氯化法浸金工藝研究與實踐

張文岐， 熊亞東

(1.河南省黃金資源綜合利用重點實驗室， 河南 三門峽 472000； 2.河南中原黃金冶煉廠有限責任公司， 河南 三門峽 472000)

黃金濕法冶煉工藝主要是氰化法，氰化法提金流程所得的置換金泥是提金的中間原料，一般采用濕法精煉工藝回收金銀，濕法精煉金一般要經(jīng)過置換金泥預(yù)浸脫鋅、預(yù)浸渣一次氯化浸出、粗金還原、二次氯化浸出、一次金還原精煉等幾個工序獲得成品金粉。

置換金泥需經(jīng)過預(yù)浸工藝除去其中過量的鋅粉和部分雜質(zhì)，所得預(yù)浸渣再進行一次氯化浸出，將渣中的Au及其余雜質(zhì)金屬溶解到氯化浸出液中，而銀則以AgCl的形式進入氯化浸出渣中[1-3]。氯化浸出渣中的AgCl經(jīng)鐵粉置換后得粗銀粉，粗銀粉熔鑄陽極板進行電解可得成品銀粉[4-5]。Au進入氯化浸出液中經(jīng)還原工序獲得含金品位60%～98%的粗金，粗金經(jīng)二次氯浸后，所得溶液還原可得一次金成品。

某公司原有氯化浸出工藝采用氯氣，氯氣屬于重大危險源，存在安全隱患，而且采用氯氣浸出時車間環(huán)境比較惡劣，同時氯氣浸出時間要12 h才能保證金的浸出率，氯浸時間過長造成生產(chǎn)周期長，資金積壓嚴重。該公司經(jīng)過改進，改用氯酸鈉取代氯氣浸出，解決了氯氣浸出時間過長的問題，但由于應(yīng)用時間過短，工藝控制條件的波動造成一次氯化浸出金的浸出率偏低，浸出率在70%以下，大部分未溶解的金進入氯浸渣從而進入陽極板，導(dǎo)致陽極板含金過高，電解效率偏低，電銀不合格。為解決氯酸鹽氯化浸出率低的難題，本文探究了氯酸鹽氯化浸出的工藝條件，以獲得最佳的提金效果，為其他黃金濕法冶煉企業(yè)提供參考。

1 試驗原理

置換金泥經(jīng)預(yù)浸處理后，預(yù)浸渣中含金銀和部分未完全反應(yīng)的賤金屬，本研究氯化浸出介質(zhì)為鹽酸，氯化浸出劑為氯酸鈉，其與預(yù)浸渣中的金銀和其他雜質(zhì)可能發(fā)生的化學反應(yīng)見式(1)～(11)。

(1)

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2 試驗原料及方法

2.1 預(yù)浸渣成分分析

本研究中預(yù)浸渣經(jīng)烘干、混勻、縮分后制成100 g/份若干份待用，該樣品呈深灰色，粒度較細。試驗樣品主要化學成分分析結(jié)果見表1，金和銀的物相分析結(jié)果見表2、表3。

表1 預(yù)浸渣化學成分 %

表2 預(yù)浸渣中金物相分析結(jié)果 %

表3 預(yù)浸渣中銀物相分析結(jié)果 %

從表1中可以看出，預(yù)浸渣中金銀含量達到60%，其余雜質(zhì)銅、鉛、鋅分別為1.03%、2.38%、7.26%，從金、銀的物相分析結(jié)果來看，金銀絕大部分呈單質(zhì)狀態(tài)存在。

2.2 試驗方法

根據(jù)氯浸的工藝條件，分別進行了單一影響因素試驗和正交試驗，找出試驗中較優(yōu)的工藝條件進行工業(yè)生產(chǎn)，確定出工業(yè)生產(chǎn)中預(yù)浸渣氯浸時的最佳工藝條件。

試驗步驟：準確稱量試驗所用預(yù)浸渣100 g，按照一定的液固比在燒杯中攪拌調(diào)漿，按比例加入一定量的鹽酸，待料液攪拌均勻進行加熱升溫，升溫至合適的溫度，開始緩慢加入適量氯酸鈉進行氯化浸出。待反應(yīng)結(jié)束后，將料液進行過濾，所濾氯浸渣烘干稱重并取樣化驗，計算金的浸出率。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 氯酸鈉用量對金浸出率的影響

按液固比4∶1用水漿化100 g預(yù)浸渣，鹽酸用量60 g/L，分別加入氯酸鈉20 g、25 g、30 g、35 g、40 g、45 g，反應(yīng)溫度控制在60 ℃，反應(yīng)時間1 h，試驗結(jié)果見圖1。

圖1 氯酸鈉用量對金浸出率影響

圖1表明，隨著氯酸鈉用量的增加，預(yù)浸渣中金的浸出率逐步增加。當氯酸鈉加入量為350 kg/t時，金的浸出率趨于穩(wěn)定。如果再加入氯酸鈉，浸出率上升不明顯，且反應(yīng)冒出大量氯氣。加入少量氯酸鈉時金的浸出率較低，是因為氯酸鈉生產(chǎn)的氯氣先與賤金屬反應(yīng)，與金反應(yīng)較少，導(dǎo)致金浸出率較低。有大量氯氣冒出時，表示氯酸鈉用量已過量，大部分生成的氯氣不能與預(yù)浸渣反應(yīng)，金的浸出率不再升高，氯酸鈉加入量為350 kg/t時，條件最佳。

