銀陽極泥氯化浸出回收金工藝研究

汪秋雨，何 強(qiáng)，簡志超，王 日

（1.江西省質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化研究院，江西 南昌 330052；2.江西銅業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330096）

1 引言

從銀陽極泥中分離提取黃金的方法有：王水法［1-2］、硝酸氧化法［3-4］、氯化萃取法［5-6］、氯化還原法［7-10］等。硝酸氧化法和王水法存生產(chǎn)過程環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高、勞動強(qiáng)度大等問題。氯化萃取和氯化還原工藝具有工藝流程簡單、選擇分離性好、生產(chǎn)縮短、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)勢。某鉛鋅冶煉公司銀陽極泥主要化學(xué)成分為金25%～40%、銀30%～45%以及少量的鉛、銅、鉍等其它金屬，采用“烘干-高溫熔煉-水淬制粒-濃硝酸分銀-粗金粉”的工藝處理，每年可產(chǎn)出純度為98%左右的粗金粉約300 kg。現(xiàn)有工藝存在以下問題：一是環(huán)保問題，濃硝酸分銀時會產(chǎn)出大量的NO、NO2有毒氣體，導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境差，環(huán)保治理難度大；二是金錠品質(zhì)低的問題，金錠主品位不足99.95%，達(dá)不到國家金錠標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求，無法在黃金期貨市場交易；三是金錠中銀含量1.5%～3.0%，外售銀不計價，造成企業(yè)接經(jīng)濟(jì)損失；四是現(xiàn)有工藝為火法-濕法聯(lián)合流程，存在操作流程長、能耗高、勞動強(qiáng)度大等問題。

針對該銀陽極泥處理工藝存在的問題，研究銀陽極泥“氯化浸出-亞鈉還原”回收金工藝。相比現(xiàn)有銀陽極泥處理工藝，采用新工藝處理銀陽極泥，金的直收率由不足98.5%提高至99.35%；金粉品質(zhì)由98%提高至99.99%以上，金粉穩(wěn)定達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)IC-Au99.95質(zhì)量要求。該項研究可為銀陽極泥回收金提供生產(chǎn)實踐指導(dǎo)。

2 實驗原料與方法

2.1 實驗原料

以銀陽極泥為原料，其主要成分（%）：Au 36.03、Ag 35.60、Cu 6.20、Fe 1.164、Pb 0.42、Bi 2.50。其他化學(xué)試劑有，亞硫酸鈉（Na2SO3）分析純；硫酸（H2SO4）分析純；鹽酸（HCl）分析純；氯酸鈉（NaClO3）分析純。

2.2 實驗方法

以銀陽極泥為原料，控制鹽酸、硫酸、氯化鈉的濃度分別為1.5 mol/L、0.75 mol/L和35 g/L，升溫至80 ℃進(jìn)行氯化浸出實驗，重點研究浸出時間、氯酸鈉用量和液固比對金浸出率的影響。通過分析氯化浸出渣（分金渣）中金含量，計算金的浸出率。以氯化浸出液（分金液）為原料，亞硫酸鈉作為還原劑，控電位選擇性還原金，研究不同電位條件下金的還原率及金粉質(zhì)量。通過稱量實際收到的金粉質(zhì)量，計算金的直收率。

3 工藝路線與反應(yīng)原理

圖1為本項目研發(fā)的“氯化分金-亞鈉還原”銀陽極泥處理工藝。銀陽極泥氯化分金原理：在高濃度的氯離子酸性溶液體系下，氯酸鈉具有較強(qiáng)氧化性，能夠使銀陽極泥中的金被氧化浸出進(jìn)入溶液，而陽極泥中的銀與溶液中的氯離子形成難溶的氯化銀沉淀進(jìn)入渣中，從而實現(xiàn)金與銀分離。亞鈉還原原理：金的氧化還原電位相對雜質(zhì)較高為+1.5 V，以亞硫酸鈉為還原劑，通過控制還原電位選擇性還原制備高品質(zhì)金粉。

圖1 銀陽極泥氯化浸出回收金工藝

4 實驗結(jié)果及分析

4.1 氯化分金最佳工藝條件

控制反應(yīng)條件為：鹽酸1.5 mol/L、硫酸0.75 mol/L、氯化鈉35 g/L、液固比為L∶S=12∶1、反應(yīng)溫度為80 ℃、氯酸鈉與銀陽極泥中金的質(zhì)量比為mNaClO3∶mAu=1.5∶1，研究反應(yīng)時間對金浸出率的影響，實驗結(jié)果如表1所示。研究結(jié)果表明，當(dāng)浸出時間4.0 h后金的浸出率達(dá)到99.72 %并趨于穩(wěn)定，優(yōu)選氯化浸出時間為4.0 h。

