分金過(guò)程浸出有價(jià)金屬的試驗(yàn)研究

方 準(zhǔn)，房孟釗，黃向祥，余 珊

（1.大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北黃石 435002；2.有色金屬冶金與循環(huán)利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北黃石 435002）

目前，大部分銅陽(yáng)極泥處理采用全濕法流程［1～9］，即陽(yáng)極泥蒸硒、蒸硒渣稀硫酸浸出銅、脫銅渣氧化浸出金、脫金渣氨水浸出銀（或亞鈉溶液浸出銀）等工序，金與銀浸出率較高，操作簡(jiǎn)單，有能耗低、流程短等優(yōu)點(diǎn)，但在浸出工序中未考慮碲、鉍等其它有價(jià)金屬的回收［10～14］。大冶有色金屬有限責(zé)任公司針對(duì)銅陽(yáng)極泥的處理，采用焙燒—濕法工藝回收銅陽(yáng)極泥中的有價(jià)金屬，即硫酸化焙燒、水浸脫銅、氯酸鈉氧化脫金、鉑、鈀、液氨分銀等浸出工序，主要回收銅陽(yáng)極泥中的硒、銅、金、銀、鉑、鈀六種有價(jià)金屬，另外回收一部分的碲、鉍，碲、鉍分散于脫銅后液、分銀精礦和鉑鈀精礦中。在整個(gè)濕法流程中，碲的總回收率達(dá)不到50%，而鉍的總回收率更低。因?yàn)轫凇G大部分在鉑鈀精礦中富集，所以目前主要通過(guò)鉑鈀精礦對(duì)碲、鉍進(jìn)行回收，而鉑鈀精礦的來(lái)源是分金工序中得到分金液，在分金液中還原沉金，再分步液堿中和水解沉淀—鋅粉置換沉金后液中的碲、鉍、金、鉑、鈀的一種有價(jià)金屬精礦。為了有效提高碲、鉍的回收率，而碲、鉍的濕法浸出主要發(fā)生在分金工序中，因此在保證金、鉑、鈀較高的浸出率的前提下，優(yōu)化濕法分金過(guò)程，提高碲、鉍有價(jià)金屬的浸出率，對(duì)后續(xù)回收工序具有重要意義。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

水浸脫銅渣是蒸硒渣進(jìn)行水浸分銅處理之后產(chǎn)出的富集貴金屬的重要原料。其中主要成分見表1。

表1 水浸脫銅渣中金屬含量

1.2 試驗(yàn)方法

對(duì)水浸脫銅渣進(jìn)行氯化氧化浸出，貴金屬的浸出率均較高，但碲、鉍的浸出率較低，進(jìn)一步造成碲、鉍的分散損失。因此，取一定量的水浸脫銅渣，通過(guò)電位的精準(zhǔn)化控制的方法，探索反應(yīng)時(shí)間、工業(yè)硫酸的加入量、工業(yè)鹽的加入量、水浸脫銅渣的粒度、液固比等分別對(duì)碲與鉍浸出率的影響。通過(guò)工藝參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)，在保證金、鉑、鈀較高的浸出率的基礎(chǔ)上，最大程度地提高分金過(guò)程中碲、鉍的浸出率，減少碲、鉍金屬的分散，提高最終的回收率。

1.3 試驗(yàn)原理

水浸脫銅渣中分金過(guò)程的主要反應(yīng)原理如下所示：

2 結(jié)果與討論

2.1 探索試驗(yàn)

以目前生產(chǎn)上分金工序的參數(shù)控制為參照，取100 g水浸脫銅渣，加入400 mL自來(lái)水即液固比4∶1，加入9 mL的工業(yè)級(jí)98%H2SO4，再加入工業(yè)鹽NaCl達(dá)到44 g／L，升溫至85℃，再緩慢地加入工業(yè)級(jí)氯酸鈉，達(dá)到12 g／L，停止氯酸鈉的加入后，恒溫繼續(xù)反應(yīng)2 h，再冷卻降溫，過(guò)濾得到分金液。分金液的化驗(yàn)結(jié)果見表2，分金過(guò)程中金、鉑、鈀的浸出率很高，幾乎全部進(jìn)入分金液中，銀的浸出率很低，全部富集到脫金渣中，為后續(xù)液氨分銀提供很好的基礎(chǔ)，但是碲與鉍的浸出率不高，即碲的浸出率為78.26%，鉍的浸出率為43.51%。所以，在后續(xù)的優(yōu)化試驗(yàn)中不再分析金、銀、鉑、鈀的浸出率，只針對(duì)提高碲與鉍的浸出率，通過(guò)電位的精細(xì)化控制，優(yōu)化分金過(guò)程中反應(yīng)條件，找到較佳的工藝參數(shù)。

表2 分金液的化驗(yàn)結(jié)果與浸出率

2.2 優(yōu)化試驗(yàn)

分金過(guò)程需要優(yōu)化的主要控制條件為：反應(yīng)時(shí)間、濃硫酸的加入量、工業(yè)鹽的加入量、水浸脫銅渣的粒度、氯酸鈉的加入量、液固比，其中氯酸鈉的加入量是通過(guò)電位的精細(xì)化控制的。

