В даний час єдиним промисловим способом видалення срібла і золота зі свинцю є спосіб обессеребренія цинком, відомий під назвою процесу Паркесса. Раніше застосовувалися способи прямої купелювання і кристалізації свинцю в даний час повсюдно залишені.
Процес обессеребренія цинком заснований на властивостях системи свинець - цинк - срібло.
Цинк має обмежену розчинність в свинці, розчини, які містять від 2 до 99,5% Pb, розпадаються на два шари з температурою застигання 418 °; багатші свинцем розчини застигають при 318 °. При 450-500 ° в свинці розчиняється - 1,5-2,0% Zn.
Діаграма стану системи Zn-Ag наведена на рис. 46. Цинк утворює з сріблом два стійких хімічні сполуки: Ag2Zn3, що містить 49% Zn, з температурою затвердіння 665 ° і Ag2Zn5, що містить 60% Zn, з температурою затвердіння 636 °. Крім того, в цій системі утворюється ряд твердих розчинів.
Тверді розчини області а містять від 0 до 26,6% Zn. розчини # 946; містять від 26,6 до 47,6% Zn. Розчин а стійкий при температурах обессеребренія, розчин # 946; розкладається при температурі вище 264 °.
Діаграма стану системи Zn-Au приведена на рис. 47. Золото утворює з цинком три хімічні сполуки: AuZn, Au3Zn5 і AuZn3, що плавляться відповідно при 725, 644 і 475 °, і ряд твердих розчинів.
завдяки реакції
Ag2Zn3 + 3Au = 3AuZn + 2Ag
перші порції піни завжди багатшими золотом, ніж наступні. На деяких заводах, використовуючи цю реакцію, на першому етапі в свинець вводять обмежена кількість цинку, а потім переробляють утворюється золотисту піну.
При дотриманні правильного температурного режиму процесу рафінування в багату піну витягується 70-75% Ag, що містився в свинці. Решта 25-30% переходять в оборотні піни. Багата піна містить до 5-10% Ag, 20-25% Zn і від 65 до 75% Pb.
Дистиляція сріблястою піни
Після відгону цинку конденсатор віднімають від горловини реторти, піч, закріплену на цапфах, нахиляють і залишився в реторті свінцовосеребряний сплав відливають в чушки вагою 25-30 кг. Реторту завантажують новою порцією піни і операцію повторюють.
Зазвичай реторти витримують 50-60 плавок. Нерівномірний обігрів призводить до передчасного їх виходу з ладу, що зазвичай пов'язано з великими втратами металів.
При температурі в робочому просторі печі 1250 ° в реторті отримують температуру не більше 1150 °. Перегрів печі неприпустимий в зв'язку з швидким виходом з ладу реторт, зниження ж температури пов'язано з поганою відгонкою цинку і утворенням на поверхні ретортного свинцю великої кількості Дросс - багатого золотом і сріблом цінковістого продукту, що вимагає спеціальної переробки, що викликає труднощі і втрати металів Вихід Дросс досягає 25 -30% від ваги піни, в них переходить 20 40% благородних металів.
Періодичність процесу і нерівномірність виділення парів цинку веде до утворення пусьери, яку повертатимуть вдруге на дистиляцію.
Витяг цинку в конденсат не перевищує 40-50%, а благородних металів в ретортне свинець 45-60%.
У 1950 р був запропонований спосіб переробки піни у вакуумній печі Дослідженням було встановлено, що в інтервалі температур 800-950 ° ступінь випаровування цинку змінюється мало, в той час як випаровування свинцю різко зростає. Залишковий тиск 125 мм рт. ст. досить для повної відгону цинку, збільшення розрідження сприяє швидшій отгонке свинцю.
Дослідження, проведені на вітчизняних заводах, показали, що застосування вакууму, підвищуючи витяг цинку в конденсат, не знижує виходу Дросс і втрат з ними благородних металів. При вакуумній переробці піни після ликвации, що містить менше свинцю. Ho більше окисленого цинку, витяг цинку виходить менше. Переробка ж «сирий», неліквірованной піни пов'язана зі зниженням прямого виходу свинцю на 0,6-0,7%.
Найбільш доцільне застосування вакуумного процесу до неокисленого, добре відпресованих піні або до свінцовоцінковому сплаву, одержуваного або при безперервному обессеребреніі, або при попередній переплавки піни під шаром карналлита, випробуваної на одному з вітчизняних заводів.
На Усть-Каменогорськ свинцево-цинковій комбінаті ім В.І. Леніна піну переробляють на електротермічною установці, що складається з електропечі, камери для окислення цинкових парів (камери допалювання) і пилоуловлюючих пристроїв.
Електропіч кругла, трифазна, потужністю 300 ква, з площею поду 2 м2; сталевий кожух футерован хромамагнезітовим цеглою. Струм подається трьома графітовими електродами діаметром 200 мм при напрузі 110 в. Завантаження піни ведеться через звід поршневим живильником.
