Lydant spalvotuosius metalus, tokius kaip varis, švinas ir cinkas, susidaro šalutiniai produktai, kurių sudėtyje yra tauriųjų metalų, pvz., aukso, sidabro, platinos ir paladžio (pvz., anodo dulkės, lydymosi šlakas ir dūmų dulkės). Jei šie šalutiniai produktai išmesti{5}}tiesiogiai, tai ne tik eikvoja išteklius, bet ir gali kelti pavojų aplinkai. Pramonėje daugiausia naudojamos trijų tipų technologijos-pirometalurginiai procesai, hidrometalurginiai procesai ir kombinuoti procesai-, kad būtų galima efektyviai išgauti tauriuosius metalus. Kiekvienas iš šių procesų turi savo technines charakteristikas ir tinkamus scenarijus, bendrai remiančius „išteklių perdirbimą“ ir „vertės didinimą“ spalvotosios metalurgijos pramonėje.
1. Pirometalurginis procesas: tradicinė didelio{1}}efektyvumo atkūrimo technologija, kurią skatina aukšta temperatūra
Pirometalurginis procesas yra klasikinis metodas, kuriame naudojamas „aukštos-temperatūros lydymosi atskyrimo“ principas, siekiant praturtinti ir išvalyti tauriuosius metalus nuo šalutinių produktų. Dėl savo brandžios technologijos ir didelių apdirbimo pajėgumų jis išlieka pagrindiniu pasirinkimu išgaunant tauriuosius metalus iš anodo dumblo (pagrindinis šalutinis -produktas, kuriame yra tauriųjų metalų lydant varį ir šviną).
Pagrindinis principas
Kaitinant aukštoje temperatūroje (1200{1}}1500 laipsnių), šalutiniuose produktuose esantys netaurieji metalai (pvz., varis, švinas ir alavas) išsilydo, sudarydami "šlaką" arba "lydinį", o taurieji metalai (auksas, sidabras, platina, paladis), kurių lydymosi temperatūra ir tankis yra aukštas, sudaro "buliūnų sistemą, koncentraciją". kuriuose yra taurieji metalai) arba „šiurkštus auksas“. Vėlesni rafinavimo procesai (pvz., elektrolizė ir kupeliavimas) išgauna didelio grynumo tauriuosius metalus.
Tipiškas procesas (pavyzdžiui, apdorojimas nuo dumblių vario anodu)
Skrudinimo paruošimas: Anodo dumblių skrudinimas 600–800 laipsnių temperatūroje, kad būtų pašalintos lakiosios priemaišos, pvz., siera, selenas ir telūras, kad būtų išvengta kenksmingų dujų susidarymo vėlesnio lydymosi metu.
Sumažinimo lydymas: redukuojančių medžiagų, pvz., kokso ir geležies drožlių, pridėjimas, sumaišymas su skrudintu anodo dumblu ir padavimas į aidėjimo krosnį arba konverterį. Aukštoje temperatūroje netaurieji metalai formuoja šlaką, o taurieji metalai nusėda kaip „švino lydiniai“.
Kupeliacijos rafinavimas: švino lydinio siuntimas į kupeliavimo krosnį ir kaitinimas ore, kad švinas oksiduotųsi į švino oksidą (kuris pašalinamas kartu su šlaku), paliekant „aukso -sidabro lydinį“.
Elektrolitinis valymas: Aukso -sidabro lydinys apdorojamas azoto rūgštimi, kad būtų atskirtas sidabras, ir chloridu, kad būtų atskirtas auksas, po to atliekama elektrolizė, kad gautų auksą ir sidabrą, kurio grynumas didesnis nei 99,99 %. Platina ir paladis toliau išgaunami iš atliekų tirpalų.
Privalumai ir tinkami scenarijai
Privalumai: Large processing capacity (single furnace can handle tens of tons of anode slime per day), high recovery rates for precious metals (generally >98 % aukso ir sidabro) ir stiprus proceso stabilumas ir minimalus produkto sudėties svyravimų poveikis.
Tinkami scenarijai: Šalutiniai produktai, kurių sudėtyje yra lengvai tirpstančių netauriųjų metalų, pvz., švino ir vario (pvz., vario anodo dulkės, švino lydymo dūmų dulkės), ypač tinkami didelio masto pramoniniam regeneravimui.
