銀電解液樹脂吸附凈化除鈀工藝的研究

劉益民

(甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 金昌 737100)

某貴金屬冶煉廠銅精礦中Pd元素的含量大幅上升[1]，從2018年的平均60～70g/t上升至2019年平均140g/t左右。鈀通過金銀合金陽極板進(jìn)入銀電解工序，造成電解液中鈀的富集速度異常偏快，使得電解銀粉含鈀容易超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量控制難度加大[2]。由于傳統(tǒng)銀電解工藝中暫無電解液凈化除鈀工序，只能依靠頻繁更換電解液和降低陰極電流密度的方式來緩解鈀對銀產(chǎn)品質(zhì)量的影響[3]，但這樣的處理方式既不科學(xué)，又不經(jīng)濟(jì)，降低了產(chǎn)能，不利于生產(chǎn)組織，且增加了職工勞動強(qiáng)度和單位加工成本。由此可見，雜質(zhì)元素鈀對電解銀粉的影響已經(jīng)成為銀產(chǎn)品質(zhì)量控制以及產(chǎn)能發(fā)揮的瓶頸[4]。

1 實驗過程

1.1 實驗原料

本次實驗以電解三個周期后的銀電解液為原料，其成分如表1所示。

表1 樹脂吸附實驗原料中各元素含量 g/L

1.2 實驗原理

G-01樹脂是改性的親水高分子聚乙烯亞胺嫁接的無定形硅膠樹脂[5]，其主要功能基團(tuán)為胺基，吸附機(jī)理為利用胺基與金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)[6]，其中Pd2+的螯合能力較其他金屬離子強(qiáng)[7]，所以在Pd2+存在的情況下，該樹脂會選擇性吸附鈀。

1.3 實驗工藝流程

銀電解液凈化除鈀工藝流程如圖1所示。

圖1 銀電解液吸附除鈀實驗流程圖

1.4 實驗過程

主要實驗技術(shù)參數(shù)：樹脂為G-01樹脂，樹脂柱容積68mL，樹脂重量42g，試驗過程流速0.1BV/min(1BV指一個樹脂床體積)，料液pH值0.5～1.0，溫度為30℃。實驗過程：吸附后液前三個樣為50mL取一次樣(主要考察吸附初期各元素吸附情況)，第四個樣為3.79BV取樣，前四個樣合計為6BV，其余吸附后液為每6BV取混合樣一個，吸附清洗液為每3BV取樣一個。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹脂吸附過程結(jié)果及討論

表2 銀電解液樹脂吸附試驗分析結(jié)果

表2為樹脂吸附實驗分析結(jié)果。圖2、圖3、圖4分別為吸附后液中Pd2+、Cu2+、Ag+濃度隨時間的變化曲線。

圖3 吸附后液Cu2+濃度變化曲線

圖4 吸附后液Ag+濃度變化曲線

通過表2中的實驗現(xiàn)象及Ag、Cu、Pd在吸附后液中的變化曲線可以看出，在吸附前期6BV范圍內(nèi)，Ag+、Cu2+有吸附，隨著吸附過程的進(jìn)行，這種吸附作用逐漸減弱，所以可判定此種吸附作用大部分為物理性吸附，即通過對樹脂進(jìn)行清洗，可直接進(jìn)入溶液中。從圖2可以看出，吸附后液中的鈀濃度在18BV維持在在一個較低的水平，說明此階段內(nèi)樹脂對鈀吸附效果較好，但隨著吸附過程的進(jìn)行，樹脂對鈀的吸附逐漸減弱，特別是在42BV以后，吸附后液中的鈀濃度呈明顯的上升趨勢，由于反應(yīng)在進(jìn)行60BV后，吸附后液含鈀為0.085g/L，此時后液含鈀已接近電解液含鈀小于0.1g/L的指標(biāo)要求，可認(rèn)為此時樹脂達(dá)到飽和，需要對樹脂進(jìn)行解析再生。

表3銀電解液吸附試驗吸附過程金屬平衡表，通過表4的計算得出，該樹脂對銀電解液中鈀具有較好的吸附能力，最好吸附能力能夠達(dá)到91.47%(單根柱子)。而Ag+、Cu2+的吸附率僅分別為0.39 %、0.78%，說明該樹脂對Ag+、Cu2+的吸附能力較弱。

表3 銀電解液吸附試驗吸附過程金屬平衡表

3 結(jié)論

通過本次采用樹脂吸附進(jìn)行電解液凈化除鈀工藝的研究與應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

(1)該樹脂對銀電解液中鈀具有較高選擇性吸附能力，對電解液體系中的Ag+、Cu2+具有較低的吸附能力，可保持電解液體系的穩(wěn)定。通過實驗表明，該樹脂對鈀的吸附效率可達(dá)到90%以上，而對 Ag+、Cu2+等離子的吸附效率均在1%以下。

(2)通過樹脂吸附系統(tǒng)與銀電解液循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)合，可有效的降低電解液中鈀的富集速度，穩(wěn)定產(chǎn)出合格的符合GB/T4135-2002中IC-Ag99.99的牌號標(biāo)準(zhǔn)的電解銀粉，對1#銀品級率的提升具有重大意義。