高銀合質(zhì)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(zhì)金，也稱礦產(chǎn)金，大多與其他金屬伴生，由于產(chǎn)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(zhì)金提純的常用方法的是化學(xué)還原法[1-3]和金電解精煉法[4-6]，無論采哪種方法都會(huì)遇到金、銀互相包裹的問題，一旦合質(zhì)金中含有較多的銀，在反應(yīng)過程生成的氯化銀沉淀層會(huì)導(dǎo)致金溶解緩慢，甚至使反應(yīng)停止，從而造成黃金積壓。

某黃金精煉廠為了適應(yīng)市場(chǎng)變化，每年會(huì)收購(gòu)一些來自礦山上的合質(zhì)金，有的合質(zhì)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(zhì)，屬于典型的高銀合質(zhì)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(zhì)金與粗銀錠按一定比例熔煉鑄成極板進(jìn)行銀電解工藝，通過電解作用使銀在陰極析出，而金隨著陽(yáng)極板的溶解脫落進(jìn)入陽(yáng)極泥中，然后再使用化學(xué)還原法提取陽(yáng)極泥中的金。這種方法雖然工藝簡(jiǎn)單、流程短，但陽(yáng)極板中的硒、碲進(jìn)入電解液后會(huì)污染整個(gè)銀電解系統(tǒng)，導(dǎo)致電解銀粉含硒、碲超標(biāo)[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(zhì)金，后因硒、碲污染問題而棄之。

針對(duì)以上問題，本文作者在現(xiàn)有化學(xué)還原法的基礎(chǔ)上，開展了從高銀合質(zhì)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(dá)到快速提純的目的。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)試劑包括：鹽酸（工業(yè)級(jí)）、液堿（工業(yè)級(jí)）、硝酸（工業(yè)級(jí)）、焦亞硫酸鈉（食品級(jí)）、食鹽（NaCl≥95%）、鋅粉。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：合質(zhì)金粉化裝置、鈦反應(yīng)釜、搪瓷反應(yīng)釜、真空泵、廢氣吸收裝置（氯氣及氮氧化物）、化學(xué)藥劑儲(chǔ)罐。

1.2 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)以3種高銀合質(zhì)金作為原料，其主要成分及含量見表1。

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

2 結(jié)果與討論

從高銀合質(zhì)金中快速提取金的工藝流程見圖1。

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

2.1 粉化造粒

合質(zhì)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(xì)小的顆粒。使用粉化裝置將高銀合質(zhì)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(xué)試劑能夠充分接觸，有利于提高化學(xué)反應(yīng)速率。

2.2 硝酸分銀

高銀合質(zhì)金中金、銀、銅、鐵、鉍主要以金屬單質(zhì)形式存在，而硒、碲的存在形態(tài)比較復(fù)雜，一般認(rèn)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(yīng)，因此，硝酸分銀過程主要發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)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(yīng)槽與Na2S反應(yīng)，在反應(yīng)槽內(nèi)經(jīng)過攪拌槳的充分?jǐn)嚢杌旌虾?，加速其均勻反?yīng)，反應(yīng)后液通過濃密機(jī)沉降，濃密機(jī)底流用銅砷壓濾機(jī)過濾分離出砷濾餅，壓濾機(jī)濾液與濃密機(jī)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(yīng)槽、濃密機(jī)及濾液槽等處逸出的少量硫化氫氣體進(jìn)入除害塔用10%的氫氧化鈉循環(huán)液吸收后排空，反應(yīng)生成的硫氫化鈉送往硫化鈉溶液系統(tǒng)，供硫化反應(yīng)槽使用。詳見圖1。

Bi+4H++NO3-=Bi3++NO+2H2O 。

向反應(yīng)釜加入水和工業(yè)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(zhì)金粉，直至反應(yīng)完全，反應(yīng)時(shí)間為3 ～ 4 h。硝酸分銀結(jié)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(shí)驗(yàn)根據(jù)原料及分銀渣中的銀含量計(jì)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(diào)入反應(yīng)釜內(nèi)，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(zhuǎn)化為AgCl，沉淀率大于99.95%，而銅、鐵、鉍等雜質(zhì)仍以離子狀態(tài)留在液體中，實(shí)現(xiàn)了銀與其他雜質(zhì)的分離。

2.3 氯化分金

高銀合質(zhì)金經(jīng)過硝酸分銀后，分銀渣為紅棕色，說明絕大部分金屬都已經(jīng)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(huì)產(chǎn)生氯自由基[10]，氯自由基具有強(qiáng)氧化性，能與金、銀及硒、碲的化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，主要化學(xué)反應(yīng)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(diào)入搪瓷反應(yīng)釜中進(jìn)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(jìn)行電解工藝生產(chǎn)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(guān)，直接影響還原金粉的產(chǎn)率及金粉中雜質(zhì)元素含量。使用液堿先將分金液pH值調(diào)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(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(huì)被還原，因此不會(huì)影響到金粉純度[11]。在以上條件下反應(yīng)一段時(shí)間后即可得到還原金粉，金粉洗滌至中性取樣化驗(yàn)，達(dá)到IC-Au 99.99標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行熔煉鑄錠。一次金還原后液調(diào)入反應(yīng)釜中繼續(xù)沉金，二次金還原后液化驗(yàn)合格外排進(jìn)行廢水處理。三種原料產(chǎn)出的金粉化學(xué)分析結(jié)果見表2。

表2 3種原料產(chǎn)出金粉化驗(yàn)分析結(jié)果Table 2 Gold powder analysis results of three raw materials

由表2可以看出，3種原料產(chǎn)出的金粉純度全部符合《GB/T 4134-2015 金錠》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 廢水處理

工藝產(chǎn)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(diào)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(xù)使用，通過閉路循環(huán)實(shí)現(xiàn)廢水零排放[12]。

2.6 廢氣處理

根據(jù)廢氣的類別，將工藝產(chǎn)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(jìn)行處理，通過采用二級(jí)噴淋吸收后，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。

3 結(jié) 論

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

（2）設(shè)備利用率高。無需增加新的設(shè)備投資，充分利用現(xiàn)有設(shè)備便可實(shí)現(xiàn)提純黃金的目的。

（3）生產(chǎn)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(yōu)勢(shì)。

（5）采用以上工藝處理高銀合質(zhì)金，其中的硒、碲等稀散金屬不會(huì)對(duì)金、銀產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。