2. Hidrometalurginis procesas: tiksli atskyrimo technologija, naudojant cheminį tirpinimą
Hidrometalurginiame procese naudojamas „selektyvaus tirpinimo cheminiais reagentais“ principas, kad taurieji metalai būtų išplaunami iš šalutinių produktų, naudojant rūgštis, bazes arba kompleksuojančius agentus, o po to nusodinama, adsorbuojama arba elektrolizė atskiriama ir išgryninama. Dėl savo naudos aplinkai ir tikslaus priemaišų atskyrimo pastaraisiais metais jis vis dažniau naudojamas išgaunant žemos-kokybės ir sudėtingos sudėties produktus.
Pagrindinis principas
Konkretūs reagentai (pvz., cianidai, tiokarbamidas, vandens regija, chloridai) parenkami pagal šalutinių produktų sudėtį, kad kambario arba žemoje temperatūroje (50–90 laipsnių) susidarytų tirpūs kompleksai (pvz., aukso cianido kompleksas, sidabro tiokarbamido kompleksas), o bazinės priemaišos (pvz., geležis, pikotai ir silicis) liktų netirpūs. Tada taurieji metalai iš tirpalo išgaunami per cinko miltelių išstūmimą, aktyvintosios anglies adsorbciją arba elektrodepoziciją.
Tipiškas procesas (pavyzdžiui, lydymo šlako apdorojimas)
Pirminis apdorojimas: Lydymosi šlako susmulkinimas ir susmulkinimas iki smulkių dalelių (mažiau nei 200 akių), kad padidėtų sąlyčio su reagentais plotas.
Išplovimas: Šlako išplovimas praskiesta sieros arba druskos rūgštimi, kad išgautų netauriuosius metalus (pvz., geležį, cinką), filtravimas, kad būtų gautas „brangusis šlakas“, o tada tauriojo šlako išplovimas natrio cianido tirpalu (arba tiokarbamido tirpalu), kad būtų gautas išplovas, kuriame yra tauriųjų metalų.
Atskyrimas ir atsigavimas: Cinko miltelių pridėjimas į filtratą, kad išstumtų auksą ir sidabrą ir susidarytų „auksinis purvas“. Jei yra platinos ir paladžio, juos galima atskirti jonų mainų dervos adsorbcija.
Valymas: Aukso purvas rūgštimi{0}}plaunamas, kad pašalintų nešvarumus, o po to išvalomas elektrolizės arba lydymo būdu, kad būtų gautas grynas auksas ir sidabras.
Privalumai ir tinkami scenarijai
Privalumai: mažas energijos suvartojimas (nereikia šildyti aukštoje{0}}temperatūroje), geras aplinkosauginis veiksmingumas (taršą galima sumažinti perdirbant nuotekas), aukštas žemos-rūšies tauriųjų metalų atgavimo greitis (pvz., aukso kiekis šlake<5g/t), and simultaneous recovery of platinum and palladium.
Tinkami scenarijai: žemo-rūšio lydymo šlakas, brangus šlakas, kuriame yra sunkiai-lydomų priemaišų, tokių kaip silicis ir aliuminis, ir vietovės, kurioms taikomi aukšti aplinkosaugos reikalavimai (pvz., lydymo įrenginiai šalia vandens šaltinių).
3. Kombinuotas procesas: efektyvus „fizinio sodrinimo ir cheminio valymo“ derinys
Kombinuotame procese pirmiausia naudojami fiziniai sodrinimo būdai (pvz., flotacija ir atskyrimas gravitacijos būdu), kad taurieji metalai būtų praturtinti iš šalutinių produktų, o po to atliekami hidrometalurginiai arba pirometalurginiai valymo procesai. Šis metodas subalansuoja „mažų-kaštų sodrinimą“ ir „aukšto-grynumo atgavimą“, todėl jis ypač tinkamas sudėtingoms kompozicijoms ir smulkiai įterptiems tauriųjų metalų{-produktams (pvz., smulkiagrūdėms -smulkioms lydymosi kaminų dulkėms ir žemos-rūšio atliekoms) atveju.
Pagrindinis principas
Išnaudojant tauriųjų metalų ir priemaišų fizinių savybių skirtumus (pvz., tankį, magnetizmą ir paviršiaus hidrofobiškumą), sodrinimo procese taurieji metalai sukoncentruojami į „koncentratą“ (tauriųjų metalų klasė padidinama 10 -100 kartų), sumažinant vėlesnio lydymo ar cheminio apdorojimo medžiagos tūrį ir taip sumažinant išlaidas. Tuomet koncentrato charakteristikos nulemia, ar naudoti pirometalurginius ar hidrometalurginius procesus, kad būtų galima išgauti labai gryną tauriųjų metalų kiekį.
