分金液中还原回收稀贵金属的实践探索

2021-06-23张晓兵房孟钊

湖南有色金属 2021年3期

张晓兵，房孟钊

（1.大冶有色金属有限责任公司，湖北黄石 435002；2.有色金属冶金与循环利用湖北省重点实验室，湖北黄石 435002）

目前，铜阳极泥成为贵金属金、银、铂、钯以及稀散金属硒、碲的主要来源［1～5］。大冶有色金属有限责任公司每年生产大约60万t阴极铜，同时会产出大约2 500 t的铜阳极泥。针对自产的铜阳极泥的成分特点，开发了一套全新的半湿法回转窑工艺，提取其中的金、银、铂、钯、硒、碲，效果显著。但是，在长期的生产实践中，由于该公司采购的铜精矿成分越来越复杂，造成自产的铜阳极泥成分波动较大，尤其是其中的金、银、铂、钯、碲含量逐渐降低，杂质成分越来越高，因此，半湿法回转窑工艺的缺点开始显现，即处理高杂质的铜阳极泥时，效果不理想，造成后续工序受到较大影响，最终尾渣（分银渣）中含金、银较高，直接影响金、银的直收率。如何在原有工艺的基础上，高效的回收铜阳极泥中金、银、铂、钯、硒、碲，公司一直在针对半湿法回转窑工艺中的每个工序，通过各种技术方法提高主要金属的直收率［6～12］。

1 分金液传统还原回收工艺

目前，公司采用的是亚硫酸钠还原沉金＋锌粉置换水解沉铂、钯、碲＋盐酸酸浸铂钯精矿回收铂、钯、金＋亚钠还原酸浸液产出粗碲的工艺，如图1所示，虽然其工艺简单，操作方便，但是在实际生产中产生的主要问题就是铂、钯、金分散严重和碲的回收成本高：（1）分金液采用亚硫酸钠还原得到粗金粉，粗金粉中含有铂、钯、碲，不利于后续金精炼，尤其是碲的损失无法回收；（2）锌粉置换水解得到的铂钯精矿中金、铂、钯品位低，过量的锌粉残留其中，在后续酸浸工序中会消耗盐酸，增加生产成本；（3）铂钯精矿酸浸得到的酸浸渣含有碲，酸浸渣精炼过程中碲的回收成本很高；酸浸液中仍还有部分金、铂、钯；（4）酸浸液采用亚硫酸钠还原得到粗碲粉，虽然碲还原得很彻底，但是粗碲粉中含有金、铂、钯，在后续粗碲粉精炼过程中，金、铂、钯是无法回收的。

图1 回转窑工艺中分金液的还原回收流程

2 分金液吸附回收工艺

目前行业内对分金液的回收途径还有萃取、树脂吸附等手段。此工艺的优点是该过程的直收率高、产品质量高。缺点却也十分突出：（1）适应性差，对原液的要求高，一般要增加控制要求非常精确的分金液预处理工艺；（2）运行成本高，一般的一次性树脂，吸附饱和后无法解析，需焚烧，萃取剂由于在强氧化环境下使用，寿命低、损耗大；（3）系统占用量大，无论树脂还是萃取剂，均需在其中积压大量贵金属，导致系统占用成本高昂。对此，公司均进行过相关试验工作，其结果和目前文献中的说明基本一致，因此未采用。

针对分金液处理工艺存在的问题，公司进行了工艺试验，已解决铂、钯、金分散问题和碲回收成本高的问题。

3 试验方案

采用二氧化硫代替亚硫酸钠还原分金液中金铂钯，严格控制沉金过程中电位的变化，最大程度地将分金液中金、铂、钯还原沉淀下来进入粗金粉中；利用碲在沉金后液中的价态变化，采用亚硫酸钠首先将沉金后液中正六价的碲还原成正四价的碲存在于溶液中，再通过水解的方式，将碲沉淀下来，得到粗二氧化碲，即粗炼阶段产品为富含铂钯的粗金粉、碲铋铜渣。

