадийной химической очистке, все это плавят в индукционных печах и отливают в прямоугольные аноды, массой по 2-3 киллограмма.

Аноды загрязнены Ag, платиновыми металлами и немного лигатурой. Электролитом служит HAuCl4 и HCl. Золото растворяется по реакциям:

 

При недостаточной кислотности и температуре, золотые аноды пассивируются, развитие их прекращается и начинается выделение Cl. O2 выделяется вследствие перенапряжения. Электролиз проводится при 50-60 С . Платина и палладий растворяются в электролите:

Составляющие лигатуры медь, свинец, железо, селен, сурьма и другие образуют простые ионы или комплексные хлориды, не влияющие на растворение анода. Железо переходящее в раствор в виде железа двухвалентного, восстанавливает железо и увеличивает его перехрод в шлам. Если в сплаве менее 50 проб серебра, его хлорид осаждения не вызывает. При большем содержании AgCl покрывает анод плотной пленкой. Отработанный электролит обедняют по золоту в отдельных ваннах с графитовыми анодами. Электролиз проводят в фарфоровых ваннах (25л). Аноды общим числом около 15 подвешивают на серебряных штангах по 3 в ряд, после каждого ряда помещают один катод из золотой фальги. Чистота катодного осадка, а затем промывки соляной кислотой и аммиаком составляет 999,9 проб.

 

Билет №26

Металлургия платины.

 

Подобно золоту платина встречается в рудах и россыпях. Рассыпи в виде частиц сплавов с другими металлами бывают различной крупности от пыли до 30-50 мм. Более крупные самородки встречаются редко. По составу различают железистую платину (менее 6% железа), поликсен ( 6-10% железа), ферроплатину (12-20 % железа). В палладистой платине 7-20% свинца, в ирридистой 30% иридия. Добыча и обогащение во многом сходны с золотом. Рудная платина из Cu-Ni руд переходит при плавке в литейный а затем в анодный Ni, концентрируется в шламах электролитического рафинирования. Шламы приобретают на измельчение Se и Tl одновременно повышая благородных металлов обжигом, выщелачиванием в катодах, плавкой и повторным электролизом. При переработки шлихов и концентратов для перевода благородных металлов в раствор, издавна пользуются смесью HCl и - «царской водкой». Действие ее объясняется одновременным окислением и комплексобразования:

1)

2)

3)

Сумма:

Платина, палладий и частично иридий переходят в раствор по подобным реакциям по схеме: .

Родий и рутений при действии царской водки окисляются медленно. Платину из фильтра осаждают хлористым алюминием в виде труднорастворимого гексохлороплатината, для получения чистого осадка Ir, Pd предварительно восстанавливают по схемам: ,

Применяются различные восстановители, например , который осаждает золото , .

Промытый и высушенный осадок гексохлорплатинатаIV прокаливают, получая серый порошок металла. Платиновую губку, которая требует еще сложной дополнительной очистки. Палладий переводят в тетрахлорпалладийII добавлением аммиака, затем выделяют желтый осадок транс-дихлордиамина палладия:

 

Прокаливая эту соль получая порошок палладия.

Остаток от обработки царской водки диспергируют – плавят со свинцом, гранулируют, растворяют в . В раствор отходят серебро и свинец, а мелкий порошок платиноидов сплавляют с десульфуратом натрия и выщелачивают . Родий в виде растворяется. Действием щелочи осаждают его гидроокись, который растворяют в воде.

 

Далее в слабокислой среде выделяют осадок гексонитрородиата

Действием соляной кислоты, эту соль переводят в гексорадиат хлора и прокаливая получают родиевую губку. Ru и Ir спекают с перекисью Na при 500 С выщелачивание спека дает раствор и остаток IrO2 четырехокись Ru отгоняют хлора и поглощают раствором HCl. Добавляя хлористый аммоний осаждают коричневые кристаллы на , который после сушки восстанавливают в среде водорода с получением при 1000 С порошка Ru. Двуокись Ir растворима в соляной кислоте, действием хлорида аммония из раствора осаждают гексохлороирридат аммония. , прокаливание которого дает порошок Ir. На осмий царская водка не действует, при необходимости его извлечения нерастворимый осадок диспергируют плавкой с цинком и выщелачиванием с соляной кислотой. Спекают с , обрабатывают царской водкой, отгоняют в поглотителе с раствором , осаждают в виде соли Фреми . При прокаливании которой получают осмиевую губку.

