分金压榨工序的优化研究

2022-11-14桂晓凯梁柱俊

铜业工程 2022年5期

桂晓凯，梁柱俊

（江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

1 引言

某铜冶炼厂金生产线以铜阳极泥为原料，采用“预处理脱杂-硫酸化焙烧-水浸分铜-氯化分金-金还原”的方法得到金粉［1］。在氯化分金工序过程中，金以络合物HAuCl4形态存在于分金溶液，银则以AgCl沉淀存在于分金渣中［2］，采用压滤机实现固液分离［3］，为后续生产提供条件。实际生产过程中，压滤机不能实现固液完全分离，分金渣会夹带分金液，使得部分金液进入渣中，造成金的流失。渣中的金最终会进入粗银粉，降低粗银粉的纯度［4］。因此，优化分金压榨工序，降低渣中金的含量，对提高金的回收率及粗银粉的纯度具有重要意义。

2 试验部分

2.1 试验原料与仪器

试验原料是某铜冶炼厂正常生产的分金渣，其主要化学成分如表1所示。

表1 分金渣的化学成分 %

试验设备主要有：万能电子天平，JA31001，天津市庆达试验仪器公司；电子恒速搅拌器，JHS-1/90，杭州仪表电机厂；旋片式真空泵，2XZ-4，北京永兴明医疗仪表公司。

2.2 试验原理

某铜冶炼厂分金工艺以铜阳极泥中间物料蒸硒渣为原料［5］，蒸硒渣经水浸分铜后直接进行氯化分金，得到分金渣和分金液，其工艺流程如图1所示。

图1 处理工艺

氯化分金工艺采用混酸介质体系，在强酸性气氛下，金与氯生成HAuCl4存在于分金溶液，银生成氯化银进入渣中，从而实现金与银的分离，为后续工序提纯金、银稀贵金属提供条件。其主要化学反应方程式如式（1）和式（2）所示。

2.3 试验方法

取分金渣干重约为500g，精确至0.01g，按照试验要求固液比，加水至设定液位；用电子恒速搅拌器搅拌浆化；然后采用真空泵进行固液分离，分离过程中加水漂洗；分金渣称量重量，分金液测量体积。试验结束后取分金渣进行化验，分析其中的元素含量。

3 试验结果与讨论

3.1 浆化时间对分金渣中金含量的影响

分金渣干重约为500g，按照固液比1∶2，加水至设定液位；用电子恒速搅拌器搅拌浆化，浆化时间分别设定为5min、10min、15min、20min、25min；然后采用真空泵进行固液分离，分离过程中加水漂洗，漂洗时间设定为15min。试验结后束后取样化验，结果如图2所示。

图2 分金渣中金含量随浆化时间的变化情况

从图2可知，随着浆化时间的增加，分金渣中金含量呈下降趋势，但每段的下降趋势有所不同。在5～10min内，分金渣中金含量急剧下降；10～15min内，分金渣中金含量缓慢下降；15～25min内，分金渣中金含量虽略有下降，但基本保持不变。产生这种响应效果的原因是分金渣颗粒表面附着的以HAuCl4为主的溶质，可逐渐溶解进入溶液中，该溶解行为的本质驱动力是分金渣颗粒表面与溶液中溶质的浓度差，浓度差越大，溶解速度越快。在0～15min内，溶质快速溶解，同时二者浓度差逐渐降低，在15min之后到达极限值，难以产生明显的传质行为。从节能增效的角度上讲，确定浆化时间15min为宜。

3.2 浆化固液比对分金渣中金含量的影响

分金渣干重约为500g，浆化固液比分别设定为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5，分别加水至设定液位；用电子恒速搅拌器搅拌浆化，浆化时间设定为5min；然后采用真空泵进行固液分离，分离过程中加水漂洗，漂洗时间设定为15min。试验结束后取样化验，结果如图3所示。

图3 分金渣中金含量随浆化固液比的变化情况

从图3可知，随着浆化固液比的增加，分金渣中金含量呈下降趋势，但每段的下降趋势有所不同。在（1∶1）～（1∶2）内，分金渣中金含量急剧下降；（1∶2）～（1∶3）内，分金渣中金含量缓慢下降；（1∶3）～（1∶5）内，分金渣中金含量虽略有下降，但基本保持不变。说明提高浆化固液比，可显著降低分金渣中金的含量。产生这种响应效果的原因有两点：一是提高固液比增加分金渣与溶解表面的接触面积，可促进溶质的传质行为，提高溶解效率；二是提高固液比可降低溶液中溶质的极限浓度，提高溶液中溶质的容量。但当固液比超过1∶3之后，其效果已微乎其微。从废水零排放的角度来看，最佳浆化固液比选择1∶3为宜。

3.3 漂洗时间对分金渣中金含量的影响

分金渣干重约为500g，按照固液比1∶3，加水至设定液位；用电子恒速搅拌器搅拌浆化，浆化时间设定为10min；然后采用真空泵进行固液分离，分离过程中加水漂洗，漂洗时间分别设定为5min、10min、15min、20min、25min。试验结束后取样化验，结果如图4所示。

图4 分金渣中金含量随漂洗时间的变化情况

从图4中可知，随着漂洗时间的增加分金渣中金含量呈下降趋势，但每段的下降趋势有所不同。在5～10min内，分金渣中金含量急剧下降；10～15min内，分金渣中金含量缓慢下降；15～25min内，分金渣中金含量虽略有下降，但基本保持不变。漂洗的本质是利用流体在固体表面的快速流动，从而使固体表面的附着可溶物溶解。根据伯努利原理，流体的流速越快，其压强越小。与浓度差一样，压力差同样是溶质传质行为的驱动力之一。因此，漂洗时在浓度差与压力差的双重推动力作用下，溶质迅速溶解，但该过程同样存在一个极限值，漂洗时间超过15min后其推动作用基本消失。从节能增效和废水零排放的角度上来看，最佳漂洗时间以15min为宜。

综上所述，以浆化时间15min、固液比1∶3、漂洗时间15min为优化后分金压榨工序最佳试验条件。在该参数条件下，再次进行试验。试验结束后取样化验，结果如表2所示。

表2 分金渣的化学成分 %

从表1和表2对比可知，分金渣中Ag、Cu、Sb、Te、Pb、Sn的含量变化不大，说明优化分金压榨工序参数对它们的影响很小，并不会造成主要有价元素银的流失，而分金渣中金含量则有比较大范围的降低，说明优化分金压榨工序参数可以降低分金渣中金含量。优化前分金渣中金的最低含量为0.53%，远远不能达到实际生产要求（金含量＜0.1%），优化后分金渣中金含量为0.047%，远低于0.1%，满足实际生产需要。