Sodium silicate fluxing for industrial scale Doré smelting

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin natriumsilikaattifluksauksen toimivuutta teollisuusmittakaavan Doré-sulatuksessa. Työssä selvitettiin natriumsilikaattifluksauksen teknistä toimivuutta Jalometalliosaston tuotanto-olosuhteissa, hopean saantia sekä natriumsilikaattikuonan soveltuvuutta ja käyttäytymistä prosessissa. Työn aikana toteutettiin kaksi koesulatusta, joissa sulatettiin seleenivapaata anodiliejua TROF-konvertterissa. Flukseina käytettiin natriumkarbonaattia ja hiekkaa. Koeajoihin kuului kaksi pelkistysvaihetta kuonankaatoineen ja yksi happipuhallusvaihe. Työn kirjallisuusosiossa käsitellään Doré-sulatuksessa tapahtuvia reaktioita, erilaisten kuonien fysikaalisia ominaisuuksia, erilaisten alkuaineiden jakautumista kuonissa sekä tulenkestävien vuorausmateriaalien ominaisuuksia ja käyttäytymistä erilaisissa prosesseissa. Työn kokeellisessa osiossa käsiteltiin toteutettujen koesulatusten kulkua, näytteenottoa ja -käsittelyä ja analyysimenetelmiä. Tuloksissa käsitellään sulatuksessa muodostuneiden kuonien, metallien ja pölyjen koostumuksia ja mikrorakenteita. Tuloksissa esitellään koeajoista saadut suuntaa-antavat massataseet, hopean saannit ja massavirrat sekä metallin muodostuminen sulatuksen aikana. Työssä tarkasteltiin myös hopean, telluurin ja kuparin jakautumista pelkistetyn metallisulan ja primäärikuonan sekä valmiin Doré-metallin ja sekundäärikuonan välillä. Natriumsilikaattifluksaus havaittiin tutkimuksessa teknisesti toimivaksi ratkaisuksi Doré-sulatuksessa ja sen avulla pystyttiin valmistamaan vaatimukset täyttävää Doré-metallia. Prosessin taloudellisuutta ei pystytty arvioimaan hopean vaatimattoman saannin (noin 79%) ja hopeahäviöiden vuoksi. Natriumsilikaattikuona soveltui hyvin käytännön prosessiin, joskin sen pitkäaikaisia vaikutuksia esimerkiksi vuoraustiilten kulumiseen on mahdotonta sanoa kahden koeajon perusteella.The aim of this thesis was to examine suitability of sodium silicate fluxing for industrial scale Doré smelting. The suitability evaluation was defined by technical implementation of the process, the yield of silver and practicality of the sodium silicate slag in the process. During this work, two industrial scale test smelts were implemented with selenium-free anode slimes as a feed and sodium carbonate and silica (sand) as fluxes. Test smelts included two reduction stages with slagging and one oxidation stage. The literature part of the thesis deals with reactions in Doré smelting, physical properties of molten slags, distributions of various elements in slags and properties of refractory linings in metallurgical processes are evaluated. The experimental part tells about industrial scales test, sampling and method of analysis. In the results, slag, metal and dust compositions and microstructure are evaluated. Approximate mass balances of Doré smelting, silver recoveries and mass flows are represented. Distribution coefficients of silver, copper and tellurium between slag and metal in different process stages are also determined. Sodium silicate fluxing was observed as a technically functional process in Doré smelting and set requirements for Doré quality were reached. Economical aspects of the process were not evaluated due to modest silver recovery (approximately 79 %) and silver losses during the process. Sodium silicate flux worked well as a slag although long-term impact towards converter refractory materials is impossible to evaluate during only two smelts