含金废料中金的分离提纯工艺研究

2021-12-26张松柏

世界有色金属 2021年19期

周兴，张松柏

（云南滇金投资有限公司，云南昆明 650215）

黄金作为自然界中贵金属元素，应用的范围逐渐广泛，大到航天航空设备的制造、精密仪器的生产工业，小到金银首饰的加工，对于黄金的需求量都较大[1]。黄金主要是从矿石中开采出来，经过复杂的生产程序加工，生产中需要投入大量的人力与财力。黄金在自然环境中的地质含量有限，可以通过含金废料中金的分离提纯工艺获取金[2]。将废料中分离提纯得到的金，运用合理的加工方法制得高纯度的金粉，提高经济效益。含金废料主要由于金制品的生产加工中，生成金的种类与形式较多而产生的多余废料[3]。金的价值较高，将其倒掉造成贵重资源的浪费，且对环境造成大量污染。可以在制金结束后，将多余的废料收集起来，根据含金量的不同，运用不同的工艺方法加工，例如硫脲浸金法、负离子吸收法等。金属冶炼厂的废炉渣中也含有大量金，将废渣粉碎处理置于高温中熔炼也是回收金的一种方法。在废弃电子零件表面也含有金，主要是为了提高零件的使用年限，增强抗腐蚀能力。废弃零件的黄金也可以进行分离提纯处理，回收再生黄金。含金废料中金的分离提纯工艺能够减少黄金资源的浪费，有效地保护环境。

1 含金废料中金的分离提纯工艺研究

1.1 选择分离溶剂

分离溶剂是分离提纯工艺的基础，含金废料与分离溶剂接触后，经过化学反应与作用，将物质在溶剂中溶解达到分离的目的。能够使溶质从A原料转换到溶剂S中，应用溶剂不仅能分离废料提取出所需的物质，还能洗去废物中少量杂质。合理控制分离溶剂的分配比。分配比大的物质，容易从废料中分离处理；分配比较小的物质，容易留在原料中。溶剂体系一般分为鳌合物、缔合物、无机共价化合物溶剂体系等。鳌合物溶剂的稳定常数和鳌合物的分配比有关，当分离溶剂和鳌合剂一定时，则分离溶解效率较高。溶剂应选择具有较大的溶解度、黏度小的，便于分层，有利于分离操作的进行。

分离溶剂包括单组分溶剂与多组分溶剂两种，具体选择的分离溶剂类型取决于提取金的工艺要求。反应剂不是全部与分离溶剂反应，而是选择性地与被分离组分别发生反应，生成溶解后的化合物。本文选择的分离溶剂为多组分溶剂，具有降低分离剂的密度的作用。按照分离溶剂的性能划分，可以划分为中性分离溶剂、鳌合分离溶剂、胺类分离溶剂。金的分离溶剂较多，包括醇类、酯类、醚类等，具有分离效率高、分配比良好等特点，且对于金的选择性好，因此，通常被作为金的分离溶剂使用。

1.2 含金废料分离预处理

含金废料经过分离溶剂的分离，用工具将废料破碎成小块，破碎方式采用间歇式破碎，破碎后过滤继续破碎，将贱金属与金进行了初步的分离，部分金被留在硝酸浸渣中，经过多次洗涤处理，金以化合物的形式进入溶液中，此时对含金废料进行分离预处理。分别向经过分离溶剂分离的浸渣中加入35mL王水，在50度恒温中放置1.5小时，将滤液收集并稀释，分别用原子吸收仪测定金的对光的吸收程度，测定后，在标准范围内查得各试液中金离子的浓度。确定最佳预处理时间、温度控制、分离预处理盐酸与王水的浓度，通过调整上述条件的参数变化，进行含金废料的分离预处理。

