從廢銀電解液中回收鈀試驗(yàn)研究

孫紅燕，森 維，劉貴陽

(1.紅河學(xué)院 理學(xué)院,云南 蒙自 661100;2.昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院,云南 昆明 650093)

Ag+/Ag的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.799 V，而Pd2+/Pd的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.82～0.987 V，因此，在銀電解過程中，銀陽極板中30%～50%的鈀被溶解進(jìn)入電解液。電解若干周期后，電解液中的Pd2+質(zhì)量濃度富集到200～400 mg/L，會(huì)被還原為金屬鈀，并在陰極上沉淀析出，影響銀產(chǎn)品質(zhì)量，且電解液中的鈀得不到有效回收，導(dǎo)致鈀損失[1-2]。

目前，從銀電解液中回收鈀的方法主要有濃縮焙解法、鹽酸沉銀—銅/鐵置換法、活性炭吸附法、丁基黃藥沉淀法等[3-6]。濃縮焙解法和鹽酸沉銀—銅/鐵置換法操作繁瑣，銀損失較多，易產(chǎn)生有毒氣體，得到的鈀產(chǎn)品含雜質(zhì)較多；活性炭吸附法需要預(yù)處理、解吸和再生，鈀吸附效率低，大量銀也被吸附，解吸液還需除雜和富集才能得到鈀產(chǎn)品；丁基黃藥沉淀法選擇性廣，大量銀被共沉淀，得到的鈀產(chǎn)品不純，不利于后續(xù)精煉提純，且沉淀后液返回銀電解會(huì)產(chǎn)生不利影響，產(chǎn)出不合格銀粉[7-8]。針對這些問題，試驗(yàn)研究了采用高選擇性沉淀劑從銀廢電解液中回收鈀，將鈀富集并將沉鈀電解液循環(huán)電解，得到合格銀粉。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

銀電解廢液，來自某貴金屬冶煉廠，主要成分為Ag(75.45 g/L)，Pd(283 mg/L),Cu(10.25 g/L)，Bi(203 mg/L)。

鈀沉淀劑，酒精，均為分析純。

陽極板，主要成分為Ag(97.59%)，Pd(0.07%)，Cu(1.64%)，Bi(0.262%)，Au(0.874 2%)。

1.2 試驗(yàn)方法及原理

取含鈀廢銀電解液1 000 mL，加入到2 L燒杯中，加入鈀沉淀劑，攪拌。反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到的渣用60 ℃去離子水洗滌，得富鈀渣；濾液在小電解槽中繼續(xù)電解得合格銀粉，陽極為銀合金板，陰極為不銹鋼板。工藝流程如圖1所示。

鈀沉淀劑為有機(jī)化合物，含碳、氫、氧、氮元素，分子式C4H8N2O2。在酸性硝酸銀電解液中，鈀沉淀劑對鈀具有極高的選擇性，主要反應(yīng)為

圖1 從廢銀電解液中回收鈀、銀工藝流程

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫度對鈀沉淀率的影響

試驗(yàn)條件：鈀沉淀劑加入量為鈀含量的2.4倍，先用酒精10 mL溶解后分散加入，反應(yīng)時(shí)間30 min。溫度對鈀沉淀率的影響試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 溫度對鈀沉淀率的影響

由表1看出：常溫和40 ℃時(shí)，鈀沉淀率較高，在98%以上；隨溫度升高，鈀沉淀率逐漸降低。這可能是高溫條件下，少部分鈀沉淀劑分解及酒精揮發(fā)造成的。實(shí)際電解生產(chǎn)實(shí)踐中，廢電解液溫度為30～45 ℃，因此，不必加溫，可直接用于沉淀。

2.2 鈀沉淀劑加入量對鈀沉淀率的影響

試驗(yàn)條件：溫度40 ℃，鈀沉淀劑用酒精10 mL溶解后分散加入，反應(yīng)時(shí)間30 min。鈀沉淀劑加入量對鈀沉淀率的影響試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 沉淀劑加入量對鈀沉淀率的影響

