鉑鈀泥中金屬提取工藝優(yōu)化的研究

賈建華

(北方銅業(yè)股份有限公司垣曲冶煉廠， 山西 垣曲 043700)

垣曲冶煉廠貴金屬綜合回收系統(tǒng)是處理500 kt/a多金屬礦綜合捕集回收技術(shù)改造配套工程。鉑鈀泥金屬提取系統(tǒng)布置在貴金屬車間內(nèi)，與貴金屬同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，是《銅冶煉副產(chǎn)品及中間產(chǎn)品中稀貴金屬綜合回收利用的研究》科技成果工業(yè)化轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)實(shí)踐。2014年9月建成投產(chǎn)，主要是從貴金屬系統(tǒng)產(chǎn)出的鉑鈀泥中提取鉑、鈀、金、硒、碲、鉍、銅等產(chǎn)品。

設(shè)計(jì)工藝流程為：將鉑鈀泥配以適量的硫酸在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焙燒，氣體通過(guò)收集裝置收集為粗硒；焙燒渣用鹽酸、硫酸浸出，過(guò)濾，濾液加入適量的亞硫酸鈉提取碲，過(guò)濾后得到粗碲粉；鹽酸、硫酸浸出渣再用王水浸出，過(guò)濾后濾液依次用草酸、氯化銨等提取金、鉑、鈀。

自投產(chǎn)以來(lái)，雖然鉑鈀泥生產(chǎn)工藝流程打通了，但是還存在鉑鈀泥中鉑鈀含量低、直收率低、未實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，因此，成立了技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)小組，并于2017年4月10日開(kāi)始試驗(yàn)工作。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 試驗(yàn)原料

通過(guò)對(duì)焙燒物料進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)和取樣化驗(yàn)，共有1 961 kg焙燒渣，Se≤0.1%，可直接進(jìn)入下道工序。以1 961 kg焙燒渣進(jìn)行試驗(yàn)和生產(chǎn)，根據(jù)生產(chǎn)需要將焙燒渣分為14批次，加上試驗(yàn)前已經(jīng)處理的156 kg焙燒渣，經(jīng)分碲工序后產(chǎn)生物料41.74 kg(干量)作為1個(gè)批次，共15批次(合計(jì)焙燒渣2 117 kg)進(jìn)行試驗(yàn)生產(chǎn)，分金工序根據(jù)工藝要求合并為3批次。根據(jù)原料化驗(yàn)結(jié)果分析，試驗(yàn)原料有以下特點(diǎn)。

(1)原料銅含量偏低，其中13批次銅含量低于1.50%，1批次銅含量為3.6%。

(2)原料基體為鉍鹽，Bi含量為29%～49%。除鉍為預(yù)處理要點(diǎn)之一。

(3)原料金含量異常，相對(duì)較高，平均品位13 735 g/t。

(4)原料鉑鈀品位偏低，鉑的品位低于600 g/t有4批，平均品位1 106 g/t；鈀的品位低于3 000 g/t的有6批，平均品位4 836 g/t。

(5)原料碲含量較低, 碲含量為19 490 g/t～34 840 g/t。

試驗(yàn)開(kāi)展前，預(yù)先進(jìn)行了鉑鈀泥的焙燒，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、現(xiàn)存物料進(jìn)行了清點(diǎn)，對(duì)影響生產(chǎn)試驗(yàn)的物料清理完畢，以免對(duì)技術(shù)數(shù)據(jù)造成誤判。對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行試車、維護(hù)，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

1.2 主要儀器和設(shè)備

回轉(zhuǎn)窯1臺(tái)，鋼鈦反應(yīng)釜11臺(tái)，PSB450離心機(jī)4臺(tái)，PSB600離心機(jī)7臺(tái)，ICP等離子體光譜儀1臺(tái)，溶液輸送泵(氟合金)5臺(tái)，溶液輸送泵(氟合金)12臺(tái)。

