| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2086685
СПОСІБ пірометалургійного рафінування
Золото-і серебросодержащий ВІДХОДІВ
Ім'я винахідника: Єрмаков А.В .; Сівков М.М .; Никифоров С.В .; Мазалецкій А.Г .; Горбатова Л.Д .; Дмитрієв В.А .; Матюхін П.А .; Афанасьєв О.Ю .; Масленников В.С.
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство відкритого типу "Єкатеринбурзький завод з обробки кольорових металів"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.12.14
Використання: стосується способів пірометалургійного рафінування благородних металів або їх сплавів. Сутність: спосіб включає розплавлення вихідного матеріалу і проведення плавки в дві стадії при 1100-1200 o C. На першій стадії проводять окислительную плавку з подачею в розплав кисневмісних газу протягом 20- 25 хв, а на другій стадії - відновну плавку з подачею в розплав відновного газу і одночасним перемішуванням розплаву протягом 30 хв, при цьому відношення площі дзеркала металу до маси розплаву підтримують в межах 0,06 - 0,07. Спосіб забезпечує високу ступінь рафінування розплаву від домішок і підвищення механічних властивостей сплаву благородних металів.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до металургії, зокрема до способів пірометалургійного рафінування благородних металів або їх сплавів.
В даний час сировиною заводів по обробці кольорових металів є в основному відходи ювелірних сплавів (золотих, срібних) і лом ювелірних виробництв, що містять велику кількість домішок, в тому числі залізо, нікель, свінец6 цинк і ін. Крім забруднення сплаву ці домішки через високого спорідненості до кисню збільшують його вміст у сплаві (до концентрації 0,06.), що різко негативно впливає на механічні та фізико-хімічні властивості сплаву: знижується пластичність, текучість, відносне подовження і т. д. Це робить неможливим отримання із зазначених сплавів ювелірних та інших виробів без попереднього рафінування відходів.
Існуючі способи переробки металевих відходів, що містять золото і срібло, переважно засновані на гідрометалургійних схемах, орієнтованих на витяг окремо золота або срібла на першій стадії процесу.
Відомий класичний афінаж благородних металів повне розчинення, роздільне осадження з розчинів, плавка чистих металів, а потім подальше сплавлення компонентів в сплав (Плаксін І.М. "Металургія благородних металів", М.1958 с.333). Спосіб дозволяє отримати кондиційні по домішках сплави, але вимагає істотних економічних витрат і тривалого циклу переробки до 3-х місяців. Крім того, розчинення благородних металів здійснюється в концентрованих кислотах, що робить спосіб екологічно брудним і вимагає спеціального апаратурного оформлення.
Відомий афінаж хлоруванням переплав під час продування через розплав хлору. Хлорування застосовується для відділення неблагородних металів зі сплаву, але може бути використано і для повного афінажу з перекладом благородних металів в хлориди, при цьому зі складу сплаву видаляються послідовно цинк, свинець, залізо, мідь, срібло і золото (Плаксін І.М. "Металургія благородних металів ", М.1958, с.332) .Однак спосіб хлорідовозгонкі може бути застосований при значних витратах на природоохоронні заходи, тому що хлор отруює атмосферу цеху. Крім того, в процесі хлорування втрачається велика кількість хлорного золота, рафінування хлоруванням включає додаткову технологічну операцію - відділення і обробку хлоридів для виділення з них благородних металів.
Відомі інші способи рафінування та очищення сплавів кольорових і благородних металів.
Відомий спосіб рафініровнія металів і сплавів газами, що передбачає продувку розплаву інертними газами. [1] Спосіб здійснюється в герметичному обсязі, що містить геттер, при обертанні розплаву щодо вертикальної осі в пульсуючому режимі. Пропонована технологія дозволяє скоротити витрату газу, але при використанні інертного газу в якості рафінуючі розплаву видаляються не всі домішкові елементи.
Відомий спосіб рафінування срібного сплаву. [2] що включає продувку срібного сплаву повітрям або киснем, при цьому метали, що містяться в сріблі, переходять в оксиди, які потім відділяються за рахунок щільності металу і оксидів. Недоліком способу є те, що він не передбачає розкислення розплаву, і вміст кисню в проаффінірованном металі залишається вище допустимого, що знижує механічні властивості сплаву.
За технічною суттю найбільш близьким до пропонованого об'єкту винаходу є спосіб рафінування срібла. [3] Спосіб відноситься до галузі металургії благородних металів і включає розплавлення металу з введенням флюсу і проведення плавки в дві стадії: на першій стадії в повітряній атмосфері і на другий при вдування в розплав кисневмісних газу.
