某黃金冶煉廠高銅貧液電沉積試驗研究

秦廣林 李光勝 高騰躍 于淙權 徐超

摘要：某黃金冶煉廠金精礦氰化處理產生大量高銅貧液，循環利用影響金的浸出。試驗采用電沉積法回收高銅貧液中銅，考察了溫度、電流密度、電解助劑、酸堿度、反應時間、陰極材料等對電流效率和銅回收率的影響，確定了電沉積最佳工藝參數。在最佳條件下，高銅貧液中銅質量濃度由8?707.44?mg/L降低至1?519.25?mg/L，獲得的產品中銅質量分數為96.89?%。

關鍵詞：高銅貧液;氰化廢水;電沉積;銅;電流效率

中圖分類號：TD926.5文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）02-0087-03doi：10.11792/hj20210218

引?言

黃金主要是從含金礦物中直接冶煉提取，少部分由有色冶金副產品獲得。氰化提金工藝已經有100多年的歷史，目前仍是主要的提金方法[1-2]。隨著黃金工業的發展，易處理金礦資源越來越少，含銅難處理金礦資源已成為黃金生產主要原料之一[3]。采用氰化提金工藝處理含銅金礦石時，會產生大量含銅氰化廢水，即高銅貧液。高銅貧液循環利用時，溶液中存在的銅會增加氰化物消耗量，降低金的浸出速度，因而高銅貧液無法直接循環利用[4]，需回收其中的銅。王慶生等[5]從熱力學角度，計算出電沉積銅在常溫及非常溫條件下的標準電極電位，為提金含氰廢水電沉積銅提供了理論依據。高騰躍等[6]研究了次亞磷酸鹽在電解銅氰廢液同時回收銅和氰化物過程中的作用，結果表明次亞磷酸鹽可有效抑制電沉積過程中氰化物的分解。

某黃金冶煉廠采用氰化工藝處理金精礦回收金、銀，但金精礦中含有一定量的銅，浸出過程中，銅溶解進入浸出液，產生大量高銅貧液。試驗采用電沉積法處理該高銅貧液，通過選擇合適的陰極材料、溫度、電流密度、酸堿度、反應時間等條件，實現了廢水中銅的有效回收。

1?試驗部分

1.1?設?備

恒溫水浴鍋、PHS-3C型pH計、自制電解槽、煤油溫度計等。

1.2?樣?品

樣品為某黃金冶煉廠的高銅貧液，其成分分析結果如表1所示。

07.44?mg/L，鋅質量濃度為499.50?mg/L，CN-、SCN-質量濃度分別為3?900?mg/L、?28.95?g/L。

1.3?試驗方法

電沉積試驗在自制的矩形電解槽內進行，以高銅貧液作為電解液，銅板作為陰極，表面鍍有金屬氧化物的鈦板作為陽極，利用直流穩壓電源提供恒電流。將盛有高銅貧液的電解槽置于恒溫水浴鍋中，控制一定的溫度，采用煤油溫度計測定溫度。

利用高銅貧液中銅質量濃度變化計算銅回收率及電流效率。

2?結果與討論

2.1?溫?度

在電流密度為80?A/m2，反應時間為1?h的條件下進行電沉積試驗，控制溫度分別為25?℃、35?℃、45?℃、55?℃、65 ℃、75?℃，考察溫度對銅回收率及電流效率的影響，結果如圖1所示。

從圖1可以看出：銅回收率及電流效率均隨溫度的升高而增加，說明在電沉積過程中，提高溫度有助于反應的進行。綜合考慮，確定后續試驗在65?℃條件下進行。

2.2?電流密度

在溫度為65?℃條件下進行電沉積試驗，控制電流密度分別為40?A/m2、60?A/m2、80?A/m2、100?A/m2、120?A/m2、140?A/m2、160?A/m2、180?A/m2。為了保證試驗過程中電荷轉移量一致，用電流密度為40?A/m2、反應時間為2?h條件下的電量作為標準，計算不同電流密度條件下的反應時間，考察電流密度對銅回收率及電流效率的影響，結果如圖2所示。

從圖2可以看出：隨著電流密度的增加，銅回收率和電流效率均呈下降趨勢。在綜合考慮電流效率和銅回收率的情況下，確定電流密度為40?A/m2。

2.3?電解助劑

電沉積過程中，加入次亞磷酸鈉[6]可顯著提高銅陰極電流效率。在溫度為65?℃，反應時間為1?h，電流密度為40?A/m2的條件下進行電沉積，控制次亞磷酸鈉用量分別為電解液用量的1?%、2?%、3?%、4?%，以及不加入電解助劑，考察電解助劑對銅回收率及電流效率的影響，結果如圖3所示。

