Плавка металлов с содой
Концентраты, полученные при переработке первичного сырья и поступающие на пирометаллургическую обработку, условно делятся на четыре основные группы:
1.Продукты гидрометаллургической переработки золото- и серебросодержащих руд и концентратов.
2.Катодные и цементационные осадки; продукты гравитационного обогащения золотосодержащих руд.
4.Шлиховое золото и промпродукты доводки шлихов; продукты обогатительной переработки серебряных и комплексных серебросодержащих руд — гравитационные и флотационные концентраты.
Указанные продукты характеризуются разнообразным вещественным составом, содержанием драгоценных металлов и объемами производства. Нередко характер производства концентратов носит сезонный характер. Все это обуславливает различие технологических схем переработки концентратов, используемого оборудования, мощности плавильных установок.
Плавка катодных и цементационных осадков
Стандартная и наиболее распространенная технологическая схема переработки катодных и цементационных осадков, получаемых на золотоизвлекательных фабриках (ЗИФ), установках кучного выщелачивания (КВ), включает две основные операции:
- прокалку (или окислительный обжиг) при t = 400÷700 °С;
- последующую плавку на лигатурное золото.
В процессе обжига концентратов протекают полная дегидратация материала, окисление неблагородных металлов, разложение сульфидов и выгорание углерода.
В случаях, когда исходные цементационные осадки характеризуются весьма высоким содержанием цветных металлов, вводится дополнительная операция кислотного выщелачивания. Исходные осадки выщелачивают в растворе кислоты, преимущественно серной, с переводом в раствор основной доли меди, цинка и других неблагородных металлов. Отфильтрованные и отмытые осадки затем обжигают и плавят.
Для плавки преимущественно используется универсальная шихта, разработанная в ОАО «Иргиредмет», обеспечивающая получение богатого лигатурного золота и образование нейтрального легкоплавкого шлака с высокой растворимостью по оксидам железа и цветных металлов и позволяющая при плавке цементационных цинковых осадков отказаться от их предварительного кислотного выщелачивания.
Переработка «золотых головок»
«Золотые головки» характеризуются наиболее сложным и вариабельным химическим составом. В институте «Иргиредмет» и непосредственно на золотодобывающих предприятиях проводились исследования и испытания по разработке и промышленному освоению оптимальных вариантов технологии переработки этих продуктов.
Наибольшее распространение в промышленной практике получила технологическая схема «окислительный обжиг — плавка огарка». По указанной технологии перерабатывают «золотые головки», сульфидные компоненты которых в основном представлены сульфидами и сульфоарсенидами железа, преимущественно пиритом (FeS2) и арсенопиритом (FeAsS). При окислительном обжиге концентратов сера и мышьяк переходят в газовую фазу в виде летучих оксидов SO2, As2O3, которые улавливаются в системе пылегазоочистки. Огарки золотых головок с высоким содержанием оксида железа (Fe2O3) плавят с получением лигатурного золота и шлака.
Золотые головки с высоким содержанием сульфидов свинца, в основном галенита (PbS), перерабатывают по подобной схеме, но полученное при плавке огарков лигатурное золото подвергают купелированию. Продуктом технологии является высокопробное лигатурное золото. Дополнительной переплавкой капелей с восстановителем получают черновой свинец.
Для золотых головок с высоким содержанием сульфида сурьмы — антимонита (Sb2S3) разработана технология комплексной переработки с получением товарной металлической сурьмы. Технология включает выщелачивание концентрата сульфидно-щелочным раствором с последующим выделением из раствора сурьмы электролитическим методом. Как выщелачивания концентрата сушат и плавят с флюсами на лигатурное золото.