Недоліком відомого способу є те, що по прелагаемой технології можна рафінувати тільки чисті метали, а не сплави. Крім того, через високий насичення розплаву киснем знижуються механічні властивості готового сплаву. До недоліків методу можна віднести і та введення в розплав флюсуючих добавок, що веде до збільшення втрат благородних металів з утворюються шлаками або вимагає додаткових технологічних операцій з вилучення їх з шлаків.
Завданням, на вирішення якої спрямовано винахід, є підвищення ступеня очищення розплаву від домішок, в тому числі і кисню, і підвищення механічних властивостей одержуваного сплаву благородних металів, скорочення тривалості циклу переробки, а й зниження втрат благородних металів.
Поставлена задача досягається тим, що в способі рафінування золото і серебросодержащих матеріалів, що включає розплавлення вихідного матеріалу в вогнетривкому тиглі і проведення двухстадийной плавки з подачею в розплав рафінуючих газів, на першій стадії проводять окислительную плавку з подачею в розплав кисневмісного газу при 110-1200 o C протягом 20-25 хв з коригуванням розплаву за основними компонентами шляхом дошіхтовкі його чистим металом, а на другій стадії ведуть відновну плавку з подачею в розплав відновного газу і одночасним перемішуванням розплаву протягом не менше 30 хв. При цьому процес рафінування здійснюють при підтримці відносини площі дзеркала розплаву до маси розплаву в межах 0,06-0,07.
Суть винаходу полягає в наступному. Цинк, який має високий парціальний тиск при температурі ведення процесу 1100-1200 o C, переходить у вигляді металу в газову фазу і при створенні окислювального середовища в подальшому утворює стійкий оксид цинку ZnO. Мабуть, очищення від домішок благородного сплаву має наступний механізм: перехід в газову фазу металевого цинку і подальше окислення до ZnO; освіту конденсованого оксиду PbO і його перехід з конденсованого в газоподібний стан; утворення стійких конденсованих окислів нікелю і заліза та їх перехід в шлак.
Для створення умов протікання в розплаві вищевказаних реакцій на першій стадії проводять окислительную плавку, в результаті якої відбуваються дистиляція цинку з подальшим його окисленням і повне окислення розплаву за рахунок утворення оксидів міді і подальшого відновлення оксидів міді домішковими елементами заліза, нікелю і свинцю. Потім відбувається спливання нерозчинних оксидів заліза, нікелю і PbO на дзеркало розплаву, перехід в шлакову фазу оксидів заліза і нікелю, і в газову свинцю. Все це відбувається на тлі збільшення вмісту кисню, максимальний його зміст може досягати 0,3% за рахунок процесу розчинення закису міді в рідкої міді. Така кількість кисню при 110-1200 o C забезпечує практично повне окислювання всіх домішкових елементів.
Відновлювальна плавка, здійснювана на другій стадії процесу рафінування, необхідна для видалення з розплаву кисню до необхідної концентрації, що забезпечує необхідні механічні та фізичні властивості ювелірного сплаву. Перемішування розплаву на цій стадії створює постійно оновлювану реакційну поверхню, що інтенсифікує процес розкислення розплаву. Перемішування менше 30 хв недостатньо для отримання необхідної концентрації кисню в розплаві (менш 0,0065 мас.), А збільшення понад 30 хв недоцільно, тому що не підвищує показників ступеня очищення, але веде до збільшення втрат благородних металів.
Заявляється відношення площі дзеркала розплаву до його масі є оптимальним по відношенню до втрат благородних металів за рахунок випаровування: якщо це ставлення буде більш 0,07, спостерігаються значні втрати золота і срібла (до 9%), а при меншому 0,06 збільшується тривалість рафінування розплаву (табл.1).
Проведення процесу рафінування з подачею газів в заявленому інтервалі температур диктується необхідністю отримання розплаву, що переробляється (1100 o C) і створенням умов утворення оксидів (1200 o C). При температурі понад 1200 o C ступінь очищення не збільшується, але зростають втрати благородних металів.
Тривалість окислювальному плавки протягом 20-25 хв є необхідним і достатнім періодом насичення розплаву киснем, що вимагаються для окислення міді і домішкових елементів. Тривалість менше 20 хв не забезпечує повного видалення з розплаву заліза і нікелю, тому що вони окислюються через закис міді з подальшим переходом в шлакову фазу, а при тривалості більше 25 хв відбувається значне збільшення вмісту в розплаві кисню, що призводить до збільшення тривалості відновлювальної стадії і веде до втрат благородних металів.
Завдяки проведенню обох стадій рафінування в одному агрегаті вирішується проблема отримання сплаву по ГОСТу без додаткових технологічних операцій за рахунок можливості в разі відхилення від ГОСТу коригування розплаву шляхом простої дошіхтовкі чистим металом, здійснюваної на стадії окислення після видалення домішок.
