分金壓榨工序的優(yōu)化研究

桂曉凱，梁柱俊

（江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

某銅冶煉廠金生產(chǎn)線(xiàn)以銅陽(yáng)極泥為原料，采用“預(yù)處理脫雜-硫酸化焙燒-水浸分銅-氯化分金-金還原”的方法得到金粉［1］。在氯化分金工序過(guò)程中，金以絡(luò)合物HAuCl4形態(tài)存在于分金溶液，銀則以AgCl沉淀存在于分金渣中［2］，采用壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離［3］，為后續(xù)生產(chǎn)提供條件。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，壓濾機(jī)不能實(shí)現(xiàn)固液完全分離，分金渣會(huì)夾帶分金液，使得部分金液進(jìn)入渣中，造成金的流失。渣中的金最終會(huì)進(jìn)入粗銀粉，降低粗銀粉的純度［4］。因此，優(yōu)化分金壓榨工序，降低渣中金的含量，對(duì)提高金的回收率及粗銀粉的純度具有重要意義。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)原料與儀器

試驗(yàn)原料是某銅冶煉廠正常生產(chǎn)的分金渣，其主要化學(xué)成分如表1所示。

表1 分金渣的化學(xué)成分 %

試驗(yàn)設(shè)備主要有：萬(wàn)能電子天平，JA31001，天津市慶達(dá)試驗(yàn)儀器公司；電子恒速攪拌器，JHS-1/90，杭州儀表電機(jī)廠；旋片式真空泵，2XZ-4，北京永興明醫(yī)療儀表公司。

2.2 試驗(yàn)原理

某銅冶煉廠分金工藝以銅陽(yáng)極泥中間物料蒸硒渣為原料［5］，蒸硒渣經(jīng)水浸分銅后直接進(jìn)行氯化分金，得到分金渣和分金液，其工藝流程如圖1所示。

圖1 處理工藝

氯化分金工藝采用混酸介質(zhì)體系，在強(qiáng)酸性氣氛下，金與氯生成HAuCl4存在于分金溶液，銀生成氯化銀進(jìn)入渣中，從而實(shí)現(xiàn)金與銀的分離，為后續(xù)工序提純金、銀稀貴金屬提供條件。其主要化學(xué)反應(yīng)方程式如式（1）和式（2）所示。

2.3 試驗(yàn)方法

取分金渣干重約為500g，精確至0.01g，按照試驗(yàn)要求固液比，加水至設(shè)定液位；用電子恒速攪拌器攪拌漿化；然后采用真空泵進(jìn)行固液分離，分離過(guò)程中加水漂洗；分金渣稱(chēng)量重量，分金液測(cè)量體積。試驗(yàn)結(jié)束后取分金渣進(jìn)行化驗(yàn)，分析其中的元素含量。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 漿化時(shí)間對(duì)分金渣中金含量的影響

分金渣干重約為500g，按照固液比1∶2，加水至設(shè)定液位；用電子恒速攪拌器攪拌漿化，漿化時(shí)間分別設(shè)定為5min、10min、15min、20min、25min；然后采用真空泵進(jìn)行固液分離，分離過(guò)程中加水漂洗，漂洗時(shí)間設(shè)定為15min。試驗(yàn)結(jié)后束后取樣化驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 分金渣中金含量隨漿化時(shí)間的變化情況

從圖2可知，隨著漿化時(shí)間的增加，分金渣中金含量呈下降趨勢(shì)，但每段的下降趨勢(shì)有所不同。在5～10min內(nèi)，分金渣中金含量急劇下降；10～15min內(nèi)，分金渣中金含量緩慢下降；15～25min內(nèi)，分金渣中金含量雖略有下降，但基本保持不變。產(chǎn)生這種響應(yīng)效果的原因是分金渣顆粒表面附著的以HAuCl4為主的溶質(zhì)，可逐漸溶解進(jìn)入溶液中，該溶解行為的本質(zhì)驅(qū)動(dòng)力是分金渣顆粒表面與溶液中溶質(zhì)的濃度差，濃度差越大，溶解速度越快。在0～15min內(nèi)，溶質(zhì)快速溶解，同時(shí)二者濃度差逐漸降低，在15min之后到達(dá)極限值，難以產(chǎn)生明顯的傳質(zhì)行為。從節(jié)能增效的角度上講，確定漿化時(shí)間15min為宜。

3.2 漿化固液比對(duì)分金渣中金含量的影響

分金渣干重約為500g，漿化固液比分別設(shè)定為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5，分別加水至設(shè)定液位；用電子恒速攪拌器攪拌漿化，漿化時(shí)間設(shè)定為5min；然后采用真空泵進(jìn)行固液分離，分離過(guò)程中加水漂洗，漂洗時(shí)間設(shè)定為15min。試驗(yàn)結(jié)束后取樣化驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 分金渣中金含量隨漿化固液比的變化情況

