Летучесть золота и серебра при обжиге и плавке

Барченков В. В., технолог-консультант

Золото и серебро обладают исключительной способностью распыляться, давать частицы, соизмеримые с длиной световой волны, уноситься в виде мельчайшей пыли с газами в атмосферу. При нагревании золота и его сплавов выше температуры плавления золото начинает улетучиваться, и летучесть его тем выше, чем выше температура. Вот почему летучесть золота и серебра имеет практическое значение при обжиге и плавке золотосодержащих материалов, поскольку она связана с дополнительными потерями благородных металлов.

 

Рассмотрим теоретические аспекты летучести золота и серебра в высокотемпературных процессах, которые были изучены в многочисленных исследованиях.

 Установлено, что летучесть химически чистого золота в обычной газовой атмосфере невелика — можно считать, что она не имеет практического значения, за исключением случая, когда в составе газовой атмосферы содержится водород. Летучесть золота при этом достигает 0,055% при 25-минутном нагревании при 1250 °С в струе водорода и при 1400 °С — 0,25%.

Летучесть золота и серебра в сплавах в условиях различной газовой атмосферы изучалась Плаксиным И. Н. и Кожуховой М. А. Они установили, что летучесть химически чистого золота заметна только в светильном газе и в хлоре. Предполагают, что в атмосфере светильного газа образуется летучий гидрид золота (водородное соединение золота), а в хлоре образуется летучее хлорное золото. Для  плавов золота с ртутью летучесть золота одинакова во всех газах, кроме хлора. Это объясняется тем, что к моменту нагревания сплава до 700–800 °С в нем остается немного ртути, а при 900 °С остается 0,1% ртути.

 Летучесть золота, вызываемая химическим взаимодействием компонентов сплава с окружающим газом, происходит при температуре более высокой, чем 900 °С. Иначе говоря, золото начинает «лететь» с газами при температуре, близкой к плавлению.

Установлена повышенная летучесть золота в углекислоте. Видимо, летучесть золота зависит от образования при высокой температуре летучих карбонильных соединений цинка и кадмия с окисью углерода, которая образуется в результате диссоциации углекислоты. Это обстоятельство нужно иметь в виду при плавке цинковых осадков, когда в них содержится много карбонатов.

В атмосфере хлора летучесть сплавов золота достигает наивысшего значения. При этом следует отметить, что она весьма зависит от скорости движения газовой струи над поверхностью сплава и, конечно, от температуры. Но наибольшая летучесть золота и серебра наблюдается у сплавов золота с медью, оловом, ртутью и свинцом при температуре свыше 1100 °С. Сплавы золота с цинком и кадмием обнаруживают значительную летучесть также в сплавах с серебром и сурьмой. Летучесть золота в струе хлора также высока, но ниже, чем в вышеперечисленных случаях.

Значительна летучесть хлоридов золота и при нагревании выше 220 °С. Образование хлорного золота возможно на весьма короткий промежуток времени, который, по-видимому, оказывается достаточным для возгона образовавшегося соединения золота с хлором.

Летучесть золота в воздушной среде возрастает, если в сплаве присутствуют металлы: платина, свинец, никель, висмут, кадмий, медь, мышьяк, ртуть, сурьма, цинк и теллур. Установлено, что при 1100 °С летучесть золота увеличивается при содержании 5% этих металлов в сплаве: платины — в 1,9 раза, свинца или никеля — в 2,5 раза, висмута — в 4,2 раза, кадмия или меди — в 4,6 раза, мышьяка — в 6,7 раза, ртути — в 7,5 раза, сурьмы — в 8,3 раза, цинка — в 13,3 раза, теллура — в 25,0…33,3 раза. Чтобы оценить летучесть золота в проплавляемом материале, необходимо знать его состав на предмет наличия вышеназванных металлов.

Кислород, азот, углекислый газ и хлор повышают летучесть золота в сплавах с цинком и кадмием. В кислороде добавка серебра к золоту увеличивает летучесть золота за счет взаимодействия серебра с кислородом, причем тем в большей степени, чем больше добавка серебра. При плавке золото-сурьмянистых сплавов в углекислом газе летучесть золота выше, чем в азоте и кислороде.