由表2看出：沉淀劑加入量為鈀含量的2.2倍(理論量)時(shí)，鈀沉淀率為89.71%，此時(shí)還有少部分鈀沒有沉淀；鈀沉淀劑加入量為鈀含量2.4倍以上時(shí)，鈀沉淀率均在99%以上，基本沉淀完全。綜合考慮，確定鈀沉淀劑最佳加入量為鈀含量的2.4倍(稍過量)。

2.3 鈀沉淀劑加入方式對鈀沉淀率的影響

試驗(yàn)條件：溫度40 ℃，鈀沉淀劑加入量為鈀含量的2.4倍，反應(yīng)時(shí)間30 min。鈀沉淀劑加入方式對鈀沉淀率的影響試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 鈀沉淀劑加入方式對鈀沉淀率的影響

由表3看出：受動(dòng)力學(xué)因素和結(jié)團(tuán)限制，鈀沉淀劑以固體粉末形式直接加入時(shí)，鈀沉淀率較低，為92.81%；用10 mL水?dāng)嚢璺稚⒑蠹尤耄Z沉淀率升至97.82%；而用10 mL酒精攪拌溶解分散后加入，鈀沉淀率升至99.12%，沉淀近完全。綜合考慮，將鈀沉淀劑用10 mL酒精溶解分散后加入的方式最適合。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對鈀沉淀率的影響

試驗(yàn)條件：鈀沉淀劑用酒精10 mL溶解分散后加入，加入量為鈀含量的2.4倍;溫度40 ℃。反應(yīng)時(shí)間對鈀沉淀率的影響試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 反應(yīng)時(shí)間對鈀沉淀率的影響

由表4看出：反應(yīng)15 min，鈀沉淀率為96.38%；反應(yīng)30 min，鈀反應(yīng)較充分，沉淀率為99.12%；再延長反應(yīng)時(shí)間，鈀沉淀率提高不明顯。因此，最佳反應(yīng)時(shí)間選定為30 min。

2.5 最佳條件下沉淀鈀及循環(huán)電解

根據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果，確定鈀沉淀最佳條件為：溫度40 ℃，反應(yīng)時(shí)間30 min，鈀沉淀劑加入量為鈀含量的2.4倍(理論量為2.2倍)，加入方式為用10 mL酒精溶解分散后加入。在此條件下進(jìn)行綜合驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明：鈀沉淀率為99.12%，電解液中鈀質(zhì)量濃度從283 mg/L降至0.52 mg/L；得到的富鈀渣中鈀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.83%，銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.99%，鈀沉淀率為99.04%，銀沉淀率為0.026%，銅沉淀率為0.009%，鉍沉淀率為0.386%。

最佳條件下得到的鈀沉淀后液20 L，在電解槽中電解銀。電解條件：2片陰極，1片陽極，電流35 A，電壓1.7～2.1 V，溫度30～43 ℃。1個(gè)電解周期(40 h)后，電解液中鈀質(zhì)量濃度從0.6 mg/L逐漸升至46 mg/L，得到的銀粉中鈀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1～5)×10-6，銀粉質(zhì)量達(dá)IC-Ag99.99質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(見表5、6)。

表5 電解液成分

表6 電解銀粉的成分

3 結(jié)論

采用鈀沉淀劑沉淀鈀，對鈀沉淀后液電解銀，廢銀電解液中的金屬鈀和銀都得到有效回收。此工藝沉淀劑用量少，沉淀率高，選擇性強(qiáng)，幾乎不沉淀銀、銅、鉍等金屬，而且反應(yīng)可在低溫下進(jìn)行。適宜條件下，鈀沉淀率為99.12%，廢電解液中的鈀質(zhì)量濃度從283 mg/L降至0.52 mg/L，所得富鈀渣中鈀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.83%，銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.99%。對沉鈀后液電解銀，所得銀粉中鈀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1～5)×10-6，銀粉質(zhì)量達(dá)IC-Ag99.99標(biāo)準(zhǔn)。

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