黄金高效精炼电解新工艺的研究与应用

温建波　隆　岗　陈　敏

(中矿金业股份有限公司)



黄金高效精炼电解新工艺的研究与应用

温建波隆岗陈敏

(中矿金业股份有限公司)

传统黄金电解精炼工艺存在生产周期长、流程占压黄金多的问题，采用离子扩散强化装置加强电解液中离子的扩散运动以减少浓差极化，采用化学溶解法代替传统造液工艺造液、采用钛合金阴极板代替纯金阴极板等技术措施，研发了一种黄金高效精炼电解新工艺。应用实践结果表明，新工艺在以含金99.000%以上的粗金为原料、1 000 A/m2以上的高电流密度条件下，可将精炼周期缩减至24 h、造液周期缩短至6～8 h、产出的黄金产品金纯度在99.995%以上，经济效益显著。

黄金精炼电解造液阴极板

由于黄金交易逐渐实现市场化，优质优价的商品价格属性给黄金生产企业带来了机遇与挑战。为适应市场变化，采用先进的黄金精炼技术对传统冶炼工艺进行改造更新是十分必要的[1]。我国黄金精炼技术在近几年得到了快速发展，工艺过程更趋于简化，提高了生产率及经济效益，但生产过程中的金属占压及损耗等问题依然严重[2]。在国内外现有的各种黄金精炼工艺中，电解精炼法产品质量最稳定，但传统电解精炼法的不足之处是生产周期长，流程中积压产品多，对原料适应性差、直收率低、积压资金[3-4]。因此，开展高效黄金电解精炼工艺方面的研究和应用意义重大。

1　黄金电解精炼工艺

黄金精炼是整个黄金生产过程中关键环节，工艺技术选择的合理与否，直接影响黄金产品的质量和金的总回收率[5]。国内外黄金生产企业研究开发出了多种高效、先进的精炼工艺和设备，极大地促进了黄金冶炼技术的发展。

1.1传统黄金电解精炼工艺及存在问题

传统黄金电解精炼一般要求以金含量90%以上的粗金为原料，以粗金为阳极，以纯金片作阴极，以氯金酸水溶液及游离盐酸作电解液。

由于Au/Au3+电极电位高于银、铜、铅、铁、锑、铋等杂质元素，电解时金离子优先于其它杂质元素放电，在阴极上析出金属金。通过适当控制电解阴极电位，可保证阴极上只有金属金析出，而使其它活泼杂质仍留在电解液中，以达到纯化金的目的。黄金电解精炼工艺流程见图1。

图1　黄金电解精炼工艺流程

传统黄金冶炼工艺配电解液工序(简称造液)，采用电解造液法，阳极为粗金板，阴极为石墨片。采用阳离子半透膜或素烧坩埚隔离出一个阴极区，初始电解液为盐酸，最终形成高浓度氯金酸溶液，用于黄金电解精炼。该方法的主要缺点是造液周期较长，隔膜或素烧坩埚需要周期性更换，使用过的隔膜或素烧坩埚中的金回收困难，回收过程不可避免地要造成金的损失。

黄金电解精炼工艺中保证黄金产品纯度与提高电流密度的矛盾较为突出。提高电流密度可以提高单位体积电解槽的黄金精炼产量、生产效率，减少电解液中占压黄金量，但也会引起电解液中金离子浓度出现严重的浓差极化，从而恶化金在阴极的析出状态，严重影响产品质量。传统的黄金电解精炼工艺多采用比较低的电流密度来生产(200～300 A/m2)，生产周期比较长(80～100 h)，导致流程中的黄金占压多。不仅占压大量资金，还影响企业的灵活性，这是传统黄金电解精炼工艺存在的最大问题。

1.2新型黄金精炼技术及应用实践

中矿金业股份有限公司在传统电解精炼工艺的基础上研究开发了一项黄金高效电解精炼新工艺，对含金99.000%以上的粗金原料，以钛合金作阴极板，在高电流密度条件下进行电解，取得了多项技术突破。

1.2.1高电流密度的采用和强化离子扩散装置的开发

在电解精炼工艺中，浓差极化现象是制约高电流密度的主要障碍，可导致阴极板表面电解液中金离子严重贫化、电解液中的杂质离子被夹杂或还原混入产品中等。

减少浓差极化的主要措施是加强电解液中离子的扩散运动。在借鉴国内外先进经验的基础上，经不断探索完善，自主开发了一套结构简单、运行平稳的离子扩散强化装置，从而实现了高电流密度的应用。离子扩散强化装置有效减少了电解液中的浓差极化程度，稳定并提高了阴极析出的黄金产品的质量，简化了控制条件。新设备投入运行以来，黄金产品金含量始终保持在99.995%以上，高于GB/T 4135—1994的Au-1要求，化学成分对照见表1。

