亞硫酸鈉分銀的試驗研究

文 婷 梁柱俊 李文凱

（江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

0 引言

銅電解精煉過程中產生的陽極泥一般含有金、銀、鉑以及鈀等貴重金屬，是提取貴金屬的重要原料，銅陽極泥處理一般采用“預處理除雜—硫酸化焙燒—低酸分銅—氯化分金—亞硫酸鈉分銀—銀還原”工藝。亞硫酸鈉分銀是以銅陽極泥中間物料分金渣為原料，加入亞硫酸鈉溶液，使分金渣中的銀浸出到液相中，達到分離提純銀的目的，銀的浸出率是亞硫酸鈉分銀工藝的重要控制指標，直接影響銅陽極泥處理工藝過程銀的收率。影響亞硫酸鈉分銀效果的關鍵因素是亞硫酸鈉濃度、反應溫度、反應pH值、反應液固比和反應時間，如何控制好以上關鍵因素需要進行深入研究。同時，亞硫酸鈉屬于強堿弱酸鹽，容易水解，在生產實踐中檢測亞硫酸鈉濃度的準確性關系到亞硫酸鈉分銀指標，采用碘量法滴定亞硫酸鈉濃度，定容過程需要加入甘油和乙酸鋅作為添加劑，以保證結果的準確性。因此，探究甘油和乙酸鋅對碘量法測亞硫酸鈉濃度的影響，對提高亞硫酸鈉濃度的準確性，提升生產實踐過程中亞硫酸鈉分銀效果有重要意義。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

亞硫酸鈉分銀試驗原料采用銅陽極泥中間物料分金渣，其典型化學成分見表1。

表1 分金渣典型化學成分

碘量法測亞硫酸鈉濃度試驗原料采用亞硫酸鈉分銀上清液，亞硫酸鈉濃度為240g/L左右，pH值為7~9，溫度為室溫。

1.2 試驗原理

在一定的亞硫酸鈉濃度下，分金渣中的AgCl與溶液中NaSO反應生成亞硫酸鈉銀絡合離子，繼而進入溶液，實現與其他雜質分離的目的，主要化學方程式見式（1）。

碘量法測亞硫酸鈉濃度原理是在弱酸性環境下，以淀粉溶液作指示劑，用碘標液滴定，碘會將溶液中的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽，即碘與溶液中的亞硫酸根離子反應生成碘離子和硫酸根離子。當亞硫酸根離子消耗完以后，過量的碘與淀粉結合顯藍色，即顯示滴定終點，將消耗的碘液換算后即可得到溶液中的亞鈉濃度，主要化學方程式見式（2）。

亞硫酸鈉化學式為NaSO，亞硫酸鈉水溶液在50℃以下易結晶沉淀；甘油又叫丙三醇，化學式為CH8O，可增加溶液的黏度；乙酸鋅化學式Zn（CHCOO），弱酸性溶液。

1.3 試驗方法

取分金渣，按照一定的固液比加入亞硫酸鈉溶液，利用液堿或硫酸調節反應pH值，在恒溫水浴鍋內進行加熱，同時進行攪拌反應。反應結果后進行固液分離，取分銀渣烘干后檢測主要化學元素成分。

取亞硫酸鈉待測液10mL于250mL容量瓶內，加入一定的蒸餾水，再加入甘油和乙酸鋅添加劑，最后加入蒸餾水定容。搖勻后用5mL移液管取液5mL于錐形瓶，加入少許淀粉溶液作為指示劑，再用碘標液進行滴定。

1.4 試驗試劑及設備

試劑：亞硫酸鈉溶液、31%液堿、98%硫酸。

設備：燒杯、電子秤、量筒、恒溫水浴鍋、攪拌裝置、pH計、過濾裝置、烘干箱。

試劑：甘油（CHO，分析純）、乙酸鋅（Zn（CHCOO），10%濃度）、碘標液（I，0.105mol/L）、淀粉溶液。

設備：250mL容量瓶、250mL錐形瓶、10mL移液管、5mL移液管、酸式滴定管、量筒。

2 結果與討論

2.1 亞硫酸鈉分銀結果與討論

在亞硫酸鈉分銀過程中，利用亞硫酸鈉根（SO

）與分金渣中的AgCl作用生成可溶于水的銀絡合離子，進而把銀從固態化合物浸出到液相中，達到分離提純的目的，亞硫酸鈉濃度直接影響到銀的浸出率。試驗在恒定溫度35℃條件下，液固比為7，起始pH值為7條件下，控制不同濃度的亞硫酸鈉濃度，攪拌反應40min進行試驗，亞硫酸鈉濃度對銀浸出率的影響結果如圖1所示。