Промышленная практика показала, что существенными недостатками обжиговой технологии переработки сульфидно-мышьяковых концентратов являются относительно высокая задолженность золота с мышьяковистыми пылями и возгонами (до 0,1÷0,3%) и значительные затраты на захоронение арсенатов кальция и железа. В целях преодоления этих недостатков в Иргиредмете была разработана и испытана новая безобжиговая технология переработки сульфидно-мышьяковистых золото- и серебросодержащих концентратов. В сравнении с традиционной схемой она имеет ряд существенных преимуществ. В частности, улучшаются условия труда персонала, так как в процессе термообработки смеси «золотой головки» с реагентами не требуется перемешивания шихты, сокращаются затраты на создание системы пылегазоочистки передела плавки вследствие радикального снижения выделений диоксида серы, триоксида мышьяка и пыли в газовую фазу; сокращается задолженность золота и серебра в пылях, значительно снижаются затраты на захоронение мышьяковистых отходов, при этом осадок трисульфида мышьяка может являться ликвидным продуктом.
Плавка шлихового золота
Необходимость в освоении технологии плавки шлихового золота обусловлена нуждами золотодобывающих предприятий малого и среднего масштаба в доведении технологической схемы до логического завершения — получения в качестве товарного продукта компактного лигатурного золота. Опробование лигатурного золота в слитке позволяет осуществить точное определение содержания и учет драгметаллов и сводит к минимуму ощутимую отрицательную аффинажную разницу при проведении окончательных расчетов между аффинажными заводами и поставщиками.
Как правило, плавка стандартного доведенного шлихового золота с флюсами в нейтральном режиме не вызывает особых трудностей. Получаемые шлаки измельчают и направляют в схему доводки шлихов.
Отрицательное влияние на результаты плавки шлихового золота оказывают сульфиды железа и цветных металлов, иногда присутствующие в исходном продукте. Образующаяся при плавке штейновая фаза плотным слоем покрывает верхнюю плоскость слитка лигатурного золота, что осложняет отбор пробы и анализ сплава в целом. Удаление штейна со слитка механическим путем весьма трудоемко и сопряжено с потерями драгметаллов. Для плавки шлихового золота с примесями сульфидов разработан вариант технологии, при котором в состав шихты вводится сульфат натрия и углеродистый восстановитель. Образующийся в этом случае штейн легко удаляется со слитка смачиванием в воде. Слитки лигатурного золота получаются чистые, без посторонних включений. Штейн в виде порошка накапливают и перерабатывают известными способами. Данная технология внедрена Иргиредметом в 2003 г. на предприятии в Забайкалье.
Чрезвычайно мешает плавке шлихового золота присутствие в нем осмирида — природного сплава осмия с иридием. Массовая доля осмия в нем составляет в среднем 20÷40%, остальное — иридий. Характерной особенностью этого минерала является высокая температура плавления — 2700÷2800°С и ограниченная растворимость в золоте при температуре 1100÷1200° С. Присутствие осмирида в шлиховом золоте, даже на уровне 0,5÷1,0%, осложняет плавку шлихового золота по традиционной технологии.
В ОАО «Иргиредмет» разработана и испытана в полупромышленном масштабе технология плавки шлихового золота, содержащего осмирид, которая позволяет получать однородный по составу слиток лигатурного золота, содержащий в сумме менее 0,05% осмия и иридия. Испытания показали, что разработанная технология позволяет с высокой степенью селекции разделять золото от осмия и иридия, извлекаемых в ликвидный продукт.
Переработка серебросодержащих концентратов
С самого начала XXI века возник постоянно возрастающий интерес к разработке серебросодержащих полиметаллических руд, месторождения которых находятся в северо-восточном регионе России. При обогащении руд в товарные гравитационные и флотационные концентраты извлекаются серебро и золото, а попутно с ними — сульфиды железа и тяжелых цветных металлов, в первую очередь свинца.
Необходимость в создании эффективной технологии переработки сульфидных серебросодержащих концентратов была продиктована отсутствием в регионе металлургических предприятий, способных перерабатывать подобные концентраты по пирометаллургической схеме. Разработанная ОАО «Иргиредмет» пирометаллургическая технология позволяет экономически эффективно осуществлять переработку сульфидных свинцово-серебряных концентратов непосредственно в районе их производства в сравнительно малом масштабе, начиная с объемов на уровне 2050 т концентратов в сутки.