從圖3可知，隨著漿化固液比的增加，分金渣中金含量呈下降趨勢(shì)，但每段的下降趨勢(shì)有所不同。在（1∶1）～（1∶2）內(nèi)，分金渣中金含量急劇下降；（1∶2）～（1∶3）內(nèi)，分金渣中金含量緩慢下降；（1∶3）～（1∶5）內(nèi)，分金渣中金含量雖略有下降，但基本保持不變。說(shuō)明提高漿化固液比，可顯著降低分金渣中金的含量。產(chǎn)生這種響應(yīng)效果的原因有兩點(diǎn)：一是提高固液比增加分金渣與溶解表面的接觸面積，可促進(jìn)溶質(zhì)的傳質(zhì)行為，提高溶解效率；二是提高固液比可降低溶液中溶質(zhì)的極限濃度，提高溶液中溶質(zhì)的容量。但當(dāng)固液比超過(guò)1∶3之后，其效果已微乎其微。從廢水零排放的角度來(lái)看，最佳漿化固液比選擇1∶3為宜。

3.3 漂洗時(shí)間對(duì)分金渣中金含量的影響

分金渣干重約為500g，按照固液比1∶3，加水至設(shè)定液位；用電子恒速攪拌器攪拌漿化，漿化時(shí)間設(shè)定為10min；然后采用真空泵進(jìn)行固液分離，分離過(guò)程中加水漂洗，漂洗時(shí)間分別設(shè)定為5min、10min、15min、20min、25min。試驗(yàn)結(jié)束后取樣化驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 分金渣中金含量隨漂洗時(shí)間的變化情況

從圖4中可知，隨著漂洗時(shí)間的增加分金渣中金含量呈下降趨勢(shì)，但每段的下降趨勢(shì)有所不同。在5～10min內(nèi)，分金渣中金含量急劇下降；10～15min內(nèi)，分金渣中金含量緩慢下降；15～25min內(nèi)，分金渣中金含量雖略有下降，但基本保持不變。漂洗的本質(zhì)是利用流體在固體表面的快速流動(dòng)，從而使固體表面的附著可溶物溶解。根據(jù)伯努利原理，流體的流速越快，其壓強(qiáng)越小。與濃度差一樣，壓力差同樣是溶質(zhì)傳質(zhì)行為的驅(qū)動(dòng)力之一。因此，漂洗時(shí)在濃度差與壓力差的雙重推動(dòng)力作用下，溶質(zhì)迅速溶解，但該過(guò)程同樣存在一個(gè)極限值，漂洗時(shí)間超過(guò)15min后其推動(dòng)作用基本消失。從節(jié)能增效和廢水零排放的角度上來(lái)看，最佳漂洗時(shí)間以15min為宜。

綜上所述，以漿化時(shí)間15min、固液比1∶3、漂洗時(shí)間15min為優(yōu)化后分金壓榨工序最佳試驗(yàn)條件。在該參數(shù)條件下，再次進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后取樣化驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 分金渣的化學(xué)成分 %

從表1和表2對(duì)比可知，分金渣中Ag、Cu、Sb、Te、Pb、Sn的含量變化不大，說(shuō)明優(yōu)化分金壓榨工序參數(shù)對(duì)它們的影響很小，并不會(huì)造成主要有價(jià)元素銀的流失，而分金渣中金含量則有比較大范圍的降低，說(shuō)明優(yōu)化分金壓榨工序參數(shù)可以降低分金渣中金含量。優(yōu)化前分金渣中金的最低含量為0.53%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)要求（金含量＜0.1%），優(yōu)化后分金渣中金含量為0.047%，遠(yuǎn)低于0.1%，滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）試驗(yàn)表明，優(yōu)化分金壓榨工序后，分金渣中金含量實(shí)現(xiàn)大幅度降低，且不會(huì)造成主要有價(jià)元素銀的流失，證明對(duì)傳統(tǒng)壓榨工藝的優(yōu)化改進(jìn)是可行的。

（2）研究出分金壓榨工藝的最佳條件，漿化時(shí)間為15min，漿化固液比為1∶3，漂洗時(shí)間為15min。在該參數(shù)條件下，得到的分金渣中金含量為0.047%，遠(yuǎn)低于0.1%，滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。該工藝優(yōu)化效果理想，可用于實(shí)際生產(chǎn)。

（3）通過(guò)優(yōu)化分金壓榨工序，可以有效降低分金渣中金的含量，提高金的回收率，實(shí)現(xiàn)金的高效回收。同時(shí)，分金渣中金含量的降低，減少了金對(duì)后續(xù)工序的影響，提高了粗銀粉的純度，對(duì)于提取金、銀等貴金屬具有重要幫助。