Потери драгоценных металлов при анализе во вторичном сырье.
Как и во всяком другом процессе, связанном с пересыпанием, перемешиванием сыпучего сырья или переплавкой металлического сырья, без предварительного или с предварительным химическим, электролитическим и другим обогащением, при опробовании должны быть и фактически всегда имеются потери драгоценных металлов. Но не следует полагать, что эти потери чрезмерно велики и в результате их специализированные предприятия не додают металл поставщикам по партиям этого сырья или точнее не полностью расплачиваются за металл. Такое мнение глубоко ошибочно. Величина потерь при опробовании невелика и. может быть оценена в зависимости от рода материала и метода опробования в пределах от нескольких сотых до нескольких десятых долей процента, что, как это нетрудно видеть, перекрывается точностью опробования. Большие же отклонения (проценты) могут быть объяснены иными причинами.
Физическая природа, величина и методы определения потерь драгоценных металлов при опробовании во вторичном сырье с применением пирометаллургических способов усреднения его состава. Высокая стойкость против окисления драгоценных металлов позволяет вести их опробование в различных материалах с применением пирометаллургических процессов при значительно меньших потерях, чем у других (недрагоценных) металлов. Неотработанность и неправильное ведение технологического процесса плавки и литья, низкая культура производства, в частности работа на технически несовершенном плавильно-литейном оборудовании, небрежность в выполнении плавильно-литейных работ, и другие аналогичные факторы существенно влияют на величину металлургических угаров и другие виды потерь металлов. Вместе с тем, было бы неправильно считать, что при исключении этих факторов можно плавить и лить драгоценные металлы и сплавы вообще без потерь, так как они не случайны, а закономерности неизбежны в той или иной степени, поскольку в основе их возникновения лежат физические и химические явления.
По характеру потери металлов и сплавов при плавке и литье можно разбить на две категории:
1) потери со шлаками, флюсами, защитными покровами, футеровками печей (тиглями), сорами и в других аналогичных видах материалов или неликвидные металлсодержащие отходы, из которых металлы могут быть в случае экономической целесообразности частично извлечены дополнительной обработкой на данном или других производствах;
2) потери, связанные с угаром (металлургический угар), вследствие испарения, летучести и др.; эти потери составляют разность между количеством загружаемых металлов (сплавов) в плавку и всеми реально ощутимыми продуктами их опробования.
Ввиду различия физико-химических свойств драгоценных металлов, а также отличия их от других металлов, входящих в состав их сплавов, потери разных металлов на угар, в неликвидные металлсодержащие отходы при плавке и литье неодинаковы и могут значительно различаться по величине (в несколько и даже десятки раз). Существенное несоответствие в величине потерь может быть также при плавке и литье различных сплавов драгоценных металлов, а также разных компонентов в пределах каждого сплава. Кроме того, угар металлов существенно меняется с изменением температурно-скоростного режима.
Следует также иметь в виду, что драгоценные металлы, несмотря на присущую им высокую стойкость против окисления и сравнительно высокие температуры плавления и кипения (как и другие металлы) в ряде сред и в зависимости от присутствия других элементов, улетучиваются при температурах более низких, чем температура их кипения, а иногда даже ниже температур плавления.
В частности серебро, имея температуру плавления 960,5 и кипения 2000° С, начинает улетучиваться в вакууме уже при 850° С. Потери серебра при 1055° С в окиси углерода и углекислом газе в 2. раза меньше, чем в азоте, и в 3 раза меньше, чем в воздухе и кислороде. С повышением температуры потери серебра во всех этих средах растут, но далеко не в одинаковой степени. При повышении температуры до 1160° С быстрее всего растут потери серебра в углекислом газе (в сравнении с потерями при 1055° С они увеличиваются в 9 раз), медленнее — в окиси углерода (в 4,3 раза) в кислороде и воздухе (соответственно в 3,6 и 3,2 раза) и в азоте (в 2,6 раза). При дальнейшем повышении температуры на 100 град значительно возрастают потери серебра в азоте, кислороде и воздухе (в сравнении с потерями при 1160° С они увеличиваются соответственно в 3,3; 3,2 и 3 раза), затем в углекислом газе и окиси углерода (соответственно в 2,7 и 2,5 раза). Потери серебра в окиси углерода при 1160—1200° С много ниже, чем в кислороде (в 3—3,3 раза), воздухе (в 2,7—2,8 раза), углекислом газе (в 2,1—2,3 раза) и азоте (в 1,2 раза). Добавка к серебру, меди, как правило, увеличивает его потери в указанных средах, причем тем сильнее, чем она больше и чем выше температура нагрева расплавов. Исключение составляет добавка меди (до 50%) к серебру в среде углекислого газа при температурах до 1055° С, когда потери серебра не увеличиваются. Добавка золота (25%) к серебру до 1055° С заметно снижает его потери в углекислом газе и несколько в кислороде, но заметно увеличивает их в азоте. При дальнейшем повышении температуры во всех указанных средах потери сплава Ag — 25% Au резко возрастают, превышая потери в этих средах для чистого серебра. Положение по потерям расплавов серебра с платиной, оловом и сурьмой аналогичное с некоторыми изменениями.
