Свинец олово серебро золото это

Извлечение золота и серебра в свинцовом производстве

Технология пирометаллургического производства свинца включает в себя следующие стадии (рис. 10.1):

— агломерирующий обжиг концентрата;

— восстановительную плавку огарка;

— рафинирование чернового металла.

Aгломерирующий обжиг обычно проводится на спекательных (агломерационных) машинах. В процессе агломерации флотационных концентратов происходит окускование материала, смешивание его с флюсами и осуществляется окислительный обжиг с переводом свинца из сульфида в оксид PbO. Как правило, золото и серебро в спеке присутствуют в металлическом состоянии, а серебро — также в виде сульфида Ag:S. В процессе восстановительной плавки спека в шахтной печи происходит восстановление оксида свинца до металла, при этом образуется жидкий свинец (веркблей) и шлак. Основная масса золота и серебра при плавке концентрируется в веркблее.

При наличии в спеке сульфидов меди, цинка, мышьяка и сурьмы образуются дополнительные продукты плавки — штейны и шпейзы, которые являются хорошими растворителями благородных металлов. Образование штейнов и шпейз при свинцовой плавке нежелательно, так как в этом случае возникает необходимость дополнительной переработки этих продуктов с целью доизвлечения золота и серебра, что сопряжено с излишними потерями металлов и дополнительными затратами. Поэтому при наличии в концентратах меди, сурьмы и мышьяка агломерирующий обжиг целесообразно производить до полного удаления серы, мышьяка и сурьмы в газовую фазу.

Полученный в результате плавки металлический сплав — веркблей обычно содержит около 96 % свинца и до 0,5 % суммы благородных металлов. В основном содержание золота и серебря в веркблее зависит от их содержания в исходном концентрате, нередко их количество имеет значительную ценность, а иногда даже превышает ценность самого свинца.

Выделение золота и серебра из веркблея в товарную продукцию производится на стадии рафинирования чернового свинца с использованием операции «обессеребривания».

Перед обессеребриванием свинец освобождается от излишних примесей, в частности, меди. Металл плавится при низкой температуре и размешивается. Присутствующая в нем медь при этом всплывает на поверхность и снимается в виде так называемого шликкера. При дальнейшем повышении температуры расплава из него удаляются олово, мышьяк, сурьма и другие металлы в виде оксидов, с некоторым количеством образующегося глета. В присутствии значительного количества меди основная масса благородных металлов переходит в шликкера, и медь не полностью удаляется из веркблея. Для предотвращения этого медь переводят в сернистое соединение, которое обладает меньшей коллектирующей способностью по отношению к серебру (и золоту). Это осуществляется при добавлении в расплавленный металл чистого свинцового блеска. Происходит обменная реакция, в результате которой медь сульфидируется и в виде Cu2S всплывает на поверхность, a cвинец из сульфиде переходит в металлическое состояние. Лучшие результаты получаются при добавлении в расплавленный свинец чистой измельченной серы.

Обессеребривание веркблея может быть осуществлено по методу Паттинсона или Паркеса, а в отдельных случаях — купеляцией или электролитом.

При многообразии применяемых на заводах приемов и схем по обессеребриванию чернового свинца, все они по существу сводятся к двухстадиальному процессу, принципиальная схема которого представлена на рис. 10.2.

Для извлечения благородных металлов из чернового свинца, содержащего до 50 г/т золота и 5 кг/г серебра, применяют металлический цинк.

Использование цинка продиктовано тем. что он образует с золотом и серебром ряд интерметаллических соединенно (AuZn, AuZn3, Ag2Zn3 и др.) и твердых растворов, имеющих относительно высокую по сравнению со свинцом температуру плавления: меньшую по сравнению с расплавом свинца плотность и при этом практически не расширяющихся в расплаве свинца.

При введении металлического цинка в свинцовый расплав указанные соединения образуют «серебристую пену», которая может быть легко отделена от расплава и в дальнейшем подвергнута самостоятельной металлургической переработке.

Обессеребривание начинают с растворения богатой оборотной пены предыдущем операции в расплаве исходного чернового свинца находящегося в рафинированном котле. Пену в виде блоков загружают на поверхность ванны свинца и при 530 °C интенсивно перемешивают. Обычно количество оборотной пены равно 10-12 % массы ванны. Затем при снижении температуры до 510-480 °С богатую товарную пену, всплывшую на поверхность, снимают. При выходе пены, составляющем 1,5-2 % массы свинца, она содержит 60-110 кг/г серебра, 100-200 г/т золота, 25-30 % цинка, 60-70 % свинца. В товарной пенс до 10 % Pb и Zn находится в виде оксидов.

