W procesie wytapiania metali nieżelaznych, takich jak miedź, ołów i cynk,- powstają produkty uboczne zawierające metale szlachetne, takie jak złoto, srebro, platyna i pallad (np. szlam anodowy, żużel hutniczy i pyły spalinowe). Jeśli te-produkty uboczne zostaną bezpośrednio wyrzucone, nie tylko prowadzi to do marnowania zasobów, ale może również stwarzać ryzyko dla środowiska. W branży stosuje się głównie trzy rodzaje technologii:-procesy pirometalurgiczne, procesy hydrometalurgiczne i procesy kombinowane-w celu osiągnięcia wydajnego odzysku metali szlachetnych. Każdy z tych procesów ma swoją charakterystykę techniczną i odpowiednie scenariusze, które łącznie wspierają „recykling zasobów” i „wzrost wartości” w-przemyśle metalurgii metali nieżelaznych.
1. Proces pirometalurgiczny: tradycyjna-technologia odzyskiwania o wysokiej wydajności, napędzana wysoką temperaturą
Proces pirometalurgiczny to klasyczna technika wykorzystująca zasadę „rozdzielania w wysokiej-temperaturze” w celu wzbogacania i oczyszczania metali szlachetnych z-produktów ubocznych. Ze względu na dojrzałą technologię i duże możliwości przetwarzania pozostaje głównym wyborem w zakresie odzyskiwania metali szlachetnych ze szlamu anodowego (produkt uboczny rdzenia-zawierający metale szlachetne podczas wytapiania miedzi i ołowiu).
Podstawowa zasada
Po podgrzaniu w wysokich temperaturach (1200-1500 stopni) metale nieszlachetne (takie jak miedź, ołów i cyna) w-produktach ubocznych topią się, tworząc „żużel” lub „stop”, podczas gdy metale szlachetne (złoto, srebro, platyna, pallad) o wysokich temperaturach topnienia i gęstości osiadają i koncentrują się w układzie stopionym, tworząc „ołowian sztabkowy” (stop ołowiu zawierający cenne metale) lub „szorstkie złoto”. Późniejsze procesy rafinacji (takie jak elektroliza i kupelacja) dają metale szlachetne o wysokiej czystości.
Typowy proces (na przykładzie oczyszczania szlamu z anody miedzianej)
Przygotowanie do pieczenia: Prażenie szlamu anodowego w temperaturze 600–800 stopni w celu usunięcia lotnych zanieczyszczeń, takich jak siarka, selen i tellur, zapobiegając tworzeniu się szkodliwych gazów podczas późniejszego topienia.
Wytapianie redukcyjne: Dodawanie środków redukujących, takich jak koks i opiłki żelaza, mieszanie ich z prażonym szlamem anodowym i wprowadzanie do pieca pogłosowego lub konwertora. W wysokich temperaturach metale nieszlachetne tworzą żużel, podczas gdy metale szlachetne osadzają się w postaci „ołowiu sztabkowego”.
Rafinacja kupelacji: Przesyłanie sztabki ołowiu do pieca kupelacyjnego i podgrzewanie go na powietrzu w celu utlenienia ołowiu do tlenku ołowiu (który jest usuwany wraz z żużlem), pozostawiając „stop złota-srebra”.
Oczyszczanie elektrolityczne: Stop złota-srebra poddaje się działaniu kwasu azotowego w celu oddzielenia srebra i chlorku w celu oddzielenia złota, a następnie poddaje się elektrolizie w celu uzyskania złota i srebra o czystości ponad 99,99%. Platyna i pallad są dalej odzyskiwane z roztworów odpadowych.
Zalety i odpowiednie scenariusze
Zalety: Large processing capacity (single furnace can handle tens of tons of anode slime per day), high recovery rates for precious metals (generally >98% dla złota i srebra) oraz dużą stabilność procesu przy minimalnym wpływie wahań w składzie-produktu ubocznego.
Odpowiednie scenariusze:-Produkty uboczne zawierające łatwo topliwe metale nieszlachetne, takie jak ołów i miedź (np. szlam z anod miedzianych, pył spalin z wytapiania ołowiu), szczególnie odpowiednie do odzysku przemysłowego-na dużą skalę.
