Ei-{0}}rautametallien, kuten kuparin, lyijyn ja sinkin, sulatuksessa syntyy sivutuotteita, jotka sisältävät jalometalleja, kuten kultaa, hopeaa, platinaa ja palladiumia (esim. anodilimaa, sulatuskuonaa ja savupölyä). Jos nämä sivutuotteet hävitetään suoraan, se ei ainoastaan johda resurssien tuhlaukseen, vaan voi myös aiheuttaa ympäristöriskejä. Alalla käytetään pääasiassa kolmenlaisia tekniikoita-pyrometallurgisia prosesseja, hydrometallurgisia prosesseja ja yhdistettyjä prosesseja-jalometallien tehokkaan talteenoton saavuttamiseksi. Jokaisella näistä prosesseista on tekniset ominaisuudet ja sopivat skenaariot, jotka yhdessä tukevat "resurssien kierrätystä" ja "arvon lisäämistä" ei-rautametalliteollisuudessa.
1. Pyrometallurginen prosessi: perinteinen korkean{1}}tehokkaan palautusteknologia, joka perustuu korkeaan lämpötilaan
Pyrometallurginen prosessi on klassinen tekniikka, jossa käytetään "korkean-lämpötilojen sulatuserotuksen" periaatetta jalometallien rikastamiseen ja puhdistamiseen sivutuotteista. Kypsän teknologiansa ja suuren prosessointikapasiteetin ansiosta se on edelleen yleisin valinta jalometallien talteenottoon anodien limasta (kuparin ja lyijyn sulatuksessa jalometalleja sisältävä ydin-tuote).
Perusperiaate
Kuumentamalla korkeissa lämpötiloissa (1200{1}}1500 astetta) sivutuotteissa olevat epäjaloiset metallit (kuten kupari, lyijy ja tina) sulavat muodostaen "kuonaa" tai "seosta", kun taas jalometallit (kulta, hopea, platina, palladium), joilla on korkea sulamispiste ja tiheys, muodostavat "bultilleadion"-seosten ja konsentraatioiden sisältävät jalometallit) tai "karkea kulta". Myöhemmät jalostusprosessit (kuten elektrolyysi ja kupellointi) tuottavat erittäin puhtaita jalometalleja.
Tyypillinen prosessi (kuparianodilimakäsittely esimerkkinä)
Paahtamisen esikäsittely: Anodiliman paahtaminen 600-800 asteessa haihtuvien epäpuhtauksien, kuten rikin, seleenin ja telluurin, poistamiseksi, mikä estää haitallisten kaasujen muodostumisen myöhemmän sulatuksen aikana.
Vähentäminen sulatus: Pelkistysaineiden, kuten koksin ja rautalastujen, lisääminen, niiden sekoittaminen paahdetun anodilietteen kanssa ja niiden syöttäminen kaikuuuniin tai konvertteriin. Korkeissa lämpötiloissa perusmetallit muodostavat kuonaa, kun taas jalometallit laskeutuvat "lyijymetalliharkoiksi".
Kupellaation jalostus: Lyijyharkkojen lähettäminen kupellointiuuniin ja sen kuumentaminen ilmassa lyijyn hapettamiseksi lyijyoksidiksi (joka poistetaan kuonan mukana), jolloin jäljelle jää "kulta{0}}hopeaseos."
Elektrolyyttinen puhdistus: Kulta{0}}hopeaseos käsitellään typpihapolla hopean erottamiseksi ja kloridilla kullan erottamiseksi, minkä jälkeen suoritetaan elektrolyysi kullan ja hopean saamiseksi, joiden puhtaus on yli 99,99 %. Platina ja palladium otetaan edelleen talteen jäteliuoksista.
Edut ja sopivat skenaariot
Edut: Large processing capacity (single furnace can handle tens of tons of anode slime per day), high recovery rates for precious metals (generally >98 % kullalle ja hopealle) ja vahva prosessin stabiilisuus minimaalisella tuotteen koostumuksen vaihteluilla.
Sopivat skenaariot: Sivutuotteet, jotka sisältävät helposti sulavia perusmetalleja, kuten lyijyä ja kuparia (esim. kuparianodin limaa, lyijysulatushormien pölyä), jotka sopivat erityisen hyvin laajamittaiseen teolliseen talteenottoon.