表1　黄金化学成分对照表 %

离子扩散强化装置将电解液含金浓度由原240～300 g/L降低至100 g/L左右，实现了电解液低浓度化，同时有助于清理阳极板表面粘附的阳极泥，不再需要交直叠加电流，只用单纯直流电源即可，简化了电源结构和生产操作程序。阳极的残极率也有所降低，因此降低了流程中金的积压。生产实践表明，在保证电解黄金产品质量的前提下，电流密度可由原 300 A/m2左右大幅提高至1 000 A/m2以上，精炼周期缩短至24 h以内。

1.2.2造液技术的改进

黄金电解精炼新工艺开发了一种带有冷凝回流装置的密闭玻璃反应釜，见图2。

图2　密闭玻璃造液反应釜

该反应釜采用化学溶解法进行造液，同时使用新的药剂和操作方法，可加快造液速度，大大减少赶硝时间。造液工艺和设备的改进有效克服了传统造液工艺的不足，取消了电解造液中回收处理含金隔膜或素烧坩埚的工序，并将造液周期由原48 h大幅缩短至现在的6～8 h。

1.2.3复合钛合金阴极板的使用

黄金电解精炼新工艺采用钛合金板取代纯金压片做阴极，有效减少了纯金阴极中黄金的周转积压和制作过程中金的损耗。为方便从钛合金板上剥离阴极产品，采用一种特殊的导电涂层覆盖在钛板阴极上，可大大简化操作过程。倪迎瑞等[6]曾研究采用高纯钛板替代纯金板作为阴极板，电解过程中金的积压量减少了1/2，极大地降低了生产成本。

1.2.4电解精炼过程中黄金损耗的控制

在电解精炼工艺中，黄金损耗主要是由于含金溶液“跑、冒、滴、漏”等造成的。黄金电解精炼新工艺有利于控制黄金损耗的减少，主要体现在以下几个方面：①电解液含金浓度低(100 g/L左右)，远低于传统电解精炼的240～300 g/L，在相同的电解液滴漏概率下，黄金损耗较低；②尽量简化处理工序，如以钛合金板取代纯金阴极压片、以扩散强化装置来减少电解过程中阳极泥的人工清理、以化学造液取代电解造液的坩埚或隔膜处理工序等；③改进生产设备的密闭性，使造液和电解精炼过程完全在密闭条件下进行，有效减少了含金蒸汽的逸出，同时改善了工人的劳动环境；④高纯度(99.999%以上)金的提炼，用纯度99.990%以上的金配制电解液，将其再次电解提纯，产出含量99.999%以上的高纯度黄金。

2　新工艺应用实践

新工艺应用实践后，产品质量显著提高，平均每年为中矿金业股份有限公司创造1 220万元以上的经济效益，效果显著。

2.1产品质量

黄金电解新工艺应用后，中矿金业黄金产品质量显著提高，成为“可提供标准金锭生产单位”，具备了开展收购合质金精炼加工业务的能力，获利空间得到大幅提升，产品得到了增值。与原销售给其他精炼厂相比，可增加经济效益500元/kg，按年产黄金15 t计算，每年可增加效益750万元。

2.2经济效益

(1)减少黄金占压的经济效益。新工艺实施后，金锭产品产出周期由原3～4 d减少至1 d内。按每天精炼100 kg、黄金价格200元/g计算，占用的流动资金减少7千万元，每年可节省财务费用350万元以上。

(2)增加黄金回收率的经济效益。新工艺将黄金电解精炼回收率由99.91%提高到99.95%。按年产15 t、黄金价格200元/g计算，可新增经济效益120万元。

3　结　论

黄金电解精炼新工艺是对传统电解精炼工艺的优化升级，通过采用离子扩散强化装置、化学溶解法造液、钛合金阴极板等技术措施，有效解决了生产周期长、产品积压多、离子扩散效果差的问题，可将精炼周期缩短至24 h以内、造液周期缩短至6～8 h，产出含量99.999%以上的高纯度黄金，同时每年创造经济效益1 220万元以上，促进了企业的发展，有效提升了我国黄金精炼行业的技术水平，具有重大的经济效益。

[1]董德喜. 黄金精炼工艺特点分析及选择[J].黄金，2004(9): 38-40.

[2]霍松龄. 黄金精炼工艺综述[J].黄金，2014(8):65-68.

[3]秦晓鹏，胡春融，董德喜，等. 浅谈我国黄金精炼技术与工艺[J].黄金，2003(8)：34-37.

[4]张济祥，谢宏潮，阳岸恒，等. 高纯金制备技术研究现状与展望[J].贵金属，2015(5): 81-86.

[5]孙戬. 金银冶金[M]. 2版. 北京：冶金工业出版社，1998.

[6]倪迎瑞，李中玺，李海涛，等. 高银合质金快速电解精炼工艺[J]. 黄金，2013，34(1): 52-54.

2016-06-26)

温建波(1970—)，男，工程师，265401 山东省招远市辛庄镇北截村。