2. Proces hydrometalurgiczny: precyzyjna technologia separacji poprzez rozpuszczanie chemiczne
W procesie hydrometalurgicznym wykorzystuje się zasadę „selektywnego rozpuszczania za pomocą odczynników chemicznych” do ługowania metali szlachetnych z produktów ubocznych-przy użyciu kwasów, zasad lub środków kompleksujących, po czym następuje wytrącanie, adsorpcja lub elektroliza w celu oddzielenia i oczyszczenia. Ze względu na korzyści dla środowiska i precyzyjną separację zanieczyszczeń, w ostatnich latach jest on coraz częściej stosowany w odzyskiwaniu produktów ubocznych o niskiej-o złożonym składzie-.
Podstawowa zasada
Konkretne odczynniki (takie jak cyjanki, tiomocznik, woda królewska, chlorki) wybiera się na podstawie składu-produktów ubocznych, tworząc rozpuszczalne kompleksy (np. kompleks cyjanku złota, kompleks tiomocznika srebra) w temperaturze pokojowej lub w niskich temperaturach (50–90 stopni), podczas gdy zanieczyszczenia zasadowe (takie jak żelazo, aluminium i krzem) pozostają nierozpuszczalne lub wytrącają się. Następnie z roztworu odzyskuje się metale szlachetne poprzez wypieranie proszku cynku, adsorpcję na węglu aktywnym lub osadzanie galwaniczne.
Typowy proces (na przykładzie obróbki żużla hutniczego)
Obróbka wstępna: Kruszenie i mielenie wytapianego żużla na drobne cząstki (poniżej 200 mesh) w celu zwiększenia powierzchni kontaktu z odczynnikami.
Wymywanie: Ługowanie żużla rozcieńczonym kwasem siarkowym lub kwasem solnym w celu ekstrakcji metali nieszlachetnych (np. żelaza, cynku), filtrowanie w celu uzyskania „cennego żużla”, a następnie ługowanie cennego żużla roztworem cyjanku sodu (lub roztworem tiomocznika) w celu otrzymania odcieku zawierającego metale szlachetne.
Separacja i odzyskiwanie: Dodawanie proszku cynkowego do odcieków w celu wyparcia złota i srebra, tworząc „złote błoto”. Jeśli obecne są platyna i pallad, można je oddzielić za pomocą adsorpcji na żywicy jonowymiennej.
Oczyszczenie: Szlam ze złota jest-płukany kwasem w celu usunięcia zanieczyszczeń, a następnie oczyszczany poprzez elektrolizę lub wytapianie w celu uzyskania czystego złota i srebra.
Zalety i odpowiednie scenariusze
Zalety: Niskie zużycie energii (nie jest wymagane ogrzewanie-w wysokiej temperaturze), dobry wpływ na środowisko (zanieczyszczenie można zmniejszyć poprzez recykling ścieków), wysoki współczynnik odzysku metali szlachetnych o niskiej-wartości (np. zawartość złota w żużlu<5g/t), and simultaneous recovery of platinum and palladium.
Odpowiednie scenariusze: Nisko-żużel hutniczy, cenny żużel zawierający trudne--do stopienia zanieczyszczenia, takie jak krzem i aluminium, oraz obszary o wysokich wymaganiach środowiskowych (np. huty w pobliżu źródeł wody).
3. Proces łączony: wydajne połączenie „wzbogacania fizycznego + oczyszczania chemicznego”
W połączonym procesie najpierw wykorzystuje się techniki wzbogacania fizycznego (takie jak flotacja i separacja grawitacyjna) w celu wzbogacenia metali szlachetnych z-produktów ubocznych, a następnie oczyszcza się je za pomocą procesów hydrometalurgicznych lub pirometalurgicznych. Podejście to równoważy „niskie-wzbogacanie” i „odzysk-wysokiej czystości”, dzięki czemu jest szczególnie odpowiednie do postępowania ze złożonymi składami i drobno osadzonymi metalami szlachetnymi w-produktach ubocznych (np. drobno-drobnoziarnistym pyłie z hutnictwa i odpadach-o niskiej jakości).
Podstawowa zasada
Wykorzystując różnice we właściwościach fizycznych metali szlachetnych i zanieczyszczeń (takie jak gęstość, magnetyzm i hydrofobowość powierzchni), proces wzbogacania koncentruje metale szlachetne w „koncentracie” (zwiększając klasę metalu szlachetnego 10-100 razy), zmniejszając objętość materiału do późniejszego wytapiania lub obróbki chemicznej, a tym samym obniżając koszty. Charakterystyka koncentratu decyduje zatem o tym, czy w celu odzyskiwania metali szlachetnych o wysokiej czystości zastosować procesy pirometalurgiczne czy hydrometalurgiczne.
