秦廣林 李光勝 高騰躍 于淙權(quán) 徐超

摘要：某黃金冶煉廠金精礦氰化處理產(chǎn)生大量高銅貧液，循環(huán)利用影響金的浸出。試驗(yàn)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(yīng)時(shí)間、陰極材料等對(duì)電流效率和銅回收率的影響，確定了電沉積最佳工藝參數(shù)。在最佳條件下，高銅貧液中銅質(zhì)量濃度由8?707.44?mg/L降低至1?519.25?mg/L，獲得的產(chǎn)品中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.89?%。

關(guān)鍵詞：高銅貧液;氰化廢水;電沉積;銅;電流效率

中圖分類號(hào)：TD926.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：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(chǎn)品獲得。氰化提金工藝已經(jīng)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(yè)的發(fā)展，易處理金礦資源越來(lái)越少，含銅難處理金礦資源已成為黃金生產(chǎn)主要原料之一[3]。采用氰化提金工藝處理含銅金礦石時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量含銅氰化廢水，即高銅貧液。高銅貧液循環(huán)利用時(shí)，溶液中存在的銅會(huì)增加氰化物消耗量，降低金的浸出速度，因而高銅貧液無(wú)法直接循環(huán)利用[4]，需回收其中的銅。王慶生等[5]從熱力學(xué)角度，計(jì)算出電沉積銅在常溫及非常溫條件下的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，為提金含氰廢水電沉積銅提供了理論依據(jù)。高騰躍等[6]研究了次亞磷酸鹽在電解銅氰廢液同時(shí)回收銅和氰化物過(guò)程中的作用，結(jié)果表明次亞磷酸鹽可有效抑制電沉積過(guò)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(guò)程中，銅溶解進(jìn)入浸出液，產(chǎn)生大量高銅貧液。試驗(yàn)采用電沉積法處理該高銅貧液，通過(guò)選擇合適的陰極材料、溫度、電流密度、酸堿度、反應(yīng)時(shí)間等條件，實(shí)現(xiàn)了廢水中銅的有效回收。

1?試驗(yàn)部分

1.1?設(shè)?備

恒溫水浴鍋、PHS-3C型pH計(jì)、自制電解槽、煤油溫度計(jì)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(jié)果如表1所示。

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

1.3?試驗(yàn)方法

電沉積試驗(yàn)在自制的矩形電解槽內(nèi)進(jìn)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(yáng)極，利用直流穩(wěn)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(jì)測(cè)定溫度。

利用高銅貧液中銅質(zhì)量濃度變化計(jì)算銅回收率及電流效率。

2?結(jié)果與討論

2.1?溫?度

在電流密度為80?A/m2，反應(yīng)時(shí)間為1?h的條件下進(jìn)行電沉積試驗(yàn)，控制溫度分別為25?℃、35?℃、45?℃、55?℃、65 ℃、75?℃，考察溫度對(duì)銅回收率及電流效率的影響，結(jié)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(shuō)明在電沉積過(guò)程中，提高溫度有助于反應(yīng)的進(jìn)行。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)在65?℃條件下進(jìn)行。

2.2?電流密度

在溫度為65?℃條件下進(jìn)行電沉積試驗(yàn)，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(yàn)過(guò)程中電荷轉(zhuǎn)移量一致，用電流密度為40?A/m2、反應(yīng)時(shí)間為2?h條件下的電量作為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算不同電流密度條件下的反應(yīng)時(shí)間，考察電流密度對(duì)銅回收率及電流效率的影響，結(jié)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(shì)。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(guò)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(yīng)時(shí)間為1?h，電流密度為40?A/m2的條件下進(jìn)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(duì)銅回收率及電流效率的影響，結(jié)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(xù)試驗(yàn)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(chǎn)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(yàn)采用濃硫酸調(diào)整溶液pH，在溫度為65?℃，反應(yīng)時(shí)間為1?h，電流密度為80?A/m2的條件下進(jìn)行電沉積，控制pH值分別為7，8，9，10，11，12，考察pH對(duì)銅回收率及電流效率的影響，結(jié)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(dāng)pH值為7時(shí)，電流效率為16.69?%，銅回收率為16.96?%。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值小于7時(shí)，溶液中產(chǎn)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(yīng)時(shí)間為1?h的條件下進(jìn)行電沉積，陰極選用銅板和鈦板2種材料，考察陰極材料對(duì)銅回收率及電流效率的影響，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出：不同的陰極材料對(duì)電沉積過(guò)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(shí)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(diǎn)、9.55百分點(diǎn)。因此，確定采用銅板作為電沉積陰極材料。

2.6?反應(yīng)時(shí)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(jìn)行電沉積，控制反應(yīng)時(shí)間分別為1?h、2?h、3?h、4?h、5?h、6?h、7?h、8?h，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)銅回收率及電流效率的影響，結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出：隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，銅回收率由1?h時(shí)的26.51?%提高到8?h時(shí)的82.55?%;電流效率逐漸降低，反應(yīng)時(shí)間為8?h時(shí)的電流效率僅為8.53?%。綜合考慮，確定反應(yīng)時(shí)間為6?h，此時(shí)高銅貧液中銅質(zhì)量濃度由8?707.44?mg/L降低至1?519.25?mg/L，獲得的產(chǎn)品中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.89?%。

3?結(jié)?論

1）某黃金冶煉廠產(chǎn)生的高銅貧液中銅質(zhì)量濃度達(dá)8?707.44?mg/L，循環(huán)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(yīng)時(shí)間為6?h，銅板作為陰極，表面鍍有氧化材料的鈦板作為陽(yáng)極。

3）高銅貧液采用電沉積法處理后，銅質(zhì)量濃度由8?707.44?mg/L降至1?519.25?mg/L，獲得的產(chǎn)品中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)96.89?%，品級(jí)較好。該研究為高銅貧液的工業(yè)化處理提供數(shù)據(jù)參考。

[參?考?文?獻(xiàn)]

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[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(xué)分析[J].環(huán)境科學(xué)研究，1999，12（3）：18-21.

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