 

К-Т

27 Металлургия тугоплавких металлов.

Общие сведения о тугоплавких металлах и сплавах.

 

Жаростойкими считаются вещества, не претерпевающие поверхностных разрушений в атмосфере при температуре до 550 С.

Жаропрочные стали и сплавы должны выдерживать некоторые механические нагрузки нагретые выше 600 С. Тугоплавкие металлы относятся к переходным элементам, у которых d-орбитали заполнены менее чем на половину. Добавки этих элементов в малых количествах улучшают свойства сплавов железа, преимущественно в следствие изменения размера зерна интервала отпуска и закалки. Тугоплавкие металлы сами по себе жаростойки и жаропрочны и очень тверды. При малых примесях O2, С, N – пластичны. Карбиды тугоплавких металлов отличаются высокими температурами плавления, а по твердости иногда близки к алмазу. Спеченные сплавы из карбидов получают методами порошковой металлургии. Так делают резцы, фрезы, буровые коронки и другие. Наиболее тугоплавкие карбиды – это карбиды гафния и тантала 3880 С, а наиболее тугоплавким металлом является вольфрам. Температура плавления 3410 С.

Наибольшее применение нашли титан, вольфрам, молибден.

Титан был получен в 1910 году. В 50-х годах после достаточной очистки, он неожиданно стал пластичным и сразу же завоевал признание. Непременное общее требование содержание не более 0,15% кислорода, и 0,05% азота. Свойство его сплавов зависит от полиморфной модификации, гексогональной или кубической. В самолетостроении и ракетной технике ценится его удельная прочность в этом сплаве на основе титана, легирующегося хромом, вольфрамом, молибденом, селеном почти не имеет соперников. Некоторые алюминиевые и магниевые сплавы, используемые в авиации снижают характеристики уже при 430 С. В ракетостроении из сплавов титана делают баллоны для хранения сжатого Н, корпусы ракет и детали двигателей. Широко используются для обшивок подлодок и химической промышленности, как противокоррозионный металл. В черной металлургии ферротитан используется как раскислитель. Карбит титана как и карбит вольфрама входит в герметы, из которых делают детали газовых и реактивных двигателей. Чистый титан используется редко в электротехнике. Двуокись титана – порошок необходимый для изготовления эмалей, красок, стойких против коррозии. Вольфрам открыл в 1781 году Шееле. В честь него назван один и важнейших минералов этого элемента – шеелит. W используют для получения быстрорежущих сталей – (8-20%W), 1-5% Со, 2-7% Cr, 2,5% Va, которые сохраняют твердость, износоустойчивость до 750 С. Нити электрических ламп остаются незаменимыми., для них используется чистый вольфрам. Спеченные сплавы порошков из смеси вольфрама и меди износоустойчивое и достаточно электропроводное. Из них делают электротехнические изделия.

Стеллиты (3-5% вольфрама,25-35% хрома, 45-65% кобольта, 0,5-3% углерода) наплавляют на режущие части штампов, лопастей турбин, экскаваторных ковше.

Молибден, минерал которого молибдений, по внешнему виду и мягкости часто путали с графитом, открытым Шееле. Первым применением стало легирование сталей. С использованием молибдена получают жаростойкие сплавы. Чистый молибден служит конструкционным материалом ядерных реакторов. А так же для изготовления лопаток турбин, деталей реактивных двигателей и ракет.

 

28 Металлургия титана.

