Способ извлечения благородных металлов из вторичного сырья

(51)6 22 11/02, 7/00, 9/18 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Омаров Сапар Искакович Яковлев Владимир Васильевич Ниталина Венера Алифгалиевна Кожахметов Султанбек Мырзахметович Омарова Айгуль Сапаровна Усенов Ануарбек Усенович(56) Сборник трудов. Опыт металлургов ГДР. Теория и практика процессов цветногй металлургии. М. Металлургия, 1987, с. 33-37(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ(, , ,)из вторичного сырья, например, из любого вида отходов электронной и электротехнической промышленности, а также из изделий бытовой техники. Высокое извлечение благородных металлов из вторичного сырья достигается в предлагаемом способе за счет создания окислительно-восстановительных процессов в результате продувки воздухом слоя вторичного сырья, загружаемого на поверхность расплавленного шлака, содержащего не менее 75 мас. диоксида кремния и оксида кальция при соотношении 2, равном 11,2. 4268 Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к извлечению благородных металлов ( , ) из вторичного сырья, например, из любого вида отходов электронной и электротехнической промышленности, а также из изделий бытового назначения. Известен способ извлечения благородных металлов из штейнов и шлаков при их совместной плавке с чугунным ломом и отходами стали. Восстановленный свинец, оседающий на дно ванны, аккумулирует все содержащееся в шлаке или штейне серебро и золото (патент Японии 57-27928, МКИ 022 В 11/01,1977). Недостаток данного способа заключается в том,что, если подвергать плавке по этому методу вторичное сырье электронной и электротехнической промышленности, изделия бытовой техники, содержащие благородные (, , , ) и цветные металлы (цинк, свинец, железо, алюминий, олово),то при этом значительное количество цветных металлов переходит в металлизированный сплав, разубоживая его по содержанию благородных металлов,что затрудняет дальнейшую переработку такого сплава с целью извлечения благородных металлов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является классический способ совместной плавки вторичного сырья электронной и электротехнической промышленности, содержащего благородные металлы (, , , ), со свинцовой шихтой в шахтных печах (Сборник трудов. Опыт металлургов ГДР. Теория и практика процессов цветной металлургии. Перевод с немецкого Л.И. Кругловой под. ред. А.В. Зиновьева, М. Металлургиздат, 1987,с. 33-37). Основной недостаток данного способа связан с тем, что высокая доля цветных металлов и, в частности, меди в таких отходах, как штеккерные соединения (50-60 ),подложки (80-90 ), элементы выключателей, увеличивает количество образующегося медного штейна и ведет к рассеиванию благородных металлов между получаемыми продуктами и тем самым к уменьшению содержания их в черновом свинце. Кроме того, при шахтной плавке выделяется большое количество газов, что ведет к уносу благородных металлов. В предлагаемом изобретении повышение степени извлечения благородных металлов из вторичного сырья достигается плавлением его с использованием жидкого шлака, содержащего не менее 75 мас.оксидов кальция и кремния при соотношении 2, равном 11,2, при этом исходный продукт загружают на поверхность расплавленного шлака и продувают воздухом. Повышение степени извлечения происходит за счет совмещения окислительно-восстановительных процессов в слое вторичного сырья, загружаемого на поверхность расплавленного шлака, содержащего не менее 75 мас. диоксида кремния и оксида кальция. Такие металлы, как алюминий, олово и железо почти полностью окисляются и переходят в 2 шлак. Цинк и свинец в основном распределяются между шлаком и газовой фазой. Благородные металлы (, , , ) не окисляются и коллектируются полностью в меди при отделении ее от шлака. Сущность способа заключается в следующем. Электротермический шлак, например, фосфорного производства, содержащий в основном диоксид кремния и оксид кальция с низким содержанием оксидов алюминия и железа и с низкой температурой плавления (1160 С), расплавляют в электропечи до температуры 1200-1300 С. На его поверхность загружают небольшими порциями вторичное сырье, содержащее цветные (, , , ) и благородные металлы (, , , ), а также органические соединения (пластмасса, резина)и металлокерамические соединения. В раскаленный слой вторичного сырья подается воздух через фурмы, расположенные в верхней части электропечи. Контроль подачи воздуха и его регулирование позволяет поддерживать в