鋅粉置換回收銻精礦堿浸液中的金

欒會(huì)光，蔣宗來(lái)，郭 濤，孫建光

鋅粉置換回收銻精礦堿浸液中的金

欒會(huì)光，蔣宗來(lái)，郭 濤，孫建光

(山東恒邦冶煉股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264109)

銻精礦堿浸液是濕法處理銻精礦產(chǎn)生的中間產(chǎn)物含有少量的金，必須回收。以山東某公司銻精礦堿浸液為原料，經(jīng)多種提取劑對(duì)比，采用鋅粉置換回收其中的金?？疾炝虽\粉用量、料液pH、浸出溫度、時(shí)間的影響，得到的最佳工藝條件為：鋅粉用量4.0 kg/m3，溶液pH=11，反應(yīng)時(shí)間3 h，反應(yīng)溫度80 ℃，多批次試驗(yàn)金回收率88%。工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性可行，有效解決了資源浪費(fèi)問(wèn)題，為銻精礦堿浸液回收金提供了一條新的工藝。

金回收；鋅粉置換；堿浸液；銻精礦

銻精礦處理方法主要分為火法冶煉和濕法，傳統(tǒng)銻精礦火法冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生少量二氧化硫煙氣，低濃度SO2煙氣難以利用、污染嚴(yán)重，且存在火法熔煉溫度較高、耗能大等問(wèn)題[1-4]。濕法浸出包括酸浸、堿浸等方法，酸浸產(chǎn)生的酸性廢水較難處理，堿浸同樣會(huì)產(chǎn)生堿性廢水，且堿性廢水中可能含有金，造成貴金屬的損失[5-7]。

余群波等[8]研究了堿性硫化鈉體系浸出高銻金精礦過(guò)程中金和銻的浸出行為，探討浸出條件對(duì)金和銻浸出率的影響。結(jié)果表明，浸出溫度50 ℃，浸出時(shí)間1 h，液固比2:1，硫化鈉100 g/L，氫氧化鈉10 g/L條件下，銻浸出率91%左右；但同時(shí)金浸出率也達(dá)到9%左右。肖永福[9]采用硫化鈉堿性溶劑浸出硫化銻精礦回收銻，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大及半工業(yè)試驗(yàn)，半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，銻浸出率99.5%，隔膜電積銻的電流效率82%～85%，銻總回收率在97%以上，陰極銻經(jīng)熔鑄后產(chǎn)出含銻99.6%以上的精銻。劉波[10]對(duì)某銻金精礦進(jìn)行了濕法提取銻和金的工藝研究，結(jié)果表明，堿性浸出金損失率為16.72%，銻、金分離不徹底。酸法浸銻最佳工藝條件，浸出溫度為95 ℃，浸出時(shí)間為30 min，HCl濃度為4 mol/L，F(xiàn)eCl3過(guò)量系數(shù)為1.1，液固比為4.0，攪拌強(qiáng)度為100 r/min。在此條件下，渣中銻含量0.54%，銻浸出率99.05%，金含量為106.66 g/t，金損失率為0.99%，銻浸出效果良好，金損失率極小，實(shí)現(xiàn)了銻和金良好的分離效果，但后續(xù)含氯廢水較難處理。

本文以山東某公司毛銻車間銻精礦堿浸液為原料，采用鋅粉置換法，利用堿性條件下鋅與溶液中的硫化金離子反應(yīng)生成金單質(zhì)，達(dá)到回收銻精礦堿浸液中金的目的；并對(duì)回收金的方法及工藝條件進(jìn)行研究，為銻精礦堿浸液回收金提供一條新的工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

原料來(lái)源于山東某冶煉企業(yè)毛銻浸出廠房產(chǎn)出的銻精礦堿浸液，主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。據(jù)文獻(xiàn)[8, 11]報(bào)道，銻精礦堿浸液中金以AuS-形式存在。

表1 銻精礦堿浸液的主要化學(xué)成分

Tab.1 Main chemical components of the alkali leached solution of antimony concentrate /(g/L)

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

置換和還原時(shí)主要反應(yīng)為：

Zn+2AuS-+4OH-→ZnO22-+2H2O+2Au↓+2S2-(1)

Zn+2OH-→ZnO22-+H2↑ (2)