Увеличивается летучесть серебра при плавке и литье в воздушной атмосфере в присутствии большого количества окислов других металлов, что объясняется образованием устойчивой при высоких температурах окиси серебра.
Золото (температура плавления 1063,4 и кипения 2966° С) начинает улетучиваться в вакууме при 970° С. В струе кислорода, азота и углекислого газа потерь расплавленного золота нет, а в атмосфере водорода, окиси углерода и воздуха потери имеются, причем в водороде они наблюдаются с 1200° С и составляют, по Розе, при 1250° С за 25 мин 0,055%, в то время как в воздушной среде за то же время потери золота составляют 0,0417% уже при 1125° С, а при 1250° С 0,108% или в 1,97 раза больше, чем в водороде; потери золота в окиси углерода вдвое больше, чем в воздухе. Особенно велики потери золота в хлоре (0,007% при 150° С) и очень резко возрастают при повышении температуры (достигая при 300, 590 и 1100° С соответственно 2,32; 0,58 и 1,93%). Летучесть золота в воздушной среде возрастает в присутствии платины, свинца, никеля, висмута, кадмия, меди, мышьяка, ртути, сурьмы, цинка, теллура. При 1100° С летучесть золота увеличивается при добавке 5%: 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—33,3 раза. Кислород, азот, углекислый газ и хлор (от первого к последнему) увеличивают летучесть золота в сплавах с цинком и кадмием. В кислороде добавка серебра к золоту повышает его летучесть за счет взаимодействия серебра с кислородом, причем степень летучести выше при большей добавке серебра. При плавке золотосурьмянистых сплавов в углекислом газе летучесть золота выше, чем при плавке в азоте и кислороде.
Температура плавления платины и металлов платиновой группы выше 1550 и кипения выше 3900° С. Однако они летучи в вакууме уже при 1000° С, причем на первом месте по летучести стоит осмий, затем рутений, иридий, палладий, платина и, наконец, родий. Летучесть платины и металлов платиновой группы меньше в восстановительной и больше в окислительной атмосферах и атмосфере хлора. В этих средах летучесть меньше у платины, родия и иридия и больше у осмия, рутения и палладия. В атмосфере воздуха потери металлов платиновой группы и платины очень малы — до 1300° С, причем до 900° С платина и родий практически потерь не дают, а потери за 30 ч нагрева палладия составляют 0,18% и родия 0,09%. Выше 1300° С родий улетучивается быстрее платины. Примеси других металлов повышают летучесть платины и металлов платиновой группы. В воздушной атмосфере добавление родия в платину уменьшает потери, а палладия увеличивает их. В интервале температур 1000—1200° С потери платины в водороде, азоте и вакууме незначительны. При добавлении к платине иридия ее потери в этих средах сильно увеличиваются: 1% иридия при 1000° С увеличивает потери платины почти в 4 раза, а 2,2% иридия — в 7 раз, 1% иридия при 1200° С повышает потери платины в 1,5 раза, а 2,2% иридия — в 3,1 раза. Добавление родия, наоборот, в этих средах снижает потери платины: при 1000° С в 1,14 раза и при 1200° С в 1,5 раза. В кислороде при 1670—2170° С потери платины больше, чем в вакууме, и т. д.
Читайте далее:, - Потери драгоценных металлов при анализе во вторичном сырье часть 2...