Пробирный анализ руд курс лекций Л П Панова. Курс лекций Введение
 Скачать 0.89 Mb.
|
|
Плавка с предварительным обжигом Суть этого метода заключается в полном подавлении восстановительной способности анализируемого материала (сульфидов и углистого вещества) путем их окисления в процессе предварительного обжига. Последующему тигельному плавлению подвергается не исходный материал, а продукт его термической обработки – огарок. При этом возможны следующие два направления проведения этой подготовительной операции: 1. Одностадийный окислительный обжиг «намертво» с переходом железосодержащих сульфидов в высшие оксиды железа – гематит Fe2О3 и магнетит Fe3О4 (температура обжига 650-700ºС, продолжительность – 60-90 мин). В этом случае исходный материал переходит из II класса в III класс. 2. Двухстадийный обжиг: на первой стадии проводится окислительный обжиг «намертво». Затем в полученный огарок зашихтовывается 3-5 % от массы огарка тонко измельченного активированного угля, и проводится вторая стадия - восстановительный обжиг температура – 700-750ºС, продолжительность – 60-90 мин. В результате такой обработки получаем огарок, содержащий в основном вюстит FeO, то есть материал переходит из II класса в I класс. Контрольные вопросы: В чем заключается сущность плавки с селитрой и избытком глета? В чем заключается сущность плавки с железом? В чем заключается сущность плавки с предварительным обжигом? Лекция 10. Тигельная плавка руд III класса План Особенности тигельного плавления руд III класса. Расчет исхода флюсов и требуемого количества восстановителя Особенности тигельного плавления руд III класса Руды этого класса содержат высшие оксиды железа (Fе2О3; Fе3О4) и марганца. Что бы эти оксиды могли войти в состав шлака, их необходимо восстановить до оксида железа (II). Присутствие высших осидов железа и марганца обусловливает окислительную способность анализируемого вещества, что видно из следующих реакций: Fе2О3 + С = 2FеО + СО; Fе3О4 + С = 3FеО + СО; Рb + Fе2О3 = РbО + 2FеО; Рb + Fе3О4 = РbО + 3FеО; Рb + МnО2 = РbО + МnО. Если бы шихта, приготовленная для этих руд, содержала только обычное количество восстановителя, то оно было бы полностью израсходовано для восстановления оксидов и на получение свинцового сплава не хватило бы восстановителя. Поэтому перед плавкой руд этого класса ставят предварительную пробу для определения окислительной способности руды. Анализ руд и огарков ведут таким же способом, как и для руд I класса с добавлением требуемого избытка восстановителя. Иногда при плавке окисленных руд и огарков вследствие неполного восстановления высших оксидов до низших получаются железистые шлаки, значительно затрудняющие плавку. Один из основных факторов вызывающих потерю металлического свинца, а с ним и благородных металлов, - большая вязкость шлаков, содержащих оксид железа (III). Переход оксида железа (III) в шлак способствует удержанию в нем металла в виде мелких корольков. Для предупреждения потерь благородных металлов оксид железа (III) должен быть восстановлена до оксида железа (II). Плавка руд и продуктов, содержащих большие количества оксида железа (III) и оксида хрома (III) Наличие в опробуемом материале больших количеств оксида железа (III) и оксида хрома (III) приводит к получению заниженных результатов при определении золота и серебра, что вызывается тугоплавкостью этих соединений. Повышенная вязкость шлаков замедляет осаждение, как капель расплавленного свинца, так и частиц золота, которые не успевают собраться в общий свинцовый сплав. Кроме того, свободные оксиды железа и хрома вызывают эмульгацию расплавленного свинца, вследствие чего за время плавки он не успевает осесть на дно тигля. Для получения надежных результатов рекомендуется удалять оксида железа (III) растворением в соляной кислоте в присутствии хлорида олова (II) и остаток анализировать обычным пробирным методом. Можно также проводить плавку с предварительной сульфатизацией или плавку на железонатриевый шлак. При наличии оксида хрома (III) навеску следует обрабатывать царской водкой с последующим осаждением золота из растворов и определением его пробирным путем. Расчет исхода флюсов и требуемого количества восстановителя Руды этого типа не содержат сульфидов при наличии в них высших оксидов железа (Fе2О3 и Fe3O4) и марганца (МnО2), являющихся сильными окислителями. Чтобы получить шлак, необходимо провести предварительное восстановление указанных высших оксидов до низших (FeO и МnO). При подготовке к плавлению материалов III класса проводят расчет исхода флюсов и требуемого количества восстановителя для подавления окислительной способности компонентов навески материала и восстановления заданной массы свинцового сплава. Перед расчетом шлакования с учетом действия восстановителя