高銀合質金快速提取金的工藝研究

王明雙

(山東黃金冶煉有限公司，山東 萊州 261441)

合質金，也稱礦產金，大多與其他金屬伴生，由于產于不同的礦山而所含的其他金屬成分不同，一般金含量在50%～90%之間。合質金提純的常用方法的是化學還原法[1-3]和金電解精煉法[4-6]，無論采哪種方法都會遇到金、銀互相包裹的問題，一旦合質金中含有較多的銀，在反應過程生成的氯化銀沉淀層會導致金溶解緩慢，甚至使反應停止，從而造成黃金積壓。

某黃金精煉廠為了適應市場變化，每年會收購一些來自礦山上的合質金，有的合質金含金不到40%，含銀超過50%，此外還含有銅、鉛、鐵、銻、鉍、硒、碲等雜質，屬于典型的高銀合質金。為了提取其中的黃金，適合采用銀電解工藝[7]，即將高銀合質金與粗銀錠按一定比例熔煉鑄成極板進行銀電解工藝，通過電解作用使銀在陰極析出，而金隨著陽極板的溶解脫落進入陽極泥中，然后再使用化學還原法提取陽極泥中的金。這種方法雖然工藝簡單、流程短，但陽極板中的硒、碲進入電解液后會污染整個銀電解系統，導致電解銀粉含硒、碲超標[8]，從而造成電解液更換頻繁，流程大量白銀積壓。某黃金精煉廠過去曾采用銀電解工藝處理這種高銀合質金，后因硒、碲污染問題而棄之。

針對以上問題，本文作者在現有化學還原法的基礎上，開展了從高銀合質金中快速提取金的工藝研究，采用的工藝主要包括粉化造粒、硝酸分銀、氯化分金、金還原、廢水及廢氣處理等工序，通過解決金、銀互相包裹的問題以達到快速提純的目的。

1 實驗內容

1.1 實驗試劑及設備

實驗試劑包括：鹽酸（工業級）、液堿（工業級）、硝酸（工業級）、焦亞硫酸鈉（食品級）、食鹽（NaCl≥95%）、鋅粉。

實驗設備包括：合質金粉化裝置、鈦反應釜、搪瓷反應釜、真空泵、廢氣吸收裝置（氯氣及氮氧化物）、化學藥劑儲罐。

1.2 實驗原料

實驗以3種高銀合質金作為原料，其主要成分及含量見表1。

表1 高銀合質金主要成分及含量/%Table 1 Main chemical composition and content of gold alloy with high silver content

2 結果與討論

從高銀合質金中快速提取金的工藝流程見圖1。

圖1 高銀合質金提純工藝Fig. 1 Purification process of gold alloy with high silver content

2.1 粉化造粒

合質金粉化裝置采用的是高壓水霧化原理，利用高速水射流以一定角度與熔融的金屬液流接觸，使金屬液流撕裂成非常細小的顆粒。使用粉化裝置將高銀合質金原料制成粉狀，粒度在-120+106 μm之間，通過粉化處理后增加了其比表面積，與化學試劑能夠充分接觸，有利于提高化學反應速率。

2.2 硝酸分銀

高銀合質金中金、銀、銅、鐵、鉍主要以金屬單質形式存在，而硒、碲的存在形態比較復雜，一般認為硒、碲與銀形成一系列的化合物Ag2Se、Ag2Te等[9]，硒、碲的化合物及金都不與硝酸反應，因此，硝酸分銀過程主要發生如下化學反應式：

Ag+2H++NO3-=Ag++NO2+H2O ；

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2+2H2O ；

Fe+4H++NO3-=Fe3++NO+2H2O ；

廢酸原液在硫化反應槽與Na2S反應，在反應槽內經過攪拌槳的充分攪拌混合后，加速其均勻反應，反應后液通過濃密機沉降，濃密機底流用銅砷壓濾機過濾分離出砷濾餅，壓濾機濾液與濃密機上清液匯合后送往石膏工序以降低廢酸中的酸度。各硫化反應槽、濃密機及濾液槽等處逸出的少量硫化氫氣體進入除害塔用10%的氫氧化鈉循環液吸收后排空，反應生成的硫氫化鈉送往硫化鈉溶液系統，供硫化反應槽使用。詳見圖1。