Аппаратурное оформление плавильных переделов
Несмотря на то, что пирометаллургическая переработка концентратов сводится преимущественно к проведению двух основных операций — термической обработки материала при температуре 200÷700°С (сушки, прокалки, обжига) и плавки материала на лигатурное золото при температуре 1150÷1250 °С, аппаратурное оформление и технологическая реализация процессов на каждом предприятии осуществляется индивидуально.
Для проведения сушки, прокалки и обжига концентратов оптимальны камерные печи сопротивления.
Плавка концентратов драгоценных металлов имеет определенные особенности, вытекающие из задач минимизации безвозвратных потерь золота и серебра, получения богатого по драгметаллам слитка и шлака, с относительно низким остаточным содержанием драгметаллов в широком диапазоне производительности по проплаву. Перечисленные особенности предъявляют к плавильным установкам следующие основные требования:
-минимальное количество печных газов и возгонов, образующихся при разогреве и плавке шихты;
-минимальное количество отработанных огнеупорных материалов, пропитанных драгоценными металлами;
-эффективный подвод тепла к шихте и расплаву, отсутствие высокого градиента температур в реакционной зоне;
-благоприятные условия для отстаивания и разделения продуктов плавки;
-достаточная широта модельного ряда плавильных печей по производительности.
Многолетняя практика работы золотодобывающих предприятий и аффинажных заводов показала, что в наибольшей степени указанным требованиям отвечают высокочастотные индукционные тигельные плавильные установки, где тепловыделяющим элементом является материал графитсодержащего тигля и руднотермические печи (РТП), в которых тепло выделяется в слое шлака при прохождении через него электрического тока.
Индукционные печи эффективны для переработки наиболее богатых концентратов, таких как шлиховое золото, катодные осадки, огарки «золотых головок», суммарная массовая доля драгметаллов в которых выше 30%, при суточном проплаве до 10 кг. Необходимыми условиями их успешной эксплуатации являются должная квалификация персонала, качественное энергоснабжение с выдерживанием параметров по частоте и напряжению, наличие воды с низкой минерализацией для охлаждения, доступная связь с заводом-изготовителем для сервисного обслуживания печи, возможность приобретения качественных тиглей. Такие условия могут быть созданы практически только в условиях крупных золотоизвлекательных и обогатительных фабрик, находящихся вблизи от круглогодично функционирующих транспортных магистралей и имеющих устойчивое водо- и стабильное по частоте и напряжению электроснабжение.
Руднотермические печи наиболее эффективно применяют главным образом для плавки бедного сырья и в условиях минимального сервисного обслуживания. Их преимуществами являются:
-сравнительно невысокая стоимость и небольшие габариты,
-низкая стоимость обслуживания, так как плавка не требует тиглей и периодической замене подлежит только шамотный кирпич ванны,
-источниками электропитания служат серийные понижающие печные или сварочные трансформаторы переменного тока,
-предусмотрена возможность регулирования условий плавки (нейтральная, окислительная или восстановительная).
Перечисленные особенности руднотермических печей позволяют использовать их как на небольших россыпных предприятиях, добывающих десятки килограммов золота в год, так и в составе крупных ЗИФ с добычей золота, исчисляемой тоннами в год.
В настоящее время выпускается нескольких моделей печей разной конструкции и производительности, технические характеристики которых приведены в таблице.