SO32-+2AuS-+2OH-→SO42-+H2O+2Au↓+2S2-(3)

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1) 提取劑的對(duì)比選擇。取銻精礦堿浸液500 mL三組，分別加入2.0 g置換劑(鋅粉)、還原劑(亞硫酸鈉)和吸附劑(活性炭)，在一定溫度下攪拌3 h；反應(yīng)結(jié)束后抽濾，濾液、濾渣取樣分析金含量。

2) 鋅粉置換條件考察。取銻精礦堿浸液500 mL，加入適量鋅粉，在一定溫度下攪拌反應(yīng)，結(jié)束后過(guò)濾，濾液取樣分析含金量?？疾熹\粉用量、時(shí)間、溫度、pH等條件對(duì)置換效率的影響。

3) 測(cè)定和計(jì)算。濾液經(jīng)酸化后，采用活性炭吸附-碘量法[12]測(cè)定金濃度，根據(jù)處理前后試液中的金量計(jì)算金的回收率。

2 結(jié)果與討論

2.1 回收金的方法選擇

取銻精礦堿浸液500 mL，分別加入2.0 g置換劑(鋅粉)、還原劑(亞硫酸鈉)和吸附劑(活性炭)作為金的提取劑，在常溫和80 ℃下攪拌反應(yīng)3 h。反應(yīng)后固液分離，液體取樣分析，結(jié)果列于表2。

表2 不同提金劑的提取效率

Tab.2 Extraction efficiency of different gold extractants /%

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，常溫下活性炭吸附金的回收率最大，為22.4%。80 ℃下鋅粉置換金的回收率最大，為88.5%。亞硫酸鈉還原，在常溫下還是在80 ℃下，金回收率都較低，因此該方法不適合銻精礦堿浸液金的回收?；钚蕴吭谳^高溫度下，吸附性能降低，金回收率亦較低；較低溫度時(shí)，金回收率雖然較高，但只有22.4%，綜合考慮鋅粉置換較為合適。

2.2 鋅粉用量的影響

取銻精礦堿浸液500 mL，加入適量鋅粉，在80 ℃下攪拌反應(yīng)3 h。改變鋅粉加入量，考察對(duì)金回收率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同鋅粉用量的提取效率

從圖1可以看出，pH=11，在鋅粉加入1.0 kg/m3時(shí)，金回收率40.4%，鋅粉加入4.0 kg/m3時(shí)，金回收率88.5%；鋅粉加入量增加3.0 kg/m3，金回收率提高48.1%，因此鋅粉用量對(duì)金回收影響較大。

如圖1所示，隨鋅粉用量增加，金回收率呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。加入鋅粉時(shí)，有黃色顆粒和氣泡生成，說(shuō)明鋅粉加入后不僅發(fā)生置換反應(yīng)，且與堿反應(yīng)生成氫氣。鋅粉用量較低時(shí)，鋅粉量不足以完全參與置換反應(yīng)；鋅粉用量較高時(shí)，參與置換反應(yīng)的鋅粉量過(guò)量，置換出較多的金粉。綜合考慮，鋅粉用量為4.0 kg/m3較為合適。

2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響

取銻精礦堿浸液500 mL，按照4.0 kg/m3加入鋅粉，反應(yīng)溫度80 ℃，改變反應(yīng)時(shí)間，考察對(duì)金回收率的影響，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，反應(yīng)0.5 h時(shí)，金浸出率42.3%；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至3.0 h時(shí)，pH=11，金浸出率88.5%；置換反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)2.5 h，金浸出率提高46.2%，說(shuō)明反應(yīng)時(shí)間對(duì)金的置換具有較大的影響。在反應(yīng)時(shí)間0.5～4 h，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，金回收率呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，說(shuō)明置換反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)，鋅粉與溶液中AuS-的置換反應(yīng)不充分，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)延長(zhǎng)至3～4 h時(shí)，金回收率無(wú)明顯增加，說(shuō)明置換反應(yīng)時(shí)間3 h較為合適。

2.4 反應(yīng)溫度的影響

取銻精礦堿浸液500 mL，按照4.0 kg/m3加入鋅粉，反應(yīng)時(shí)間3 h，改變反應(yīng)溫度，考察對(duì)金回收率的影響，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以得出，隨溫度升高，金回收率呈現(xiàn)先增加后不變的趨勢(shì)。當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，金回收率較低，但溫度較高時(shí)，金回收率較高，說(shuō)明鋅粉置換金需要一定溫度才能進(jìn)行，置換反應(yīng)溫度為80 ℃最佳。

