печь для плавки серебра

Спад в экономике оказал значительное влияние на индустрию драгоценных металлов. Как золотодобывающие, так и серебродобывающие компании начали закрывать нерентабельные шахты. Цены на драгоценные металлы резко упали. Однако стоимость переработки этих металлов не снизилась соответственно.

В такие трудные времена любые меры по снижению затрат становятся жизненно важными. Индукционные плавильные печи, используемые для плавки драгоценных металлов, таких как медь, серебро и золото, благодаря современным технологиям стали намного эффективнее и производительнее.

2.1, Введение (Как добывать серебро из серебряных рудников)

Серебро чаще всего встречается в природе в соединении с другими металлами, обычно в медных или свинцовых рудах. Уже к 2000 году до н.э. велась добыча и обогащение свинцово-серебряных руд. Путём плавки добывали свинцово-серебряный сплав, который затем очищали методом купелирования. Наиболее известные древние рудники находились в Лаврионе (Греция), где добыча велась с 500 г. до н.э. до 100 г. н.э. Испанские шахты также были важным источником серебра.

Хотя некоторые руды содержат серебро в значительных количествах, практически ни одна из них не является чисто серебряной. Например, типичная руда может содержать 0,085% серебра, 0,5% свинца, 0,5% меди и 0,3% сурьмы. После флотационного обогащения концентрат содержит до 1,7% серебра, 10–15% меди, 10–15% свинца и 6% сурьмы.

Около 25% серебра добывается из руд, содержащих серебро как основной ценный металл. Остальные 75% получают из руд, в которых основную ценность представляют цинк, свинец или медь. Эти руды в основном сульфидные: свинец представлен в виде галенита (PbS), медь — в виде халькопирита (CuFeS₂), цинк — в виде сфалерита (ZnS). Часто встречаются пирит (FeS₂) и арсенопирит (FeAsS). Серебро присутствует в виде аргентита (Ag₂S), прустита (Ag₃AsS₃) и полибасита [(Ag,Cu)₁₆Sb₂S₁₁].

Серебросодержащие руды добываются открытым или подземным способом, затем дробятся и измельчаются. Поскольку они в основном сульфидные, их можно эффективно обогащать методом флотации, при котором достигается 30–40-кратная концентрация полезных компонентов. Наибольшее содержание серебра — в свинцовых концентратах, наименьшее — в цинковых.

Металлургическая переработка зависит от того, какой металл является основным: цинк, медь или свинец.

Из цинковых концентратов

Цинковые концентраты обжигаются и выщелачиваются серной кислотой для извлечения цинка, в результате чего остаётся остаток, содержащий серебро, золото и свинец. Этот остаток переплавляется с помощью шлакового дутья — через расплав продувают воздух и измельчённый уголь или кокс.

Цинк восстанавливается до металлического состояния и испаряется, а свинец восстанавливается и растворяет в себе серебро и золото. Полученный свинцовый сплав отправляется на дальнейшую переработку.

Извлечение серебра может осуществляться с помощью индукционной печи. Цинк восстанавливается методом электролиза, после чего плавится, а серебро остаётся в виде остатка и извлекается отдельно.

Из медных концентратов

Очищение и конвертация медных сульфидов даёт “чёрновую медь”, содержащую 97–99% серебра от исходного количества. Например, 0,2% серебра в концентрате может привести к образованию шлама с содержанием серебра до 20%.

Этот шлам плавится в индукционной печи для окисления всех металлов, кроме серебра, золота и платиноидов. Полученный сплав (дорé) содержит 0,5–5% золота, 0,1–1% платиноидов и остальное — серебро. Сплав заливается в аноды и подвергается электролизу в растворе нитрата серебра и меди по методам Мебиуса или Тума-Бальбаха.

Из свинцовых концентратов

Сначала свинцовые концентраты обжигают и плавят, получая свинцовый сплав, из которого удаляют примеси: сурьму, мышьяк, олово и серебро. Серебро извлекается методом Паркеса — в расплав добавляют цинк, который быстро связывает серебро и золото, образуя всплывающий нерастворимый сплав.

Эти сплавы снимаются, и цинк из них удаляется вакуумной дистилляцией. Оставшийся сплав свинца с серебром и золотом очищается методом купелирования при температуре около 800°C. Эта температура легко достигается с помощью индукционной печи.

Индукционная печь предпочтительнее сопротивляющейся, так как она создаёт перемешивание сплава, повышает кинетику процесса и не требует расхода нагревательных элементов.

При купелировании свинец окисляется и удаляется, а серебро и золото остаются. Полученный сплав очищается методами Мебиуса или Тума-Бальбаха. Остатки после этого процесса можно дополнительно обогатить и переработать методом Вольвилля для извлечения золота.

2.2, Применимые типы плавильных печей

В металлургии количество тепла, которое необходимо приложить для достижения температуры плавления серебра, должно обеспечиваться с помощью нагревателей. Во многих случаях на начальных этапах металлургических процессов требуются температурные уровни, сравнимые с уровнем плавильной печи. Плавильные печи различаются по конструкции, функциональности и используемым технологиям.

В идеале хорошая печь для плавки серебра потребляет как можно меньше тепла и топлива при эффективном плавлении металла.

Основные типы машин для плавки золота и серебра (или только серебра) включают:

• Печь на пропане

• Сопротивляющаяся (резистивная) печь

• Индукционная печь

ii. Печь на пропане:

Печь на пропане работает по принципу сжигания пропанового газа, то есть её работа обеспечивается за счёт потребления пропана — никакой внешний источник питания не требуется. Среднее время плавления зависит от типа металла, но для серебра плавка 1 кг занимает около 30 минут. Максимальная температура, которую может достичь такая печь, составляет до 1200 °C.

Так как пропановая печь использует пропановый газ, она не потребляет электроэнергию. В этой печи отсутствует функция перемешивания расплавленного металла. При частом использовании пропановой печи потребуется периодическая замена нагревательной горелки. Время работы зависит от наличия пропанового топлива.

Если вы хотите использовать пропановую печь для плавки серебра или другого драгоценного металла, вам сначала потребуется тигель, в котором будет удерживаться металл во время плавления. Примеси, содержащиеся в металле, можно удалить с помощью флюса. Однако безопасность должна оставаться главным приоритетом, поскольку этот процесс подвержен риску несчастных случаев. После завершения плавки вы можете отлить и придать форму вашему серебру.

ii. Резистивная печь:

Резистивная печь работает на основе прохождения большого количества тока через проводник, в результате чего создаётся джоулево тепло, используемое как источник тепла. В этом процессе печь выступает в роли источника тепла. Она использует электрические нагревательные элементы для преобразования электрической энергии в тепловую. Полученное тепло используется для нагрева металла. Резистивная печь может быть использована для плавки больших объёмов серебра, однако она всё же может не быть самым эффективным способом.

Этот метод, вероятно, не будет идеальным, особенно если вы стремитесь избежать высоких счетов за электроэнергию. Кроме того, резистивная печь может создавать тепловые сложности, что может привести к неравномерной очистке серебра. Поэтому рекомендуется использовать другие методы плавки, чтобы гарантировать удаление загрязнений из обрабатываемого серебра.

iii. Индукционная печь:

Индукционная печь использует электромагнитную индукцию для выработки тепла и плавки металлов. Индукционная печь нагревается быстрее и обладает более высокой термической эффективностью. Тепло создаётся непосредственно в тигле, поэтому скорость нагрева высокая. Окислительные потери компонентов в индукционной печи меньше, так как отсутствует чрезвычайно высокая температура, как у дуговой печи.

Индукционные плавильные печи работают по совершенно иному принципу по сравнению с купольными печами. Индукционные печи используют катушку нагревательных элементов, встроенную в тигель или в стенки нагревательной камеры, создавая магнитное поле. Это преобразует электрическую энергию в тепло, равномерно распространяющееся по материалу с высокой степенью однородности.

Магнитное поле может менять направление в зависимости от направления протекания тока. Переменный ток, проходящий через катушку, вызывает магнитное поле, которое изменяется с той же частотой, что и ток. Например, магнитное поле меняет направление 60 раз в секунду, если ток — переменный с частотой 60 Гц.

Независимо от того, являетесь ли вы опытным плавильщиком или новичком, вы всегда можете успешно использовать индукционную печь. Эти машины предназначены для плавки серебра и других цветных металлов любого объема. Кроме того, они идеально подходят для задач, где требуется точная подача тепловой энергии для целей литья.

Индукционная печь включает в себя непроводящий тигель, в котором содержится металл для плавки, и медную катушку, которая его окружает. Через катушку проходит мощный переменный ток. Она создаёт быстро меняющееся магнитное поле, которое проникает в металл.

2.3, Сравнение