Содовая плавка
в цветной металлургии, процесс переработки сульфидных свинцовых концентратов с кальцинированной содой (80—100% от массы концентрата) в руднотермической печи (См. Руднотермическая печь); при этом свинец (до 96—97%), сурьма, мышьяк (Содовая плавка 1 /3), висмут, золото и серебро переходят в черновой свинец, медь — в медно-натриевый штейн, цинк (Содовая плавка 2 /3), остальные металлы (кроме кадмия) и сера — в содовый шлак (плав), цинк (Содовая плавка 1 /3) и кадмий — в улавливаемую пыль. Содово-штейновый плав выщелачивают горячей водой: медь, цинк и др. металлы остаются в осадке, который отделяют и перерабатывают в электропечи. Из раствора регенерируют соду и выделяют серу. При С. п. сокращается производственный цикл выплавки свинца (в результате исключения агломерирующего обжига свинцового концентрата), уменьшается объём отходящих газов, упрощается аппаратура пылеулавливания, достигается высокое извлечение свинца. Недостатки С. п. — большой расход соды и сложность её регенерации. С. п. применяют также для переработки пылей и полупродуктов свинцового производства.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое "Содовая плавка" в других словарях:
СОДОВАЯ ПЛАВКА — способ непосредственного получения чистого свинца из сульфидных свинцовых концентратов плавкой с содой. За одну операцию позволяет извлечь до 98% Pb … Большой Энциклопедический словарь
содовая плавка — способ непосредственного получения чистого свинца из сульфидных свинцовых концентратов плавкой с содой. За одну операцию позволяет извлечь до 98% Pb. * * * СОДОВАЯ ПЛАВКА СОДОВАЯ ПЛАВКА, способ непосредственного получения чистого свинца из… … Энциклопедический словарь
Висмут (Bi) — [bismuth] элемент V группы Периодической системы; атомный номер 83, атомная масса 208,980; серебристо серый металл с розоватым оттенком. Природный Bi состоит из одного стабильного изотопа 209Bi. Содержание Bi в земной коре 2 • 10 5 мас. %,… … Энциклопедический словарь по металлургии
висмут — Bi Элемент V группы Периодич. системы; ат. н. 83, ат. м. 208,980; серебристо серый металл с розоватым оттенком. Природный Bi состоит из одного стабильного изотопа 209Bi. Содержание Bi в земной коре 2 • 10 5 мас. %, встречается в самородном… … Справочник технического переводчика
Угленатровая соль* — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na 2O и 41,51% CO 2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Угленатровая соль — или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na2O и 41,51% CO2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более сильном… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Плавка золота с применением буры
Бура (тетраборат натрия) — весьма распространенное вещество, широко используется в быту: входит в состав чистящих средств, в некоторые формулы отбеливания зубов и т.д. Бура не токсична, что подтверждено исследованиями Департамента сельского хозяйства США в 2006 году. Она не наносит особого вреда ни окружающей среде, ни здоровью человека, даже при потреблении внутрь. (Возможны некоторые негативные последствия при неправильной работе с этим веществом, например, раздражение глаз, которое, однако, безболезненно и быстро проходит).
На Филиппинах кустарные золотодобытчики широко используют буру при извлечении золота. Бура легкодоступна, стоит недорого. Старатели обнаружили, что с ее помощью удается извлекать золота больше, чем другими методами, например, амальгамацией. Золотодобытчики из филиппинской провинции Бенгет отладили каждый этап этого процесса.
После дробления руду пускают на дальнейшее измельчение. Его осуществляют в металлических барабанах с твердыми металлическими прутьями или шарами. Ртуть не добавляют. Затем измельченную руду промывают на шлюзе. Не только в разных странах, но даже в разных поселениях кустарных золотодобытчиков на Филиппинах используют различные виды этого промприбора. Устройство на рис. 1 считается здесь наиболее эффективным, хотя в других регионах мира, например, в Танзании, можно встретить еще более простые модификации шлюзов.
Материал в шлюзе двигается по дну, покрытому специальной тканью — современным эквивалентом руна. Лучше использовать войлок: он может «захватывать» тяжелые частицы (золото) из пульпы. Когда ткань заполняется тяжелым материалом, ее промывают в баке (рис. 2).
Далее материал из бака промывают на лотке. Для того чтобы чешуйчатое золото при промывке не сносилось с лотка, добавляют немного мыла (для снижения поверхностного натяжения воды). Промывать надо тщательно для получения высокого содержания золота в получившемся концентрате (рис. 3).
Затем концентрат с лотка помещают в небольшой пластиковый пакетик с бурой и небольшим количеством воды (рис. 4).