Читайте также:  Температура плавления цинка свинца олова

В свинце после съема богатом пены должно содержаться не более 150-300 г/г серебра. На поверхность такого свинца загружается расчетное количество цинка при 480 °C. Затем при интенсивном перемешивании ванны растворяют цинк в свинце. Обычная продолжительность растворения 40-60 мин. После окончания растворения приступают к съему оборотной пены при непрерывном охлаждении ванны от 480 до 330 °C.

В зависимости от режимов охлаждения съемы оборотной пены подразделяют на 2 группы. Первая — богатая пена, снятая в интервале температур 450-480 °C, и вторая — бедная пена, снятая при 380-330 °C. Богатые и бедные пены складируют отдельно. Процесс заканчивают охлаждением ванны до 330-325 °C при содержании серебра в свинце не более 5 г/т.

Весь цикл обессеребривания проводят в одном когда. Продолжительность цикла в котлах вместимостью 260-350 т составляет 18-20 ч.

Расход цинка зависит от исходного содержания серебра, степени очистки свинца. При содержании Ag 1-2 кг/т обычно расходуется 8-15 кг/г цинка. После обессеребривання в свинце содержится 0,6-0,7 % цинка. что составляет 40-60 % от исходного количества. Остальной цинк переходит в товарную пену.

Процесс обессеребривания может быть осуществлен и в непрерывном режиме, с использованием специальных рафинировочных аппаратов, что позволяет значительно сократить продолжительность обработки и произвести более глубокую очистку свинца от благородных металлов (содержание серебра в обессеребренном свинце 0,7-1,5 г/т).

Пену, получаемую при периодическом или непрерывном обессеребривании свинца, подвергают дистилляции с целью удаления и утилизации цинка, полученный остаток (серебристый свинец) купелируют.

Дистилляцию цинка проводят обычно в ретортах при атмосферном давлении и температуре 1200 °С. С целью улучшения санитарно-гигиенических условий труда на данной операции и исключения «дроссо-образования» в ретортах разработан вакуумный способ обесцинкования пены, позволяющий за 40 мин обработки при температуре 600 °С и вакууме 1 мм рт.ст. достичь остаточных содержаний Zn в серебристой пене ниже 0,1 %. Вакуум-дистилляционный способ переработки серебристого свинца успешно освоен на Чимкентском свинцовом заводе (Казахстан). В сплав с суммарным содержанием благородных металлов около 50 % извлечение серебра составляет 97,5 %.

Процесс купеляции основан на более высоком (по сравнению с Au и Ag) сродстве к кислороду свинца, а также других компонентов пены: Zn, Cd, As, Sb, Tc, Se, Bi. Купеляцию проводят в отражательной печи, имеющей небольшую выдвижную ванну — купель, выложенную из магнезитового кирпича в плоской металлической коробке и нагреваемую пламенем, проходящем над ней от одной стенки к другой.

Операцию осуществляют следующим образом. На поверхность расплавленного металла направляется струя воздуха, который окисляет свинец (до глета PbO) и другие примеси. Последние растворяются в глете, всплывают вместе с ним на поверхность ванны и удаляются воздушным потоком в купель. Процесс протекает в непрерывном режиме: в печь загружают чушки серебристого свинца и непрерывно сгоняют глет. Когда ванна заполняется серебром, загрузку свинца прекращают, окисляют остаток свинца и серебра. Сплав серебра с золотом (97 % по сумме благородных металлов) отливают в чушки и направляют на аффинаж.

В работе рассмотрен усовершенствованный способ купеляции серебристого свинца, в cooтветствии с которым данный процесс осуществляется не в отражательной, а в шахтной печи со стальным кессонированным кожухом. Максимальное извлечение серебра в металл Доре (более 97 %) достигается при температуре 1050 °С. Способ, прошедший апробацию на опытном заводе Мельбурна (1987 г.), успешно внедрен на одном из заводов Австралии.

Возможны и другие способы переработки серебристой пены.