слое загруженного материала высокую температуру (800-900 С), обеспечивая при этом полное сгорание органических соединений и окисление железа, алюминия и олова до их оксидов с переводом последних в расплавленный шлак. Свинец и цинк частично окисляются и переходят в шлак в виде их оксидов. Одновременно происходит улетучивание цинка и свинца в газовую фазу как за счет их испарения из слоя раскаленного материала, так и за счет восстановления оксидов цинка и свинца углеродом и его оксидами. Оксиды меди восстанавливаются в огарке и в шлаке до металлической меди углеродом и железом. Состав шлака постоянно контролируют и поддерживают таким образом, чтобы его жидкотекучесть обеспечивала минимальные потери благородных металлов со шлаком . После насыщения шлака оксидом алюминия не более 15 он выводится из процесса. Полученный медный сплав, в котором концентрируются благородные металлы с высокой степенью извлечения, является целевым продуктом. При этом упрощается процесс дальнейшей переработки медного сплава, так как он содержит минимальное количество цветных и черных металлов. Эта переработка включает известные методы огневого рафинирования для удаления примесей, отливку в аноды и электротермическое рафинирование для удаления катодной меди и анодного шлама, содержащего благородные металлы. Шлак с низким содержанием алюминия можно использовать в обороте, а с высоким содержанием алюминия подвергать восстановительной плавке в печи с коксовым фильтром для получения следующих продуктов чугуна, свинцово-цинковых возгонов и шлака, который может служить в качестве строительного материала. На подготовку электротермического шлака для его расплавления (дробление, измельчение) не требуется дополнительных материальных и эксплуатационных затрат. Его можно использовать по мере 4268 поступления с предприятий, где он складируется в отвалы. При использовании шлаков с содержанием оксидов кальция и диоксида кремния менее 75 мас. его вязкость растет, при этом не достигается полного разделения медного сплава от шлака и увеличиваются потери благородных металлов со шлаком, в результате снижается степень извлечения. Примеры осуществления способа. Опыты проведены на 4-электродной электропечи мощностью 150 квт при температуре 1200-1300 С. Использовался лом электронной и электротехнической промышленности (электронные плата на органической основе, радиолампы, разъемы, штеккерные соединения, подложки, радиодетали, контактные устройства и т. д.). Золото, серебро, платина и палладий присутствуют в них в виде тонкого поверхностного слоя на металлической, керамической, пластмассовой и металлокерамической основах. Электродом загружали на поверхность расплавленного в электропечи при температуре 1200-1300 С электротермического шлака фосфорного производства и обдували воздухом до полного сгорания органических соединений. Полученные продукты плавки медный сплав,шлак и свинцово-цинковые возгоны - подвергались химическому анализу. ПРИМЕР 1 Электротермический шлак фосфорного производства в количестве 50 кг нагревали до температуры 1200 С. Состав исходного шлака, мас.ме- ди- 0,003 свинца - 0,15 цинка - 0,60 железа - 0,08 оксида кальция - 39,40 диоксида кремния - 47,28 оксида алюминия - 1,80. Суммарное содержание СаО и 2 в шлаке 86,68 ма. при их соотношении, равном 11,2. На поверхность жидкого шлака порциями загружали 100 кг электронного лома состава, мас.меди - 17,30 свинца - 2,90 цинка 1,30 железа - 11,30 алюминия - 8,7 оксида кальция - 1,8 диоксида кремния - 1,6 органических соединений - 55,0 золота - 110,2 г/т серебра 215,5 г/т палладия - 45 г/т платины - 95 г/т и обдували воздухом. Получено 24 кг медного плава, мас. меди 72,08 свинца - 0,008 цинка - 0,02 железа - 0,06,золота - 459,75 г/т серебра - 897,74 г/т платины 395,75 г/т палладия - 187,5 г/т. Извлечение меди в сплав составило 99,88 , свинца - 0,10 цинка - 0,31 золота 99,97 серебра - 99,95 платины - 99,9 палладия - 99,8 . Получено 69 кг шлака, содержащего, мас. меди - 0,03 свинца - 2,14 цинка - 1,62 железа 17,07 оксида кальция - 31,16 диоксида кремния 36,01 оксида алюминия - 14,35 золота - 0,430 г/т серебра - 0,145 г/т платины - 0,145 г/т палладия 0,145 г/т. Извлечение меди в шлак составило 0,12 , свинца - 49,6 цинка - 70 золота - 0,03 серебра 0,05 ,платины - 0,1 палладия - 0,2 . Получено 2 кг свинцово-цинковых возгонов,мас. свинца - 75,0 цинка - 23,5. Извлечение свинца составило 50,30 цинка - 29,4 . ПРИМЕР 2 Электротермический шлак фосфорного производства в количестве 