Пакетик кладут в глиняную чашку вместе с несколькими кусками древесного угля, которые затем поджигают. С помощью ручного или электрического вентилятора раздувают пламя, температура огня повышается. Спустя несколько минут расплавленное золото скапливается на дне чашки (рис. 5). Успех этого метода обеспечивает тот факт, что бура снижает точку плавления золота до уровня, доступного в условиях ограниченных возможностей мелкомасштабной золотодобычи.
Использование буры для извлечения золота дает три основных преимущества для мелкомасштабных добытчиков:
1. Не используется сильный токсин — ртуть.
2. Степень извлечения золота выше, чем при амальгамации
3. Данный метод дешевле амальгамации.
Остановить использование ртути мелкомасштабными золотодобытчиками—задача не только региональная, но и глобальная. Имеющихся доводов, касающихся опасности для здоровья и окружающей среды, недостаточно, чтобы убедить кустарных старателей сменить технологию амальгамации на плавку с бурой. Одна из главных причина этому — добытчик придает высочайшее значение экономическому выживанию своей семьи или общины в ущерб личному здоровью. Однако можно показать рабочим, что с помощью буры удается извлекать намного больше золота, чем используя ртуть, при этом не увеличивается трудоемкость или стоимость добычи.
Следует отметить, что метод плавки концентрата с бурой пригоден не для всех типов золотых руд (мелкозернистых, богатых серой и т.д.) Разумно предварительно проверить, подходит ли для данного типа руды эта технология.
Как организовать обучение: пример из Калинга (Северные Филиппины). Метод плавки с бурой малоизвестен среди кустарных старателей мира и даже в других сообществах золотодобытчиков на Филиппинах. Для распространения знаний об этой технологии в 2011 году в двух поселениях старателей-кустарей была реализована программа, которая включала следующее:
Обучение методу плавки с бурой вместо амальгамации.
Анализ текущих проблем, вызванных использованием ртути при золотодобыче, и уровня здравоохранения в выбранных поселениях.
Обучение проводилось в районе Калинга на острове Лусон. Инструктор, проводивший его, успешно применяет плавку с бурой не один десяток лет. Демонстрация всего процесса была организована следующим образом.
В течение нескольких дней случайным образом было отобрано 16 мешков золотой руды общим весом 50 кг. Далее из одного мешка извлекали золото амальгамацией (удалось извлечь 1,2 г), из другого — с помощью буры (извлечение увеличилось до 3,5 г). Процесс повторили несколько раз.
Всего с помощью амальгамации из 7 мешков извлекли 8,4 г золота. Метод с бурой позволил извлечь из оставшихся 7 мешков 23 г.
В результате добытчики из Калинга поняли, что у них есть возможность за меньшие деньги с помощью буры извлекать почти в 3 раза больше золота, чем с помощью ртути. И сегодня данная технология в этих поселениях — обычное дело.
Этот метод извлечения золота еще не распространился из Северного Лусона в другие части Филиппин. Однако был разработан и начат 3-летний образовательный проект, финансируемый правительством Дании. В проекте вместо ориентировки на здоровье и безопасность для окружающей среды при использовании буры особый акцент делается на экономические плюсы этой технологии для мелкомасштабных добытчиков. Сравнивая степень извлечения золота при использовании ртути и буры, старатели выяснили, что они могут получить больше золота с помощью второго метода. Более того, его применение не потребует ни большего количества времени, ни новых вложений. Цель образовательного проекта — убедить 1500 кустарных золотодобытчиков по всему Лусону принять данный метод. Затем эту деятельность следует развернуть в других частях Филиппин и по всему миру. Стоит отметить, что для более точных методических и практических рекомендаций в области применения и ограничения метода плавки с бурой, конечно же, требуются дальнейшие научные исследования.
Есть надежда, что чем больше золотодобытчиков узнает о данном методе, тем шире он будет распространяться. Еще один способ эффективно пропагандировать эти знания — это видео: в 2011 году студией «Heinemann Media» был снят фильм на английском и тагальском (официальный язык Республики Филиппины) языках, в котором описывается применение технологии использования буры.
