某黃金冶煉廠氰化金泥濕法冶煉試驗研究

王明雙

（山東黃金冶煉有限公司，山東 萊州 261400）

1 引言

氰化金泥是用鋅粉或鋅絲從含金氰化貴液中置換得到的一種富含金銀的近似黑色的泥狀沉淀物。不同選廠因礦石性質(zhì)不同，氰化金泥成分差異很大，其中主要成分有金、銀、銅、鉛、鋅、硫、二氧化硅等。從氰化金泥中提取金銀的方法主要有火法工藝［1-2］、火法-濕法聯(lián)合工藝［3-4］、全濕法工藝［5-13］。鑒于火法工藝環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高、金屬回收率低等缺點，越來越多的企業(yè)更傾向于全濕法工藝。

某黃金冶煉廠對氰化金泥采用全濕法冶煉工藝提取金、銀，主要包括預(yù)浸除雜、氯化分金、金還原、銀電解、污水處理等工序，金、銀冶煉回收率在99%以上。該廠氰化金泥預(yù)浸除雜及氯化分金均采用控電氯化法，通過控制反應(yīng)過程的電位來實現(xiàn)貴、賤金屬的分離與富集，這兩道工序?qū)φ麄€工藝流程起著至關(guān)重要的作用。實踐發(fā)現(xiàn)，該廠氰化金泥預(yù)浸除雜效果不理想，銅的脫除率約90%，鉛的脫除率約70%，金還原產(chǎn)出的海綿金及銀電解產(chǎn)出的銀粉中銅和鉛元素超標(biāo)。此外，由于氧化劑的加入，使預(yù)浸除雜濾液中含有一定濃度的金，過去使用鋅粉置換回收這些金，不僅鋅粉消耗量大，而且還造成賤金屬一直在工藝流程滯留。針對以上技術(shù)問題，作者以該廠氰化金泥為研究對象，對其冶煉工藝進行了試驗研究，取得了較好的試驗結(jié)果。

2 試驗內(nèi)容

2.1 試驗試劑及設(shè)備

試驗試劑：鹽酸（工業(yè)級），液堿（工業(yè)級），氯酸鈉（工業(yè)級），焦亞硫酸鈉（食品級）。

試驗設(shè)備：鈦反應(yīng)釜，真空泵，廢氣吸收裝置，精濾裝置，電子吊鉤秤，電熱烘箱。

2.2 試驗原料

試驗以氰化金泥作為原料，其主要成分及含量如表1所示。

表1 氰化金泥主要成分及含量 %

2.3 試驗方法

試驗采用的氰化金泥濕法冶煉工藝流程如圖1所示，該工藝流程在原生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上新增了氯化渣洗滌工序，針對預(yù)浸除雜、氯化渣洗滌及廢水處理工序分別開展優(yōu)化試驗研究，并確定最佳工藝條件。790mV、340mV、-130mV和-760mV。預(yù)浸除雜工藝以氯酸鈉作為氧化劑，在鹽酸和氯酸鈉的作用下，主要發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

圖1 氰化金泥濕法冶煉工藝流程圖

試驗步驟：向反應(yīng)釜中加入適量的水，開啟攪拌；投入氰化金泥并加入工業(yè)鹽酸調(diào)整酸度；控溫反應(yīng)至平穩(wěn)狀態(tài)，少量多次加入氯酸鈉溶液，期間測量電位變化情況；在控制一定終點電位反應(yīng)一段時間后放料過濾；取濾渣樣品少許，測試水分及銅、鉛含量；根據(jù)金泥及濾渣的銅、鉛含量計算脫除率。

2.3.2 氯化渣洗滌試驗

試驗步驟：氰化金泥預(yù)浸除雜試驗完成后進行氯化溶金得到固體氯化渣；氯化渣洗滌試驗在反應(yīng)釜中進行；向反應(yīng)釜中加入適量的水，開啟攪拌并升溫；將氯化渣投入反應(yīng)釜中進行充分洗滌。試驗過程中，每隔一段時間對氯化渣進行取樣。將氯化渣樣品烘干后測試鉛含量，研究氯化渣的鉛含量隨洗滌時間的變化規(guī)律。

2.3.3 廢水沉金試驗

將以上工序產(chǎn)生的含金廢水利用磁力驅(qū)動泵輸送至反應(yīng)釜內(nèi)；在一定的溫度條件下通過加入固體焦亞硫酸鈉進行還原回收金；反應(yīng)一段時間后取液體樣測試金濃度。還原時主要發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

3 結(jié)果與討論

2.3.1 預(yù)浸除雜試驗

預(yù)浸除雜是從氰化金泥中脫除銅、鉛、鋅等雜質(zhì)，同時富集金、銀的過程。金、銀、銅、鉛、鋅在鹽酸溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位分別為1420mV、

3.1 預(yù)浸除雜

鐵、鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低，在預(yù)浸過程會被優(yōu)先除去。銅的電位為340mV，要想把氰化金泥中的銅有效脫除，預(yù)浸除雜工藝的終點電位宜控制在340mV以上。每個反應(yīng)釜氰化金泥投料量為500～600kg，反應(yīng)溫度為70～80℃，總反應(yīng)時間為6～8h。為了提高銅的脫除效果，每次試驗控制不同的終點電位。試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 氰化金泥預(yù)浸除雜終點電位對銅、鉛脫除率的影響