 

Установлено, что летучесть серебра при обжиге и плавке выше, чем у золота, в несколько раз. Исследования показали, что при окислительном обжиге потери серебра обусловлены разложением его соединений и зависят от интенсивности химических реакций, происходящих в процессе обжига.

Все эти исследования привели к выводу, что при высокой температуре серебро весьма летуче (до нескольких процентов) в окислительной атмосфере, причем летучесть усиливается в присутствии серы, мышьяка и сурьмы.

Чтобы уменьшить потери от летучести благородных металлов при обжиге и плавке, необходимо учитывать вышеперечисленные закономерности летучести золота и серебра.

Самыми простыми мерами по уменьшению летучести благородных металлов при обжиге, плавке и купеляции можно назвать две рекомендации:

- во-первых, очень аккуратно соблюдать заданный температурный режим процесса, не допуская перегрева расплавов и огарков в печи по времени,

- во-вторых, все печи для обжига и плавки должны быть оборудованы местными вытяжными системами и установками газоочистки и пылеулавливания из отходящих газов.

В цехе гидрометаллургии (ЦГМ) Холбинского рудника, где автор работал технологом, для улавливания золотосодержащих пыли и газов эксплуатировалась скрубберная установка, схема которой показана на рисунке.

 

Схема скруббера с шаровой насадкой<br>1 — труба разгонная; 2 — сопло;3 — насос; 4 — вентили; 5 — люк; 6 — корпус;<br>7 — брызгоуловитель; 8 — патрубок выходной;9 — форсунка; 10 — шары;<br>11 — решетка опорная; 12 — сборник раствора
Схема скруббера с шаровой насадкой
1 — труба разгонная; 2 — сопло;3 — насос; 4 — вентили; 5 — люк; 6 — корпус;
7 — брызгоуловитель; 8 — патрубок выходной;9 — форсунка; 10 — шары;
11 — решетка опорная; 12 — сборник раствора

 

Образующиеся в руднотермических печах РТП (2 печи) газы вместе с пылью отсасываются пылевым вентилятором с большой скоростью через сборник 12 с водой. Разгонная труба 1 имеет суженный конец — сопло, — через который скорость газов, увеличиваясь на выходе, ударяется о поверхность воды в ванне. Твердые частицы пыли теряют скорость и осаждаются в воде. Газ проходит дальше в скруббер с насадкой из теннисных шариков, которые через форсунки омываются водой. Газы, проходя через подвижную шаровую насадку, оставляют частицы пыли в водяной пленке на поверхности шаров.

Такая скрубберная установка проста в конструкции и эксплуатации.

 

Скрубберная установка включается на период плавки. Через каждые 10 дней вода с твердыми частицами пыли откачивается в емкость V=200 л, где происходит отстаивание. Осадок после декантации осветленной воды разгружают, высушивают, опробуют на золото и серебро, после чего добавляют в плавку очередного слитка.

Каждая съемка скруббера дает от 1,5 до 3,0 кг осадка с содержанием золота 40–80 кг/т золота. За год на скрубберной установке улавливается до 5–6 кг золота в химчистоте.

Опыт работы по улавливанию золота подтверждает цифры летучести благородного металла, приведенные выше.

 

Кроме чисто механического мероприятия по улавливанию золота из пыли и газов, при обжиге и плавке золотосодержащих материалов необходимо уменьшать летучесть золота с учетом характера образующейся газовой среды, а также присутствия в проплавляемом материале нежелательных примесных металлов, о которых сказано выше.

Для предохранения шихты и расплава от окисления, от насыщения кислородом и другими газами плавильного пространства, а также обеспечения непосредственной дегазации расплавов и их раскисления применяют защитные среды и покровы. В качестве защитной среды и покрова используют флюсы и раскислители, которыми прикрывают шихту с проплавляемым материалом.

Назначение флюса — пирометаллургическое рафинирование расплава от не растворяющихся в нем оксидных и других включений с переводом этих включений в легкоплавкие шлаки. Одновременно защитно-рафинировочные флюсы обеспечивают теплоизоляцию поверхности расплава, защиту расплава от окисления, насыщения его кислородом и другими газами из плавильного пространства, а в ряде случаев также и дегазацию.