По материалам: The Borax Method of Gold Extraction for Small-Scale Miners/Blacksmith Institute Journal of Health & Pollution (авторы: Peter W.U. Appel, Leoncio Na-Oy)
Плавка шлихового золота — это просто!
В то же время многие ошибочно полагают, что для организации плавки, как финишного процесса технологической цепочки доводки шлихового золота, требуется дорогостоящее оборудование, сложным образом оснащенное помещение, высокопрофессиональный персонал, разработка техрегламента научным институтом. На самом деле, не «боги горшки обжигают» — все достаточно просто.
Оборудование
Для плавки суточной кассы небольшой и даже средней артели достаточно настольной плавильной печки мощностью 3 кВт с питанием от сети 220 В. Выбор стоит между индукционной печью и печью с нагревательным (карбид-кремниевым) элементом, моделей коих на рынке великое множество.
Индукционные печи обеспечивают более быстрый нагрев, но стоят в 4–5 раз дороже и требуют водяного охлаждения (аквариумная помпа с циркуляцией воды по замкнутому циклу в открытом сосуде). Для них используются графитовые тигли. Печи с нагревательным элементом более инертны, но дешевле и позволяют использовать как графитовые, так и керамические тигли.
Самое главное при выборе оборудования — это объем тигля. 240 мл (условно 4 кг по золоту) — вполне достаточно для цикла плавки одного-двух килограммов концентрата за раз. Ну а если тигель имеет объем 550 мл (10 кг по золоту), то легко можно проплавить 3–4 кг достаточно бедного концентрата и до 6 кг богатой «золотой головки».
Существуют модели печей, позволяющие использовать тигли разных типоразмеров. Печь должна иметь откидывающуюся или легкосъемную крышку (бывают с прорезью), чтобы можно было визуально проконтролировать процесс и перемешать расплав.
Аксессуары:
- клещи для подъема тигля и последующего разлива расплава;
- палочка из кварцевого стекла диаметром 6–8 мм для перемешивания расплава
- изложница, в которую будет разливаться расплав; изложница — лучше конусная, по объему тигля, и чем массивнее, тем лучше (отвод тепла). Может быть изготовлена токарем или кузнецом. Желательно закалить, иначе при интенсивной эксплуатации возможно ее «лужение» золотом и приваривание слитка.
- и в качестве СИЗ — сварочные перчатки.
Плавильный угол
Что плавить
Отдутое или не отдутое шлиховое кассовое золото с содержанием минеральной примеси («грязи») 3–15% — вообще без проблем: добавили флюс, засыпали, проплавили, разлили, отбили шлак, промаркировали слиток.
Концентрат с содержанием золота 20–70% — тут весь нюанс в подборе компонентов шихты. Для исследовательских целей на настольном оборудовании можно плавить и извлекать в слиток все золото, даже из чрезвычайно бедных продуктов (1–2% по золоту), но это уже следующий уровень мастерства.
Шихта
Задача плавки — получить в тигле золото-серебряный расплав, который под действием силы тяжести за счет разницы в плотности сформирует жидкий слой на дне тигля (а в последствие изложницы), а остальные минеральные компоненты также перевести в расплав (чем более легкий и менее вязкий — тем лучше), который всплывет в тигле наверх, а потом застынет в изложнице над слитком в виде шлака и будет легко отколот. Для этого перед плавкой в концентрат добавляют шихтующие компоненты как раз для понижения температуры, вязкости расплава и перевода всех ненужных примесей в шлак.
Основа шихты — бура (тетраборат натрия), бывает десятиводная и безводная. Первая обладает чрезвычайно небольшим удельным весом, что увеличивает объем шихты и, соответственно, уменьшает загрузку тигля. Кроме того, при нагревании, до начала расплавления, десятиводная бура существенно увеличивается в объеме, поэтому безводная бура для начинающих предпочтительнее. Количество буры определяется долей «грязи» в концентрате. Вообще при всех расчетах шихты из концентрата просто нужно исключить содержащееся там золото и иметь ввиду только массу «грязи». Аптекарская точность для количества буры не нужна. И тут как раз тот случай, когда «кашу маслом не испортишь». Добавьте в шихту столько буры по массе, сколько у вас «грязи» в концентрате, и не ошибетесь. А если что-то не понравится при плавке, просто досыпьте еще в ходе процесса в расплав.
