高雜貴金屬廢水渣處理工藝的研究與應(yīng)用*

宋宏儒，朱紀(jì)念，陳國舉，馬玉天，吳建明

(金川集團(tuán)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(huán)境污染問題成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)[1]，減少冶煉過程中廢水、廢氣、廢渣的排放，大力推進(jìn)節(jié)能減排，發(fā)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(chuàng)新[3]，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。目前，國內(nèi)外貴金屬精煉隨著資源緊缺[4]，生產(chǎn)原料成份越來越復(fù)雜，產(chǎn)生的廢水渣中鉑、鈀、金、銀、硒等稀貴金屬含量呈現(xiàn)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(tǒng)精煉[6]，由于火法處理工藝路線長，導(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)，實(shí)現(xiàn)渣中有價(jià)金屬的綜合回收，具有十分重要的作用[8]。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)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(tài)存在[9]，與硫酸反應(yīng)后以離子形態(tài)進(jìn)入浸出后液，貴金屬主要以單質(zhì)和難溶的硫化物形態(tài)存在，硫酸浸出后富集在浸出渣中，從而達(dá)到貴金屬與賤金屬的分離[10]。主要的化學(xué)反應(yīng)方程式如下:

2.2 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為某貴金屬冶煉廠含金、鉑、鈀、銀、硒元素的生產(chǎn)廢水進(jìn)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(xué)成份(%)

2.3 試驗(yàn)方案

稱取一定量的廢水中和渣，加入硫酸進(jìn)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(yàn)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(jìn)行計(jì)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(yàn)

在硫酸濃度100g/L、反應(yīng)溫度85～90℃、反應(yīng)1.5h的條件下，采用不同的液固比，對貴金屬廢水渣進(jìn)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(jīng)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(shí)驗(yàn)中當(dāng)固液比大于1∶6時(shí)，貴金屬的富集效果較差，浸出液發(fā)混不透明。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)固液比為1∶8時(shí)，貴金屬的富集效果最好，其中Ag富集倍數(shù)為2～3倍，Au富集倍數(shù)為10～12倍，Pd富集倍數(shù)為5～7倍，Pt富集倍數(shù)為6～8倍，Se富集倍數(shù)為6～7倍，說明利用硫酸浸出貴金屬廢水渣時(shí)，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(dá)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(yàn)

在液固比1∶8、反應(yīng)溫度85～90℃、反應(yīng)時(shí)間1.5h的條件下，采用不同的硫酸濃度，對貴金屬廢水渣進(jìn)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(shí)驗(yàn)中當(dāng)硫酸濃度較低時(shí)，浸出液顏色呈紅色，不透明，當(dāng)加入硫酸濃度為125g/L時(shí)，渣率下降幅度不大，趨于穩(wěn)定。當(dāng)加入硫酸為100g/L時(shí)，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(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 不同溫度下的硫酸浸出試驗(yàn)

在液固比1∶8、硫酸濃度100g/L、反應(yīng)時(shí)間1.5h的條件下，采用不同的反應(yīng)溫度，對貴金屬廢水渣進(jìn)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(wěn)定，只是在浸出液中存在差異，試驗(yàn)表明:在酸度為100g/L、固液比為1∶8時(shí)，當(dāng)浸出溫度為65～75℃時(shí)，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(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，為降低能耗指標(biāo)，建議用常溫浸出。

3.4 不同浸出時(shí)間下硫酸浸出試驗(yàn)

在液固比1∶8、硫酸濃度100g/L、反應(yīng)溫度60～75℃的條件下，采用不同的反應(yīng)時(shí)間，對貴金屬廢水渣進(jìn)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(shí)間的浸出渣成份表(g/t)

表9 不同浸出時(shí)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(shí)間下浸出時(shí)，渣率隨著浸出時(shí)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(dāng)浸出時(shí)間為1.5h時(shí)，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(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 貴金屬廢水渣硫酸浸出工業(yè)化試生產(chǎn)

綜合考慮固液比、酸度、溫度、反應(yīng)時(shí)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(shí)間為1.5h時(shí)、浸出溫度為65～75℃的條件下，進(jìn)行了工業(yè)化試生產(chǎn)，對生產(chǎn)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(yàn)表明:在固液比為1∶8、硫酸濃度為100g/L、浸出時(shí)間為1.5h時(shí)、浸出溫度為65～75℃的條件下，銀硒廢水中和渣硫酸浸出工業(yè)化生產(chǎn)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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)過程設(shè)備運(yùn)行良好，操作方便，成體低、環(huán)境污染小、技術(shù)條件易控制，浸出渣將全部投入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行硫酸化焙燒回收硒后，再進(jìn)入金銀硒生產(chǎn)線處理，整個(gè)工藝流暢，稀貴金屬的直收率得到了有效保障，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論

(1)在固液比為1∶8、硫酸濃度為100g/L、浸出時(shí)間為1.5h時(shí)、浸出溫度為65～75℃的條件下，貴金屬廢水渣經(jīng)硫酸浸出工業(yè)化生產(chǎn)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(dá)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(jīng)硫酸浸出后，浸出渣可將全部返回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行硫酸化焙燒化處理，直接進(jìn)入濕法精煉系統(tǒng)分離提純?？蓪?shí)現(xiàn)貴金屬廢水渣在貴金屬精煉系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)，大大縮短稀貴金屬精煉工藝的生產(chǎn)周期，最大限度地減少了稀貴金屬流失。實(shí)現(xiàn)了資源的綜合回收利用。

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