Получение платины из стоков процесса рафинирования металлов платиновой группы

Принципиальное отличие предлагаемого способа совместной обработки платинового сплава двумя и более электронными лучами от способов воздействия на сплав одним лучом, даже при многократности его проходов, заключается в том, что наряду с существованием первой плавящейся поверхности раздела фаз за счет теплового воздействия первого луча на твердое сырье и последней затвердевающей поверхности раздела фаз после отключения последнего луча, в рафинируемом материале создаются дополнительные плавящиеся и затвердевающие поверхности, что способствует более глубокой очистке от примесей и высокой степени извлечения ценного компонента. Если между первым и вторым лучом поддерживается твердо-жидкое состояние сплава, то второй и каждый последующий луч расплавляет предварительно перекристаллизовавшуюся твердую фазу с резко повышенным содержанием тугоплавкого компонента и процесс рафинирования продолжается. Таким образом, даже при одном проходе (от полного расплавления до полной кристаллизации сплава) процесс расплавления осуществляется дважды: как первоначального твердого сырья, так и перекристаллизованной твердой фазы из твердо- фазного состава сплава, т.е. зонная очистка от легкоплавких и тугоплавких примесей происходит тоже дважды.

Уточняем, что в составе твердой фазы твердо-жидкого состояния, которая подвергается расплавлению вторым лучом, содержится повышенное содержание более тугоплавкого компонента (например, платины в палладиевом сплаве) и при его дальнейшем расплавлении и окончательной кристаллизации в слиток, последний также имеет повышенное содержание этого компонента.

При увеличении количества лучей - твердая фаза каждого последующего твердо-жидкого состояния скачкообразно все более обогащается более тугоплавким компонентом (например, платиной в палладиевом сплаве), что при ее дальнейшем расплавлении электронным лучом и окончательной кристаллизации формирует максимально обогащенный и очищенный от примесей платиновый сплав.

Использование протяженного водоохлаждаемого кристаллизатора позволяет обеспечить достаточный градиент температур для направленной кристаллизации сплава и необходимую протяженную зону для отгонки легкоплавких и тугоплавких примесей по разным концам слитка рафинируемого сплава.

Выставление первого луча на поверхность металла в кристаллизаторе и его выдержка в неподвижном состоянии до расплавления металла в зоне его фокального пятна, последующее перемещение вдоль кристаллизатора и остановка позволяют создать активно перемешиваемый металлический расплав, диффузионные процессы в котором легко осуществимы и обеспечивают распределение примесей и испарение ценного компонента.

Дальнейшее включение второго луча и установка его в начальное положение первого позволяет создать между зонами термического воздействия лучей - зонами расплава, более холодную зону и, тем самым, условия для его кристаллизации.

При этом плавку ведут в условиях, характеризующихся расстоянием между фокальными пятнами лучей, которое выбирают таким, чтобы оно обеспечивало температуру в зоне между этими пятнами, соответствующую интервалу точек ликвидуса и солидуса платинового сплава. Это позволяет создать область постепенного охлаждения между зонами расплавления металла и благоприятных условий для образования первичных твердых частиц значительно обогащенной платины и примесей, равномерно распределенных в жидкой фазе с повышенным содержанием ценного компонента. Температура первой, по ходу плавки, горячей зоны в месте теплового воздействия первого луча достаточна для расплавления металла, температура промежуточной - между пятнами расплава, холодной зоны, обеспечивает сосуществование жидкой и твердой фаз, а температура металла в зоне теплового воздействия второго электронного луча также достаточна для расплавления.