2.5 溶液pH的影響

取銻精礦堿浸液500 mL，按照4.0 kg/m3加入鋅粉，用硫酸調(diào)節(jié)溶液pH，在80 ℃下反應(yīng)3 h，考察對(duì)金回收率的影響，結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4，隨溶液pH增大，金回收率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)pH=9時(shí)，金回收率為75.2%；pH=11時(shí)，金回收率為88.5%；pH=13時(shí)，金回收率為72.5%。說(shuō)明溶液pH對(duì)鋅粉置換溶液中的金影響較大。

pH為9～11時(shí)，金回收率隨溶液pH增大而增大，說(shuō)明提高溶液的堿度，有利于鋅粉置換出溶液中的金。pH為11～13時(shí)，金回收率隨溶液pH增大而減小，這是強(qiáng)堿性條件下，少量鋅粉與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致參與置換金的鋅粉量減少。因此，選擇pH=11較為合適。

圖2 不同反應(yīng)時(shí)間的提取效率

圖3 不同反應(yīng)溫度的提取效率

圖4 不同堿浸液pH值的提取效率

2.6 多批次重復(fù)實(shí)驗(yàn)

取銻精礦堿浸液500 mL，按照4.0 kg/m3加入鋅粉，在80 ℃下反應(yīng)3 h，用硫酸調(diào)節(jié)溶液pH=11，重復(fù)試驗(yàn)5次，考察銻精礦堿浸液回收金的穩(wěn)定性，結(jié)果為：88.5%、88.4%、88.2%、88.3%和88.4%。采用鋅粉置換，5次實(shí)驗(yàn)結(jié)果金的回收率均大于88.0%，重復(fù)性較好，實(shí)現(xiàn)了銻精礦堿浸液中金的回收。

2.7 經(jīng)濟(jì)性分析

銻精礦堿浸液經(jīng)過(guò)鋅粉置換可回收金，鋅粉加入量4.0 kg/m3，硫酸用量約9.8 kg/m3，1 m3堿浸液產(chǎn)出4.5 g金，加熱采用廠區(qū)余熱，不計(jì)入成本。按照鋅粉2.4萬(wàn)元/t，硫酸150 元/t，金450元/g計(jì)算，1 m3銻精礦堿浸液回收金利潤(rùn)1927.53元。

3 結(jié)論

1) 用鋅粉、亞硫酸鈉、活性炭等不同提取劑回收銻精礦堿浸液中的金，結(jié)果表明鋅粉置換的金回收率較高。

2) 鋅粉用量、反應(yīng)時(shí)間、溫度、pH值等因素對(duì)金的回收率均有影響，最佳工藝條件：鋅粉用量4.0 kg/m3，反應(yīng)時(shí)間3 h，反應(yīng)溫度80 ℃，溶液pH=11。5次試驗(yàn)，重復(fù)性較好，金回收率達(dá)88%。

3) 經(jīng)濟(jì)性簡(jiǎn)要分析表明，銻精礦堿浸液回收金利潤(rùn)1927.53元/m3，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 高亮, 楊建廣, 陳勝龍, 等. 硫化銻精礦濕法清潔冶金新工藝[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2012(1): 30-39.

GAO L, YANG J G, CHEN S L, et al. A new process for cleaning hydrometallurgy of antimony sulfide[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2012(1): 30-39.

[2] 梁俊杰. 銻富氧鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉處理復(fù)雜含金銻精礦的研究與應(yīng)用[J]. 湖南有色金屬, 2023, 39(4): 39-42.

LIANG J J. Research and application of volatile smelting in antimony rich oxygen blast furnace for treating complex gold containing antimony concentrate[J]. Hunan Nonferrous Metals, 2023, 39(4): 39-42.

[3] 龔福保, 李加生. 銻精礦富氧側(cè)吹揮發(fā)熔池熔煉研究[J]. 世界有色金屬, 2023(4): 7-11.

GONG F B, LI J S. Study on smelting of antimony concentrate in oxygen enriched side blow volatilization bath[J]. World Nonferrous Metals, 2023(4): 7-11.