Наибольшую емкость по оксидам металлов (прежде всего, железа, магния, титана) имеет шлак боросиликатный. Поэтому если в концентрате нет силикатных минералов (например, граната, пироксена), не лишним будет добавить в шихту кварцевого песка (толченого стекла) из расчета 15–25% от массы буры. Больше не нужно, так как оксид кремния тугоплавкий, а кварцевый расплав обладает большой вязкостью. Для снижения вязкости расплава и лучшей собираемости золота в капли, особенно при плавке бедных концентратов, добавьте в шихту пищевой соды и/или оксида кальция (негашеной извести) из расчета 5–7% от массы буры. В конечном шлаке с учетом массы «грязи» и кварцевого песка получится этих компонентов по 2–3%.
Селитра (натриевая или калиевая) используется, если в концентрате присутствуют в небольшом количестве черные и цветные металлы для их окисления в ходе плавки и последующего коллектирования шлаком. Не рекомендую увлекаться. Можно использовать только при плавке богатых по золоту (от 90%) концентратов и в количестве не более 30 граммов на тигель объемом 240 мл. Иначе столкнетесь с вспениванием шлака с десятикратным увеличением его объема. Но определенные проблемы чистоты конечного слитка селитра иногда помогает решить.
Шихта составляется и тщательно перемешивается в любой посуде, желательно с использованием весов для контроля массы добавляемого компонента. Но, повторюсь, аптекарская точность тут абсолютно ни к чему.
Процесс плавки
Прежде всего, ставите изложницу на прогрев (на обычную электронагревательную плиту). Разлив в холодную изложницу недопустим, в том числе и из соображений техники безопасности. Засыпаете подготовленную шихту в тигель, помещаете его в печь и включаете нагрев. Время до начала расплавления первых компонентов шихты (750 °С) составляет от 20 (индукционная печь) до 30 минут. А дальше визуально контролируете процесс. В индукционной печи термодатчик (термопара) может быть помещен только в тигель — это нам не подходит. Поэтому температуру контролируете визуально по цвету расплава (достаточно скачать в интернете, распечатать и повесить рядом с печью шкалу цветовых переходов накала). В печах с нагревательным элементом термопара расположена снаружи тигля, так что текущая температура отображается на электронном блоке управления; более того, доступно управление процессом с помощью программирования скорости нагрева. Если вся шихта не влезла в тигель, — не беда. После расплавления и соответствующего уменьшения объема заполнения тигля можно добавить остатки ложкой прямо в расплав. Это не криминал. Перегревать расплав не нужно, тем более, что графитовые тигли неизбежно окисляются и теряют в массе при каждой плавке, особенно при температурах выше 1100 °С. Достиг расплав температуры 1000–1050 °С (светло-оранжевый/темно-желтый), перестал пениться — оцените его вязкость кварцевой палочкой: если недостаточно жидкий, придется добавить буры, но обычно бывает все в порядке. Попробуйте перемешать до дна: если на дне что-то твердое, значит поторопились — золото еще не набрало температуру и пока в кристаллическом состоянии (чем выше проба золота, тем выше температура плавления, у чистого золота — 1063 °С).
Изложница
Подождите минут пять, пусть даже цвет изменится до светло-желтого. А если на дне отчетливо ощущается жидкий слой золота, ощутимо выталкивающий палочку вверх за счет архимедовой силы — отлично, все у вас получилось. Аккуратно перемешайте расплав и дайте 5 минут осесть последним каплям перед розливом. В это время снимите изложницу с плиты, поставьте на металлический поддон и смажьте ее горячую внутреннюю поверхность графитовой смазкой (!). Можно разливать (не забудьте одеть сварочные перчатки). Первые капли расплава шлака лить (капать) очень аккуратно, потому что даже горячая изложница за счет мгновенного застывания первой порции шлака и соответствующей дегазации может «стрельнуть» расплавом, как из пушки. Ну а дальше равноускоренным движением — быстро, но без суеты.
