Разработка экологически чистых технологий комплексного извлечения благородных и цветных металлов из электронного лома (30.11.2009)

Автор: Лолейт Сергей Ибрагимович

1320 60 17,1:38,2:15,0:29,7 5,69 4,69 11,7 0,17 0,06

1320 60 16,2:36,5:19,0:27,4 6,18 2,98 14,8 0,20 0,04

1320 60 15,1:33,7:25,2:26,0 4,29 5,12 19,8 0,18 0,08

4.3.2. Применение воздушного (кислородного) дутья.

Для более полного удаления примесей из сплава на основе меди, получаемого плавкой на коллектор электронного лома, и повышения чистоты меди было изучено влияние продувки расплава воздухом в процессе плавки. Плавка проводилась при температуре 1320-13500С. Продолжительность подачи воздуха составляла 15,30,45 и 60 минут. Было установлено, что увеличение продолжительности продувки расплава воздухом с 15 минут до 60 минут при постоянном его расходе приводит к увеличению содержания меди и золота в сплаве до 78-80% и ~ 2,0%, соответственно. Дальнейшее увеличение продолжительности продувки сверх 60 минут практически не влияет на содержание меди в сплаве, но приводит к увеличению общих потерь меди со шлаком.

Увеличение расхода воздуха на 25-50% позволяет получать сплав с содержанием Cu до 90-91% и Au до ~2,15%. Дальнейшее увеличение расхода воздуха практически не влияет на увеличение содержания меди и золота в сплаве, но оно приводит в образованию тугоплавких соединений железа и снижению характеристик исходного шлака.

Рассмотрим поведение компонентов в расплаве в условиях подачи в него воздуха.

Наименьшее сродство к кислороду по сравнению с другими металлами (кроме драгоценных), присутствующими в расплаве, имеет медь. Однако вследствие неравномерного распределения потоков воздуха в ванне расплава медь начинает окисляться до Cu2O уже с самого начала продувки. Оксид меди хорошо растворяется в металлической меди и благодаря этому обеспечивает перенос кислорода, необходимого для окисления примесей Zn, Pb, Sn, Ni и других металлов и перевода их в шлак.

Таблица 9 - Влияние условий плавки на медный коллектор электронного лома на содержание примесей в сплаве на основе меди.

Тпл, °С Продолжительность

подачи воздуха, мин. Расход

воздуха, л/ч Массовая доля металла, %

Fe Sn Zn РЬ

1320 - - 31,09 1,90 0,80 1,17

1320 30 3,00 0,73 0,63 0,11 0,77

1320 45 3,00 0,32 042 0,08 0,70

1320 60 3,00 0,22 0,31 0,05 0,51

1320 30 3,75 0,61 0,51 0,08 0,65

1320 45 3,75 0,23 0,38 0,04 0,51

1320 60 3,75 0,16 0,22 0,01 0,30

1320 30 4,50 0,51 0,32 0,03 0,50

1320 45 4,50 0,18 0,15 0,02 0,43

1320 60 4,50 0,14 0,10 0,01 0,12

1320 45 6,00 0,19 0,14 0,01 0,44

1320 60 6,00 0,13 0,10 0,01 0,12

При продувке ванны расплава воздухом цинк частично окисляется и отшлаковывается. Основная же масса металла переходит в газовую фазу, где пары цинка окисляются до ZnO. Остаточное содержание цинка в черновой меди не превышает 0,01 % и практически не зависит от концентрации этого металла в перерабатываемых материалах.

Свинец отгоняется в газовую фазу уже в начале продувки расплава воздухом, благодаря высокой летучести РЬО (температура кипения 1470 °С), однако наиболее интенсивное удаление свинца из черновой меди происходит после отгонки и ошлаковывания основной массы цинка. В газовую фазу удаляется 25-30 % свинца; 55-60 % свинца переходит в шлак и ~10% - в черновую медь. Остаточное содержание РЬ в сплаве на основе меди ~0,12%.

Металлическое олово в виде паров не отгоняется (температура кипения 2260 °С), а окисляется до SnO2 или SnO и переводится в шлак. Однако, часть олова - до 30-35 % от содержания в электронном ломе может переходить в газовую фазу через испарение SnO, что связано с повышенной летучестью SnO (температура кипения 1425 °С).

