Procesy wytwarzania metali szlachetnych, RAFINACJA ZŁOTA

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Rozdział 6
6 Procesy wytwarzania metali szlachetnych
6.1 Stosowane procesy i techniki
Metale szlachetne można umieścić w trzech grupach: metale grupy srebra, złota i platyny (PGM).
Najważniejszymi źrdłami tych metali są rudy metali szlachetnych, produkty uboczne uzyskiwane
przy przetwarzaniu innych metali nieżelaznych (zwłaszcza szlamy anodowe z produkcji miedzi,
pozostałości z ługowania i surowy metal z produkcji cynku i ołowiu) i materiał zawracany do
obiegu. Wiele surowcw podlega dyrektywie o odpadach niebezpiecznych i ma to wpływ na
systemy transportu, dostarczania i obsługi oraz awizowania. Procesy produkcyjne są wsplne dla
surowcw pierwotnych i wtrnych i dlatego są one opisane razem.
Opracowano szereg procesw, ktre wykorzystują własności chemiczne tych metali. Chociaż są
one stosunkowo obojętne, to ich reaktywność zmienia się, a rżne stopnie utlenienia metali w ich
związkach umożliwiają stosowanie rozmaitych metod rozdzielania [tm 5&19 HMIP (Inspektorat ds.
Zanieczyszczeń Środowiska JKM) PM 1993]. Na przykład czterotlenki rutenu i osmu są lotne i
mogą być łatwo rozdzielane przez destylację. Wiele z procesw stosuje bardzo reaktywne
odczynniki lub produkuje toksyczne produkty, czynniki te są brane pod uwagę przez stosowanie
odpornych na uszkodzenia systemw ograniczających i uszczelnionych zbiornikw ściekowych.
Głwnym powodem instalowania takich systemw jest wysoka wartość metali.
Wiele z procesw jest poufnych w skali technicznej i dostępne są tylko bardzo szkicowe opisy.
Procesy są zwykle przeprowadzane w rżnych kombinacjach by odzyskać metale szlachetne obecne
w konkretnym materiale wsadowym. Cena ustalona za odzysk metali szlachetnych jest stała i nie
zależy od wartości metalu. W związku z tym proces przetwarzania musi być tak zaprojektowany, by
uwzględnić dokładne pobieranie prbek i analizę materiału jak rwnież jego odzysk. Pobieranie
prbek jest realizowane po fizycznym przetworzeniu materiału lub też prbki są pobierane ze
strumieni bocznych podczas normalnego przetwarzania. Istnieje ponad 200 typw surowcw
dostępnych dla przemysłu i zazwyczaj surowce te są klasyfikowane w pięciu rodzajach
homogenizacji.
Kategoria homogenizacji
Rodzaj surowca
Komentarz
Materiał pierwotny
Katalizatory, przygotowane
zmiotki, roztwory.
Bezpośrednio do procesu
Zmiotki
Minerał + metal, wysokotopliwe
katalizatory węglowe.
Spopielanie, prażenie i
wzbogacanie wstępne
Złom
Materiał niskotopliwy.
Materiał
poddawany
Taśmy
filmowe,
złom
rozdrabnianiu
elektroniczny.
Materiał do rozpuszczania Materiał, ktry jest rozpuszczany
w kwasie, CN, NaOH itd.
Tabela 6.1: Kategorie homogenizacji dla pobierania prbek
Charakterystyka surowca jest oparta na najbardziej niejednorodnych punktach wejściowych, na
schemacie technologicznym przetwarzania (rys. 6.1) i jest niezależna od metali szlachetnych
zawartych w materiale. Surowce są zwykle oprbowywane zgodnie z tą charakterystyką i podaje
się, że większość firm stosuje ten schemat. Prbki są poddawane obrbce w celu rozpuszczenia
zawartości metali szlachetnych lub w celu wyprodukowania prbki w formie nadającej się do
Produkcja metali nieżelaznych
490
Rozdział 6
analizy. Czasami zajmuje to cały lub część rzeczywistego procesu odzyskiwania i dlatego w
procesie pobierania prbek stosowane są systemy ograniczające.
Oglny schemat technologiczny dla wtrnych metali szlachetnych
Złom
Metale, stopy
Zmiotki
minerały
Materiały
fotograficzne
Topienie
Spopielanie
Rozdrabnianie
metalowe
żużel
Homogenizacja
kruszenie,
mielenie,
mieszanie
Analiza
Analiza
Analiza
Spopielanie
Płukanie
hydro-
metalurgia
piro-
metalurgia
wysokie Au
niskie Ag
wysokie Ag
niskie Au
wysokie Au
niskie Ag
wysokie Ag
niskie Au
żużel
kamień (Cu 2S)
pył piecowy
chlorek
Wytapianie
(extraction)
Wytapianie
(Miller)
PbO lub
Cu
2
O
bulion
Złoto
Kupelacja
pył piecowy
produkt zawierający - Ag, Au, PM
kwas azotowy
kwas azotowy
Rafinacja
chemiczna
Obrbka
chemiczna
Elektroliza
Moebius lub Balbach
Srebro
roztwory
PGM
roztwr
Ag, Pd
szlam
Au, PGM
szlam
Au, PGM
woda krlewska
lub HCl/Cl
2
rafinacja
srebra
Rozdzielanie chlorku
srebra
Electroliza
Wohlwill
lub
Rafinacja chemiczna
Złoto
roztwr Pd
szlam
PGM
Złoto
Rafinacja PGM
PGMy
Rysunek 6.1: Oglny schemat technologiczny dla odzysku metalu szlachetnego.