Так. на заводе Сан-Гавино (Италия) исследован и внедрен процесс переработки пены, заключающийся в удалении из нее цинка едким натром, отливке полученного серебристого свинца в аноды и рафинировании последних в сульфаминовом электролите. В результате электролиза получают чистый электролитный свинец и анодный шлам, богатый серебром. Считается, что этот процесс является экономически более выгодным, чем описанный ранее.

Читайте также:  Силикат олова формула химическая

Свинец может быть обессеребрен и электролитическим путем. «Сырая» свинцовая чушка используется в качестве анода, а катодом служат листы высокочистого свинца. Электролит представляет собой раствор свинца в кремнефтористоводородной кислоте. Чистый свинец осаждается на катоде, а серебро, золото и другие примеси переводятся в анодный шлам и осаждаются на дне ванны. Способ обработки шлама зависит от его состава. Однако простого и дешевого способа обработки, позволяющего извлечь все ценные металлы, заключающиеся в шламе, пока не найдено.

Наряду со стандартной технологией агломерации и плавки в шахтной печи (доля которой в мировой добыче свинца в 1984 г. составила 90, а 1992 г. — 71 %), интенсивно разрабатываются и внедряются в промышленность новые методы пирометаллургической переработки свинцовых концентратов. К их числу относятся: свинцово-цинковая шахтная плавка, КИВЦЕТ и некоторые другие, не требующие предварительной агломерации. Применение этих методов позволяет существенно сократить токсичные выбросы в атмосферу, более полно утилизировать тепло экзотермических реакций окисления сульфидов и за счет применения кислородного дутья получать более концентрированные по SO2 отходящие газы.

Тем не менее, несмотря на указанные выше преимущества прямых способов плавки, классический двухстадиальный способ (агломерация + шахтная плавка) остается пока в мировой практике более предпочтительным

Описанная выше технология извлечения благородных металлов из свинцовых руд и концентратов является достаточно сложной и энергоемкой. Поэтому использование ее на отдельных, даже крупных золотодобывающих предприятиях представляется мало вероятным.

Однако вполне возможна централизованная переработка упорных золотосодержащих концентратов путем совместной плавки их со свинецсодержащими полупродуктами. Институтом металлургии Уральского отделения АН СССР и Казахским политехническим институтом, совместно со специалистами одного из предприятий цветной металлургии СССР, разработан и внедрен процесс аккумулирующей электроплавки золото-серебросодержащих продуктов (гравитационных концентратов, флюсовых руд, руд малых месторождений). В качестве аккумулирующих свинецсодержащих компонентов используются продукты от рафинирования чернового и сурьмянистого свинца (шликкера, спрудина), гранулированные продукты разделки аккумуляторного лома, высокосортные свинцовые концентраты, а также свинцовые полупродукты (глет купелирования, изгарь, паста и др.). Конечным продуктом электроплавки является черновой свинец, обогащенный благородными металлами, который может быть переработан на месте (по схеме, представленной на рис. 10.2) или направлен в качестве товарного продукта на специализированный свинцовый завод.

Источник

Какие бывают свинцово-оловянные припои?

Свинцово-оловянные припои широко используются в радиоэлектронике для спаивания различных микросхем. Достичь качественных результатов с их использованием становится возможным лишь тогда, когда мастер достаточно хорошо разбирается с процессом пайки и понимает основные правила работы и выбора припоев.

Начинающие же радиолюбители достаточно часто задаются вопросом: какой припой лучше выбрать в данном конкретном случае, и какими свойствами они обладают. Эта статья поможет разобраться с поставленной задачей.

Свинцово-оловянные припои

Свинцово-оловянные припои разделяют на мягкие и твердые. Первые являются легкоплавкими и широко применяются в работе с радиоаппаратурой. Их температура плавления находится в интервале 300–450 градусов.

Составы свинцово-оловянных припоев.

Данный тип сплава характеризуется меньшей твердостью по сравнению с тугоплавкими вариантами, однако в монтаже микросхем именно они используются наиболее часто.

Состав мягких вариантов представляет собой сочетание двух элементов: свинца и олова. Также могут добавляться и легирующие элементы. Содержание подобных примесей незначительно. Их вводят для придания соединению определенных свойств, таких как пластичность, прочность и так далее.

Почему их делают на основе олова? Дело в том, что станум – лучший материал для пайки. Он обладает рядом преимуществ. К ним относится высокая проводимость и отличное смачивание. Тем не менее есть и недостатки, например, оно подвержено явлению оловянной чумы, формированию интерметаллических поверхностей и т.д.