по переводу высших оксидов железа и марганца в низшие корректируют состав исходного материала в направлении: Fе2О3 > 2FeO; Fе3О4 > 3FeO; MnO2 > MnO. Учитывая высокое содержание в шлаках данной плавки оксидов железа при наличии некоторого количества высших оксидов за счет их неполного восстановления (что влечет за собой получение вязких шлаков), в данную плавку необходимо вводить буру в количестве от 10 до 12 % от массы навески. Расчет процесса шлакования в данном виде плавления ничем не отличается от ранее рассмотренных случаев при рекомендуемой кислотности шлаков К = 0,5-1,0. Для расчета требуемой загрузки восстановителя предварительно сводят специальную плавку для определения окислительной способности (ОС) проплавляемого материала. Для этого предварительное плавление ведут по следующей стандартной шихте: глет – 60 г; сода – 10 г; бура – 5 г; кремнезем – 5 г; навеска материала – 10 г. К этой шихте добавляют активированный уголь в количестве А, чуть большем величины В, которое необходимо для восстановления содержащихся в 10-граммовой навеске материала высших оксидов железа и марганца по реакциям: 2Fе2О3 + С = 4FeO + СО2; 2Fе3O4 + С = 6FeO + СО2; 2МnО2 + С = 2МnО + СО2. Итого сумма углерода = В. Поскольку в шихту задается количество восстановителя больше, чем его необходимо для восстановления природного окислителя в навеске материала, избыток углерода (А-В) пойдет на восстановление свинца из глета. Поэтому после этой плавки обязательно появится свинцовый сплав. Этот свинец после остывания продуктов плавки отбивают от шлака, проковывают и взвешивают (обозначим полученную массу свинца через M1). Далее рассчитывают, сколько граммов свинца было бы получено, если бы материал в проведенном плавлении не обладал окислительной способностью. Эту массу свинца обозначим через М2. Расчет ведут на основе реакции: 2РbО + С = 2Рb + СО2;  ОС анализируемого материала определяется следующим образом: ОСматер = (М2 – M1)10 г Рb. Требуемый расход активированного угля при плавлении рассматриваемого материала составит: Мугля = (OCматер ·P + 28 - 4)/ВСугля, где Мугля – требуемая загрузка угля в шихту, г; ОСматер – окислительная способность материала, г Рb/г материала; Р – навеска материала на плавление, г; 28 – принятый выход свинцового сплава, г; 4 – восстановительная способность бумажного пакета, г Рb; ВСугля – восстановительная способность угля, г Pb/г угля. Контрольные вопросы: Какие компоненты содержат руды III класса? Почему оксиды железа, хрома, марганца мешают проведению плавки? Как рассчитывают окислительную способность руды? Лекция 11. Тигельная плавка руд IV класса План Плавка руд и продуктов с высоким содержанием меди. Плавка руд и продуктов, содержащих повышенные количества оксидов железа и хрома. Плавка руд, содержащих никель и кобальт. Плавка руд и продуктов, содержащих висмут. Плавка золотосодержащих теллуристых руд. Плавка руд и продуктов, содержащих повышенное количество сурьмы и мышьяка. Плавка сульфидных руд, богатых цинком. К данному классу относятся руды и продукты их обработки, содержащие значительные количества примесей (меди, оксидов хрома, никеля, кобальта, олова, висмута, теллура, сурьмы, мышьяка, сульфидов цинка), затрудняющих проведение непосредственной плавки и поэтому требующих специальной предварительной подготовки. Плавка руд и продуктов с высоким содержанием меди Наличие в материале меди является наиболее частой причиной недостаточно точных определений содержания благородных металлов при анализе проб. При тигельной плавке медистых материалов большая часть этого металла переходит в свинцовый сплав, что вызывает повышенные потери золота при купелировании (за счет его улетучивания) и при последующем разваривании золото-серебрянного королька (за счет образования очень дисперсного, пылевидного золота, теряемого со сливаемыми растворами). Такие руды все же допустимо плавить непосредственно в специальных условиях, но лучше после предварительной обработки. При непосредственном анализе медьсодержащих руд проводят плавку с селитрой на очень высококачественный шлак. Она основана на растворимости меди в основном глетистом шлаке, для чего в шихту вводят большой избыток РbО (до 300 частей на 1 часть меди). Но высокоглетистые шлаки разъедают стенки плавильного сосуда - тигля. Для ослабления этого разъедающего действия высокоглетистого шлака в шихте обязательно должен находиться кремнезем в соотношении: 1 часть SiO2 на 20 частей глета. При этом совсем не применяется бура, а количество соды берется равным массе навески материала или чуть больше. В качестве покрышки используют смесь буры с содой (в соотношении 1:2). Сама плавка проводится при высокой температуре (1100-1150°С) и быстро (не более 30 минут). Примерные составы шихт при непосредственном плавлении высокомедистых сульфидных руд приведены в таблице 1. Таблица 1 Примерные составы шихт для непосредственного плавления сульфидных руд и продуктов с высоким содержанием меди
Специальная подготовительная обработка таких материалов перед плавлением заключается в их обжиге с последующим сернокислотным выщелачиванием огарка. Окислительный обжиг навески материала (от 10 до 100 г) проводят в муфельной печи при температуре не выше 700°С в противне при перегребании в течение 1,0-1,5 часов. Обожженный продукт (огарок) растворяют в 10 %-ном растворе серной кислоты при нагревании. В процессе этой операции в раствор переходят медь и серебро. После выщелачивания пульпу фильтруют, отделяя раствор от твердого остатка, содержащего золото. Последний промывают и высушивают, промывные воды объединяют с основным фильтратом. Из объединенных растворов с помощью хлорида натрия при кипячении осаждают серебро в виде осадка AgCl, который отфильтровывают, промывают, сушат вместе с фильтром и объединяют с твердым остатком от сернокислотной обработки и подвергают тигельному плавлению. Последний метод дает достаточно точные воспроизводимые результаты анализа. Плавка руд и продуктов, содержащих повышенные количества оксидов железа и хрома Повышенные количества оксидов железа и хрома в исходном материале приводят к образованию в процессе тигельного плавления вязких тугоплавких шлаков. Это влечет за собой получение заниженных результатов анализа за счет механических потерь эмульгированного в расплаве шлака свинцового расплава, так как за время плавки свинец не успевает отделиться от шлака и осесть на дно тигля. Для получения надежных результатов анализа рекомендуется перед плавкой из навески удалять оксиды железа и хрома путем их растворения в соляной кислоте в присутствии хлорида олова (II): Fе2О3 + 6НС1 + SnCl2 = SnCl4 + 2FeCl2+ 3Н2О. Тигельному плавлению подвергается твердый промытый и просушенный остаток предварительного солянокислого выщелачивания как материал I класса. При наличии значительных количеств упорных оксидов хрома исходную пробу можно направлять на царсководочное выщелачивание (смесь НNО3 и НСl) с последующим осаждением растворенного золота в процессе его восстановления до металла действием гидразина, гидрохинона, диоксида серы, щавелевой кислоты, хлорида олова (II) и т. д.) и определением его пробирным путем. Плавка руд, содержащих никель и кобальт Максимально допустимое количество никеля в навеске для тигельного плавления составляет 4 г. Для руд, содержащих никель, меньше этого предела обычная тигельная плавка дает вполне удовлетворительные результаты. При этом сульфидные материалы плавят с селитрой на высокоглетистый шлак с кислотностью К=0,5, как и в случае плавления материалов с высоким содержанием меди. Для руд с более высоким содержанием никеля воспроизводимые результаты дает только комбинированный метод: предварительно сульфиды растворяют в концентрированной азотной кислоте (из соотношения 100 мл кислоты на 15 г материала) при нагревании. Затем кислую пульпу разбавляют в 2-2,5 раза водой и в нее вливают раствор хлорида натрия в количестве, достаточном для осаждения хлорида серебра, но, избегая избытка NаСl, так как в последнем случае возможно образование растворимых комплексов [AgCl2]-, [AgCl3]2-, [AgCl4]3- и т. д., причем растворимость комплексов с большим числом лигандов возрастает. После этого пульпу отфильтровывают, осадок промывают на фильтре, просушивают и подвергают тигельному плавлению. Золотосодержащие оловянные руды. По рекомендациям Э. Бегби и В. Я. Мостовича, плавление оловянных золото-содержащих материалов вполне удовлетворительно протекает при использовании следующей шихты: навеска материала – 25 г, свинцовый сурик Рb3O4 – 60 г, сода – 40 г, бура – 10 г, древесного угля – 1- ,5 г. При такой плавке олово образует легкоплавкий станнат натрия Na2SnO3, переходящий в шлак. Плавка руд и продуктов, содержащих висмут Чаще всего в золотосодержащих материалах висмут не присутствует в значительных количествах, осложняющих процесс плавления. При этом наличие висмута не влияет на результаты анализа на золото, но может явиться причиной ошибки в определении серебра (завышение результатов), так как некоторое количество висмута удерживается серебряным корольком в виде изоморфной примеси. Поэтому при редком значительном содержании висмута и проведении анализа, как на золото, так и на серебро, необходимо применять комбинированный метод: перед плавкой висмут выщелачивается раствором азотной или серной кислот. Серебро в этом случае, как и в предыдущих, необходимо осадить из растворов в виде хлорида. Твердый остаток кислотного выщелачивания, отделенный от раствора и просушенный, вместе с осажденным AgCl подвергается плавлению. | ||||||||||||||||||||