Bi+4H++NO3-=Bi3++NO+2H2O 。

向反應釜加入水和工業硝酸，使硝酸濃度維持在5.5 ～ 6.0 mol/L之間，然后開啟攪拌，在60 ～80℃條件下緩慢加入高銀合質金粉，直至反應完全，反應時間為3 ～ 4 h。硝酸分銀結束后，放料過濾，將分銀渣用水洗滌，去掉多余的硝酸成分，作為氯化分金的原料，實驗根據原料及分銀渣中的銀含量計算銀溶解率，三種原料的銀溶解率分別為98.96%、99.01%和98.24%。

硝酸分銀得到的液體調入反應釜內，在常溫下加入食鹽，食鹽用量為理論量的1.1倍，使硝酸銀全部轉化為AgCl，沉淀率大于99.95%，而銅、鐵、鉍等雜質仍以離子狀態留在液體中，實現了銀與其他雜質的分離。

2.3 氯化分金

高銀合質金經過硝酸分銀后，分銀渣為紅棕色，說明絕大部分金屬都已經除去，但其中仍有少量的銀及硒、碲的化合物存在，氯化分金工藝采用的是鹽酸和氯酸鈉試劑，這兩種試劑接觸會產生氯自由基[10]，氯自由基具有強氧化性，能與金、銀及硒、碲的化合物發生化學反應，主要化學反應式如下：

ClO3-+5Cl-+6H+=6Cl·

Au+Cl-+3Cl·=AuCl4-

Ag+Cl·=AgCl

Ag2(Se,Te)+4Cl·+3H2O=2AgCl+(Se,Te)O32-

分金液調入搪瓷反應釜中進行金還原，分金渣洗凈后與上述步驟中得到的氯化銀合并，加入鋅粉置換成粗銀粉，銀粉烘干熔煉鑄成極板最后進行電解工藝生產白銀。

2.4 金還原

金的還原與溶液pH值、溫度、氧化還原電位都有關，直接影響還原金粉的產率及金粉中雜質元素含量。使用液堿先將分金液pH值調整至0 ～ 0.5，在50 ～ 60℃下滴加還原劑焦亞硫酸鈉溶液，焦亞硫酸鈉還原金主要發生的化學反應式為：

S2O52-+H2O=2HSO3-

2AuCl4-+3HSO3-+3H2O=2Au+9H++8Cl-+3SO42-

金還原的氧化還原電位一般控制在680 ～710 mV之間。在此電位下分金液中的SeO32-、TeO32-不會被還原，因此不會影響到金粉純度[11]。在以上條件下反應一段時間后即可得到還原金粉，金粉洗滌至中性取樣化驗，達到IC-Au 99.99標準后進行熔煉鑄錠。一次金還原后液調入反應釜中繼續沉金，二次金還原后液化驗合格外排進行廢水處理。三種原料產出的金粉化學分析結果見表2。

表2 3種原料產出金粉化驗分析結果Table 2 Gold powder analysis results of three raw materials

由表2可以看出，3種原料產出的金粉純度全部符合《GB/T 4134-2015 金錠》質量標準。

2.5 廢水處理

工藝產生的廢水主要包括硝酸銀沉銀后液、氯化銀置換后液及二次金還原后液，在常溫下用液堿調解pH值，使廢水中的金屬離子全部水解沉淀，沉淀壓濾得到污泥集中外售處理，濾液則排到公司其他工藝流程繼續使用，通過閉路循環實現廢水零排放[12]。

2.6 廢氣處理

根據廢氣的類別，將工藝產生的廢氣、酸氣分別通過管道抽至氮氧化物吸收裝置、氯氣吸收裝置進行處理，通過采用二級噴淋吸收后，達到國家排放標準后排放。

3 結 論

（1）有效解決了金、銀互相包裹問題，硝酸分銀率達98%以上，氯化分金率達99%以上。

（2）設備利用率高。無需增加新的設備投資，充分利用現有設備便可實現提純黃金的目的。

（3）生產周期短。從原料到成品只需10 h，可有效減少流程金屬積壓。

（4）處理成本低。金的提純成本不到0.04元/g，具有一定的成本優勢。

（5）采用以上工藝處理高銀合質金，其中的硒、碲等稀散金屬不會對金、銀產品質量造成影響。