Винахід відповідає винахідницькому рівню. Розглядаючи сукупність його істотних ознак, можна відзначити, що вони не дотримуються явно з відомого рівня техніки. При виявленні з сукупності відмінних від найбільш близького аналога функціонально самостійних ознак винаходу виявлено, що всі відмітні ознаки не виявляють будь-яку самостійну функцію (режимні умови і послідовність проведення дій способу), тому такі ознаки не можуть розглядатися у відриві від ознаки, до якого вони ставляться, і у відриві від об'єкта в цілому. З огляду на це, слід зазначити, що серед об'єктів того ж призначення відомої технології з тією ж сукупністю ознак не виявлено. Закономірностей за частиною певної послідовності проведення операцій, в т.ч. механізму видалення домішок при заявлених умовах, не виявлено. Послідовність операцій, зазначена в заявленому способі, в поєднанні з режимом здійснення операцій забезпечує необхідну взаємозв'язок і взаємний вплив ознак способу, завдяки чому досягається новий технічний результат вищий ступінь очищення розплаву від домішок і кисню, що забезпечує високі механічні властивості ювелірних виробів, одержуваних з відходів , що містять благородні метали.
Для підтвердження можливості здійснення винаходу наводимо приклади реалізації способу.
Спосіб здійснювали наступним чином. Партію відходів ювелірних сплавів і лом, що містить золото, срібло і мідь і забруднених домішками, мас. залізо 0,08; нікель 0,06; свинець 0,04; цинк 0,10 розплавляли в тиглі на установці МПГ-100. При цьому відходи завантажували в такій кількості, щоб відношення площі дзеркала розплаву до його масі знаходилося в межах 0,06-0,07. Після досягнення заданої температури розплав продували повітрям і одночасно відбирали огнежідкіе проби для аналізу на вміст домішок, кисню і основних компонентів. Зміст домішок знижувалося і одночасно відбувалося збільшення вмісту кисню. Повітряне дуття проводили протягом 20-25 хв, при цьому вміст кисню в розплаві досягалося до 0,06% а вміст домішок мінімальне (табл.2). Через 20-25 хв дуття припиняли. У разі невідповідності ГОСТу за основними компонентами в розплав додавали потрібний чистий метал.
Після отримання окисленого розплаву проводили відновну плавку з метою видалення з розплаву розчиненого в ньому кисню і відновлення оксиду міді. Для цієї мети в розплав подавали в якості відновника природний газ. Відновлення здійснювалося як за рахунок водню, так і чадного газу. Відновлювальний газ подавали в розплав протягом 30 хв. За цей період концентрація кисню в розплаві знижувалася до необхідної не вище 0,0065 мас. Стадію відновної плавки здійснювали при перемішуванні розплаву. Аналіз проб на вміст кисню проводили на газоаналізаторі Омата-3500 фірми "Strochlien". Отриманий чистий від домішок сплав випробуваний на механічні властивості (табл.3). Порівняльні показники очищення розплаву від домішок за відомим і пропонованим способам наведені в табл.4.
Таким чином, пропонований спосіб забезпечує селективне видалення домішкових елементів з металевих відходів, що містять благородні метали, без розчинення металевої основи і отримання сплаву, відповідного ГОСТу для виготовлення ювелірних виробів.
У порівнянні з відомими спосіб має наступні переваги:
- досягається підвищення ступеня вилучення домішок і якості готового сплаву;
- скорочується кількість технологічних стадій;
- значно скорочується тривалість циклу переробки;
- зменшується кількість безповоротних втрат благородних металів;
- поліпшується екологічна обстановка підприємства за рахунок виключення парів оксидів азоту, соляної кислоти і т.д.
У табл.1 дані результати наведені за умови очищення від домішок, в тому числі від кисню, до необхідного рівня.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб пірометалургійного рафінування золото і серебросодержащих відходів, що включає розплавлення вихідного матеріалу в вогнетривкому тиглі і двустадийному плавку з подачею в розплав рафінуючих газів, що відрізняється тим, що на першій стадії проводять окислительную плавку з подачею в розплав кисневмісного газу при 1100 1200 o С протягом 20 25 хв при коригуванні розплаву за основними компонентами шляхом дошіхтовкі його чистим металом, а на другій стадії ведуть відновну плавку з подачею в розплав відновного газу і одночасним перемішуванням розплаву протягом не менше 30 хв, при цьому рафінування здійснюють при підтримці відносини площі дзеркала розплаву до маси розплаву 0,06 0,07.
Версія для друку
Дата публікації 14.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.