從圖3可以看出：隨著次亞磷酸鈉用量的增加，銅回收率和電流效率均略有降低。綜合考慮，在后續試驗中不加入次亞磷酸鈉。

2.4?酸堿度

胡湖生等[7]采用電積-酸化法處理某金礦貧液產出的高濃度銅氰反萃液，定期部分酸化可使陰極的電流效率顯著提高。試驗采用濃硫酸調整溶液pH，在溫度為65?℃，反應時間為1?h，電流密度為80?A/m2的條件下進行電沉積，控制pH值分別為7，8，9，10，11，12，考察pH對銅回收率及電流效率的影響，結果如圖4所示。

從圖4可以看出：隨著pH的升高，銅回收率及電流效率逐漸降低。當pH值為7時，電流效率為16.69?%，銅回收率為16.96?%。試驗過程中發現，當pH值小于7時，溶液中產生沉淀，故確定電沉積pH值為7。

2.5?陰極材料

在溫度為65?℃，電流密度為80?A/m2，pH值為7，反應時間為1?h的條件下進行電沉積，陰極選用銅板和鈦板2種材料，考察陰極材料對銅回收率及電流效率的影響，結果如表2所示。

從表2可以看出：不同的陰極材料對電沉積過程的電流效率和銅回收率均有較為顯著的影響。采用銅板時的電流效率為26.07?%，銅回收率為26.51?%。相較于鈦板，電流效率、銅回收率分別提高了9.38百分點、9.55百分點。因此，確定采用銅板作為電沉積陰極材料。

2.6?反應時間

在溫度為65?℃，電流密度為40?A/m2，pH值為7，銅板作為陰極的條件下進行電沉積，控制反應時間分別為1?h、2?h、3?h、4?h、5?h、6?h、7?h、8?h，考察反應時間對銅回收率及電流效率的影響，結果如圖5所示。

從圖5可以看出：隨著反應時間的增加，銅回收率由1?h時的26.51?%提高到8?h時的82.55?%;電流效率逐漸降低，反應時間為8?h時的電流效率僅為8.53?%。綜合考慮，確定反應時間為6?h，此時高銅貧液中銅質量濃度由8?707.44?mg/L降低至1?519.25?mg/L，獲得的產品中銅質量分數為96.89?%。

3?結?論

1）某黃金冶煉廠產生的高銅貧液中銅質量濃度達8?707.44?mg/L，循環利用影響金浸出效果。

2）采用電沉積法處理高銅貧液，確定了最佳條件，即溫度為65?℃，電流密度為40?A/m2，pH值為7，反應時間為6?h，銅板作為陰極，表面鍍有氧化材料的鈦板作為陽極。

3）高銅貧液采用電沉積法處理后，銅質量濃度由8?707.44?mg/L降至1?519.25?mg/L，獲得的產品中銅質量分數高達96.89?%，品級較好。該研究為高銅貧液的工業化處理提供數據參考。

[參?考?文?獻]

[1]?李亞峰，顧濤.金礦含氰廢水處理技術[J].當代化工，2003，32（1）：1-4.

[2]?付忠田，王東軍.五龍金礦含氰尾礦充填前解毒的實驗研究[J].有色礦冶，2008，24（3）：84-86.

[3]?王國標，李洪文，譚希發，等.礦山含銅氰廢水資源化利用工藝研究[J].有色金屬（冶煉部分），2017（4）：64-68.

[4]?BAS?A?D，KOC?E，YAZICI?E?Y，et?al.Treatment?of?copperrich?gold?ore?by?cyanide?leaching，ammonia?pretreatment?and?ammoniacal?cyanide?leaching[J].Transactions?of?Nonferrous?Metals?Society?of?China，2015，25（2）：597-607.

[5]?王慶生，黃秉禾，李捍東.提金含氰廢水中電沉積銅的熱力學分析[J].環境科學研究，1999，12（3）：18-21.

[6]?高騰躍，劉奎仁，韓慶，等.次亞磷酸鹽在電解銅氰廢液同時回收銅和氰過程中的作用[J].工程科學學報，2017，39（3）：383-388.

[7]?胡湖生，楊明德，黨杰，等.電積-酸化法從高銅氰溶液中回收銅氰鋅[J].有色金屬，2000，52（3）：61-65.