根據圖1可知，銀的浸出率隨著亞硫酸鈉濃度的提高而上升，當亞硫酸鈉濃度提高到240g/L~270g/L時，再提高亞硫酸鈉濃度對浸出率影響不明顯，但亞硫酸鈉濃度過高會造成溶液黏性大，容易結晶，影響沉降效果，固液分離難度加大等問題。所以，為了達到較高的銀浸出率，亞硫酸鈉濃度控制在240g/L~270g/L為宜。

圖1 亞硫酸鈉濃度對銀浸出率的影響

亞硫酸根與氯化銀生成的銀絡合離子極其不穩定，受溫度影響較大，溫度過高時，銀絡合離子容易被分解，而銀則以金屬形態沉于渣中，影響銀的浸出率，主要化學反應方程式見式（3）。試驗在液固比為7，起始pH值為7，亞硫酸鈉濃度為240g/L，控制不同的反應溫度，攪拌反應40min進行試驗，反應溫度對銀浸出率的影響結果如圖2所示。

根據圖2可知，銀的浸出率隨著反應溫度的升高而上升，當溫度達到32℃~38℃時，再提高反應溫度，銀的浸出率反而下降。主要原因是銀絡合離子（[Ag（SO）]）在高溫下不穩定，容易分解生成單質銀，降低分銀效果。所以，為了盡可能提高銀的浸出率，反應溫度控制在32℃~38℃為宜。

圖2 反應溫度對銀浸出率的影響

亞硫酸根與氯化銀生成的銀絡合離子除了受溫度影響外，同時也受反應pH值的影響，pH值過低時，銀絡合離子容易分解，影響銀的浸出率；pH值過高時，分金渣中的氯化銀容易生成氧化銀，不易與亞硫酸根形成銀絡合離子，主要反應方程式如式（4）~式（7）所示。試驗在液固比為7，恒定溫度35℃條件下，亞硫酸鈉濃度為240g/L，控制不同的反應pH值，攪拌反應40min進行試驗，反應pH值對銀浸出率的影響結果如圖3所示。

根據圖3可知，銀的浸出率隨著反應PH值的升高而上升，當pH達到7~9時，再提高反應pH值，銀的浸出率反而下降。主要原因是在酸性條件下銀絡合離子不穩定，而在堿性條件下氯化銀容易生成氧化銀，影響銀絡合離子反應，降低銀的浸出率。所以，反應過程中控制pH值尤為關鍵，為了盡可能提高銀的浸出率，反應pH值控制在7~9為宜。

圖3 反應pH值對銀浸出率的影響

亞硫酸根與氯化銀生成的銀絡合離子在溶液中的溶解度并不高，溶液中的銀含量一般最高為18g/L~22g/L，而分金渣中銀含量高達11.67%。因此，亞硫酸鈉分銀過程中液固比在很大程度上制約著銀的浸出。試驗在恒定溫度35℃條件，反應pH值為7，亞硫酸鈉濃度為240g/L，控制不同的反應液固比，攪拌反應40min進行試驗，液固比對銀浸出率的影響結果如圖4所示。

根據圖4可知，銀的浸出率隨著反應液固比的增大而上升，當液固達到7~9時，再擴大反應液固比值，對銀的浸出率影響不明顯，但會降低分金渣處理效率，增加廢水處理量，增加生產成本。所以，要達到較高的銀浸出率，同時減少廢水處理量，反應液固比控制在7~9為宜。