从碲铋铜渣（粗二氧化碲）中提取碲的回收工序为碱浸、中和和造液，取消酸浸、低酸氧化系统。如图2所示。

图2 沉金后液回收工艺流程图

3.1 沉金、铂和钯试验条件

1.分金液17 000 L，搅拌，升温至50～55℃，通入SO2，流量暂定18 m3/h，根据现场测试环境，可以适当下调。

2.通气反应40 min后，开始停气测试电位，达到目标电位250～300 mV，搅拌0.5 h，结束反应，停搅拌，沉清3 h。

3.旁通放上清，并热过滤。

3.2 还原沉二氧化碲试验条件

1.沉金后液，添加片碱调pH＝1～2（试纸测试）。

2.升温至70～80℃（暂定75℃），添加Na2SO330 g/L（即加入500 kg，0.5 h内投入完毕反应0.5 h），控制 pH＝5～6，还原反应1 h。

3.沉碲后液进污水处理，碲铋铜渣（粗二氧化碲）收集后另找反应釜碱浸。

4 试验过程

4.1 还原沉金、铂和钯

试验设备：1号沉金反应釜、笔式电位仪、罐装二氧化硫、地秤和罐装氮气。

试验内容：每次进液约17 000 L分金液，搅拌中速，升温至55℃，由于试验设备通气量速度限制，通入SO2流量为1.45 kg/min，反应至预定电位停止通气（第一批预定电位270～280 mV；第二批预定电位250～260 mV），搅拌0.5 h停机。

试验结果见表1，终点电位越低，金、铂、钯被还原得越彻底，虽然有少量的碲进入粗金粉中，但是通过精确的电位控制，二氧化硫作为还原剂，使分金液中的金、铂、钯富集到粗金粉中是可行的。通过本次探索试验结果，二氧化硫还原电位控制在250～260 mV之间，沉金、铂和钯比较合适。

表1 二氧化硫还原沉金、铂和钯数据

为了工艺和成本对比分析，本次试验进行了2批次的亚硫酸钠沉金的对比样，结果详见表2。二氧化硫还原所得金粉颗粒相对较细，不好过滤，需要延长沉淀时间，但是粗金粉品位较亚硫酸钠还原品位有所上升，水解物等杂质明显下降。

表2 亚硫酸钠还原沉金、铂和钯数据

4.2 还原沉二氧化碲

试验设备：1＃沉金反应釜、亚硫酸钠和精密试纸。

试验内容：进入17 000 L沉金后液，搅拌中速，加入片碱将溶液中和至pH＝1左右，升温至75℃；然后投入亚硫酸钠，测量溶液pH值仍为1，取样分析；最后加入片碱将溶液中和至pH＝5～6；搅拌0.5 h停机，过滤，取样分析。

试验结果见表3，通过亚硫酸钠还原得到的沉碲一次液，可以看出有一部分的碲被还原，大部分碲仍保留在溶液中；加入片碱水解得到沉碲二次液，可以看出溶液中52.37%碲被还原进入渣中，说明亚硫酸钠代替锌粉的方法是可行的，同时溶液中37.52%铜与52.09%铋进入了渣中，说明在试验中，溶液中杂质的存在消耗了过多亚硫酸钠和片碱，是造成此次溶液中的碲未完全沉淀的原因，因此，继续取该试验溶液样进行试验验证。

表3 中和还原沉碲数据

试验内容：取试验后的沉碲二次溶液350 mL，加入片碱中和至pH＝7～8，反应30 min左右后抽滤，结果见表4，还原沉碲液中又有40.45%碲沉淀下来，同时有杂质22.66%铜与98.50%铋进入渣中，进一步证明了前期亚硫酸钠还原沉碲试验效果不佳是杂质消耗了过多亚硫酸钠与片碱的原因，因此，亚硫酸钠代替锌粉还原沉碲是可行的，考虑到沉金后液中杂质较多，后续需要针对亚硫酸钠加入量与pH值的条件控制进行不断优化。

表4 中和还原沉碲数据

5 成本分析

由于此次中试亚硫酸钠代替锌粉还原沉碲条件不是最优，后续需要进一步优化条件探索，因此，只对沉金、铂和钯工序进行成本分析。分析结果见表5。成本计算中各材料按照目前单价为焦亚钠2 650元/t、二氧化硫4 200元/t计算；因此，按处理7 500 m3/a分金液量计算，成本节约（58.5-54.35）×7 500＝3.112 5（万元/a）。如用亚硫酸钠还原至电位250～260 mV的量对比计算，二氧化硫还原的成本更低。