1.3 硫代硫酸盐浸金法提纯金的浓度

硫代硫酸盐浸金法对于含金废料的提纯更加有效，其中含有的三氧化二硫，在酸性条件下，能够自主发生分解，其产物对于提纯金的工艺起着一定作用。在氧气充足时，硫代硫酸盐与自然元素发生反应，生成的硫化物能够加速含金废料中金的提取进程。本文用于浸金法的硫代硫酸盐，是一种无色或者接近于无色的晶体。提纯时，主要依靠氨离子的催化作用，加快浸金速度，在一定程度上也可以作为氧化剂。为了防止在pH值的影响下，硫酸盐自主进行分解，通常配制一定比例的氨水溶液作为浸金法的辅助试剂。硫代硫酸盐近几年开始逐渐应用于实验室中的研究，使用范围逐渐拓展。为了促进提取金工作的稳定发展，在处理操作中可以加入适量的二价铜盐，保证金的再生。为了使硫酸盐溶液中的铜转化为络合化合物，将浸出液的pH值调整为大于9.5即可。浸金法有时也可以在碱性环境中进行，此介质环境对设备不具有腐蚀性。但是硫代硫酸盐提纯在碱性条件下也存在一定的缺陷，提纯过程中的热稳定性较差，对于浸金试剂的需求量较大，导致对于提纯金的浓度与提取率受到了一定限制。

取分离处理过的含金废料置于玻璃反应器中，将浸取液按比例加入其中，对反应器加热处理并进行搅拌。按照反应的时间定时补充空气，过滤浸取液中多余的氨成分。达到最佳反应时间时，将反应器及时取出，将混合液通过漏斗滤出杂质，最终抽液处理并定容。铜离子浓度过大，会严重消耗过多的硫代硫酸钠，影响金的最终浸出率。

1.4 采用蒸氨法测定金的含量

将浸金法提纯得到的金含量进行测定，主要通过蒸氨法测定。本文设置的反应条件为氨水浓度8.5mol/l，硫酸铵浓度0.5mol/l，硫酸铜浓度0.5mol/l，配置300ml的蒸氨溶液，置于三口烧瓶中测定提取金的含量。反应完成后进行抽滤，将得到的黑色粉末称重冷凝。在温度为150℃下加热，加热直至溶液中的液体蒸发完全，观察反应瓶内的固体颜色变化，到颜色变化为灰绿色结束。根据相关研究结果判别溶液中的氨全部蒸发完毕，称量固体的质量为18.92g，含金废料中金的含量为90.4%，计算金的提取率，本文在反应前投入金的质量为：

金的提取率为：

根据蒸氨法，对含金废料中金的分离提纯，测定金的含量为90.9%，将反应得到的液体加热分解，若产物为紫色，说明还有部分金的化合物没有分离，可按上述方法反复操作，直至产物颜色为灰绿色，分离提纯过程结束。

2 实验分析

为了验证本文提出方法的可行性，对本文提出方法对金的提取率与传统硫脲浸金法对金的提取率进行对比实验，将本文提出的方法记为实验组，传统硫脲浸金法记为对照组。

2.1 实验准备

称量三氯化铁15.246g，用分离溶剂分解后定容到1L，分别取30mL、45mL、50mL、55mL的溶液定容为100mL，向其中加入浓度为0.15%的王水试剂，用天平准确称取Tu溶液，按照一定的配比进行配制。将预处理的含金废料少量多次加入到硝酸溶液中，放入水浴锅中在温度大于等于90度时进行加热。当液体冷却后，将不溶物反复用去离子水洗至中性，液体中的蓝色物质为铜离子，其余杂质还包括铁、铅等微量的其他金属元素。分别取烘干的物料放于50 mL烧杯中，加入浓度为2g/L、4 g/L、6 g/L、10 g/L、15 g/L的硫脲与硫代硫酸盐各30mL，反应时间为保证金浸出率的最佳反应时间。为了减小试剂自身反应对物料中金的浸出影响，以相同物质成分加相同比例的试剂，在相同条件下进行对比实验。根据提纯反应的机理，得到不同时间下对于金提取率的影响，绘制的变化图如图1所示。