Typowy proces (na przykładzie oczyszczania drobnoziarnistego pyłu spalinowego)
Wzbogacanie metodą separacji grawitacyjnej: Mieszanie pyłu spalinowego z wodą w celu wytworzenia zawiesiny, przy użyciu stołów wytrząsających lub koncentratorów odśrodkowych w celu oddzielenia lżejszych zanieczyszczeń (takich jak krzemionka) od cięższych metali szlachetnych (gęstość złota 19,3 g/cm3), uzyskując szorstkie koncentraty metali szlachetnych.
Oczyszczanie flotacyjne: Dodawanie kolektorów (np. ksantogenianu) do surowego koncentratu w celu nadania powierzchni minerałów metali szlachetnych hydrofobowości, co umożliwi im przyczepienie się do pęcherzyków powietrza i utworzenie „koncentratów flotacyjnych” (co dodatkowo zwiększa zawartość metali szlachetnych).
Rafinacja hydrometalurgiczna: Ługowanie koncentratu flotacyjnego wodą królewską, a następnie ekstrakcja rozpuszczalnikiem (np. przy użyciu karbaminianu dibutylu do ekstrakcji złota) w celu oddzielenia złota, srebra, platyny i palladu, ostatecznie otrzymując produkty z czystych metali szlachetnych.
Zalety i odpowiednie scenariusze
Zalety: Niski koszt początkowego wzbogacania fizycznego, minimalne zużycie kolejnych odczynników chemicznych, wysoki ogólny stopień odzysku (5%-10% wyższy niż w przypadku pojedynczych procesów hydrometalurgicznych lub pirometalurgicznych) oraz możliwość przetwarzania drobno-ziarnistych i nisko{4}}produktów ubocznych, które są trudne do odzyskania innymi metodami.
Odpowiednie scenariusze: Drobno-ziarnisty pył spalinowy z hutnictwa,-odpady poflotacyjne niskiej jakości zawierające metale szlachetne i złożone-produkty uboczne zawierające metale szlachetne osadzone w minerałach skał płonnych.
Analiza porównawcza trzech procesów i trendów w zastosowaniach branżowych
| Typ procesu | Podstawowe zalety | Główne wady | Typowe odpowiednie produkty uboczne- | Wskaźnik odzysku metali szlachetnych |
|---|---|---|---|---|
| Pirometalurgiczny | Duża zdolność przetwarzania, duża stabilność | Wysokie zużycie energii, konieczność obsługi-gazów spalinowych o wysokiej temperaturze | Szlam z anod miedzianych/ołowiowych,-wysokiej jakości pył ze spalin | >98% |
| Hydrometalurgiczne | Niskie zużycie energii, dobre wyniki w zakresie ochrony środowiska | Długi czas przetwarzania, wysokie koszty odczynników | Nisko-szlachetny żużel hutniczy, cenny żużel | 95%-98% |
| Połączony proces | Niski koszt, wysoki współczynnik odzysku | Wiele etapów procesu wymaga dodatkowego sprzętu do wzbogacania | Drobno-ziarnisty pył spalinowy,-odpady poflotacyjne niskiej jakości | 96%-99% |
Obecnie proces pirometalurgiczny w dalszym ciągu dominuje w procesie odzyskiwania wysokiej jakości-szlamu anodowego-na dużą skalę, ale poprawia jego ekologiczność dzięki technologiom „odzysku ciepła odpadowego” i „oczyszczania gazów spalinowych”. Proces hydrometalurgiczny przechodzi na „ługowanie-bezcyjankowe” (takie jak ługowanie tiomocznikiem i chlorkiem), aby ograniczyć użycie wysoce toksycznych odczynników. Połączony proces staje się głównym kierunkiem odzyskiwania niskiej-klasy i złożonych-produktów ubocznych, szczególnie w ramach promowania celów „podwójnej emisji dwutlenku węgla”, ponieważ jego cechy „niskiego zużycia energii i wysokiego poziomu recyklingu” są bardziej zgodne z potrzebami branży w zakresie zrównoważonego rozwoju.
Dzięki elastycznemu zastosowaniu tych trzech procesów metale szlachetne w-produktach ubocznych-metalurgii metali nieżelaznych można skutecznie odzyskiwać, zwiększając korzyści ekonomiczne dla przedsiębiorstw i umożliwiając recykling zasobów, który przekształca odpady w cenne materiały, zapewniając stabilne dostawy surowców dla przemysłu metali szlachetnych (takich jak biżuteria, elektronika i nowa energia).