3.2 液固比對金浸出率的影響

按液固比3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1分別用水漿化100 g氯浸渣，鹽酸用量60 g/L，加入等量的氯酸鈉35 g，反應(yīng)溫度控制在60 ℃，反應(yīng)時間1 h，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 液固比對金浸出率的影響

圖2表明，起初隨著液固比的增大，金的浸出率逐漸上升。當液固比為5∶1時，繼續(xù)增大液固比，金的浸出率有所降低。液固比較小時，預(yù)浸渣中銀形成氯化銀沉淀，導(dǎo)致液固比更小，不利于金的浸出。試驗過程中反映出液固比過大時反應(yīng)速率過慢，反應(yīng)時間不夠，不利于金的浸出。液固比為5∶1時，條件最佳。

3.3 鹽酸用量對金浸出率的影響

按液固比5∶1用水漿化100 g氯浸渣，鹽酸用量分別為40 g/L、50 g/L、60 g/L、70 g/L、80 g/L，加入氯酸鈉35 g，反應(yīng)溫度控制在60 ℃，反應(yīng)時間1 h。試驗結(jié)果見圖3。

圖3 鹽酸用量對金浸出率的影響

圖3表明，隨著鹽酸用量增加，金的浸出率隨之上升，因為鹽酸與氯酸鈉反應(yīng)生成氯氣。當鹽酸量不足時，生成等量氯氣需消耗更多的氯酸鈉，導(dǎo)致金的浸出率較低。鹽酸過量時，多余的鹽酸并不參與反應(yīng)。鹽酸用量在70g/L左右時，金浸出率趨于穩(wěn)定。

3.4 浸出溫度對金浸出率的影響

按液固比5∶1用水漿化100 g氯浸渣，鹽酸用量為70 g/L，加入氯酸鈉35 g，浸出溫度分別控制在50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃，浸出時間1 h。試驗結(jié)果見圖4。

圖4 浸出溫度對金浸出率的影響

圖4表明，隨著浸出溫度的升高，金的浸出率有所上升。溫度較低時，氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)速率過慢，不利于金的浸出，浸出溫度溫在70 ℃時，金的浸出率趨于穩(wěn)定，浸出溫度80 ℃時浸出率達到95.19%。

3.5 浸出時間對金浸出率的影響

按液固比5∶1用水漿化100 g氯浸渣，鹽酸用量為70 g/L，加入氯酸鈉35 g，浸出溫度控制在80 ℃，反應(yīng)時間分別為0.5 h、1 h、1.5 h、2 h，試驗結(jié)果見圖5。

圖5表明，隨著浸出時間的延長，金的浸出率有所上升。浸出時間延長使得氯酸鈉與預(yù)浸渣中金屬反應(yīng)的更加充分，當浸出時間在1.5 h左右時，金的浸出率趨于穩(wěn)定。浸出時間為1.5時浸出率達到97.11%。

3.6 正交試驗

根據(jù)上述單因素試驗結(jié)果，氯酸鈉和鹽酸用量對金的浸出率影響較大。根據(jù)理論計算與試驗，確定出較優(yōu)條件氯酸鈉用量350 kg/t，鹽酸用量70 g/L適用于生產(chǎn)需求，不再做進一步的研究。為了研究其他影響因素對預(yù)浸渣中金浸出率的影響，做了以下正交試驗。正交試驗因素水平表如表4。

按表4條件進行試驗，得到的結(jié)果如表5所示。

表4 正交試驗因素水平表

表5 正交試驗計算結(jié)果

通過表5計算分析可見浸出溫度的極值較大而浸出液固比和浸出時間極值較小。說明在氯化法浸出預(yù)浸渣中的金時主要影響因素為浸出溫度，而浸出時間對試驗的影響最小。在工業(yè)生產(chǎn)時應(yīng)保證浸出溫度和合適的液固比，可從根本上解決浸出率較低的問題。

3.7 工業(yè)擴大試驗

按正交試驗確定的最佳條件氯酸鈉用量350 kg/t，鹽酸用量70 g/L，料液液固比為6∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間1.5 h，進行了工業(yè)擴大試驗，試驗結(jié)果如表6所示。

表6 工業(yè)擴大試驗結(jié)果 %

從表6可以看出，對5批預(yù)浸渣進行處理，金的平均浸出率達到94.60%，達到預(yù)計的浸出率，解決了生產(chǎn)上預(yù)浸渣中浸出率較低的問題。

4 結(jié)論

1) 對黃金濕法冶煉獲得的金泥進行了氯化浸出試驗，試驗結(jié)果表明，采用氯酸鈉和鹽酸介質(zhì)進行氯化浸出可完全替代原有氯氣，而且可以達到與氯氣同樣的浸出效果，工業(yè)應(yīng)用浸出率達到94.60%。但要注意，在氯酸鈉儲存及使用過程中，應(yīng)嚴格按照?；肥褂靡?guī)范進行管理，按照分區(qū)儲存的原則，儲存于陰涼、通風的庫房，遠離火種、熱源。

2) 通過試驗研究獲得金泥預(yù)浸渣氯化浸出的最佳條件為：氯酸鈉用量350 kg/t，鹽酸用量70 g/L，料液液固比為5∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間1.5 h，最佳條件下工業(yè)擴大試驗中金的浸出率可達到97.65%。