表1 酸浸渣的主要化學(xué)成分一 %

控制反應(yīng)條件為：鹽酸1.5 mol/L、硫酸0.75 mol/L、氯化鈉35 g/L、液固比為L∶S=12∶1，80 ℃下反應(yīng)4.0 h，研究氯酸鈉與銀陽極泥中金的質(zhì)量比對金浸出率的影響，實驗結(jié)果如表2所示。研究結(jié)果顯示，當(dāng)氯酸鈉與銀陽極泥中金的質(zhì)量mNaClO3∶mAu=1.5∶1時，金的浸出率達(dá)到99.64 %并趨于穩(wěn)定，為保證金的浸出率優(yōu)選mNaClO3∶mAu=1.5∶1。

表2 酸浸渣的主要化學(xué)成分二 %

控制反應(yīng)條件為：鹽酸1.5 mol/L、硫酸0.75 mol/L、氯化鈉35 g/L、mNaClO3∶mAu=1.5∶1、反應(yīng)溫度為80 ℃、反應(yīng)時間4.0 h，研究液固比對金浸出率的影響，實驗結(jié)果如表3所示。研究結(jié)果顯示，當(dāng)液固比L∶S=8∶1時間，金的浸出率達(dá)到99.66 %并趨于穩(wěn)定，為保證金的浸出率優(yōu)選選液固比為L∶S=10∶1。

表3 酸浸渣的主要化學(xué)成分三 %

控制鹽酸、硫酸、氯化鈉的濃度分別為1.5 mol/L、0.75 mol/L和35 g/L，在80 ℃條件下進(jìn)行氯化浸出實驗。此時氯化浸出的最佳實驗條件：反應(yīng)時間4.0 h，氯酸鈉與銀陽極泥中金的質(zhì)量比mNaClO∶mAu=1.5∶1，液固比L∶S=10∶1。

4.2 金還原最佳工藝條件

以分金液為原料，分金液主要化學(xué)成分(mg/L)：Au 35656.32、Ag 27.35、Cu 3193.34、Fe 431.56、Pb 73.52、Bi 1673.28、Sb 81.23、Pd 48.72。進(jìn)行3組亞硫酸鈉還原金的試驗，均勻向分金液中噴入濃度為150 g/L亞硫酸鈉溶液，分別控制金還原電位分別為450 mV、550 mV和650 mV。3組實驗金還原后液和金粉化學(xué)成分分別如表4和表5所示。研究結(jié)果表明，還原金粉成分指標(biāo)都達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4134-2015中的IC-Au99.95質(zhì)量要求，當(dāng)控制還原電位為550 mV時，還原金粉成分符合ICAu99.95質(zhì)量要求，且能保證金較高的還原率；當(dāng)控制還原電位為450 mV時，金的還原率會提高，但同時金粉中雜質(zhì)元素含量也會升高；當(dāng)控制還原電位為650 mV時，金粉的純度更高，但金的還原率會降低。因此，綜合考慮優(yōu)選控制金還原終點電位為550 mV。

表4 金還原后液化學(xué)成分 mg/L

表5 金粉的化學(xué)成分 %

4.3 驗證性實驗

采用最佳“氯化浸出—亞鈉還原”試驗條件，開展3組工藝可行性驗證實驗。以銀陽極泥為原料，其分金渣成分、還原后液和金粉化學(xué)成分如表6、表7和表8所示。研究結(jié)果表明，金的平均浸出率達(dá)到99.51%，金的平均直收率為99.35%，金粉穩(wěn)定達(dá)到GB/T4134-2015中IC-Au99.95國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表6 分金渣主要成分 %

表7 金還原后液主要成分 mg/L

表8 還原金粉的化學(xué)成分 %

5 結(jié)論

提出一種“氯化分金—亞鈉還原”全濕法制備高品質(zhì)金粉工藝，對工藝的最佳試驗參數(shù)進(jìn)行了研究，驗證工藝的可行性。研究確定最佳氯化分金試驗條件：鹽酸1.5 mol/L、硫酸0.75 mol/L、氯化鈉35 g/L、反應(yīng)時間4.0 h、氯酸鈉與銀陽極泥中金的質(zhì)量比mNaClO3∶mAu=1.5、液固比L∶S=10∶1、反應(yīng)溫度80 ℃。最佳亞硫酸還原金條件：亞硫酸鈉150 g/L，還原終點電位550 mV。采用新工藝處理銀陽極泥金的平均浸出率為99.51%，平均直收率為99.35%，制備的金粉平均純度為99.992%，穩(wěn)定達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)IC-Au99.95質(zhì)量要求。