[4] 李日升, 翟旭東, 馮玉懷, 等. 從某金尾礦中回收金的探討性試驗(yàn)[J]. 現(xiàn)代礦業(yè), 2017, 33(3): 141-144.

LI R S, ZHAI X D, FENG Y H, et al. Experiment on recovery gold from a gold tailings resources[J]. Modern Mining, 2017, 33(3): 141-144.

[5] 王明雙. 用鐵粉置換回收氰化金泥精煉廢水中的金和銀[J]. 貴金屬, 2021, 42(1): 7-10.

WANG M S. Replacement and recovery of gold and silver in cyanide gold slime refining wastewater with iron powder[J]. Precious Metals, 2021, 42(1): 7-10.

[6] 王雷, 張俊峰. 毛銻結(jié)晶鹽綜合回收硫磺的工藝研究[J]. 四川冶金, 2021, 43(1): 45-49.

WANG L, ZHANG J F. Study on the process of comprehensive recovery of sulfur yellow and sodium sulfate of rough antimony crystalline salt[J]. Sichuan Metallurgy, 2021, 43(1): 45-49.

[7] 王憲忠, 張紹輝, 李明亮, 等. 含銻金精礦堿性硫化鈉浸出銻研究與工業(yè)實(shí)踐[J]. 貴金屬, 2019, 40(1): 42-46.

WANG X Z, ZHANG S H, LI M L, et al. Research and industrial practice of leaching antimony by alkali sodium sulfide from antimony gold concentrate[J]. Precious Metals 2019, 40(1): 42-46.

[8] 余群波, 韋其晉, 郭持皓. 高銻金精礦浸出試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)資源綜合利用, 2016, 34(12): 19-22.

YU Q B, WEI Q J, GUO C H. Study on leaching of high Sb-bearing gold concentrate[J]. China Resources Comprehensive Utilization, 2016, 34(12): 19-22.

[9] 肖永福. 硫化銻精礦的濕法冶金[J]. 有色金屬工程, 1981(1): 67-72.

XIAO Y F. Hydrometallurgy of antimony[J]. Nonferrous Metals Engineering, 1981(1): 67-72.

[10] 劉波. 從銻金精礦濕法提取銻和金的工藝研究[D]. 長(zhǎng)沙: 中南大學(xué), 2014.

LIU B. Research on Process for hydrometallurgical extraction of Sb and Au from an antimony-gold concentrate[D]. Changsha: Central South University, 2014.

[11] 劉鵬, 路良山, 潘貴, 等. 含銻金精礦堿性濕法脫銻預(yù)處理試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)資源綜合利用, 2016, 34(9): 26-29.

LIU P, LU L S, PAN G, et al. Experimental study on antimony removal pretreatment of antimony-containing gold concentrate by alkaline[J]. China Resources Comprehensive Utilization, 2016, 34(9): 26-29.

[12] 全國(guó)黃金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 379). 金礦石化學(xué)分析方法第1部分金量的測(cè)定: GBT 20899.1- 2019[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2019.

Recovery of gold from alkali leached solution of antimony concentrate by replacement of gold with zinc powder

LUAN Huiguang, JIANG Zonglai, GUO Tao, SUN Jianguang

(Shandong Humon Smelting Co. Ltd., Yantai 264109, Shandong, China)

Wet treatment of antimony concentrate using alkali leaching produces an intermediate solution which contains a small amount of gold to be recovered. This kind of solution from a Shandong-based company was used as the research object and the replacement of gold with zinc powder was chosed after different extractants had been tested and compared. The effects of the zinc powder dosage, pH of the feed solution, leaching temperature and time on the recovery efficiency were investigated. The optimum zinc powder dosage and pH value of the solution was determined to be 4.0 kg/m3and 11, respectively. When the recovery process was carried out at 80℃ for 3 h, a gold recovery of 88% was achievd, based on several batch tests. The process is technically simple and economically feasible, displaying a great potential for industrial application.

gold recovery; zinc powder replacement; alkali leaching liquid; antimony concentrate

TF803.21

A

1004-0676(2023)04-0028-04

2022-10-28

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFC1900306)

欒會(huì)光，男，高級(jí)工程師；研究方向：有色重金屬冶金工藝；E-mail: 15192400267@163.com