 

Металл серебристого цвета устойчив в атмосфере до температуры 500 С, начинает окисляться в азоте при температуре 800 С. Известно более 80 минералов, которые по суммарному соединению титана составляют большую долю в земной коре. В виде двуокиси титана находится в в рутиле и реже в бруките и анатазе. Наибольшая доля представлена титанатами MeTiO3, имеющий первостепенное значение для металлургии. Ильменитные руды имеют преобладающее значение, однако по мере их расходования все больший интерес проявляется к титаногематитам и титаномагнетитам с соединениями Руды и пески часто комплексны. В них соединяются примеси Va, Tn, Nb. Руды обогащают по разным схемам: флотация, гравитация, магнитная и электростатическая сепарация. Россыпи обогащают на столах, пользуясь различием плотностей, рудных материалов и силикатной породы. Обогащенный продукт разделяют магнитной и электростатической сепарацией. Fe-Ti концентрации по составу и степени окисления железа делят на закисные и окисные (18-20% Fe), преимущественно используемые для производства титана, до 5% FeO, от 25-27% Fe2O3 и Fe2O5.

В процессе восстановительной плавки, которую проводят в трех электрических круглых электропечах, сходными по применению для плавки никеля, среда должна быть умеренно-восстановительной. Поэтому подину выкладывают магнезитовым кирпичом, а стену защищают горнисажем. Чугун выпускают через летки, шлак через шлаковую летку. Задача плавки понизить богатый титаном шлак и чугун, так как оксид железа единственное вещество позволяющее получит умеренно вязкий шлак.

Титанит железа более легкоплавкий, особенно ильменит (1400 С) FeO и TiO можно записать в общем виде. .

Распределение железа и титана между чугуном и шлаком зависит от парциального давления окиси углерода в порах шихты. Плавку ведут периодически, либо непрерывно. В первом случае в шлаках удается оставить всего 5% железа, а во втором 8-15%.

Кроме того, применяется производство тетрохлорирования титана.

Титановый шлак дробят и измельчают, очищают от металлического железа магнитной сепарацией, смешивают коксом и сульфит целлюлозным щелоком в обогреваемом смесителе, а затем брикетируют на волковых резцах, затем брикеты прокаливают для удаления влаги. После этого в них содержится С – 25%, двуокиси титана – 6%, а летучих менее 0,2%. Раньше брикеты хлорировали только в шахтных печах, теперь все чаще используют автогенные хлораторы непрерывного действия. Пары NiCl4 разбавлены (С, СО2, N2, Сl2), загрязнены парами других хлоридов (SiCl4, HCl), а так же мелким хлорчастицами и возгонкой.

Извлечение Ti из шлаков в технический тетрохлорид примерно 93%, затем осуществляют очистки и концентрацию газов. Газы направляются в камеру, где вместе с пылью оседают твердые хлориды железа и алюминия.

Жидкий TiCl4 сливают в сгуститель, где из него оседают самые мелкие частицы, образующие отвальный шлам.

Очистки проводят двух стадийной ректификацией , отделяют при температуре от 60 до 130 С в хлориде FeNiCl5, TiOCl2 и другие. В диафрагме 2-ой колонны получают тетрахлорид титана, получающие в качестве примесей не более . Затем осуществляется восстановление тетрахлорида титана, восстановление молибдена проводят периодическим способом в герметичных ретортах из нержавеющей стали, заполненных аргоном. Реакторы устанавливают вертикально в электрическую печь. Откачивают воздух заполняют аргоном и при температуре 900 С заливают расплавлены магний и начинают подачу жидкого тетрахлорида титана. Температуру держат в пределах 800-900 С, с регулированием скорости поступления TiCl4. Для охлаждения реторту обдувают снаружи воздухом. Жидкий хлористый магний периодично выпускают через патрубок в днище реторты. По окончании восстановления реторту вынимают из печи краном, содержимое состоит из 60% титана, 30% магния, 10% хлорида магния. Разделение этих веществ основано на различном давлении паров при 900% в вакууме и титана оно ничтожно мало. Крышку реторты снимают, вместо нее укрепляют охлажденный водой конденсат. Реторту устанавливают в печь, создают вакуум внутри и вне ее дистилляцию проводят при температуре 950 – 1000С, в течение 25 часов, конденсат плавят, получая оборотный магний и хлорид магния. Титановую губку извлекают из реторт пневматическими зубилами.

Для плавки в слиток идут более чистые и крупные фракции. Иодидное рафинирование титановой губки с получением плотного металла по фракции. Позволяет частично удалить примеси кислород, азот, железо, магний, и другие, повысив чистоту металла более чем до 99,9%.

 

29 Металлургия вольфрама и молибдена.