Когда шлак застынет, что фиксируется по появлению на его поверхности воронки компенсационной усадки, опрокиньте изложницу на железный поддон и выбейте слиток и шлак легким ударом изложницы о поддон или ударом молотка по дну изложницы, если иначе не получается. Слиток обычно сам отделяется от шлака, еще горячим его рекомендуется сразу бросить в холодную воду. Слиток очень быстро остынет, а шлак сыпется. Остатки шлака отбиваются молотком, слиток зачищается в воде капроновой щеткой.
Слиток
Первая плавка на холодном тигле занимает от 1 до 1,5 часов, а последующие, когда шихта засыпается в уже разогретый в ходе первой плавки тигель, — минут 40.
Если рука дрогнула, помимо основного слитка, капли золота могут застыть в шлаке. Не беда — дробите шлак в дробилке или молотком, немножко доводите на лотке или концентрационном столе и добавляете в шихту при следующей плавке. Обычно потери с каплями — 0,5–2,0 грамма на разлив, вне зависимости от массы слитка.
Подводные камни
Их тем больше, чем более бедный концентрат вы плавите. А связаны они с минеральным составом «грязи» и решаются подбором шихтующих компонентов и/или предварительной обработкой концентрата. Окислы (магнетит, гематит и пр., ильменит, касситерит), силикаты (гранат, пироксен), фосфаты (монацит, апатит), карбонаты (барит)) проблем не вызывают и легко переходят в шлак при стандартной шихте. Циркон (хоть и силикат) абсолютно не плавится, но проблем не создает — остается в виде взвеси в шлаке и только при ураганном относительном содержании немножко мешает и то только в изложнице при разливе. Облагораживается в ходе плавки, кстати! Сульфиды в расплаве образуют отдельный слой тяжелого сульфидного шлака, который называется штейн. При этом пирит — тоже минерал малопроблемный, пиритовый штейн легко откалывается от слитка золота. А вот с сульфидами цветных металлов хуже, в особенности с галенитом. Мало того, что галенитовый штейн накапливает в себе золото до 7% от собственной массы, он еще очень плохо откалывается от золотого слитка. Более того, в ходе плавки свинец из галенита имеет свойство восстанавливаться и, соответственно, переходить в золотосеребряный слиток, особенно при плавке в графитовом тигле. Получается форменное безобразие. Пытаться плавить бедный по золоту концентрат с высоким содержанием галенита с селитрой никому не советую. Результата не добьётесь, а проблем наживете. Самое эффективное решение — растворение галенита (и других сульфидов) перед плавкой концентрата в разбавленной (30%) азотной кислоте. Параллельно растворяются техногенные медь и железо при их наличии. Финишный слиток плавки концентрата после травления сульфидов в азотной кислоте по чистоте отвечает природной пробе золота россыпи.
Еще неприятные минералы (по литературе) — шеелит и вольфрамит. Не зря последний называют буквально «волчья пена». Не сталкивался — врать не буду. Но верю, потому как пришлось как-то плавить бедный по золоту продукт, состоящий в значительной степени из техногенной сечки победитовых коронок (вольфрамокобальтовый сплав и карбид вольфрама). Это было более чем неприятно. Как бороться с вольфрамом, не знаю, но пока и нужды нет.
Пожалуй, все. Дальше сами. У большинства получится сразу. Ну а у кого возникнут проблемы, тем придется обратиться к настоящим специалистам. Например, в лабораторию металлургии Иригиредмета. Там ваш материал изучат, и шихту подберут, и режимы плавки разработают.
P.S. Автор не имеет специального образования и не претендует на сколько-нибудь глубокое понимание процессов, происходящих в тигле в ходе металлургической плавки золотосодержащих шлихов.
Читайте также: