Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы

Букин В.И., Игумнов М.С. и др.

Деловая столица, 2002 г.

Во всех высокоразвитых странах мира вопросу переработки вторичного сырья и различных видов производственных отходов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы или их соединения, уделяется большое внимание, так как это позволяет решить ряд важнейших технологических, экономических и экологических задач:

- возвратить в сферу производственной деятельности ценные и дефицитные металлы;

- снизить энергетические затраты на производство ряда редких, благородных и цветных металлов;

- предотвратить или существенно сократить попадание токсичных продуктов в природную среду;

- уменьшить вред, наносимый природе горнодобывающей промышленностью.

Учитывая большое разнообразие видов вторичного сырья и производственных отходов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы и их соединения, ниже рассмотрены технологические схемы и процессы переработки для ограниченного числа наиболее характерных видов вторичного сырья и производственных отходов:

- отходы индивидуальных металлов. В данную группу включены отходы трёх видов:

1- обрезки, сколы, брак от прокатки, слитки, прутки, проволока, пластины, стружка, а также порошки, шлифпорошки и др., содержащие индивидуальные металлы: рений, молибден, вольфрам, титан, индий, германий, никель;

2- аноды, сетки и другие детали генераторных и радиоламп, содержащие тантал и ниобий; 3- лом тиглей из иридия;

- сплавы на основе редких металлов (с содержанием более 50% Мо, W, Кo или Ni) в виде слитков, кусков штабиков и проката, обрезков листа, высечки, стружки, порошков, изделий различной формы;

- многокомпонентные сплавы: а) отходы - быстрорежущие стали на основе вольфрама (окалина, обрезки кромки после проката, стружка, пыль от заточки инструмента); б) твёрдые сплавы (куски твердосплавных бракованных пластин, их сколы и т. п.), содержащие карбиды вольфрама, титана, тантала или их смеси и кобальта; в) композиции на основе никеля, содержащие вольфрам и молибден; г) сплавы на основе индия; д) припои, содержащие серебро, золото;

- интерметаллические соединения типа АШВУ (срезы начальных и конечных частей слитков, бракованные поли-и монокристаллы, пластины, остатки в тиглях от вытягивания монокристаллов и т. п.), содержащие галлий, мышьяк, фосфор, сурьму и др.;

- оксидные материалы - галлий-гадолиниевые гранаты, бракованные изделия, пластины, отходы резки и шлифования и др.;

- дезактивированные (отработанные) катализаторы, в состав которых входят платина, палладий, рутений, рений, молибден, ванадий, никель и др.;

- лом изделий электронной техники - микросхемы, бракованные или отслужившие срок эксплуатации электронные приборы и другие отходы, содержащие ценные компоненты;

- жидкие виды производственных отходов - отработанные электролиты, травильные растворы, промывные воды;

- солевые хлоридные плавы - отработанные хлоридные расплавы солевых фильтров.

Учитывая, что процессы, используемые при обогащении вторичного сырья и производственных отходов, могут применяться и для их переработки, то при разработке и создании технологической схемы в зависимости от вида сырья процессы обогащения и переработки, как правило, объединяются в единую технологическую цепочку. В качестве примера можно привести процессы: ионный обмен, экстракцию, цементацию, электролиз, которые с успехом применяются как при обогащении, так и при непосредственной переработке.

В данной главе, с учётом специфики вышеперечисленных видов вторичного сырья и промышленных отходов, рассмотрены традиционные методы переработки, представителями которых являются пиро- и гидрометаллургические процессы [1-7]. Наиболее эффективными пирометаллургическими процессами являются: восстановительная, окислительная и окислительно-сульфатизирующая плавки, обжиг, спекание; высокотемпературное хлорирование в шахтном хлораторе или расплаве; термическая диссоциация, электролиз в расплаве, карбонилирование и ряд других. Из гидрометаллургических можно выделить процессы выщелачивания (растворения), гидрохлорирования, электролиза растворов, цементации, экстракции, ионного обмена и др. Физико-химические основы процессов, применяемых при переработке рассматриваемых видов вторичных сырьевых материалов и производственных отходов, подробно изложены в ряде статей и монографий .