Įprastas procesas (kaip pavyzdys – smulkių{0}}smulkių dūmų dulkių valymas)
Gravitacijos atskyrimo sodrinimas: Dūmtakio dulkes sumaišyti su vandeniu, kad susidarytų suspensija, naudojant purtymo stalus arba išcentrinius koncentratorius, kad būtų galima atskirti lengvesnes priemaišas (pvz., silicio dioksidą) nuo sunkesnių tauriųjų metalų (aukso tankis 19,3 g/cm³), todėl gaunami šiurkštūs tauriųjų metalų koncentratai.
Flotacijos valymas: Kolektorių (pvz., ksantato) pridėjimas į grubų koncentratą, kad tauriųjų metalų mineralų paviršius taptų hidrofobinis, kad jie prisitvirtintų prie oro burbuliukų ir susidarytų „flotaciniai koncentratai“ (toliau didinama tauriųjų metalų klasė).
Hidrometalurginis rafinavimas: Flotacijos koncentrato išplovimas vandeniu, po to ekstrahavimas tirpikliu (pvz., naudojant dibutilkarbamatą auksui ekstrahuoti), kad būtų atskirtas auksas, sidabras, platina ir paladis, galiausiai gaunami gryni tauriųjų metalų gaminiai.
Privalumai ir tinkami scenarijai
Privalumai: maža pradinio fizinio sodrinimo kaina, minimalus vėlesnių cheminių reagentų sunaudojimas, didelis bendras regeneravimo lygis (5 %-10 % didesnis nei pavienių hidrometalurginių ar pirometalurginių procesų) ir galimybė apdoroti smulkiagrūdžius ir žemos kokybės šalutinius produktus, kuriuos sunku atkurti naudojant kitus metodus.
Tinkami scenarijai: smulkiagrūdės-lydymosi dūmų dulkės, žemos-klasės atliekos, kurių sudėtyje yra tauriųjų metalų, ir sudėtingi šalutiniai produktai su tauriaisiais metalais, įterptais į mineralus.
Trijų procesų ir pramonės taikymo tendencijų lyginamoji analizė
| Proceso tipas | Pagrindiniai privalumai | Pagrindiniai trūkumai | Įprastai taikomas -produktams | Tauriųjų metalų atkūrimo rodiklis |
|---|---|---|---|---|
| Pirometalurginis | Didelis apdorojimo pajėgumas, stiprus stabilumas | Didelis energijos suvartojimas, reikia tvarkyti aukštos{0}}temperatūrines dūmų dujas | Vario/švino anodo dulkės, aukštos{0}}katalų dūmų dulkės | >98% |
| Hidrometalurginis | Mažas energijos suvartojimas, geras aplinkosauginis veiksmingumas | Ilgas apdorojimo laikas, didelės reagento sąnaudos | Žemo-rūšio lydymo šlakas, brangus šlakas | 95%-98% |
| Kombinuotas procesas | Maža kaina, didelis atkūrimo greitis | Keli proceso etapai, reikalinga pagalbinė sodrinimo įranga | Smulkios-dūmų dulkės, žemos-rūšės atliekos | 96%-99% |
Šiuo metu pirometalurginis procesas vis dar dominuoja išgaunant aukštos -klasės, didelio masto-anodų dumblius, tačiau jis gerina jo aplinkosauginį veiksmingumą naudodamas „atliekos šilumos regeneravimo“ ir „išmetamųjų dujų valymo“ technologijas. Hidrometalurgijos procesas atnaujinamas į „išplovimą be cianido“ (pvz., tiokarbamido ir chlorido išplovimas), kad būtų sumažintas labai toksiškų reagentų naudojimas. Kombinuotas procesas tampa pagrindine žemos-kokybės ir sudėtingų šalutinių-produktų atgavimo kryptimi, ypač skatinant „dvigubos anglies dioksido“ tikslus, nes jo „mažas energijos suvartojimas ir didelis perdirbimas“ savybės labiau atitinka tvaraus pramonės plėtros poreikius.
Lanksčiai taikant šiuos tris procesus, taurieji metalai, esantys-spalvotųjų metalų metalurgijos šalutiniuose produktuose, gali būti efektyviai atgaunami, taip padidinant ekonominę naudą įmonėms ir įgyvendinant išteklių perdirbimą, kuris paverčia atliekas vertingomis medžiagomis, užtikrinant stabilų žaliavų tiekimą tauriųjų metalų pramonei (pvz., papuošalų, elektronikos ir naujos energijos).