2. Hydrometallurginen prosessi: tarkka erotustekniikka kemiallisen liukenemisen kautta
Hydrometallurgisessa prosessissa hyödynnetään "selektiivisen liuottamisen kemiallisilla reagensseilla" periaatetta jalometallien liuottamiseksi sivutuotteista käyttämällä happoja, emäksiä tai kompleksinmuodostajia, mitä seuraa saostus, adsorptio tai elektrolyysi erotusta ja puhdistusta varten. Ympäristöhyötyjen ja tarkan epäpuhtauksien erottelun ansiosta sitä on viime vuosina käytetty yhä enemmän matala--laatuisten ja monimutkaisten tuotteiden-koostumusten talteenotossa.
Perusperiaate
Tietyt reagenssit (kuten syanidit, tiourea, aqua regia, kloridit) valitaan sivutuotteiden koostumuksen perusteella muodostamaan liukenevia komplekseja (esim. kultasyanidikompleksi, hopeatioureakompleksi) huoneenlämpötilassa tai matalissa lämpötiloissa (50–90 astetta), kun taas emäs epäpuhtaudet (kuten alumiini, sakka ja piihappo) jäävät pois. Jalometallit otetaan sitten talteen liuoksesta sinkkijauheen syrjäyttämisellä, aktiivihiiliadsorptiolla tai sähkösaostuksella.
Tyypillinen prosessi (esimerkiksi sulatuskuonakäsittely)
Esikäsittely: Murskaa ja jauhaa sulatuskuona hienoiksi hiukkasiksi (alle 200 mesh) kontaktialueen lisäämiseksi reagenssien kanssa.
Liuotus: Kuonan liuottaminen laimealla rikkihapolla tai suolahapolla perusmetallien (esim. raudan, sinkin) uuttamiseksi, suodatus "jalokuonan" saamiseksi ja sitten jalokuonan liuottaminen natriumsyanidiliuoksella (tai tiourealiuoksella) jalometalleja sisältävän suotoveden saamiseksi.
Erottaminen ja toipuminen: Sinkkijauheen lisääminen suotoveteen syrjäyttämään kultaa ja hopeaa, jolloin muodostuu "kultamutaa". Jos platinaa ja palladiumia on läsnä, ne voidaan erottaa ioninvaihtohartsiadsorptiolla.
Puhdistus: Kultaliete pestään hapolla- epäpuhtauksien poistamiseksi ja puhdistetaan sitten elektrolyysillä tai sulattamalla, jolloin saadaan puhdasta kultaa ja hopeaa.
Edut ja sopivat skenaariot
Edut: alhainen energiankulutus (ei vaadi lämmitystä korkeassa-lämpötilassa), hyvä ympäristönsuojelu (saastumista voidaan vähentää kierrättämällä jätevettä), korkeat talteenottoasteet matalalaatuisille-jalometalleille (esim. kuonan kultapitoisuus<5g/t), and simultaneous recovery of platinum and palladium.
Sopivat skenaariot: Matala-sulatuskuona, arvokas kuona, joka sisältää vaikeasti--sulattavia epäpuhtauksia, kuten piitä ja alumiinia, ja alueet, joilla on korkeat ympäristövaatimukset (esim. sulattolaitokset lähellä vesilähteitä).
3. Yhdistetty prosessi: "fysikaalisen rikastamisen + kemiallisen puhdistuksen" tehokas yhdistelmä
Yhdistetyssä prosessissa käytetään ensin fysikaalisia rikastustekniikoita (kuten vaahdotus ja painovoimaerotus) jalometallien rikastamiseen sivutuotteista, minkä jälkeen puhdistetaan hydrometallurgisia tai pyrometallurgisia prosesseja. Tämä lähestymistapa tasapainottaa "alhaisten-kustannusten rikastamisen" ja "korkean-puhtauden talteenoton", joten se sopii erityisen hyvin monimutkaisten koostumusten ja sivutuotteissa olevien hienojakoisten jalometallien käsittelyyn (esim. hienojakoinen-sulatushormin pöly ja matala-laatuinen rikastushiekka).
Perusperiaate
Hyödyntämällä jalometallien ja epäpuhtauksien välisiä fyysisten ominaisuuksien eroja (kuten tiheys, magnetismi ja pinnan hydrofobisuus) rikastusprosessi väkevöi jalometallit "tiivisteiksi" (lisää jalometallin laatua 10-100-kertaisesti), mikä vähentää materiaalin määrää myöhempää sulatusta tai kemiallista käsittelyä varten, mikä alentaa kustannuksia. Konsentraatin ominaisuudet määräävät sitten, käytetäänkö pyrometallurgisia vai hydrometallurgisia prosesseja korkean puhtauden jalometallien talteenottoon.
