 Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
На правах рукописи ГорленкОВ Денис Викторович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАСТВОРЕНИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ АНОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ ДРАГОЦЕННЫЕ МЕТАЛЛЫ, ПРИ ВЫСОКИХ ПЛОТНОСТЯХ ТОКА Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена на кафедре печных технологий и переработки энергоресурсов Санкт-Петербургского государственного горного института им.аГ.В.Плеханова (технического университета). Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Н.М. Теляков Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор И.Н.Белоглазов кандидат технических наук А.Ю. Баймаков Ведущее предприятие: ООО Гипрохим-Технолог. Защита состоится л 25 июня 2009 г. в 1630 часов на заседании диссертационного совета Да212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199026, г. Санкт-Петербург, 21 линия, д.2, ауд. 1303. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института. Автореферат разослан 22 мая 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор В.Н.БРИЧКИН ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. В настоящее время потребность в драгоценных металлах постоянно растет и приходится решать эту проблему путем организации переработки отходов радиоэлектронной промышленности. Резкое сокращение добычи драгоценных металлов объясняет возрастающую роль вторичной металлургии. Экономически извлечение золота, серебра, платины и палладия из отходов является более выгодным, чем из руд. В настоящее время, с помощью вторичной металлургии эту проблему решают многие европейские государства, которые получают до 15% драгоценных металлов при переработке лома радиоэлектронной промышленности. Проблема дефицита благородных металлов обусловила появление в России комплексов по переработке лома радиоэлектроннной промышленности. В настоящее время требования к комплексам по переработке достаточно высокие, учитывающие максимальное извлечение драгметаллов из бедного сырья и уменьшение массы хвостов-остатков. Немаловажно и то, что наряду с извлеченинем драгметаллов можно получать еще и цветные металлы, например, медь, никель, алюминий и другие. Существующие технологии позволяют перерабатывать большие партии отходов, содержащих драгметаллы, что приводит к объединению партий лома различных поставщиков. Данная работа представляет собой развитие идеи переработки радиоэлектронного лома с большой скоростью, что позволяет избежать объединения сырья и обеспечивает точный экономический расчет с каждым поставщиком в отдельности. Исследования выполнялись в рамках федеральной программы Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы по теме Разработка технологии и комплекса оборудования для переработки металлосодержащих отходов с выделением товарных металлов № 2007-5-2.5-17-04. На данный момент работа ведется по проекту № 2.1.2/3788 Исследование физико-химических превращений в гетерогенных системах при высокотемпературных процессах в рамках аналитической ведомственной целевой программы Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2010 годы. Цель работы. Повышение эффективности технологии извлечения благородных металлов из медно-никелевых анодов, полученных при переработке лома радиоэлектронной промышленности. Методы исследований. В работе были использованы экспериментальные и теоретические методы исследований. Экспериментальные исследования выполнялись на лабораторной установке, созданной на базе Горного института. Количественный и химический состав проб растворов определялся методами классической аналитической химии. Использовались методы рентгеноспектрального микроанализа (РСМА). Обработка полученных результатов лабораторных и теоретических исследований проводилась с помощью программ Excel, Matlab и Mathcad. Научная новизна.
Практическая значимость работы.
Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2237750, 2003г., получено положительное решение по заявке на изобретение Способ электрохимического растворения медно-никелевых анодов с целью извлечения благородных металлов, № 2008148958/02, 2008 г. Основные положения, выносимые на защиту.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях студентов и молодых ученых Полезные ископаемые России и их освоение (Санкт-Петербург, 2003 г.), Международной конференции Металлургические технологии и оборудование (Санкт-Петербург, Апрель 2003 г.), Всероссийском конкурсе на лучшие научные работы студентов по естественным и техническим наукам (Москва, 2004 г.), Ежегодной научной конференции молодых ученых Полезные ископаемые России (Санкт-Петербург, 13-29 марта 2006 г). Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти печатных трудах: 4 статьи и 1 патент. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 20 рисунков. Библиография включает 132 наименования. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе дана характеристика поступающего на переработку лома, содержащего благородные металлы, рассмотрены основные механизмы и условия ведения процесса электролиза. Описаны основные процессы, протекающие на электродах. Во второй главе представлены предположения о существовании хлоридов благородных металлов в растворе, построены графики зависимости потенциалов благородных металлов от pH раствора (диаграммы Пурбэ). Даны предположения о возможных вариантах поведения благородных металлов в зависимости от условий ведения процесса электролиза. Приведены результаты растворения медно-никелевых анодов при различных плотностях тока и составы электролита, шлама и катодного осадка. Третья глава посвящена описанию лабораторной установки и методов исследования по изучению поведения потенциалов медно-никелевых анодов при различных условиях ведения процесса электролиза. Построены графики зависимостей потенциалов анодов от времени, силы тока и напряжения. Проведены исследования по растворению медно-никелевых анодов в электролитах различного состава и сделан выбор состава электролита, наиболее подходящего для растворения анодов подобного состава. Приведены результаты исследований по растворению анодов с применением кипящего слоя и циркуляции электролита. В четвертой главе предложена технологическая схема переработки радиоэлектронного лома, конечным переделом которой выступает электрохимическое растворение анодов, результатом которого является получение электролита, обогащенного драгоценными металлами, золотосодержащего продукта, переходящего в шлам и медно-палладиево-графитовый продукт. Приведен пример расчета материального баланса электролиза и данные результатов исследований, проведенных на укрупненной установке. ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Технологическую схему переработки лома радиоэлектронной промышленности можно представить следующим образом (рис. 1). Поступающее с предприятий сырье направляется на предварительную разборку. На этой стадии из электронно-вычислительных машин и другого электронного оборудования извлекаются узлы, содержащие драгметаллы. Обогащенный материал, направляют на плавку, в результате которой получают аноды, содержащие цветные и драгметаллы. Необходимо отметить, что плавка на аноды проводится в условиях продувки расплава концентрата благородных металлов кислородом воздуха. Подобная обработка позволяет регулировать составы получаемых анодов. Результатом растворения этих анодов на электролизном участке является электролит, содержащий драгметаллы, шламы благородных металлов и катодная медь. Рис. 1. Технологическая схема переработки радиоэлектронного лома Проведенные расчеты, выполненные с целью выявления стабильного нахождения благородных металлов в растворе электролита, содержащего ионы хлора, при растворении медно-никелевого анода, позволили построить графики зависимостей потенциалов от pH раствора (рис. 2, 3). Диаграммы Пурбе могут служить химико-термодинамической основой при решении вонпросов об устойчивости того или иного состояния системы и о возможности протекания в ней какой-либо реакции. В частности, ими можно пользоваться при рассмотрении вопросов об анодном окислении металлов. При оценке точности понлучаемых результатов следует иметь в виду, что многие из приводимых величии электродных потенциалов получены не путем прямых электрохимических измерений, а вычислены из термохимических данных или по потенциалам других электродных пронцессов. Рис. 2. График зависимости потенциалов от pH раствора для соединений золота и серебра. При проведении процесса электрохимического растворения анодов в солянокислом электролите, возможно образование следующих соединений: AuCl, H3AuO3, Au2O3, Ag2O, AgCl, PdCl4, Pd(OH)2, PdO, Pt(OH)2, и выделение металлов в чистом виде (Pt, Pd, Ag, Au). Графики (диаграммы Пурбэ) на рисунке 2 и 3 построены по известным значениям потенциалов для металлов и их соединений, образующихся в процессе электролиза в электролите на основе уравнения Нернста: Рис. 3. График зависимости потенциалов от pH раствора для соединений платины и палладия. Данные, представленные на диаграммах Пурбэ, позволяют предположить, что существуют два возможных варианта поведения благородных металлов. Первый вариант позволяет перевести благородные металлы в виде нерастворимых соединений в шлам при низких значениях потенциала анода. Во втором варианте существует возможность перевода благородных металлов в раствор при высоких плотностях тока. Проведенные исследования, с целью определения возможных параметров ведения процесса растворения анода при высоких плотностях тока показали, что процесс возможен при наличии кипящего слоя в катодном пространстве. Измельченный графит, засыпанный в катодную ячейку, при взаимодействии с газовым реагентом (воздухом) образует кипящий слой, который, соприкасаясь с катодом, значительно увеличивает его площадь, предотвращая выделение водорода на катоде. В таблице 1 приведены результаты опытов, проведенных с целью определения технологических параметров анодного растворения при различных потенциалах анодов. Таблица 1 Результаты растворения анодов при различных технологических параметрах
|  |
Blog
Home - Blog