В качестве флюса при плавке сплавов золота и серебра широко применяется кальцинированная сода. Однако небезразлично, в каком состоянии, при каких температурах и для каких сплавов ее применять, так как в зависимости от этих факторов можно получить прямо противоположные результаты. Так, для сплавов, содержащих компоненты загрязнения и примеси, более активные к кислороду, чем натрий, сода будет служить окислителем этих компонентов, выполняя одновременно роль дегазатора. В сплавах, где отсутствуют более активные загрязнения и примеси, сода будет нейтральна к ним или выполнять функцию восстановительного защитно-дегазационного флюса.

 Кальцинированную соду необходимо применять после предварительного прокаливания при температуре до 1300 °С. В присутствии же влаги, особенно при нагреве выше 1300 °С, сода для этих сплавов будет сильным окислителем, который может перевести в шлак не только загрязнения, примеси и компоненты, но и драгоценные металлы.

В ряде случаев при выборе защитных сред или защитных покровов, флюсов и раскислителей необходимо учитывать возможность загрязнения ими расплавов при плавке, если это загрязнение недопустимо по условиям назначения сплава. Кроме этого, необходимо учитывать характер их взаимодействия с расплавами и отдельными компонентами расплава, футеровкой печи (тигля), плавильными приспособлениями и т. п.

Общая конечная цель применения всех защитных сред, покровов, флюсов и раскислителей при плавке металлов — обеспечение наименьших потерь металлов в отходящих газах и получение хорошего качества расплава.

Однако следует иметь в виду, что указанной цели при применении защитных сред или покровов, защитных и окислительно-рафинировочных флюсов и раскислителей можно достигнуть только при знании химического состава проплавляемого материала, правильном выборе флюсов и строгом соблюдении правил подготовки их к работе и строгом выполнении температурного режима обжига или плавки.

 

Литература

1. Плаксин И.Н. Металлургия золота, серебра и платины. Часть 1. Физико-химические основы. Москва, ОНТИ, 1935 г.

2. Барченков В.В. Основные технологические процессы переработки золотосодержащих руд. ИЦ Интермедиа, г. Санкт-Петербург, 2013 г.

3. Барченков В.В. Обогатительные и гидрометаллургические процессы извлечения золота из руд. Транзит-ИКС, 2022 г.

 

---------------------

ВНИМАНИЕ! Торопитесь приобристи новую книгу В.В.Барченкова. 

Содержание книги и как заказать смотрите по ссылке: 

«Обогатительные и гидрометаллургические процессы извлечения золота из руд»

 


-0+1
Уникальные посетители статьи: 683, комментариев: 4       

Комментарии, отзывы, предложения

Генн Кап, 08.08.22 20:04:23

Ценнейшая информация в этой замечательной статье о летучести золота, серебра.

Практически это новая страница в геохимии золота. Это стимул к развитию аналитики геологических проб на новые элементы - хлор, фтор, йод.

Генералов В.И., 08.08.22 20:39:00 — Генн Кап

Да, очень хорошая статья, имеющая отношение к теории образования месторождений золота. Смею заметить, что ореолами Cl, F, J на золоторудных месторождениях занимались в ИМГРЭ ещё в 80-х годах прошлого века. Современные XRF-анализаторы имеют возможность измерять концентрации хлора, серы, теллура и ещё 40 элементов. О чем я лично убедился, работая на приборе Innov-X. В одной из моих статей в "Золотодобыче" (№12 за 2016 г. табл. №5) хлор и сера входят в ассоциацию элементов-индикаторов "поискового участка №2 Магаданской области". Рассекречу "участок №2" - сейчас это месторождение Таутэджак.

Студент, 09.08.22 09:41:57 — Автору

Спасибо. Век живи, век учись.

Васильев, 07.09.22 05:26:27

Прочитал, ну и что? При плавке теряются крохи. Есть переделы, где теряется намного больше. Вот об этом надо чаще писать, чтобы реально снижать потери золота и получать прибыль

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Летучесть золота и серебра при обжиге и плавке»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "пятнадцать прибавить 3":