無氰電鍍雷酸金清洗廢水回收金試驗(yàn)研究

徐劍瑛，丁志超，王兵強(qiáng)，王紹娟

摘要：無氰電鍍工藝中，制備雷酸金過程會產(chǎn)生大量含金廢水，具有回收利用價值。以水合肼作為還原劑，研究了pH、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、水合肼用量等因素對金回收的影響，并在最佳條件下開展了中試試驗(yàn)。結(jié)果表明：采用水合肼還原法回收雷酸金清洗廢水中金，處理后廢水中金質(zhì)量濃度降至0.25～0.41 mg/L，金回收率97.93 %～99.13 %。該工藝在提高金回收率的同時，極大地改善了工作環(huán)境，有效保護(hù)了員工身體健康。

關(guān)鍵詞：雷酸金清洗廢水;金;無氰電鑄;水合肼;金回收率

中圖分類號：TD926.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2022）03-0091-03doi：10.11792/hj20220318

引 言

目前，亞硫酸鹽電鍍工藝是較為有前途和實(shí)用價值的無氰電鍍工藝，其中亞硫酸鍍金液中金通常以[Au（SO3）2]3-形式加入[1]。[Au（SO3）2]3-通常以氯金酸或雷酸金作為待絡(luò)合金料，亞硫酸鈉或亞硫酸銨作為絡(luò)合劑。在氯金酸中加入氨水，可制得雷酸金，雷酸金制備完成后，需使用大量清水于布氏漏斗中清洗過濾至中性，一般每制備含金1 kg的雷酸金，產(chǎn)生約70 L廢水（未使用雷酸金氨化PP反應(yīng)釜）。大量雷酸金清洗廢水的儲存及廢水中金的回收，成為困擾無氰電鍍企業(yè)的一個難題。

用于還原雷酸金溶液的還原劑有很多，包括草酸、抗壞血酸、亞硫酸鈉、水合肼、硫酸亞鐵等[2-3]。目前，工業(yè)上主要使用亞硫酸鈉作為還原劑回收雷酸金清洗廢水中金，但該過程易產(chǎn)生大量的SO2氣體[4]，污染環(huán)境，損害健康。本文以山東招金金銀精煉有限公司無氰電鍍車間在制備雷酸金過程中產(chǎn)生的清洗廢水為樣品，以水合肼為還原劑，通過試驗(yàn)確定了各種工藝參數(shù)，較大程度提高了雷酸金清洗廢水中金的回收率，同時改善了工作環(huán)境。

1 試驗(yàn)部分

1.1 設(shè)備與試劑

ICE-3300火焰原子吸收光譜儀（金空心陰極燈）：美國賽默飛世爾科技有限公司。

S400臺式pH計(jì)：梅特勒公司。

HTL-500EX可控溫加熱板（附帶測溫探頭）：深圳博大精科生物科技有限公司。

鹽酸、氨水、水合肼，均為分析純。

1.2 雷酸金清洗廢水

1）氯金酸制備：1 kg金料中加入2.1 L鹽酸和0.7 L硝酸，待金料全部溶解完成后，蒸發(fā)至體積1.2 L后加入0.7 L鹽酸趕硝，待冷卻至室溫，加入2倍體積的純水稀釋。

2）雷酸金制備：向氯金酸溶液中邊攪拌邊加入6 L氨水，反應(yīng)完全后靜置30 min。

3）使用純水于布氏漏斗中不斷清洗、過濾雷酸金濁液至中性。

1.3 試驗(yàn)方法

取50 mL雷酸金清洗廢水于150 mL燒杯中，在保持pH、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、水合肼用量中3個試驗(yàn)條件不變的情況下，進(jìn)行單一變量試驗(yàn)，以確定最適合的反應(yīng)條件。試驗(yàn)結(jié)束后，取一定量的上清液過濾，測定金量。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

雷酸金清洗廢水中初始金質(zhì)量濃度為23.8 mg/L，每個條件進(jìn)行4次平行試驗(yàn)，每個平行試驗(yàn)廢水取樣量均為50 mL。

2.1 酸堿度

試驗(yàn)通過鹽酸控制溶液pH值分別為2.0，4.0，6.0，8.0，10.0，12.0，并向其中各加入0.5 mL水合肼，不斷攪拌，反應(yīng)時間6 h。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定pH值為2.0～6.0時，金回收效果較佳。控制其他試驗(yàn)條件不變，縮小pH范圍，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