1.取3份100 g水浸脫銅渣，液固比4∶1，加入9 mL H2SO4，NaCl達(dá)到44 g／L，恒溫85℃，緩慢加入氯酸鈉，實(shí)時(shí)監(jiān)控電位變化，電位達(dá)到1 150 mV時(shí)停止加入氯酸鈉，分別在不同的反應(yīng)時(shí)間條件下完成分金過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果見表3，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，碲與鉍的浸出率不斷提高，碲的浸出率增幅很大，鉍的浸出率增幅較小，綜合考慮，分金過(guò)程的較佳反應(yīng)時(shí)間為4 h。

表3 不同反應(yīng)時(shí)間條件下的分金液含量與浸出率

2.取3份100 g水浸脫銅渣，液固比4∶1，加入NaCl量達(dá)到44 g／L，恒溫85℃，緩慢加入氯酸鈉，終點(diǎn)電位1 150 mV，反應(yīng)時(shí)間4 h，分別在不同的酸量條件下完成分金過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果見表4，隨著酸量的增加，碲與鉍的浸出率不斷提高，在加入的濃硫酸量超過(guò)10 mL后，碲與鉍的浸出率增幅較小，因?yàn)榭紤]到后續(xù)工序需要大量的液堿中和水解，所以在分金過(guò)程中加入10 mL的酸量為最合適。

表4 不同酸量條件下的分金液含量與浸出率

3.取3份100 g水浸脫銅渣，液固比4∶1，加入10 mL H2SO4，恒溫85℃，緩慢加入氯酸鈉，終點(diǎn)電位1 150 mV，反應(yīng)時(shí)間4 h，分別在加入不同量的工業(yè)鹽條件下完成分金過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果見表5，隨著NaCl量的不斷增加，碲的浸出率先增大后減小，鉍的浸出率不斷提高。在加入50 g／L NaCl時(shí)，碲的浸出率達(dá)到最高，為95.55%；在加入56 g／L NaCl時(shí)，鉍的浸出率達(dá)到79.35%，但碲的浸出率卻降低，說(shuō)明過(guò)量的氯化鈉對(duì)于鉍的浸出影響較大，對(duì)碲的浸出有一定的抑制作用。綜合考慮，分金過(guò)程中氯化鈉的加入量50 g／L比較合適。

表5 不同NaCl量條件下的分金液含量與浸出率

4.取3份100 g水浸脫銅渣，其中兩份水浸脫銅渣進(jìn)行研磨為0.074 mm、0.038 mm，分別完成分金過(guò)程。液固比4∶1，加入10 mL H2SO4，NaCl達(dá)到50 g／L，恒溫85℃，緩慢加入氯酸鈉，電位達(dá)到1 150 mV時(shí)停止加入氯酸鈉，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間4 h。試驗(yàn)結(jié)果見表6，隨著水浸脫銅渣粒度的減小，碲與鉍的浸出率逐漸提高，但是增幅較小。說(shuō)明水浸脫銅渣的粒度對(duì)碲與鉍的浸出率影響不大，考慮生產(chǎn)上不增加成本的基礎(chǔ)上，選擇不對(duì)水浸脫銅渣進(jìn)行研磨。

表6 不同粒度條件下的分金液含量與浸出率

5.取5份100 g水浸脫銅渣，85℃，液固比4∶1，加入 NaCl量達(dá)到50 g／L，加入10 mL H2SO4，反應(yīng)時(shí)間4 h，緩慢加入一定量的氯酸鈉，分別在不同的終點(diǎn)電位條件下完成分金過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果見表7，隨著終點(diǎn)電位的不斷提高，碲與鉍的浸出率不斷增加，在電位超過(guò)1 110 mV以后，碲與鉍的浸出率增幅減緩，考慮到氯酸鈉的加入量過(guò)大的話，不利于后續(xù)亞鈉還原沉金工序，因此選擇終點(diǎn)電位為1 110 mV，此時(shí)碲的浸出率達(dá)到94%以上，鉍的浸出率達(dá)到75%以上。

表7 不同電位條件下的分金液含量與浸出率

6.取4份100 g水浸脫銅渣，加入NaCl達(dá)到50 g／L，加入10 mL H2SO4，緩慢加入氯酸鈉，終點(diǎn)電位1 110 mV，恒溫85℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，分別在不同液固比的條件下完成分金過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果見表8，隨著液固比的逐漸提高，碲與鉍的浸出率逐漸增大，在液固比達(dá)到5∶1以后，碲與鉍的浸出率增幅有所減緩，考慮到后續(xù)污水處理成本較高，在分金過(guò)程中選擇液固比5∶1比較理想，碲的浸出率為96.56%，鉍的浸出率為80.19%。

表8 不同液固比條件下的分金液含量與浸出率

3 結(jié) 論

1.針對(duì)水浸脫銅渣中分金過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，得到貴金屬金、鉑、鈀的浸出率很高；銀浸出率很低，全部富集在脫金渣中；水浸脫銅渣的粒度對(duì)碲與鉍的浸出率影響很小。

2.通過(guò)對(duì)分金過(guò)程的精細(xì)化電位控制，在保證貴金屬高浸出率的基礎(chǔ)上，最大程度地提高碲與鉍的浸出率，得到比較理想的控制條件為：恒溫85℃，液固比5∶1，加入NaCl量達(dá)到50 g／L，濃硫酸達(dá)到10 mL／L，緩慢加入氯酸鈉，終點(diǎn)電位為1 110 mV，反應(yīng)時(shí)間4 h。

3.在較佳的試驗(yàn)條件下，碲的浸出率達(dá)到96.56%，鉍的浸出率達(dá)到80.19%。