圖4 反應液固比對銀浸出率的影響

亞硫酸鈉分銀反應時間主要體現在反應速度的快慢，而反應速度由反應物中活化分子和活化能的影響。試驗在恒定溫度35℃條件，反應液固比為7，反應pH值為7，亞硫酸鈉濃度為240g/L，對不同時間攪拌反應進行試驗，反應時間對銀浸出率的影響結果如圖5所示。

圖5 反應時間對銀浸出率的影響

圖5顯示，銀的浸出率隨著反應時間的延長而上升，當時間達到40min~60min，再繼續進行反應，對銀的浸出率影響不明顯，但會增加攪拌電機電能的消耗。所以，要盡可能提高銀的浸出率，節約電能，反應時間控制在40min~60min為宜。

2.2 碘量法測亞硫酸鈉濃度結果與討論

亞硫酸鈉屬于強堿弱酸鹽，容易水解，直接測量亞硫酸鈉濃度誤差較大。乙酸鋅加入亞硫酸鈉溶液后可形成白色沉淀吸附亞硫酸鈉，有抑制亞硫酸鈉分解的作用，可以提高碘量法測亞硫酸鈉濃度的準確性。試驗取亞硫酸鈉待測液10mL于250mL容量瓶內，加入一定的蒸餾水，加入4mL甘油，控制不同的乙酸鋅溶液添加量，最后加入蒸餾水定容。搖勻后用5mL移液管取液5mL于錐形瓶，加入少許淀粉溶液作為指示劑，再用碘標液進行滴定，測量結果如圖6所示。

圖6 乙酸鋅溶液對碘量法測亞硫酸鈉濃度的影響

根據圖6可知，亞硫酸鈉濃度測量結果隨乙酸鋅溶液加入量增大而上升，當乙酸鋅溶液加入量達到25mL~35mL時，再加大乙酸鋅溶液的加入量，亞硫酸鈉濃度測量結果變化不明顯，但會加大試劑的用量。所以，為使碘量法測亞硫酸鈉濃度結果誤差盡可能減小，測量過程中加入乙酸鋅溶液量應控制在25mL~35mL為宜。

碘量法測亞硫酸鈉濃度時加入乙酸鋅后會產生白色沉淀，且其沉降速度很快，溶液中的亞硫酸鈉會向白色沉淀中富集，加入甘油可以有效延緩白色沉淀的沉降速度，提高亞硫酸鈉濃度測量結果的準確性。試驗取亞硫酸鈉待測液10mL于250mL容量瓶內，加入一定的蒸餾水，加入25mL乙酸鋅溶液，控制不同的甘油添加劑，最后加入蒸餾水定容。搖勻后用5mL移液管取液5mL于錐形瓶，加入少許淀粉溶液作為指示劑，再用碘標液進行滴定。之后，靜置5min，取容量瓶上中下不同部位亞硫酸鈉溶液測量，結果見表2。

根據表2可知，加入甘油和乙酸鋅溶液搖勻后，立刻進行碘量法測量時，只需要加入4mL~8mL甘油就可以大幅度降低測量誤差，再增加甘油量，對測量結果影響不明顯。靜置5min后，沒有加入甘油的試驗樣產生的亞硫酸鈉濃度分層最明顯，加入甘油量越多，亞硫酸鈉濃度分層效果越不明顯。因此，碘量法測量亞硫酸濃度在搖勻后，不宜放置時間過長，應該立即進行取樣測量。為了節約試劑用量，同時提高測量的準確性，碘量法測量亞硫酸鈉濃度時甘油的加油量為4mL~8mL為宜。

表2 甘油對碘量法測亞硫酸鈉濃度結果的影響

3 結論

該文根據亞硫酸鈉分銀試驗研究，確定了最佳控制條件：亞硫酸鈉溶液濃度240g/L~270g/L，反應溫度32℃~38℃，反應pH值為7~9，反應液固比為7~9，反應時間40min~60min。碘量法測量亞硫酸鈉濃度的誤差可以降低到小于1%，確保了分銀過程亞硫酸鈉濃度控制得當，進而提高了銀的浸出率。該文經過3個月的試驗驗證，確定了分銀最佳控制條件后，銀的浸出率由95.6%提高到98.9%。