2 優(yōu)化試驗(yàn)

鉑鈀泥生產(chǎn)工序包括漿化焙燒、分銅、沉銅、分碲、沉碲、沉鉍、置換和分金、沉金、氯化銨沉鉑、氨化和沉鈀等12道工序，各工序都要求有較高的技術(shù)操作水平和極強(qiáng)的責(zé)任心。試驗(yàn)中，針對(duì)物料的實(shí)際狀況和化學(xué)組成，提出了具體處理鉑鈀泥的工藝流程和方案，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 鉑鈀泥處理工藝流程圖

2.1 試驗(yàn)優(yōu)化過(guò)程

2.1.1 分碲鉍工序的改進(jìn)

原工藝：液固比4∶1、HCl濃度5 mol/L、浸出時(shí)間1 h；除銅工藝、貴碲置換,Na2CO3沉鉍，產(chǎn)品為堿式碳酸鉍。

改進(jìn)工藝：液固比5∶1、HCl濃度6 mol/L、浸出時(shí)間2 h；用NaHSO3沉碲， NaOH沉鉍，產(chǎn)品為氯氧鉍。

改進(jìn)原因：本次試驗(yàn)由于原料中Bi含量高，因此提高液固比、鹽酸濃度，便于Te、Bi的浸出。原料中Cu含量低因此省略了除銅工序。

碲的浸出、碲的還原、鉍的浸出、鉍的水解的原理見(jiàn)如下反應(yīng)式：

(1)

(2)

(3)

(4)

分碲鉍工序的特點(diǎn)：

(1)該批鉑鈀泥焙燒后形成的焙燒渣平均含Cu1.31%，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含Cu<1.50%時(shí)，可以將分銅工序和分碲鉍工序合并，減少金屬流失。

(2)處理低品位焙燒渣物料，分碲時(shí)對(duì)已溶解的金鉑鈀用鋅粉置換進(jìn)入分碲渣，不再用貴碲置換。

(3)本批焙燒渣含Bi高達(dá)29%～49%，沉碲時(shí)由于溶液中離子濃度過(guò)大，造成還原劑還原能力降低，加大了還原劑的用量，形成銅鉍共沉淀等問(wèn)題影響了粗碲的品位，含Te從85%降到了30%左右，應(yīng)以回收碲為主，粗碲可以再精制。

(4)沉鉍時(shí)因?yàn)殂G含量太高易結(jié)晶，需要補(bǔ)水加大溶液體積至原體積的1.8倍。

2.1.2 分金工序的改進(jìn)

原有工藝：王水分金、亞硫酸氫鈉沉金，沉金后液沉鉑。

改進(jìn)工藝：氯化分金、硫酸亞鐵沉金，沉金后液鋅粉置換。置換渣氯化分金，硫酸亞鐵沉金，沉金后液沉鉑。

改進(jìn)原因：

(1)采用王水分金，溶液中氮氧化物除盡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

(2)沉金后液鉑鈀含量低，鋅粉置換后氯酸鈉溶解可提高溶液中鉑鈀濃度。

金的浸出、鉑的浸出、鈀的浸出、金的還原原理見(jiàn)如下反應(yīng)式：

(5)

(6)

(7)

(8)

分金工序的特點(diǎn)：

(1)由于本批焙燒渣金品位較高，鉑鈀品位較低，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，采用硫酸亞鐵代替亞硫酸氫鈉沉金，可以減少鉑鈀的分散。

(2)用鋅粉置換出鉑鈀精礦，使金的回收率提高。

(3)分兩步沉金，可提高金的直收率。

2.1.3 分鉑鈀工序的改進(jìn)

原有工藝：鉑鈀液氯化銨沉鉑，氯鉑酸銨高溫灼燒后生成海綿鉑。沉鉑后液調(diào)節(jié)溶液pH8～10，濾液經(jīng)酸化-氨化3～4次后，水合肼還原，生成海綿鈀。