Камера допалювання являє собою металевий кессонірованний бункер розміром 2x1x1 м. Частина пилу, що осів в камері, розвантажується лежать на її дні двома плаваючими шнеками. Остаточне очищення газів проводиться в рукавних фільтрах.
Ванну печі на глибину 200-250 мм заповнюють шлаком, що складається з кварцового піску, вапняку і соди і містить 40% SiO2, 30% CaO і 30% Na2O.
Дистиляцію цинку з піни ведуть при температурі 1200-1300 °, що досягається при силі струму близько 600 а. Свинець випускають після проплавити 1 т піни і 30 хв прогріву піни. Пил в міру вивантаження з камери і фільтрів направляють в гідрометалургійне виробництво.
Шлаки обмінюється раз в 4-5 діб і направляється в шахтну плавку.
При переробці піни, що містить близько 64% Pb, 26% Zn, 0,5% Cu і до 9% Ag, при витраті 3% кам'яного вугілля і пропалив до 5,5 т піни на 1 м2 пода печі в добу витрата електроенергії становить 115 кВт * год, а витрата електродів 10 кг на 1 т піни.
Вихід сріблястого свинцю становить 70% і витягується в негo до 95% Pb, 5% Zn і 95% Ag. Вихід пилу становить 35% і витягується в неї 4,5% Pb, 93% Zn і 2% Ag.
До переваг процесу відносяться висока продуктивність, вельми повне вилучення свинцю і малий вихід Дросс, до недоліків - незавершеність процесу (відсутність конденсації цинку в метал) і помітний перехід дорогоцінних металів в возгони.
У табл. 10 наведені деякі дані для порівняння показників дистиляції при ретортне, вакуумному і електротермічному процесах.
Переробка ретортного свинцю
До останнього часу єдиним способом переробки ретортного свинцю була його купелювання.
Цей процес полягає в окислювальному плавлення ретортного свинцю на поду полум'яної печі з великою поверхнею ванни при 1000-1100 °, т. Е. Вище температури плавлення глету. Утворений глет стікає з поверхні ванни по жолобу, а вміст ванни поступово збагачується сріблом.
Купелювання протікає за наступною реакції:
Pb (Ag + Au) + 1/2 O2 = PbO + (Ag + Au),
Можливо також, що вищі окисли свинцю (Pb3O4), розкладаючись при нагріванні вище 900 °, віддають свій кисень свинцю.
При окисленні мідь, що міститься в свинці, переходить в глет, миш'як і сурма частково також переходять в глет, а частково возгоняются, Вісмут окислюється тільки з останніми порціями свинцю, тому глет цього періоду, який отримує через присутність Bi2O3 зеленуватий колір, переробляють окремо для вилучення вісмуту.
Купеляціонная піч (рис. 51), опалювальна мазутом, обладнана відкатної ванній-купіллю.
Купіль викладена з високосортного магнезиту в плоскій металевій коробці, встановленій на двосхилим візку. Бічні стінки купелі і поріг її, через який зливається глет, захищені водоохолоджуваними кесонами. Поверхня ванни купелі 2,5-3 м2, глибина 100-150 мм. Ванна прогрівається полум'ям, що проходить над нею від однієї бокової стінки до іншої.
Повітряний струмінь, спрямована на ванну з труби, розташованої в задній стінці печі, зганяє глет до зливного порога і оголює поверхню свинцю.
У піч завантажують чушки ретортного свинцю і безперервно зливають глет. Коли ванна наповниться сріблом, завантаження свинцю припиняють, окислюють залишки свинцю і срібло, вірніше сплав срібла з золотом, званий металом Дорі, відливають в чушки, що піддаються надалі афінаж.
У печі можна окислити близько 1 т свинцю в добу на 1 м2 площі ванни.
У звільнилася ванну завантажують нові порції свинцю і операцію повторюють. Після 3-4 операцій ванна руйнується глетом і її перекладають. Виломкі, просочені свинцем, золотом і сріблом, плавлять разом з агломератом для отримання цих металів. Глет, що розчиняє до 5-6% Ag у вигляді окису і захоплює його механічно, також є цінним матеріалом, які направляються в плавку.
Багату свинцем і сріблом пил, виносяться з газами з купеляціонних і дистиляційних печей, вловлюють в окремих рукавних фільтрах і найчастіше переробляють разом з цинкової піною.
Часто купеляціонние печі використовують для переробки Дросс, одержуваних в дистиляційних печах. Ця операція досить непродуктивно і дорога.
В багату піну переходить до 3% всього одержуваного свинцю. Перетворення металу в глет і повернення його в шахтну плавку пов'язані з втратами, а купелювання вельми дорога і трудомістка.
Електроліз сріблястого свинцю