CC BY
27
УДК 669.22.223:225:669.6
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАЩИТНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ СВИНЦОВОГО ВЕРКБЛЕЯ И СЕРЕБРЯНОГО КОРОЛЬКА И ЕЁ СОСТАВА
Е.В. Богородский1, В.Г. Баранкевич2, С.В. Баликов3
ОАО «Иргиредмет»,
664025, г. Иркутск, б. Гагарина, 38.
Методами химического, рентгенофазового, рентгеноспектрального микроанализа и термического анализа исследованы поверхности и поперечные срезы серебряных корольков, покрытые защитной Pb-Sn пленкой. Даны характеристики свинецсодержащей пленки на поверхности корольков, её состав, формы нахождения благородных металлов в серебряном корольке. Установлено, что пленки на поверхности расплавленного глета и серебряного королька образуются при температуре 1153-1183 К и массе добавляемого олова 150-200 мг. Присутствие в составе королька самостоятельных включений золота, платины и родия микрорентгеноспектральным анализом не обнаружено.
Ил. 2. Табл. 3. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: окислительная плавка; серебряные корольки; включения; потери металлов.
STUDY OF THE FORMATION OF A PROTECTIVE FILM ON THE SURFACE OF CRUDE LEAD BULLION AND SILVER REGULUS AND ITS COMPOSITION E.V. Bogorodsky, V.G. Barankevich, S.V. Balikov
PLC «Irgiredmet»
38, Gagarin Boulevard, Irkutsk, 664025.
By means of the methods of chemical, X-ray phase, X-ray spectral microanalysis and thermal analysis the authors studied the surfaces and cross sections of silver reguli covered with a protective Pb-Sn film. They gave the characteristics of lead-containing film on the surface of reguli, its composition, the forms of precious metals presence in the silver regulus. It is determined that the films on the surface of the molten litharge and the silver regulus are formed at the temperature of 1153-1183 K and the mass of the added tin 150-200 mg. The presence of separate inclusions of gold, platinum and rhodium in the regulus content was not found by the micro X-ray spectral analysis. 2 figures. 3 tables. 3 sources.
Key words: oxidative smelting; silver reguli; inclusions; loss of metals.
Потери золота и металлов платиновой группы (МПГ) при купелировании свинцового веркблея на серебряный коллектор можно снизить за счёт образования на поверхности расплавленного глета защитной плёнки из металла, которая предотвращает окисление МПГ и снижает их потери.
При окислительной плавке веркблея некоторые неблагородные металлы окисляются менее интенсивно, чем свинец, благородные металлы (БМ) и МПГ, что характеризуется большей теплотой образования ок-
сидов. Проведены исследования по образованию плёнок на поверхности расплавленного глета и на финальной стадии купелирования (на серебряном корольке) с добавлением в процесс купелирования металлического олова.
Методика исследования. Навеску стандартного образца состава руды БАРМ 65-1Ю 2 массой 50 г (табл. 1) смешивали с флюсами (табл. 2). Плавку проводили при температуре 1473 К. В свинцовый веркб-лей добавляли металлическое олово в количестве 200
Таблица 1
Состав стандартного образца SARM 65-UG 2_
Руда Массовая доля, г/т
SARM Au Pt Pd Rh Ru Ir
65-UG 2 0,04±0,01 2,64±0,12 1,29±0,11 0,51±0,05 0,83±0,14 0,18±0,04
1 Богородский Евгений Владимирович, аспирант, ведущий инженер лаборатории испытательного аналитического центра (ИАЦ), тел.: (3952) 330845, e-mail: [email protected]
Bogorodsky Evgeny, Postgraduate student, Leading engineer of the Laboratory of Testing Analytical Center, tel.: (3952) 330845, email: [email protected]
2Баранкевич Виктор Германович, старший научный сотрудник лаборатории испытательного аналитического центра (ИАЦ), (3952) 330845.