Istnieje rwnież potrzeba szybkiego przetwarzania tych materiałw i odzwierciedla się to w celowo
zawyżonej zdolności produkcyjnej w tym sektorze. Rozbudowane oprbowywanie i analiza
umożliwia rwnież dokonanie optymalnego wyboru kombinacji procesu.
Produkcja metali nieżelaznych
491
Rozdział 6
Szlamy anodowe z elektrolitycznego oczyszczania miedzi są istotnym źrdłem metali szlachetnych
i dlatego szlamy te są obrabiane dla usunięcia i odzyskania metali szlachetnych razem z innymi
metalami takimi jak selen i tellur. Szczegły procesu zależą od proporcji obecnych metali.
Stosowane są procesy pirometalurgiczne lub hydrometalurgiczne i w pewnych przypadkach w
proces wkomponowane są stopnie ekstrakcji rozpuszczalnikowej. Poniższy rysunek stanowi
przykład oglny.
Produkcja metali nieżelaznych
492
Rozdział 6
Rysunek 6.2: Przykład schematu technologicznego dla obrbki szlamu anodowego.
Produkcja metali nieżelaznych
493
Rozdział 6
6.1.1 Srebro
Podstawowymi źrdłami srebra są złom (np. biżuteria, monety i inne stopy), koncentraty, szlamy
anodowe (lub z elektrofiltra), filmy fotograficzne, papiery i szlamy, popioły, zmiotki, i inne
pozostałości [tm 5&19, HMIP (Inspektorat ds. Zanieczyszczeń Środowiska JKM) PM 1993; tm
105, PM Expert Group 1998 - Grupa Ekspertw ds. PM 1998]
6.1.1.1 Materiały fotograficzne
Filmy fotograficzne, papiery i szlamy są spopielane okresowo, partiami w piecach z pojedynczym
trzonem lub w sposb ciągły w piecach obrotowych w celu produkcji popiołu o dużej zawartości
srebra. Mniejsze firmy przetwarzające materiały z recyklingu stosują piece skrzynkowe. Wsad
posiada taką wartość opałową, że paliwo jest potrzebne tylko podczas uruchomienia procesu.
Opalany dopalacz, zainstalowany w oddzielnej komorze, jest stosowany do spalania częściowo
spalonych produktw w gazie odlotowym; ponadto zainstalowany jest system filtra i płuczki
kaustycznej. Popił jest odzyskiwany i obrabiany razem z innym materiałem srebrnonośnym, gazy
są filtrowane a zbierany pył jest rwnież obrabiany dla odzysku srebra.
Stosowany jest rwnież chemiczny proces z odpędzaniem rozpuszczalnika, w ktrym sole srebra są
ługowane z warstwy emulsji. W procesie tym odpadowy film fotograficzny jest traktowany
roztworem tiosiarczanu, ktry może rwnież zawierać enzymy. Srebro jest odzyskiwane z kąpieli
ługującej przez elektrolityczne otrzymywanie metali, a zubożony elektrolit jest zawracany do
stopnia ługowania. Plastykowa warstwa filmu fotograficznego teoretycznie może być odzyskiwana,
ale materiał wsadowy zawiera zwykle pewne ilości papieru, takiego jak koperty i to może
powstrzymywać odzysk i powodować powstawanie strumienia odpadw [tm 5, HMIP (Inspektorat
ds. Zanieczyszczeń Środowiska JKM) PM 1993].
Srebro jest odzyskiwane z roztworw odpadowych z przemysłu fotograficznego i innych
przemysłw, przez chemiczne strącanie w postaci siarczkw w celu utworzenia proszku, ktry jest
suszony, topiony i oczyszczany. Alternatywnie, roztwory tiosiarczanu srebra są poddawane
elektrolizie przy 2 woltach w celu wytwarzania siarczku srebra, ktry jest nierozpuszczalny (w
praktyce osiąga 5 Î 10 ppm Ag w roztworze).
6.1.1.2 Popioły, zmiotki, itd.
Popioły, zmiotki, płytki z obwodami drukowanymi, spieczony materiał drobnoziarnisty, szlamy i
inne materiały zawierające miedź i metale szlachetne, są mieszane i topione w piecach
elektrycznych, w piecach szybowych, w piecach obrotowych lub płomiennych albo w konwertorach
obrotowych z dmuchaniem grnym (TBRC). Ołw lub miedź stosowane są jako kolektor dla srebra
i innych metali szlachetnych, zaś prąd elektryczny, koks, gaz lub olej jako paliwo oraz w celu
stworzenia atmosfery redukującej. W pewnych przypadkach wybrany odpad plastykowy może być
użyty jako paliwo i wwczas stosuje się odpowiednie dopalanie, aby zapobiec emisji związkw
organicznych takich jak lotne części organiczne (VOC) i dioksyny. Do zbierania składnikw
niemetalicznych z materiałw wsadowych dodawane są topniki tworzące żużel, z ktrego usuwane
są składniki niemetaliczne. Okresowo piec działa z użyciem naboju żużlowego w celu odzyskania z
żużlu wszelkich metali szlachetnych przed granulacją lub zlewaniem żużlu przed jego usuwaniem,
obrbką w celu zubożenia lub wykorzystania.
Srebro i inne metale szlachetne, produkowane w piecu do wytapiania są zbierane w ciekłym ołowiu
lub miedzi. Stop ołowiu jest przesyłany do pieca kupelacyjnego, gdzie ołw jest utleniany na glejtę
ołowiową (tlenek ołowiu) z użyciem powietrza lub tlenu. Stop miedzi jest obrabiany w podobny
Produkcja metali nieżelaznych
494
[ Pobierz całość w formacie PDF ]