Tyypillinen prosessi (esimerkiksi{0}}hienorakeisen savupölyn käsittely)
Painovoiman erotusrikastus: Savupiipölyn sekoittaminen veteen lietteen muodostamiseksi, käyttämällä ravistelupöytiä tai keskipakorikastimia kevyempien epäpuhtauksien (kuten piidioksidin) erottamiseen raskaammista jalometalleista (kullan tiheys 19,3 g/cm³), jolloin saadaan karkeita jalometallirikasteita.
Flotaatiopuhdistus: Keräilijöiden (esim. ksantaatti) lisääminen karkeaan rikasteeseen, jotta jalometallimineraalien pinta saadaan hydrofobiseksi, jolloin ne voivat kiinnittyä ilmakupliin ja muodostaa "flotaatiorikasteita" (jalometallilaadun lisääminen entisestään).
Hydrometallurginen jalostus: Vaahdotuskonsentraatin liuottaminen aqua regialla, jota seuraa liuotinuutto (esim. käyttämällä dibutyylikarbamaattia kullan uuttamiseen) kullan, hopean, platinan ja palladiumin erottamiseksi, jolloin saadaan lopulta puhtaita jalometallituotteita.
Edut ja sopivat skenaariot
Edut: Alhaiset fysikaalisen rikastuksen kustannukset, minimaalinen myöhempien kemiallisten reagenssien kulutus, korkeat kokonaissaantoaste (5 %-10 % korkeampi kuin yksittäisissä hydrometallurgisissa tai pyrometallurgisissa prosesseissa) ja kyky käsitellä hienojakoisia-ja matalalaatuisia sivutuotteita, joita on vaikea ottaa talteen muilla menetelmillä.
Sopivat skenaariot: Hieno-rakeinen sulatushormipöly, matala-laatuinen jalometallirikas rikastushiekka ja monimutkaiset sivutuotteet, joissa jalometalleja on upotettu kuomun mineraaleihin.
Vertaileva analyysi kolmesta prosessista ja teollisuuden sovellustrendeistä
| Prosessin tyyppi | Keskeiset edut | Tärkeimmät haitat | Tyypillinen{0}}tuotteisiin sovellettava | Jalometallien talteenottoaste |
|---|---|---|---|---|
| Pyrometallurginen | Suuri käsittelykapasiteetti, vahva vakaus | Korkea energiankulutus, on käsiteltävä korkean{0}}lämpöiset savukaasut | Kupari-/lyijyanodilimaa, korkealaatuista{0}}savupölyä | >98% |
| Hydrometallurginen | Alhainen energiankulutus, hyvä ympäristönsuojelu | Pitkä käsittelyaika, korkeat reagenssikustannukset | Heikkolaatuista-sulatuskuonaa, arvokasta kuonaa | 95%-98% |
| Yhdistetty prosessi | Alhaiset kustannukset, korkea palautusaste | Useita prosessivaiheita, vaatii tukevat rikastuslaitteet | Hienojakoista-savupölyä, huonolaatuista-jätteitä | 96%-99% |
Tällä hetkellä pyrometallurginen prosessi hallitsee edelleen korkealaatuisen, suuren-anodiliman talteenottoa, mutta se parantaa ympäristötehokkuuttaan "hukkalämmön talteenotto"- ja "savukaasujen puhdistus" -tekniikoiden avulla. Hydrometallurginen prosessi päivitetään "syanidivapaaseen liuotukseen" (kuten tiourea- ja kloridiliuotukseen) erittäin myrkyllisten reagenssien käytön vähentämiseksi. Yhdistetystä prosessista on tulossa pääsuunta matala-laatuisten ja monimutkaisten sivutuotteiden-talteenotossa, erityisesti "kaksoishiilitavoitteiden" edistämisen yhteydessä, koska sen "matala energiankulutus ja korkea kierrätys" -ominaisuudet vastaavat paremmin alan kestävän kehityksen tarpeita.
Näiden kolmen prosessin joustavalla soveltamisella ei-rautametallien metallurgian sivutuotteissa olevat -jalometallit voidaan ottaa tehokkaasti talteen, mikä lisää taloudellista hyötyä yrityksille ja saavuttaa resurssien kierrätystä, joka muuttaa jätteet arvokkaiksi materiaaleiksi ja tarjoaa vakaan raaka-aineen saannin jalometalliteollisuudelle (kuten korut, elektroniikka ja uusi energia).