Barankevich Victor, Senior researcher of the Laboratory of Testing Analytical Center, tel.: (3952) 330845. 3Баликов Станислав Васильевич, доктор технических наук, директор бизнес-центра, (3952) 333156. Balikov Stanislav, Doctor of technical sciences, Director of Business Center, tel.: (3952) 333156.
мг. Веркблей купелировали при температуре 1173 К до получения серебряного королька, содержащего БМ. Металлическое серебро добавляли в количестве 50 мг.
Таблица 2 Флюсы для плавки хромитовых руд и _тугоплавких продуктов_
Флюсы, г
Глет Сода Бура Стекло СаО Мука
40 30 70 70 23 15
На рис. 1 представлены серебряные корольки, покрытые плёнкой, содержащей свинец и олово. Установлено, что свинцовая плёнка покрывает серебряный королёк полностью и не содержит в своём составе серебра. Толщина такой плёнки неравномерна и колеблется от 0,5 до 3 мкмю.
На рис. 1 хорошо видна блочность строения внешней поверхности плёнки, форма блоков плавная и больше похожа на чешуйки. Плёнка крепко сцеплена с поверхностью серебра, механические воздействия с трудом снимают её с поверхности.
Микрорентгеноспектральный анализ поперечных
27-ПРЯ-200* СЯМЕСП Но
РЪ-8п
27-ПРК-200* С Я НЕ С Я Но *
ф м
РЬ-5„
V *"
ш
г 20 О . Он ШН 20.ОкУ 100
а б
Рис. 1. Растровые снимки РЬ-Эп плёнки на поверхности серебряных корольков
Полученные корольки имели ровную, блестящую поверхность, из них готовились образцы для последующего исследования форм нахождения БМ и образовавшейся плёнки на поверхности королька на «СА-МЕВАХ БХ50». Образцы для исследования монтировали в брикетные шашки из эпоксидной смолы, шлифовали и полировали.
В задачу исследования входило изучение характеристик свинецсодержащей плёнки на поверхности королька, состава и формы плёнки, толщины, сцепления с металлическим серебром, непрерывности покрытия поверхности, а также поперечных срезов корольков.
Установлено, что плёнки на поверхности расплавленного глета и серебряного королька образуются при температуре 1153-1183 К и массе добавляемого олова 150-200 мг. Содержание олова в плёнке от 0,1 до 0,3%. Плёнка образуется в начале процесса расплавления глета и существует до конца процесса купелирования. При увеличении температуры купелирования свыше 1183 К плёнка на поверхности серебряного королька не образуется. При температурах ниже 1153 К свинец и олово затвердевают (замерзают), процесс купелирования прекращается. Температура плавления оксида свинца 1156 К. Добавление к свинцу металлического олова приводит к образованию сплава РЬ-Бп, который повышает температуру плавления, но за счёт экзотермической реакции (за счёт притока тепла реакции окисления) при энергичном окислении металла РЬО остаётся в расплавленном состоянии. При понижении температуры РЬО застывает.
срезов (рис. 2) корольков показал, что в составе корольков присутствуют включения, содержащие свинец. Свинцовые включения сконцентрированы в нижней части корольков, примыкающей к поверхности капели. На поверхности корольков свинцовых включений нет. Размеры включений - от долей микрона до 1-3 мкм. Количественный анализ свинцовых включений показал, что все они имеют практически одинаковый состав: Ад (12,5%) и РЬ (87,4%).
