銀電解液樹脂吸附凈化除鈀工藝的研究

劉益民

(甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 金昌 737100)

某貴金屬冶煉廠銅精礦中Pd元素的含量大幅上升[1]，從2018年的平均60～70g/t上升至2019年平均140g/t左右。鈀通過金銀合金陽(yáng)極板進(jìn)入銀電解工序，造成電解液中鈀的富集速度異常偏快，使得電解銀粉含鈀容易超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量控制難度加大[2]。由于傳統(tǒng)銀電解工藝中暫無(wú)電解液凈化除鈀工序，只能依靠頻繁更換電解液和降低陰極電流密度的方式來(lái)緩解鈀對(duì)銀產(chǎn)品質(zhì)量的影響[3]，但這樣的處理方式既不科學(xué)，又不經(jīng)濟(jì)，降低了產(chǎn)能，不利于生產(chǎn)組織，且增加了職工勞動(dòng)強(qiáng)度和單位加工成本。由此可見，雜質(zhì)元素鈀對(duì)電解銀粉的影響已經(jīng)成為銀產(chǎn)品質(zhì)量控制以及產(chǎn)能發(fā)揮的瓶頸[4]。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本次實(shí)驗(yàn)以電解三個(gè)周期后的銀電解液為原料，其成分如表1所示。

表1 樹脂吸附實(shí)驗(yàn)原料中各元素含量 g/L

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

G-01樹脂是改性的親水高分子聚乙烯亞胺嫁接的無(wú)定形硅膠樹脂[5]，其主要功能基團(tuán)為胺基，吸附機(jī)理為利用胺基與金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)[6]，其中Pd2+的螯合能力較其他金屬離子強(qiáng)[7]，所以在Pd2+存在的情況下，該樹脂會(huì)選擇性吸附鈀。

1.3 實(shí)驗(yàn)工藝流程

銀電解液凈化除鈀工藝流程如圖1所示。

圖1 銀電解液吸附除鈀實(shí)驗(yàn)流程圖

1.4 實(shí)驗(yàn)過程

主要實(shí)驗(yàn)技術(shù)參數(shù)：樹脂為G-01樹脂，樹脂柱容積68mL，樹脂重量42g，試驗(yàn)過程流速0.1BV/min(1BV指一個(gè)樹脂床體積)，料液pH值0.5～1.0，溫度為30℃。實(shí)驗(yàn)過程：吸附后液前三個(gè)樣為50mL取一次樣(主要考察吸附初期各元素吸附情況)，第四個(gè)樣為3.79BV取樣，前四個(gè)樣合計(jì)為6BV，其余吸附后液為每6BV取混合樣一個(gè)，吸附清洗液為每3BV取樣一個(gè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹脂吸附過程結(jié)果及討論

表2 銀電解液樹脂吸附試驗(yàn)分析結(jié)果

表2為樹脂吸附實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果。圖2、圖3、圖4分別為吸附后液中Pd2+、Cu2+、Ag+濃度隨時(shí)間的變化曲線。

圖3 吸附后液Cu2+濃度變化曲線

圖4 吸附后液Ag+濃度變化曲線

通過表2中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及Ag、Cu、Pd在吸附后液中的變化曲線可以看出，在吸附前期6BV范圍內(nèi)，Ag+、Cu2+有吸附，隨著吸附過程的進(jìn)行，這種吸附作用逐漸減弱，所以可判定此種吸附作用大部分為物理性吸附，即通過對(duì)樹脂進(jìn)行清洗，可直接進(jìn)入溶液中。從圖2可以看出，吸附后液中的鈀濃度在18BV維持在在一個(gè)較低的水平，說(shuō)明此階段內(nèi)樹脂對(duì)鈀吸附效果較好，但隨著吸附過程的進(jìn)行，樹脂對(duì)鈀的吸附逐漸減弱，特別是在42BV以后，吸附后液中的鈀濃度呈明顯的上升趨勢(shì)，由于反應(yīng)在進(jìn)行60BV后，吸附后液含鈀為0.085g/L，此時(shí)后液含鈀已接近電解液含鈀小于0.1g/L的指標(biāo)要求，可認(rèn)為此時(shí)樹脂達(dá)到飽和，需要對(duì)樹脂進(jìn)行解析再生。

表3銀電解液吸附試驗(yàn)吸附過程金屬平衡表，通過表4的計(jì)算得出，該樹脂對(duì)銀電解液中鈀具有較好的吸附能力，最好吸附能力能夠達(dá)到91.47%(單根柱子)。而Ag+、Cu2+的吸附率僅分別為0.39 %、0.78%，說(shuō)明該樹脂對(duì)Ag+、Cu2+的吸附能力較弱。

表3 銀電解液吸附試驗(yàn)吸附過程金屬平衡表

3 結(jié)論

通過本次采用樹脂吸附進(jìn)行電解液凈化除鈀工藝的研究與應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

(1)該樹脂對(duì)銀電解液中鈀具有較高選擇性吸附能力，對(duì)電解液體系中的Ag+、Cu2+具有較低的吸附能力，可保持電解液體系的穩(wěn)定。通過實(shí)驗(yàn)表明，該樹脂對(duì)鈀的吸附效率可達(dá)到90%以上，而對(duì) Ag+、Cu2+等離子的吸附效率均在1%以下。

(2)通過樹脂吸附系統(tǒng)與銀電解液循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)合，可有效的降低電解液中鈀的富集速度，穩(wěn)定產(chǎn)出合格的符合GB/T4135-2002中IC-Ag99.99的牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的電解銀粉，對(duì)1#銀品級(jí)率的提升具有重大意義。