铂钯泥中金属提取工艺优化的研究

贾建华

(北方铜业股份有限公司垣曲冶炼厂， 山西 垣曲 043700)

垣曲冶炼厂贵金属综合回收系统是处理500 kt/a多金属矿综合捕集回收技术改造配套工程。铂钯泥金属提取系统布置在贵金属车间内，与贵金属同时设计、同时施工，是《铜冶炼副产品及中间产品中稀贵金属综合回收利用的研究》科技成果工业化转化的生产实践。2014年9月建成投产，主要是从贵金属系统产出的铂钯泥中提取铂、钯、金、硒、碲、铋、铜等产品。

设计工艺流程为：将铂钯泥配以适量的硫酸在回转窑中进行焙烧，气体通过收集装置收集为粗硒；焙烧渣用盐酸、硫酸浸出，过滤，滤液加入适量的亚硫酸钠提取碲，过滤后得到粗碲粉；盐酸、硫酸浸出渣再用王水浸出，过滤后滤液依次用草酸、氯化铵等提取金、铂、钯。

自投产以来，虽然铂钯泥生产工艺流程打通了，但是还存在铂钯泥中铂钯含量低、直收率低、未实现达产达标等问题，因此，成立了技术攻关试验小组，并于2017年4月10日开始试验工作。

1 试验准备

1.1 试验原料

通过对焙烧物料进行盘点和取样化验，共有1 961 kg焙烧渣，Se≤0.1%，可直接进入下道工序。以1 961 kg焙烧渣进行试验和生产，根据生产需要将焙烧渣分为14批次，加上试验前已经处理的156 kg焙烧渣，经分碲工序后产生物料41.74 kg(干量)作为1个批次，共15批次(合计焙烧渣2 117 kg)进行试验生产，分金工序根据工艺要求合并为3批次。根据原料化验结果分析，试验原料有以下特点。

(1)原料铜含量偏低，其中13批次铜含量低于1.50%，1批次铜含量为3.6%。

(2)原料基体为铋盐，Bi含量为29%～49%。除铋为预处理要点之一。

(3)原料金含量异常，相对较高，平均品位13 735 g/t。

(4)原料铂钯品位偏低，铂的品位低于600 g/t有4批，平均品位1 106 g/t；钯的品位低于3 000 g/t的有6批，平均品位4 836 g/t。

(5)原料碲含量较低, 碲含量为19 490 g/t～34 840 g/t。

试验开展前，预先进行了铂钯泥的焙烧，并对现场、实验室设备、现存物料进行了清点，对影响生产试验的物料清理完毕，以免对技术数据造成误判。对所有设备进行试车、维护，确保设备正常运行。

1.2 主要仪器和设备

回转窑1台，钢钛反应釜11台，PSB450离心机4台，PSB600离心机7台，ICP等离子体光谱仪1台，溶液输送泵(氟合金)5台，溶液输送泵(氟合金)12台。

2 优化试验

铂钯泥生产工序包括浆化焙烧、分铜、沉铜、分碲、沉碲、沉铋、置换和分金、沉金、氯化铵沉铂、氨化和沉钯等12道工序，各工序都要求有较高的技术操作水平和极强的责任心。试验中，针对物料的实际状况和化学组成，提出了具体处理铂钯泥的工艺流程和方案，工艺流程见图1。

图1 铂钯泥处理工艺流程图

2.1 试验优化过程

2.1.1 分碲铋工序的改进

原工艺：液固比4∶1、HCl浓度5 mol/L、浸出时间1 h；除铜工艺、贵碲置换,Na2CO3沉铋，产品为碱式碳酸铋。

改进工艺：液固比5∶1、HCl浓度6 mol/L、浸出时间2 h；用NaHSO3沉碲， NaOH沉铋，产品为氯氧铋。

改进原因：本次试验由于原料中Bi含量高，因此提高液固比、盐酸浓度，便于Te、Bi的浸出。原料中Cu含量低因此省略了除铜工序。

碲的浸出、碲的还原、铋的浸出、铋的水解的原理见如下反应式：

(1)

(2)

(3)

(4)

分碲铋工序的特点：

(1)该批铂钯泥焙烧后形成的焙烧渣平均含Cu1.31%，通过试验发现，含Cu<1.50%时，可以将分铜工序和分碲铋工序合并，减少金属流失。

(2)处理低品位焙烧渣物料，分碲时对已溶解的金铂钯用锌粉置换进入分碲渣，不再用贵碲置换。

(3)本批焙烧渣含Bi高达29%～49%，沉碲时由于溶液中离子浓度过大，造成还原剂还原能力降低，加大了还原剂的用量，形成铜铋共沉淀等问题影响了粗碲的品位，含Te从85%降到了30%左右，应以回收碲为主，粗碲可以再精制。