由圖1可知：溶液pH影響金回收率。當(dāng)pH值為3.0～4.0時，廢水中金回收率較好。因此，選擇pH值為3.0～4.0。

2.2 反應(yīng)溫度

試驗(yàn)調(diào)整溶液pH值為3.3，控制反應(yīng)溫度分別為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃，并向其中各加入0.5 mL水合肼，不斷攪拌，反應(yīng)結(jié)束后靜置6 h。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可知：隨著反應(yīng)溫度的不斷升高，廢水中金質(zhì)量濃度逐漸降低，但降幅不大，表明溫度不是主要影響因素。綜合考慮，選擇在常溫下反應(yīng)。

2022年第3期/第43卷 安全與環(huán)保安全與環(huán)保 黃 金

2.3 反應(yīng)時間

試驗(yàn)調(diào)整溶液pH值為3.3，反應(yīng)溫度為常溫（17 ℃～21 ℃），控制反應(yīng)時間分別為1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、12 h，并向其中各加入0.5 mL水合肼。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可知：反應(yīng)時間影響金的還原程度。反應(yīng)時間超過3 h時，廢水中金質(zhì)量濃度開始低于0.50 mg/L;當(dāng)反應(yīng)時間延長至6 h后，廢水中金質(zhì)量濃度無明顯變化。因此，試驗(yàn)選擇反應(yīng)時間為6 h。

2.4 水合肼用量

試驗(yàn)調(diào)整溶液pH值為3.3，反應(yīng)溫度為常溫（15 ℃～20 ℃），反應(yīng)時間6 h，控制水合肼用量分別為0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、1.0 mL。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可知：當(dāng)水合肼用量為0.3 mL時，廢水中金質(zhì)量濃度較低;再繼續(xù)增加水合肼用量，廢水中金質(zhì)量濃度變化不大。因此，試驗(yàn)選擇水合肼用量為0.3 mL。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

試驗(yàn)取雷酸金清洗廢水50 mL，調(diào)整溶液pH值為3.3，反應(yīng)溫度為常溫（15 ℃～18 ℃），反應(yīng)時間6 h，水合肼用量0.3 mL。對3批次雷酸金清洗廢水進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表1。在此驗(yàn)證試驗(yàn)條件下，處理后廢水中金質(zhì)量濃度均小于0.40 mg/L。

2.6 中試試驗(yàn)

針對5批次雷酸金清洗廢水進(jìn)行中試，以驗(yàn)證該工藝應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的可行性。反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時間均為6 h，試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知：處理后的雷酸金清洗廢水中金質(zhì)量濃度為0.25～0.41 mg/L，金回收率97.93 %～99.13 %。相較于亞硫酸鈉作為還原劑（處理后廢水中金質(zhì)量濃度0.36～1.17 mg/L，金回收率94.22 %～98.18 %），金回收率顯著提高。

3 結(jié) 論

使用水合肼作為還原劑處理雷酸金清洗廢水，最佳工藝條件為pH值3.0～4.0，反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時間6 h，水合肼用量6 mL/L。在該工藝條件下，雷酸金清洗廢水中金回收率明顯提高，達(dá)97.93 %～99.13 %，且無SO2等有害氣體產(chǎn)生，環(huán)境友好。目前，該方法已實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，以一個電鍍缸計(jì)，每年可綜合回收金超過70 g，在無氰電鍍廢水回收金方面具有較高的推廣應(yīng)用價值。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 王玥，馮立明.電鍍工藝學(xué)[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018：177-178.

[2] 劉朝輝，楊天足，賓萬達(dá).草酸還原金過程中草酸銅的形成及溶解熱力學(xué)平衡[J].濕法冶金，1999（3）：23-29.

[3] 林萱，石玉敏，龐丹，等.濕法提純金工藝的改進(jìn)[J].黃金，1997，18（5）：39-40.

[4] 梁正霖.水合肼濕法還原金試驗(yàn)研究[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2012，33（4）：14-16.

Experimental study on gold recovery from gold fulminate

cleaning wastewater in cyanide-free electroplating

Xu Jianying，Ding Zhichao，Wang Bingqiang，Wang Shaojuan

（Shandong Zhaojin Gold & Silver Refinery Co.，Ltd.）

Abstract：In cyanide-free electroplating process，the preparation of gold fulminate generates much wastewater that contains a large amount of gold worth recovering.With hydrazine hydrate used as reducing agent，the influence of pH，reaction temperature，reaction time and hydrazine hydrate dosage on the gold recovery is studied，based on which pilot test is carried out under optimal conditions.The results show when hydrazine hydrate reduction is used to recover gold from gold fulminate cleaning wastewater，the gold concentration in the treated wastewater decreases to 0.25-0.41 mg/L，the gold recovery is 97.93 %-99.13 %.Besides gold recovery improvement，the process greatly improves working environment and effectively protects the health of employees.

Keywords：gold fulminate cleaning wastewater;gold;cyanide-free electroplating;hydrazine hydrate;gold recovery rate