Рис. 2. Растровый снимок РЬ-Эп плёнки на поверхности серебряного королька и среза королька
Таблица 3
Результаты определения содержания благородных металлов в SARM 65-ив 2 с добавлением олова и без добавления
Элемент Содержание благородных металлов в SARM 65-UG 2, г/т Аттестованное содержание, г/т
с добавлением олова без добавления олова
Опыт
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Au 0,03 0,06 0,03 0,04 0,03 0,02 0,04 0,04 0,06 0,05 0,4±0,01
Pt 2,77 2,7 2,65 2,67 2,48 2,59 2,63 2,41 2,19 2,44 2,64±0,12
Pd 1,34 1,33 1,42 1,38 1,34 1,32 1,49 1,26 1,15 1,25 1,29±0,11
Rh 0,34 0,28 0,44 0,42 0,41 0,19 0,13 0,18 0,16 0,07 0,51±0,05
Ir 0,17 0,14 0,18 0,17 0,17 - - - - - 0,18±0,14
Ru 0,64 0,83 0,74 0,56 0,64 - - - - - 0,83±0,04
Присутствие в составе королька самостоятельных включений золота, платины и родия микрорентгенос-пектральным анализом не обнаружено. Исследование состава плёнки Серебряные корольки, покрытые плёнкой Pb-Sn, полученные купелированием свинцового веркблея массой 38 г с добавлением 200 мг олова, помещали в стакан из фторопласта с плотно закрывающейся крышкой, заливали корольки приготовленным раствором щёлочи (100 г/л NaOH) и растворяли плёнку при 368 К в течение 4 часов. По истечении времени корольки вынимали и промывали дистиллированной водой. Проводился учёт изменения массы корольков до и после выщелачивания. Полученные щелочные растворы разбавлялись HCl до pH раствора 1, после чего растворы анализировались методом ICP на содержание олова и свинца.
Между оксидами олова и свинца наблюдается взаимодействие во всём интервале соотношений с образованием многофазных систем, что изменяет объёмные и поверхностные свойства образцов. При увеличении содержания PbO в системе наблюдается образование орто- (PbSnO3) и мета-станнатов (Pb2SnO4) свинца, соединения на 90% состоят из ме-та-станнатов (Pb2SnO4).
Данные анализа ICP пяти растворов показали, что в щелочных растворах в среднем содержится: CPb= 43 мг/л; CSn= 4,11 мг/л, при изменении массы Am=2,1 мг. Проверка результатов исследований В качестве образца для испытания использовали стандартный образец состава руды SARM 65-UG 2, содержащий почти все МПГ.
Для выполнения анализа от пробы стандартного образца с крупностью частиц 0,074 мм отбирали навески массой 25 г, прибавляли компоненты шихты (см. табл. 2) и перемешивали в течение 2-3 мин, в качестве коллектирующего металла использовали серебро массой 30 мг.
Плавку проводили при температуре 1473 К в течение 60 мин в шахтной печи. Средняя масса полученных веркблеев 37 г. В свинцовые веркблеи добавляли гранулы металлического олова массой 150-250 мг, после чего веркблеи подвергали окислительному плавлению (купелированию) в муфельной печи камерного типа при температуре 1173 К в течение 70 мин.
Плёнку на поверхности полученных серебряных корольков регистрировали под микроскопом. Корольки анализировали на содержание благородных металлов атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой.
Результаты проверки влияния добавления олова на процесс купелирования представлены в табл. 3.
Итак, проведённые исследования показали, что добавка металлического олова к свинцу в процесс купелирования при температуре 1153-1183 К обеспечивает образование защитной плёнки на поверхности свинца и серебра.
Экспериментальные исследования кинетики и механизма взаимодействия свинца с оловом и благородными металлами легли в основу оптимизации технологии окислительной плавки (купелирования) свинцовых веркблеев. Данная технология позволяет определять содержание МПГ в свинцовом веркблее.
Библиографический список
1. Аналитическая химия платиновых металлов / С.И. Гинзбург, Н.А. Езерская, И.В. Прокофьева и др. М.: Наука, 1972. 613 с.
2. Золотов Ю.А., Варшал Г.М., Иванов В.М. Аналитическая химия металлов платиновой группы: сб. обзорных статей. 2-е изд., стереот. М.: КомКнига, 2005. 592 .
3. Плаксин И.Н. Опробование и пробирный анализ. М.: Ме-таллургиздат, 1947. 268 с.