(4)沉铋时因为铋含量太高易结晶，需要补水加大溶液体积至原体积的1.8倍。

2.1.2 分金工序的改进

原有工艺：王水分金、亚硫酸氢钠沉金，沉金后液沉铂。

改进工艺：氯化分金、硫酸亚铁沉金，沉金后液锌粉置换。置换渣氯化分金，硫酸亚铁沉金，沉金后液沉铂。

改进原因：

(1)采用王水分金，溶液中氮氧化物除尽时间过长。

(2)沉金后液铂钯含量低，锌粉置换后氯酸钠溶解可提高溶液中铂钯浓度。

金的浸出、铂的浸出、钯的浸出、金的还原原理见如下反应式：

(5)

(6)

(7)

(8)

分金工序的特点：

(1)由于本批焙烧渣金品位较高，铂钯品位较低，经过试验，采用硫酸亚铁代替亚硫酸氢钠沉金，可以减少铂钯的分散。

(2)用锌粉置换出铂钯精矿，使金的回收率提高。

(3)分两步沉金，可提高金的直收率。

2.1.3 分铂钯工序的改进

原有工艺：铂钯液氯化铵沉铂，氯铂酸铵高温灼烧后生成海绵铂。沉铂后液调节溶液pH8～10，滤液经酸化-氨化3～4次后，水合肼还原，生成海绵钯。

改进工艺：铂钯液氯化铵沉铂，氯铂酸铵高温灼烧后生成海绵铂。沉铂后液调节溶液pH8～10，滤液经酸化-氨化3～4次后，水合肼还原生成海绵钯。酸洗液沉碲、铋、铜。

改进原因：锌粉置换液、酸洗液中含有铋、碲、铜等元素，重返分碲工序能提高碲、铋、铜回收率；

铂的灼烧、钯的还原原理见如下反应式：

(9)

(10)

分铂钯工序的特点：

(1)溶液沉铜铋后，铋直收率提高了9.9%。

(2)沉金后液锌粉置换富集铂、钯，处理焙烧渣品位可降至Pt 1 000 g/t、Pd 3 000 g/t。

(3)用氯化的方法将铂钯精矿溶解，硫酸亚铁沉金，氯化铵分离铂，进入精制工序。

2.2 试验结果

通过近4个月的试验，共处理2 117 kg焙烧渣。产品产量、品位、直收率及回收率见表1。

3 结论和建议

通过试验解决了铂钯品位低、含铋高等技术难题，完成了试验任务。海绵金、海绵铂、粗铋产品质量达到设计要求，金属回收率达到了预期目标，试验得出以下结论：

(1)铂钯泥金属提取工艺可处理低品位焙烧渣(Pt 1 100 g/t～4 000 g/t、Pd 4 800 g/t～ 15 000 g/t)。

(2)针对试验物料特性，改进了分碲铋工序，省去了分铜工序，贵碲置换改为锌粉置换。通过改变液固比与盐酸浓度，提高碲、铋浸出率。重新制定了分金工序，通过锌粉置换沉金液，置换渣氯化溶解，提高溶液中铂钯含量，解决了物料中铂钯含量低带来的难题。增加了二次沉金工序，提高了金的直收率。优化了分铂钯工序，置换液、酸化液重返分碲工序，提高了碲、铋的回收率。

(3)原料中碲含量低，造成直收率偏低。粗碲品位低是因铋含量太高，铋共沉淀所致，如再提高粗碲中碲的含量，会造成碲、铋的损失，碲的直收率将会降低(碲价格约为铋价格的5倍)，影响经济效益。

表1 产品产量、直收率、回收率汇总

(4)本次试验因物料特性而省去了沉铜工序，如焙烧渣铜含量大于1.5%时，增加沉铜工序，对回收率、直收率指标会造成一定影响。

(5)通过试验，初步确定焙烧渣的最低品质要求：Pt>1 000 g/t、Pd>3 000 g/t、Au>1 000 g/t，如果焙烧渣含量低于上述要求，需多次富集，会导致增加运行成本，降低直收率和回收率。

(6)每批次铂钯泥提取前，需要分析原料特性，及时调整优化工艺流程。

(7)由于提取工艺关键点较多，化验结果对操作的指导性强，要求操作人员充分利用化验数据和经验，对容易搞混的地方要标识标志准确清晰，减少不当操作，杜绝跑冒滴漏，提高金属回收率和直收率，提高企业效益。