Наиболее трудно удаляется из черновой меди никель. Достаточно интенсивное окисление и удаление никеля происходит только в конце продувки. Никель, окисляясь до NiO, частично переходит в шлак. В значительных количествах никель остается в меди в виде медно-никелевого твёрдого раствора. Остаточное содержание никеля в сплаве на основе меди ~7%.

4.4. Разработка плавильной печи и её характеристики

В настоящее время в стране отсутствует выпуск металлургического оборудования, которое можно было бы эффективно использовать для плавки электронного лома. Наиболее распространённые электродуговые печи с контролируемой атмосферой, но, как правило, это печи малой производительности и периодического действия с разливкой металла и шлака в изложницы. Конструкция этих печей не позволяет добиться хорошего разделения металла и шлака и приводит к снижению извлечения золота и меди в металл и их повышенному содержанию в шлаке.

На основании результатов выполненных исследований и полученных экспериментальных данных был разработан технологический регламент на проектирование электродуговой печи непрерывного действия с контролируемой атмосферой. Конструкция печи должна обеспечить сбор медного коллектора в донной части печи и по мере достижения им определённого объёма и насыщения драгоценными металлами разливать расплав в изложницы и получать аноды для последующего электролиза. На основе технологического регламента была спроектирована (проектирование выполнялось Истринским филиалом ВНИИЭТО) и изготовлена промышленная дуговая печь для плавки электронного лома

В процессе испытаний и опытно-промышленной эксплуатации печи были изучены и отработаны условия проведения плавки и влияния на неё следующих факторов: продолжительности плавки, объёма, загрузки, производительности, продолжительности продувки соотношения масс флюс – сырьё, количества коллектора.

По результатам выполненных работ было установлено, что оптимальная продолжительность плавки составляет 2 часа и температура плавки 12500С. Соотношение сырья и флюсов не должно выходить за пределы соотношений от 1:1 до 1:4.

В условиях опытно-промышленной эксплуатации печи была изучена зависимость извлечения золота из различных видов электронного лома от соотношения масс коллектора и сырья. В рамках опытно-промышленной эксплуатации плавильной печи были выполнены работы по изучению степени извлечения золота в зависимости от количества коллектора, которые в целом подтвердили данные лабораторных исследований. При недостатке коллектора золото из-за его малой концентрации не успевает объединиться в коллектор и для его более полного извлечения необходимо увеличение продолжительности плавки и отстоя расплава, как было установлено, до 4-6 часов. При этом производительность печи снижается в 2-3 раза, что существенно влияет на экономические показатели печи и производства в целом. Было установлено, что общее количество коллектора (масса меди в исходном сырье и плюс медь, добавляемая в шихту) должно составлять 25% от количества сырья.

Было установлено, что при высоком содержании в электронном ломе алюминия и железа также необходимо существенно увеличивать количество меди в коллекторе до значений соотношения масса коллектора: масса сырья от 0,5:1 до 1:1. В этом случае зависимость извлечения золота во времени отличается более пологим характером.

Была изучена зависимость извлечения золота от соотношения масса флюса : масса электронного лома (рис.4) и установлено, что при увеличении указанного соотношения от 1:20 до 1:1 извлечение золота возрастает от 81,5 до 99,8%. Данные результаты свидетельствуют о том, что при малом количестве флюса в него переходят железо и алюминий, повышая, в частности, концентрацию железа выше 25%, что, в свою очередь, приводит к росту вязкости шлака и снижению скорости перехода золота в коллектор. Изложенное подтверждается результатами, полученными при плавке различных видов электронного лома при фиксированном соотношении масс флюсов и лома 1:10., согласно которым при повышении содержания железа от 7,15% до 35,26% извлечение золота уменьшилось с 90,1% до 73,6%. При увеличении соотношения масс флюсов и электронного лома до 1:5 извлечение золота увеличилось до 84,2% (рис.5). При этом концентрация оксида железа в шлаке составила 41,5%.

Рис.4 Зависимость извлечения золота от соотношения масс флюс: электронный лом

Рис. 5. Зависимость извлечения золота от содержания железа в исходном электронном

ломе. Соотношение масс сода: электронный лом .


загрузка...