50 кг нагревали до температуры 1250 С. Состав исходного шлака, мас. меди 0,005 свинца - 0,17 цинка - 0,80 железа - 0,70 оксида кальция - 35,0 диоксида кремния - 42,0 оксида алюминия - 1,8. Суммарное содержание СаО и 2 в шлаке 77 ма. при их соотношении, равном 11,2. На поверхность жидкого шлака загружали порциями 100 кг электронного лома состава, мас. меди - 20,8 свинца - 3,5 цинка - 1,5 железа - 12,5 оксида кальция - 2,0 диоксида кремния - 2,1 алюминия - 8,7 органических соединений - 55,0 золота - 110 г/т серебра - 225 г/т платины - 100 г/т палладия - 50 г/т и обдували воздухом . Получено 25 кг медного сплава, содержащего мас. меди - 83,62 свинца - 0,062 цинка - 0,02 железа - 0,08 золота - 460 г/т серебра - 899,2 г/т платины - 399,6 г/т палладия - 199,6 г/т. Извлечение меди в сплав составило 99,9 ,свинца - 0,46 цинка - 0,25 золота - 99,96 серебра - 99,91 платины - 99,9 палладия 99,9 . Получено 67 кг шлака, содержащего, мас. меди - 0,03 свинца - 2,48 цинка - 1,60 железа - 18,80 оксида кальция - 29,10 диоксида кремния - 32,09 оксида алюминия - 14,57 золота - 0,150 г/тсеребра - 0,298 г/т платины - 0,149 г/т палладия 0,149 г/т. Извлечение меди в шлак составило 0,10 свинца - 46,19 цинка - 62,88 золота - 0,04 серебра - 0,09 платины - 0,1 палладия - 0,1 . Получено 2,5 кг свинцово-цинковых возгонов,мас. свинца - 63,7 цинка - 28,4. Извлечение свинца составило 56,35 цинка - 36,87 . ПРИМЕР 3 Электротермический шлак фосфорного производства в количестве 75 кг нагревали до температуры 1250 С. Состав исходного шлака, мас. меди 0,002 свинца - 0,15 цинка - 0,50 железа - 0,80 оксида кальция - 38,33 диоксида кремния - 46,0 оксида алюминия - 1,60. Суммарное содержание Са и 2 в шлаке 84,33 мас. при их соотношении,равном 11,2. На поверхность жидкого шлака загружали порциями 100 кг электронного лома состава, мас. меди - 22,95 свинца - 3,8,цинка - 2,35 железа 16,35 оксида кальция - 2,1 диоксида кремния 1,95 алюминия - 10,60 органических соединений 35,0 золота - 325,1 г/т серебра - 1387,75 г/т платины - 100 г/т палладия - 50 г/т и обдували воздухом. Получено 30 кг медного сплава, мас. меди 76,5 свинца - 0,04 цинка - 0,03 золота - 1083,3 шлака, ма.меди - 0,004 свинца - 0,13 цинка 0,55 железа - 0,70 оксида кальция - 40,4 диоксида кремния - 48,48 оксида алюминия - 1,8. Суммарное 3 4268 соотношение СаО и 2 в шлаке, мас. 88,88 при их соотношении, равном 11,2. На поверхность жидкого шлака загружали порциями 100 кг электронного лома состава, мас.меди - 28,6 свинца - 4,7 цинка - 3,4 железа - 21,4 оксида кальция - 2,4 диоксида кремния - 2,3 алюминия - 12,50 золота - 540 г/т серебра - 2560 г/т платины - 105 г/т палладия - 55 г/т органических соединений - 24,0 и обдували воздухом. Получено 35 кг медного сплава, состава мас. меди - 81,80 свинца - 0,057 цинка - 0,03 железа 0,48 золота - 1542 г/т серебра - 7311,4 г/т платины - 299,7 г/т палладия - 154,3 г/т. Извлечение меди в сплав составило 99,96 свинца - 0,41 цинка 0,25 золота - 99,95 серебра - 99,96 платины - 99,90 палладия - 99,8 . Получено 139 кг шлака, состава, мас. меди 0,034 свинца - 1,58 цинка - 2,39 железа - 16,10 оксида кальция - 30,07 диоксида кремния - 40,43 оксида алюминия - 10,29 золота - 0,22 г/т серебра - 0,72 г/т платины - 0,072 г/т палладия - 0,72 г/т. Извлечение меди в шлак составило 0,04 свинца - 44,95 цинка - 83,25 золота - 0,05 серебра - 0,04 платины - 0,1 палладия - 0,2 . Получено 4 кг свинцово-цинковых возгонов,мас. свинца 66,25 цинка 33. Извлечение свинца составило 54,64 , цинка 16,50 . Таким образом, предложенный способ переработки вторичного сырья, содержащего цветные и благородные металлы, позволяет достичь высокого извлечения золота, серебра, платины и палладия, а также комплексно извлечь все цветные металлы в промпродукты (медный сплав, шлак, возгоны), которые можно использовать как сырье для извлечения цветных металлов по известным технологиям. В медный сплав извлекается 99,85- 99,95 меди 99,95-99,97 золота 9,90-99,95 серебра 99,9 платины 99,9 палладия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения благородных металлов из вторичного сырья, например, электронной и электротехнической промышленности, путем плавления с образованием продукта, концентрирующего благородные металлы, отличающийся тем, что процесс проводят с использованием жидкого шлака, содержащего не менее 75 мас. оксидов кальция и кремния при соотношении Са 2, равном 11,2, при этом исходный продукт загружают на поверхность расплавленного шлака и продувают воздухом.