Рафинирование благородных
металлов
Выполнила:Облаченко Н.
Преподаватель:Ибраимова Г.Т.
- Рафинирование металлов, очистка
первичных (черновых) металлов от примесей.
Черновые металлы, получаемые из сырья,
содержат 96—99% основного металла, остальное
приходится на примеси. Такие металлы
не могут использоваться промышленностью
из-за низких физико-химических и механических
свойств. Примеси, содержащиеся в черновых
металлах, могут представлять самостоятельную
ценность. Так, стоимость золота и серебра,
извлекаемых из меди, полностью окупает
все затраты на рафинирование. Различают 3 основных метода : пирометаллургический,
электролитический и химический.
- В основе всех методов
лежит различие свойств разделяемых элементов:
температур плавления, плотности, электроотрицательности и т.д. Для получения чистых металлов нередко используют последовательно несколько методов
Пирометаллургическое рафинирование
- Осуществляется при высокой температуре в расплавах,
имеет ряд разновидностей. Окислительное рафинирование основано на способности некоторых примесей
образовывать с О, S, Cl, F более прочные соединения, чем соединения основного металла с теми же элементами. Способ применяется, например, для очистки Cu, Pb, Zn, Sn. Так, при продувке жидкой меди воздухом примеси Fe, Ni, Zn, Pb, Sb, As, Sn, имеющие большее сродство к кислороду, чем Cu, образуют окислы, которые всплывают на поверхность ванны и удаляются.
Электролитическое рафинирование
- Представляет собой электролиз водных растворов или
солевых расплавов, позволяет получать
металлы высокой чистоты. Применяется
для глубокой очистки большинства цветных
металлов.
- Электролитическое рафинирование с растворимыми состоит
в анодном растворении очищаемых металлов
и осаждении на катоде чистых металлов
в результате приобретения ионами основного
металла электронов внешней цепи. Разделение
металлов под действием электролиза возможно
вследствие различия электрохимических
потенциалов примесей и основного металла.
Например, нормальный электродный потенциал Cu относительно водородного электрода сравнения, принятого за нуль, + 0,346, у Au и Ag эта величина имеет большее положительное значение, a Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn, Co нормальный электродный потенциал отрицателен. При электролизе медь осаждается на катоде, благородные металлы, не растворяясь, оседают на дно электролитной ванны в виде шлама, а металлы, обладающие отрицательным электродным потенциалом, накапливаются в электролите, который периодически очищают.
Химическое рафинирование
- Основано на различной растворимости металла
и примесей в растворах кислот или щелочей.
Примеси, постепенно накапливающиеся
в растворе, выделяются из него химическим путём (гидролиз, цементация, образование труднорастворимых соединений, очистка с помощью экстракции или ионного обмена). Примером химического рафинирования может служить аффинаж благородных металлов.
Р. Au производят в кипящей серной или азотной кислоте. Примеси Cu, Ag и др. металлов растворяются, а очищенное золото остаётся в нерастворимом осадке.
- Существующие способы переработки
металлических отходов, содержащих золото
и серебро, преимущественно основаны на
гидрометаллургических схемах, ориентированных
на извлечение отдельно золота или серебра
на первой стадии процесса.
- Известен классический аффинаж
благородных металлов полное растворение,
раздельное осаждение из растворов, плавка
чистых металлов, а затем последующее
сплавление компонентов в сплав . Способ позволяет получить
кондиционные по примесям сплавы, но требует
существенных экономических затрат и
длительного цикла переработки до 3-х месяцев.
Кроме того, растворение благородных металлов
осуществляется в концентрированных кислотах,
что делает способ экологически грязным
и требует специального аппаратурного
оформления.
- Известен аффинаж хлорированием
переплав при продувке через расплав хлора.
Хлорирование применяется для отделения
неблагородных металлов из сплава, но
может быть использовано и для полного
аффинажа с переводом благородных металлов
в хлориды, при этом из состава сплава
удаляются последовательно цинк, свинец,
железо, медь, серебро и золото .Однако способ хлоридовозгонки может быть применен при значительных затратах на природоохранительные мероприятия, т.к. хлор отравляет атмосферу цеха. Кроме того, в процессе хлорирования теряется большое количество хлорного золота, рафинирование хлорированием включает дополнительную технологическую операцию - отделение и обработку хлоридов для выделения из них благородных металлов.
- Способ рафинировния металлов и сплавов газами, предусматривающий продувку расплава инертными газами. Способ осуществляется в герметическом
объеме, содержащем геттер, при вращении
расплава относительно вертикальной оси
в пульсирующем режиме. Предлагаемая технология
позволяет сократить расход газа, но при
использовании инертного газа в качестве
рафинирующего расплава удаляются не
все приместные элементы.
- Способ рафинирования серебряного сплава включающий продувку серебряного
сплава воздухом или кислородом, при этом
металлы, содержащиеся в серебре, переходят
в оксиды, которые затем отделяются за
счет плотностей металла и оксидов. Недостатком
способа является то, что он не предусматривает раскисление расплава, и содержание кислорода в проаффинированном металле остается выше допустимого, что снижает механические свойства сплава.
- Еще один способ относится к области металлургии
благородных металлов и включает расплавление
металла с введением флюса и проведение
плавки в две стадии: на первой стадии
в воздушной атмосфере и на второй при
вдувании в расплав кислородосодержащего
газа.
- Недостатком известного способа
является то, что по предлагаемой технологии можно рафинировать
только чистые металлы, а не сплавы. Кроме
того, из-за высокого насыщения расплава
кислородом снижаются механические свойства
готового сплава. К недостаткам способа
можно отнести также и введение в расплав
флюсующих добавок, что ведет к увеличению
потерь благородных металлов с образующимися
шлаками или требует дополнительных технологических
операций по извлечению их из шлаков.
Кыштымский медеэлектролитный
завод.Процесс огневого рафинирования
осуществляется в медеплавильном цехе.
Получение металлов платиновой
группы.
- Платиновые металлы осаждаются фракциями. Осадок расплавляется
с гидросульфатом или NaOH и NaNO3 и выщелачивается. Затем
вторичное осаждение или улетучивание с непосредственно
последующей конденсацией. После многократного
термического разложения или восстановления с помощью водорода образуется губчатый металл, который
переводится в компактную форму плавлением, ковкой или литьем.
- В настоящее время в Казахстане
работают два аффинажных завода. Один
из них эксплуатирует предприятие «Казцинк», которое находится под управлением
швейцарского трейдера Glencore. Этот аффинажный завод производит слитки золота по международным стандартам. Второй аффинажный завод Казахстана используется горнорудной компанией «Казахмыс». На этом аффинажном заводе
производится золото по внутренним стандартам
страны.
- Комитет при Министерстве промышленности
Казахстана сообщил, что горнорудная компания
«Тау Кен Самрук», которая является подразделением
фонда благосостояния «Самрук Казына», разрабатывает инвестиционную
программу для строительства третьего
аффинажного завода в стране, а также поставку
всего необходимого сырья. «Тау Кен Самрук», намерена производить на этом
заводе до 25 тонн слиткового золота в год.
Список использованной литературы
- Р.Циммерман, К.Гюнтер
"Металлургия и металловедение" М 1982
- Аффинаж золота, серебра и металлов
платиновой группы