高雜貴金屬廢水渣處理工藝的研究與應用*

宋宏儒，朱紀念，陳國舉，馬玉天，吳建明

(金川集團股份有限公司貴金屬冶煉廠，甘肅 金昌 737104)

1 引言

近年來，能源短缺和環境污染問題成為世界關注的焦點[1]，減少冶煉過程中廢水、廢氣、廢渣的排放，大力推進節能減排，發展以“減量化、再利用、資源化”為原則[2]，以低消耗、低排放、高效率為基本特征的冶煉工藝，不斷地創新[3]，以實現可持續發展。目前，國內外貴金屬精煉隨著資源緊缺[4]，生產原料成份越來越復雜，產生的廢水渣中鉑、鈀、金、銀、硒等稀貴金屬含量呈現上升趨勢[5]，此廢水渣一般外付火法冶煉工序回收銅、鎳后，再返回濕法系統精煉[6]，由于火法處理工藝路線長，導致廢水渣中的稀貴金屬分散明顯，回收率較低[7]，而廢水渣中稀貴金屬品位較低，無法直接返回濕法精煉生產線處理。為此，開展回收廢水渣中稀貴金屬的濕法冶煉研究和生產，實現渣中有價金屬的綜合回收，具有十分重要的作用[8]。

2 試驗

2.1 試驗原理

貴金屬廢水渣中 Cu、Ni、Te、Pb、Bi、Sb 等賤金屬主要以氫氧化物形態存在[9]，與硫酸反應后以離子形態進入浸出后液，貴金屬主要以單質和難溶的硫化物形態存在，硫酸浸出后富集在浸出渣中，從而達到貴金屬與賤金屬的分離[10]。主要的化學反應方程式如下:

2.2 試驗原料

試驗原料為某貴金屬冶煉廠含金、鉑、鈀、銀、硒元素的生產廢水進行酸堿中和壓濾形成的貴金屬廢水渣，具體成份見表1。

表1 貴金屬廢水渣的化學成份(%)

2.3 試驗方案

稱取一定量的廢水中和渣，加入硫酸進行浸出，考查不同固液比、不同酸度、不同浸出溫度對貴金屬廢水渣的浸出效果，找出最佳的浸出條件，試驗過程采用水浴加熱，利用真空泵、抽濾瓶、布氏漏斗過濾，最后對廢水渣、過濾渣、過濾后液進行計量和成份檢測分析。貴金屬廢水渣處理工藝流程如圖1。

圖1 貴金屬廢水渣處理工藝流程圖

3 分析與討論

3.1 不同液固比下硫酸浸出試驗

在硫酸濃度100g/L、反應溫度85～90℃、反應1.5h的條件下，采用不同的液固比，對貴金屬廢水渣進行硫酸浸出，浸出渣、浸出液成份見表2、表3。

表2 不同液固比浸出渣成份表(g/t)

表3 不同液固比浸出液成份表(g/L)

從表2、表3可以看出，貴金屬廢水渣經硫酸浸出后，渣率隨著固液比的增大而升高，貴金屬的富集率隨之下降，實驗中當固液比大于1∶6時，貴金屬的富集效果較差，浸出液發混不透明。實驗表明:當固液比為1∶8時，貴金屬的富集效果最好，其中Ag富集倍數為2～3倍，Au富集倍數為10～12倍，Pd富集倍數為5～7倍，Pt富集倍數為6～8倍，Se富集倍數為6～7倍，說明利用硫酸浸出貴金屬廢水渣時，在液固比為1∶8浸出效果最好，浸出渣中鉑族金屬的含量可達到0.256%，浸出液中稀貴金屬的含量均小于0.0005g/L。

3.2 不同酸度下硫酸浸出試驗

在液固比1∶8、反應溫度85～90℃、反應時間1.5h的條件下，采用不同的硫酸濃度，對貴金屬廢水渣進行硫酸浸出，浸出渣、浸出液成份見表4、表5。

表5 不同酸度浸出液成份表(g/L)

從表4、表5可以看出，貴金屬廢水渣的硫酸浸出渣率隨著加入硫酸濃度的增大而減小，貴金屬的富集效果越好。實驗中當硫酸濃度較低時，浸出液顏色呈紅色，不透明，當加入硫酸濃度為125g/L時，渣率下降幅度不大，趨于穩定。當加入硫酸為100g/L時，貴金屬的富集率最好，浸出渣中鉑族金屬的含量約為0.43%，浸出后液中 Ag、Au、Pd、Pt含量分別為0.0003g/L、0.0004g/L、0.0003g/L、0.0002g/L，均達到廢水排放標準。