 

Промышленно важные минералы вольфрамий, изоморфная смесь ферберита FeWO4, шеелит CaWO4. Шеелит серого, желтого и бурого цвета, не магнитен и часто загрязнен изоморфной примесью поллевита. Руды, содержащие от 0,5 до 2% WO3 бывают комплексные по молибдеиту, касситериту, и др. Основной способ обогащения вольфрамовых руд – гравитация, а шеелитовых – флотация. Крупновкрапливаемый вольфрамий отдает от шеелита и касситерита в магнитной сепарации в сильном поле. Концентрат вольфрамо-гюбнеритового типа более 65% WO3, около 10% SiO2 и мало фосфора идут на выплавку ферровольфрама. Подобное сырье окиси вольфрама и и шеелитовые концентраты направляют на производство твердых сплавов и чистого вольфрама. Вольфрамитовые и шеелитовые концентраты перерабатывают сходными способами, спекают или сплавляют с содой

Спеки или сплавы выщелачивают водой. Шеелит тоже можно разложить содой, однако при выщелачивании он снова выпадает в осадок, трудно растворимый силикат кальция.

Примеси переходят в . В зависимости от температуры 800-930 С получают спек или расплав, иногда добавляют силитру. Шеелитовые разлагают тоже автоклавах раствором соды.

Шеелитовые концентраты разлагают и раствором фторида натрия в автоклавах . Вольфрамитовые концентраты можно разлагать раствором щелочи по температуре 110 С. Затем осуществляют очистку растворов вольфрама натрия. Примеси кремния, фосфора, мышьяка, серы необходимо удалять до осаждения вольфрамовой кислоты. Кремниевую кислоту удаляют гидролизом, подкисляя раствор соляной кислотой или хлористым аммонием. Удалять молибден необходимо при концентрации его более 0.1 г/лит. в раствор добавляют сернистый натрий.

Фосфор и мышьяк осаждают совместно и однотипно, добавляя .

Вольфрам реагирует аналогично молибдену, однако для него n меньше, при последующем подкислении выпадает осадок сульфида молибдена. Переохлаждение из раствора соды удается получить практически чистый осадок MoS3 и сократить потери WO4. Затем осуществляют осаждение вольфрамовой кислоты. Затем призводят промежуточное выделение вольфрамита кальция, который позволяет перерабатывать бедные растворы и дает более чистый конечный продукт. . Для шеелитовых концентратов используются кислотные разложения, их после такого измельчения удается разлагать соляной кислотой, подобно CaWO4 по реакции . Техническая вольфрамовая кислота, осаждающаяся из раствора или получаемая кислотной обработкой , особенно после разложения шеелитовых концентратов загрязнена примесями, в сумме около 3%.

Поэтому осуществляется очистка выщелачиванием раствора аммиака с перерводом в вольфрамат алюминия.

Примеси, за исключением солей молибдена молибдатом и элементом образованным аминным комплексом: ( ) остается в нерастворенном осадке.

Водную пульпу t=80C вливают 25% водный аммиак и после отстаивания отделяет прозрачный раствор, содержащий 200 г/лит. WO3 .

Паравольфрамат аммония кристаллизуется из аммиачных растворов. Тем или иным способом кристаллы переводят не более 80% WO3

Отделение молибдена требует фракционной кристаллизации с переводом в первый чистый осадок. Паравольфрамат аммония разлагают до 250 С, а вольфрамовую кислоту при 750-850С, для прокаливания применяют небольшие трубчатые вращающиеся печи, с трубой из нержавейки.

Крупность частиц оксида вольфрама имеет большое значение и зависит от температур прокаливания. По техническим условиям, продукт направленный на производство твердых сплавов, должен создать не менее 99,8%, а идущий на восстановление металл 99,95% оксида вольфрама. Извлечение вольфрамового концентрата достигает 93-95%. Вольфрам выпускают виде порошка и компактного металла. Порошок получают восстановлением вольфрамового альдегида водорода или углерода. Для металлургии молибдена, минералами служит небольшое количество руд, к ним относится молибденит , повелит, молибденит, вульфенит. Руды содержат десятичные и сотые доли % молибдена.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:498

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







...

 

2012-2017 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.