某黄金冶炼厂高铜贫液电沉积试验研究

秦广林 李光胜 高腾跃 于淙权 徐超

摘要：某黄金冶炼厂金精矿氰化处理产生大量高铜贫液，循环利用影响金的浸出。试验采用电沉积法回收高铜贫液中铜，考察了温度、电流密度、电解助剂、酸碱度、反应时间、阴极材料等对电流效率和铜回收率的影响，确定了电沉积最佳工艺参数。在最佳条件下，高铜贫液中铜质量浓度由8 707.44 mg/L降低至1 519.25 mg/L，获得的产品中铜质量分数为96.89 %。

关键词：高铜贫液;氰化废水;电沉积;铜;电流效率

中图分类号：TD926.5文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）02-0087-03doi：10.11792/hj20210218

引 言

黄金主要是从含金矿物中直接冶炼提取，少部分由有色冶金副产品获得。氰化提金工艺已经有100多年的历史，目前仍是主要的提金方法[1-2]。随着黄金工业的发展，易处理金矿资源越来越少，含铜难处理金矿资源已成为黄金生产主要原料之一[3]。采用氰化提金工艺处理含铜金矿石时，会产生大量含铜氰化废水，即高铜贫液。高铜贫液循环利用时，溶液中存在的铜会增加氰化物消耗量，降低金的浸出速度，因而高铜贫液无法直接循环利用[4]，需回收其中的铜。王庆生等[5]从热力学角度，计算出电沉积铜在常温及非常温条件下的标准电极电位，为提金含氰废水电沉积铜提供了理論依据。高腾跃等[6]研究了次亚磷酸盐在电解铜氰废液同时回收铜和氰化物过程中的作用，结果表明次亚磷酸盐可有效抑制电沉积过程中氰化物的分解。

某黄金冶炼厂采用氰化工艺处理金精矿回收金、银，但金精矿中含有一定量的铜，浸出过程中，铜溶解进入浸出液，产生大量高铜贫液。试验采用电沉积法处理该高铜贫液，通过选择合适的阴极材料、温度、电流密度、酸碱度、反应时间等条件，实现了废水中铜的有效回收。

1 试验部分

1.1 设 备

恒温水浴锅、PHS-3C型pH计、自制电解槽、煤油温度计等。

1.2 样 品

样品为某黄金冶炼厂的高铜贫液，其成分分析结果如表1所示。

07.44 mg/L，锌质量浓度为499.50 mg/L，CN-、SCN-质量浓度分别为3 900 mg/L、 28.95 g/L。

1.3 试验方法

电沉积试验在自制的矩形电解槽内进行，以高铜贫液作为电解液，铜板作为阴极，表面镀有金属氧化物的钛板作为阳极，利用直流稳压电源提供恒电流。将盛有高铜贫液的电解槽置于恒温水浴锅中，控制一定的温度，采用煤油温度计测定温度。

利用高铜贫液中铜质量浓度变化计算铜回收率及电流效率。

2 结果与讨论

2.1 温 度

在电流密度为80 A/m2，反应时间为1 h的条件下进行电沉积试验，控制温度分别为25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃，考察温度对铜回收率及电流效率的影响，结果如图1所示。

从图1可以看出：铜回收率及电流效率均随温度的升高而增加，说明在电沉积过程中，提高温度有助于反应的进行。综合考虑，确定后续试验在65 ℃条件下进行。

2.2 电流密度

在温度为65 ℃条件下进行电沉积试验，控制电流密度分别为40 A/m2、60 A/m2、80 A/m2、100 A/m2、120 A/m2、140 A/m2、160 A/m2、180 A/m2。为了保证试验过程中电荷转移量一致，用电流密度为40 A/m2、反应时间为2 h条件下的电量作为标准，计算不同电流密度条件下的反应时间，考察电流密度对铜回收率及电流效率的影响，结果如图2所示。

从图2可以看出：随着电流密度的增加，铜回收率和电流效率均呈下降趋势。在综合考虑电流效率和铜回收率的情况下，确定电流密度为40 A/m2。

2.3 电解助剂

电沉积过程中，加入次亚磷酸钠[6]可显著提高铜阴极电流效率。在温度为65 ℃，反应时间为1 h，电流密度为40 A/m2的条件下进行电沉积，控制次亚磷酸钠用量分别为电解液用量的1 %、2 %、3 %、4 %，以及不加入电解助剂，考察电解助剂对铜回收率及电流效率的影响，结果如图3所示。