3.3 不同溫度下的硫酸浸出試驗

在液固比1∶8、硫酸濃度100g/L、反應時間1.5h的條件下，采用不同的反應溫度，對貴金屬廢水渣進行硫酸浸出，浸出渣、浸出液成份見表6、表7。

表6 不同溫度浸出渣成份表(g/t)

表7 不同溫度浸出液成份表(g/L)

從表6、表7可以看出，貴金屬廢水渣在不同溫度下浸出，渣率隨著浸出溫度的升高而變化不大，渣率不變，貴金屬的富集趨于穩定，只是在浸出液中存在差異，試驗表明:在酸度為100g/L、固液比為1∶8時，當浸出溫度為65～75℃時，銀硒廢水中和渣硫酸浸出貴金屬富集率最高，浸出后液中貴金屬的含量分別為 0.0002g/L、0.0001g/L、0.0002g/L、0.0003g/L，全部達到廢水排放標準，為降低能耗指標，建議用常溫浸出。

3.4 不同浸出時間下硫酸浸出試驗

在液固比1∶8、硫酸濃度100g/L、反應溫度60～75℃的條件下，采用不同的反應時間，對貴金屬廢水渣進行硫酸浸出，浸出渣、浸出液成份見表8、表9。

表8 不同浸出時間的浸出渣成份表(g/t)

表9 不同浸出時間的浸出液成份表(g/L)

從表8、表9可以看出，銀硒廢水中和渣在不同時間下浸出時，渣率隨著浸出時間的增大而減小。分析表明:在酸度為100g/L、固液比為1∶8、浸出溫度為65～75℃的條件下，當浸出時間為1.5h時，銀硒廢水中和渣硫酸浸出富集貴金屬效果最好，浸出后液中貴金屬的含量分別為 0.0002g/L、0.0004g/L、0.0002g/L、0.0001g/L，全部達到廢水排放標準。

3.5 貴金屬廢水渣硫酸浸出工業化試生產

綜合考慮固液比、酸度、溫度、反應時間對貴金屬廢水渣硫酸浸出效果，確定最佳的固液比為1∶8、加入硫酸濃度為100g/L、浸出時間為1.5h時、浸出溫度為65～75℃的條件下，進行了工業化試生產，對生產過程中的金屬做了平衡分析，具體見表10、表11。

表10 貴金屬廢水渣硫酸浸出貴金屬平衡表

表11 貴金屬廢水渣硫酸浸出賤金屬平衡表

綜合試驗表明:在固液比為1∶8、硫酸濃度為100g/L、浸出時間為1.5h時、浸出溫度為65～75℃的條件下，銀硒廢水中和渣硫酸浸出工業化生產效果最好，95%以上的 Ag、Au、Pd、Pt和90%的 Se富集到浸出渣中，渣率為5～10%，浸出液中貴金屬的含量都小于0.0005g/L，全部達到排放標準，整個工業化生產過程設備運行良好，操作方便，成體低、環境污染小、技術條件易控制，浸出渣將全部投入回轉窯進行硫酸化焙燒回收硒后，再進入金銀硒生產線處理，整個工藝流暢，稀貴金屬的直收率得到了有效保障，社會經濟效益顯著，具有良好的推廣應用價值。

4 結論

(1)在固液比為1∶8、硫酸濃度為100g/L、浸出時間為1.5h時、浸出溫度為65～75℃的條件下，貴金屬廢水渣經硫酸浸出工業化生產效果最好，95%Au、Pd、Pt和90% 的 Ag、Se 富集到浸出渣中，∑Au+Pd+Pt品位可達到0.3～0.5%，Ag品位約1～2.55%，Se品位約14%，渣率為5～10%。外排廢水中稀鉑族金屬含量均小于0.0005g/L。

(2)貴金屬廢水渣經硫酸浸出后，浸出渣可將全部返回轉窯進行硫酸化焙燒化處理，直接進入濕法精煉系統分離提純。可實現貴金屬廢水渣在貴金屬精煉系統內部循環，大大縮短稀貴金屬精煉工藝的生產周期，最大限度地減少了稀貴金屬流失。實現了資源的綜合回收利用。

[1]譚慶麟，闕振寰.鉑族金屬[M].北京:冶金工業出版社，1990:1－2.

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