從圖2可以看出，銅的脫除率隨終點電位的增加而增加。原因是提高電位相當(dāng)于增加了氧化劑氯酸鈉的用量，從而加速了銅的溶解。當(dāng)電位達(dá)到460mV時，銅的脫除率在95%以上，繼續(xù)提高電位，銅的脫除率變化不大。鉛的脫除率與電位變化無明顯規(guī)律，脫除率僅為70%左右。鉛的脫除是一個復(fù)雜的化學(xué)過程。鉛首先轉(zhuǎn)化為氯化鉛，在該反應(yīng)體系下氯化鉛可形成配合物[PbCl4]2-進入液體，當(dāng)?shù)V漿過濾溫度降低時會重新轉(zhuǎn)化為氯化鉛，從而造成鉛脫除困難。綜上分析，確定預(yù)浸除雜最佳終點電位為460mV。

3.2 氯化渣洗滌脫鉛

氯化溶金反應(yīng)結(jié)束后，需將礦漿降溫使鉛沉降，以保證溶金貴液能生產(chǎn)出合格的金粉。氯化渣實質(zhì)是氯化銀、氯化鉛的混合物，由于兩者化學(xué)性質(zhì)相似，導(dǎo)致分離困難，如果不對氯化渣的鉛進行脫除，將會降低銀電解效率，進而影響銀錠質(zhì)量。

孫梓明［14］介紹了3種從氯化銀中除去氯化鉛的方法。第一種是加入硫酸和硝酸鉛發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，使氯化銀轉(zhuǎn)化為硝酸銀溶液，氯化鉛轉(zhuǎn)化為硫酸鉛沉淀；第二種是加入醋酸和醋酸鈉，使氯化鉛轉(zhuǎn)化為可溶的醋酸鉛；第三種是加入硝酸銨溶液浸取氯化鉛。上述方法盡管除鉛效果好，但醋酸、銨鹽的使用會使現(xiàn)場工作環(huán)境惡化，不適宜在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。

本次試驗利用氯化銀和氯化鉛溶解度差異進行除鉛。氯化銀難溶于水，但氯化鉛易溶于熱水，水溫在90℃時，氯化鉛的溶解度達(dá)2.99g/100gH2O。稱取500kg氯化渣于反應(yīng)釜中，加入3倍的水并開啟攪拌，將溫度升至90℃以上洗滌。洗滌后的廢水含有金和鉛，將金回收后加堿中和處理，最終返回選廠或氰化系統(tǒng)再利用。脫鉛后的氯化渣則使用鋅粉或鐵粉置換成銀粉，然后熔煉成銀陽極板進行銀電解作業(yè)，最終將電解銀粉澆鑄成錠。圖3為不同洗滌時間氯化渣中的鉛含量。

圖3 洗滌時間對氯化渣鉛含量的影響

從圖3可知，未洗滌時，氯化渣中的鉛含量為3.37%，延長氯化渣洗滌時間對鉛的脫除有利。當(dāng)洗滌時間為60min時，氯化渣的鉛含量降低至0.44%；繼續(xù)延長洗滌時間，氯化渣的鉛含量變化幅度不大。因此，確定最佳洗滌時間為60min。

3.3 廢水沉金

氰化金泥預(yù)浸除雜濾液及氯化渣洗水含有一定濃度的金，約6～40mg/L。過去經(jīng)常采用鋅粉置換法回收廢水中的金。鋅粉置換法雖然能將廢水中的金回收，但也會將廢水中的銅、鉛等雜質(zhì)置換出來，影響金產(chǎn)品質(zhì)量，且鋅粉用量較大，約為5kg/m3。本次試驗嘗試使用焦亞硫酸鈉還原法回收廢水中的金。焦亞硫酸鈉的價格不到鋅粉的十分之一，被廣泛應(yīng)用于黃金濕法精煉工藝［15-17］，可生產(chǎn)金含量在99.99%以上的海綿金。將氰化金泥預(yù)浸除雜濾液及氯化渣洗水調(diào)入反應(yīng)釜中開啟攪拌，升溫至50～60℃（升溫的目的是防止溶液中氯化鉛冷卻結(jié)晶），在此條件下，緩慢加入固體焦亞硫酸鈉反應(yīng)30min，結(jié)果如表2所示。試驗結(jié)果表明，當(dāng)焦亞硫酸鈉用量提高至8.0kg/m3時，可將上述廢水中的金濃度降至1mg/L以下。

表2 焦亞硫酸鈉用量對廢水金濃度的影響

4 工業(yè)應(yīng)用

將以上試驗取得的技術(shù)參數(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，金、銀產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高。表3及表4分別為工藝優(yōu)化前后還原金粉及電解銀粉樣品的分析結(jié)果。

表3 優(yōu)化前后還原金粉樣品分析結(jié)果 %

表4 優(yōu)化前后電解銀粉樣品分析結(jié)果 %

從表3及表4分析結(jié)果可以看出，某黃金冶煉廠對氰化金泥濕法冶煉工藝優(yōu)化后，還原金粉及電解銀粉中的雜質(zhì)含量均有所下降，特別是電解銀粉中的銅、鉛含量明顯降低，能夠生產(chǎn)出符合《GB/T 4135—2016銀錠》IC-Ag99.99牌號的產(chǎn)品。

5 結(jié)論

通過對某黃金冶煉廠氰化金泥濕法冶煉工藝進行試驗研究，得出以下結(jié)論：

（1）氰化金泥預(yù)浸除雜過程中，銅的脫除率受電位影響較大，當(dāng)電位提高至460mV時，銅的脫除率在95%以上，但鉛的脫除率變化不大。

（2）氯化分金產(chǎn)生的氯化渣使用90℃熱水充分洗滌60min，可將氯化渣中的鉛含量降低至0.44%，實現(xiàn)了氯化銀和氯化鉛的高效分離，為后續(xù)銀電解作業(yè)創(chuàng)造了有利條件。

（3）采用焦亞硫酸鈉還原法回收含金廢水中的金，當(dāng)焦亞硫酸鈉用量為8.0kg/m3時，廢水中金的濃度可降至1mg/L以下，相比鋅粉置換法更具成本優(yōu)勢。