从图3可以看出：随着次亚磷酸钠用量的增加，铜回收率和电流效率均略有降低。综合考虑，在后续试验中不加入次亚磷酸钠。

2.4 酸碱度

胡湖生等[7]采用电积-酸化法处理某金矿贫液产出的高浓度铜氰反萃液，定期部分酸化可使阴极的电流效率显著提高。试验采用浓硫酸调整溶液pH，在温度为65 ℃，反应时间为1 h，电流密度为80 A/m2的条件下进行电沉积，控制pH值分别为7，8，9，10，11，12，考察pH对铜回收率及电流效率的影响，结果如图4所示。

从图4可以看出：随着pH的升高，铜回收率及电流效率逐渐降低。当pH值为7时，电流效率为16.69 %，铜回收率为16.96 %。试验过程中发现，当pH值小于7时，溶液中产生沉淀，故确定电沉积pH值为7。

2.5 阴极材料

在温度为65 ℃，电流密度为80 A/m2，pH值为7，反应时间为1 h的条件下进行电沉积，阴极选用铜板和钛板2种材料，考察阴极材料对铜回收率及电流效率的影响，结果如表2所示。

从表2可以看出：不同的阴极材料对电沉积过程的电流效率和铜回收率均有较为显著的影响。采用铜板时的电流效率为26.07 %，铜回收率为26.51 %。相较于钛板，电流效率、铜回收率分别提高了9.38百分点、9.55百分点。因此，确定采用铜板作为电沉积阴极材料。

2.6 反应时间

在温度为65 ℃，电流密度为40 A/m2，pH值为7，铜板作为阴极的条件下进行电沉积，控制反应时间分别为1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h，考察反应时间对铜回收率及电流效率的影响，结果如图5所示。

从图5可以看出：随着反应時间的增加，铜回收率由1 h时的26.51 %提高到8 h时的82.55 %;电流效率逐渐降低，反应时间为8 h时的电流效率仅为8.53 %。综合考虑，确定反应时间为6 h，此时高铜贫液中铜质量浓度由8 707.44 mg/L降低至1 519.25 mg/L，获得的产品中铜质量分数为96.89 %。

3 结 论

1）某黄金冶炼厂产生的高铜贫液中铜质量浓度达8 707.44 mg/L，循环利用影响金浸出效果。

2）采用电沉积法处理高铜贫液，确定了最佳条件，即温度为65 ℃，电流密度为40 A/m2，pH值为7，反应时间为6 h，铜板作为阴极，表面镀有氧化材料的钛板作为阳极。

3）高铜贫液采用电沉积法处理后，铜质量浓度由8 707.44 mg/L降至1 519.25 mg/L，获得的产品中铜质量分数高达96.89 %，品级较好。该研究为高铜贫液的工业化处理提供数据参考。

[参 考 文 献]

[1] 李亚峰，顾涛.金矿含氰废水处理技术[J].当代化工，2003，32（1）：1-4.

[2] 付忠田，王东军.五龙金矿含氰尾矿充填前解毒的实验研究[J].有色矿冶，2008，24（3）：84-86.

[3] 王国标，李洪文，谭希发，等.矿山含铜氰废水资源化利用工艺研究[J].有色金属（冶炼部分），2017（4）：64-68.

[4] BAS A D，KOC E，YAZICI E Y，et al.Treatment of copperrich gold ore by cyanide leaching，ammonia pretreatment and ammoniacal cyanide leaching[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2015，25（2）：597-607.

[5] 王庆生，黄秉禾，李捍东.提金含氰废水中电沉积铜的热力学分析[J].环境科学研究，1999，12（3）：18-21.

[6] 高腾跃，刘奎仁，韩庆，等.次亚磷酸盐在电解铜氰废液同时回收铜和氰过程中的作用[J].工程科学学报，2017，39（3）：383-388.

[7] 胡湖生，杨明德，党杰，等.电积-酸化法从高铜氰溶液中回收铜氰锌[J].有色金属，2000，52（3）：61-65.