Избежать появления подобных проблем можно путем добавления плюмбума, меди, серебра, золота. Если в составе первый элемент отсутствует, то сплав называют бессвинцовым. Он отличается большей безопасностью для мастера. На практике чаще всего используются припои, содержащие свинец и обозначающиеся буквами «ПОС».

Состав

Как уже было отмечено выше, свинцовый припой обычно содержит Sn и Pb. Количество процентного содержания первого элемента обозначается цифрами, стоящими за буквами. Например, в ПОС-40 содержится сорок процентов станума, а в ПОС-60 – шестьдесят. Стоит отметить, что у ПОС-60 и 61 состав одинаковый, однако маркируются по-разному.

Читайте также:  Олово для покрытия чего используется

Многие зачастую не обращают должного внимания на состав сплава при занятии пайкой. Тем не менее данный момент очень важен, ведь он определяет характеристики монтажа и качество выполненной работы.

Назначение

В зависимости от содержания того или иного материала сплавы имеют разные области применения.

Таблица видов припоев.

ПОС-90 используется в ремонте пищевой посуды и медицинских принадлежностей. В нем содержится незначительное количество плюмбума – токсичного для человека материала.

ПОС-40 наиболее часто применяют в работе с электрическими приборами и деталями из оцинкованного железа. Также служит основой ремонта латунных и медных трубопроводов. Данное соединение может заменить припой ПОС 18, используемый в тех же целях.

Сплавы с 30% содержанием станума отлично подходят для кабельной промышленности, лужения и пайки цинка.

Пайку плат радиоаппаратуры чаще всего осуществляют с помощью ПОС-61. Именно этот вариант служит основным в монтаже деталей радиоэлектроники. Паять микросхемы с этим сплавом можно с применением простого паяльника.

Свойства

Как уже было отмечено ранее существует деление припоев на две категории в зависимости от температуры плавления. Мягкие или легкоплавкие – это сплавы плавящиеся при менее 450 °С. Стоит отметить, что они не обязательно изготавливаются из олова. Тут может использоваться галлий, висмут, кадмий, индий.

Тем не менее зачастую используется не один, а смесь нескольких элементов. Это нужно, чтобы придать сплаву необходимые характеристики и параметры. Наиболее распространёнными являются ПОСы.

Важно знать: отличить одну марку сплава от другого можно и без знания его точного состава, благодаря тому, что от содержания определенных элементов может меняться цвет проволоки, блеск, пластичность, твердость и т.д.

Таблица припоев для пайки алюминия.

Таким образом, взяв в руки проволоку, попробовав погнуть ее и оценив вес, можно с определённой точность определить содержание в ней станума или плюмбума.

В зависимости от концентрации олова выделяют несколько десятков сплавов, производящихся в соответствии с государственным стандартом – ГОСТом.

Когда речь заходит про свойства, то они в основном определяются содержанием олова. Оно имеет две полиморфные модификации. Белое – с тетрагональной кристаллической решеткой, серое – с кубической. Переход от одной модификации к другой сопровождается выделением тепла, то есть реакция является экзотермической.

Данное превращение приводит также и к увеличению объема, сопровождающегося разрушением с образованием серого порошка. Такой процесс называется «оловянной чумой».

Скорость превращения белой модификации в серую – мала. Данный процесс ограничивает применение чистого станума в пайке. В связи с этим добавляются различные химические элементы, препятствующие указанному переходу.

Известно также об увеличении и таких характеристик олова, как прочность и твердость, с помощью добавления никеля, меди, магния, цинка. А вот наличие висмута и цинка повысит смачиваемость и понизит температуру плавления.

ПОСы не поддаются упрочнению посредством наклепа. В отличии от чистого станума, сплавы со свинцом после деформирования обладают меньшей твердостью и прочностью, чем литые.

В результате, комбинируя различные варианты концентрации примесей, можно добиться желанных параметров сплава, которые наилучшим образом подойдут в каждой конкретной задаче.

Припои являются незаменимыми при осуществлении паяльных работ. Они широко применяются в различных областях человеческой деятельности: от крупных производств, до мелких мастерских.

Монтаж микросхем, ремонт трубопроводов, соединение медных и латунных деталей выполняют с использованием данного материала. Самыми распространенными являются припои на основе олова и свинца, и маркируются, как ПОС.

Источник