改進(jìn)工藝：鉑鈀液氯化銨沉鉑，氯鉑酸銨高溫灼燒后生成海綿鉑。沉鉑后液調(diào)節(jié)溶液pH8～10，濾液經(jīng)酸化-氨化3～4次后，水合肼還原生成海綿鈀。酸洗液沉碲、鉍、銅。

改進(jìn)原因：鋅粉置換液、酸洗液中含有鉍、碲、銅等元素，重返分碲工序能提高碲、鉍、銅回收率；

鉑的灼燒、鈀的還原原理見(jiàn)如下反應(yīng)式：

(9)

(10)

分鉑鈀工序的特點(diǎn)：

(1)溶液沉銅鉍后，鉍直收率提高了9.9%。

(2)沉金后液鋅粉置換富集鉑、鈀，處理焙燒渣品位可降至Pt 1 000 g/t、Pd 3 000 g/t。

(3)用氯化的方法將鉑鈀精礦溶解，硫酸亞鐵沉金，氯化銨分離鉑，進(jìn)入精制工序。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)近4個(gè)月的試驗(yàn)，共處理2 117 kg焙燒渣。產(chǎn)品產(chǎn)量、品位、直收率及回收率見(jiàn)表1。

3 結(jié)論和建議

通過(guò)試驗(yàn)解決了鉑鈀品位低、含鉍高等技術(shù)難題，完成了試驗(yàn)任務(wù)。海綿金、海綿鉑、粗鉍產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，金屬回收率達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

(1)鉑鈀泥金屬提取工藝可處理低品位焙燒渣(Pt 1 100 g/t～4 000 g/t、Pd 4 800 g/t～ 15 000 g/t)。

(2)針對(duì)試驗(yàn)物料特性，改進(jìn)了分碲鉍工序，省去了分銅工序，貴碲置換改為鋅粉置換。通過(guò)改變液固比與鹽酸濃度，提高碲、鉍浸出率。重新制定了分金工序，通過(guò)鋅粉置換沉金液，置換渣氯化溶解，提高溶液中鉑鈀含量，解決了物料中鉑鈀含量低帶來(lái)的難題。增加了二次沉金工序，提高了金的直收率。優(yōu)化了分鉑鈀工序，置換液、酸化液重返分碲工序，提高了碲、鉍的回收率。

(3)原料中碲含量低，造成直收率偏低。粗碲品位低是因鉍含量太高，鉍共沉淀所致，如再提高粗碲中碲的含量，會(huì)造成碲、鉍的損失，碲的直收率將會(huì)降低(碲價(jià)格約為鉍價(jià)格的5倍)，影響經(jīng)濟(jì)效益。

表1 產(chǎn)品產(chǎn)量、直收率、回收率匯總

(4)本次試驗(yàn)因物料特性而省去了沉銅工序，如焙燒渣銅含量大于1.5%時(shí)，增加沉銅工序，對(duì)回收率、直收率指標(biāo)會(huì)造成一定影響。

(5)通過(guò)試驗(yàn)，初步確定焙燒渣的最低品質(zhì)要求：Pt>1 000 g/t、Pd>3 000 g/t、Au>1 000 g/t，如果焙燒渣含量低于上述要求，需多次富集，會(huì)導(dǎo)致增加運(yùn)行成本，降低直收率和回收率。

(6)每批次鉑鈀泥提取前，需要分析原料特性，及時(shí)調(diào)整優(yōu)化工藝流程。

(7)由于提取工藝關(guān)鍵點(diǎn)較多，化驗(yàn)結(jié)果對(duì)操作的指導(dǎo)性強(qiáng)，要求操作人員充分利用化驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)容易搞混的地方要標(biāo)識(shí)標(biāo)志準(zhǔn)確清晰，減少不當(dāng)操作，杜絕跑冒滴漏，提高金屬回收率和直收率，提高企業(yè)效益。