从金还原后液中回收贵金属的试验研究_房孟钊.pdf

铜业工程 COPPER ENGINEERINGTotal 179No.1 2023总第179期2023年第1期引文格式引文格式：房孟钊.从金还原后液中回收贵金属的试验研究J.铜业工程,2023(1):157-162.从金还原后液中回收贵金属的试验研究房孟钊1，2（1.中国有色矿业集团刚果矿业有限责任公司，北京 100000；2.大冶有色金属有限责任公司，湖北 黄石 435002）摘要：探索以树脂吸附代替锌粉置换，从金还原后液中回收金、铂、钯。由试验结果可见：该方法可行，金、铂、钯的吸附效果很好，铂的吸附效果受进液流速的影响较大。选择树脂吸附新工艺路线，有利于金还原后液中贵金属的富集与提取，并可减少生产工序，降低贵金属损失，产生较好的经济效益。关键词：树脂；锌粉；金还原后液；流速；贵金属；效益doi：10.3969/j.issn.1009-3842.2023.01.022中图分类号：TF111.52 文献标识码：A 文章编号：1009-3842（2023）01-0157-061 引 言随着原生有色金属资源的日益枯竭，二次资源回收与利用率越来越引起人们的重视，尤其是具有很高价值的铜阳极泥1-2。现有铜阳极泥主要的冶炼方法为回转窑硫酸化焙烧法和卡尔多炉法。回转窑硫酸化焙烧法主体工艺是：阳极泥硫酸化焙烧酸浸脱铜氯化分金氨浸（或亚钠）分银金银精炼；卡尔多炉法主体流程是：加压浸出预脱铜卡尔多炉熔炼银电解银阳极泥中金铂钯的回收。某冶炼厂根据铜阳极泥的品位，采用回转窑+湿法工艺从二次资源铜阳极泥中提取金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）、钯（Pd）、硒（Se）、碲（Te）等有价金属3-6。湿法冶金是贵金属二次资源综合回收的重要方法，而低浓度贵金属溶液的富集、分离则是湿法冶金领域多年来的一大难题。传统化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等在低浓度贵金属溶液的富集、分离方面均存在不同程度的缺点7-15。某冶炼厂在长期的贵金属回收生产实践中，铂与钯的回收率一直很低。经研究发现，主要是因为湿法回收铂与钯的工序较长，从而造成铂钯损失严重。因此，探索一种回收金还原后液中低浓度贵金属的新工艺，具有重大的推广应用价值和现实意义。2 回收贵金属的方法2.1现有工艺路线某冶炼厂从铜阳极泥中提取贵金属的工艺路线如图 1 所示。该工艺流程较长，经过回转窑焙烧、分铜工序后，铜阳极泥中Pt与Pd得到一定的富集，并在分金液中得到有效浸出，有少部分Pt，Pd与Au一起被还原下来，进入粗金粉中；大部分Pt 与 Pd 保留在金还原后液中，再经过沉铂钯工序、酸浸还原工序，Pt与Pd最后富集到酸浸渣中。该工艺造成了Pt与Pd的进一步分散，且不利于后续精制 Te 的过程中 Te 与贵金属的彻底分离。因此，在沉铂钯工序前将金还原后液中贵金属全部回收是很有必要的，不仅可以解决Te与贵金属分离不彻底的问题，而且还有利于后续的贵金属富集与精炼除杂。2.2新工艺路线的设计通过小试与中试的试验探索发现，采用树脂吸附金还原后液中Au，Pt，Pd的方法可行，且效果较好，吸附后液含 Au，Pt，Pd 均可达到 0.3 mg/L。如图2所示，选择以树脂吸附取代锌粉置换金还原后液中Au，Pt，Pd的工艺路线，不仅可以减少贵金属的损失；而且树脂吸附技术在沉碲之前就可将Au，Pt，Pd等贵金属全部富集起来，既保证了沉碲工序的正常运行，也减少了Au，Pt，Pd等贵金属的收稿日期：2022-06-28；修订日期：2022-12-22作者简介：房孟钊（1988），男，河南荥阳人，硕士，工程师，研究方向：有色金属冶金及稀贵金属湿法冶金技术的开发与应用，E-mail：157总第179期铜业工程Total 179分散流失。吸附后液中和得到的碲渣可以直接进行Te的精炼，无需再进行酸浸还原工序（Te与贵金属的分离），极大地减少了系统的占用以及生产的成本。3 试验部分3.1试验原料金还原后液是以亚硫酸钠还原分金液得到的产物。连续取4批次生产现场的金还原后液进行化验。化验结果显示：Pt与Pd的含量变化不大，Bi的含量变化较大（浓度从3.16 g/L到6.2 g/L左右）；Au含量均值为137.50 mg/L，Pt含量均值为5.74 mg/L，Pd含量均值为42.29 mg/L。本次试验研究，重点考察金还原后液中贵金属Au，Pt，Pd的回收工艺。3.2试验方法针对金还原后液中 Au，Pt，Pd等贵金属浓度低的特点，选择树脂离子交换技术回收金还原后液中的Au，Pt，Pd，并分别进行小试及中试吸附试验。小试试验分别在恒温水浴和常温条件下进行。为了进一步验证该树脂对金还原后液中Au，Pt，Pd等贵金属离子在扩大实验时的吸附效果，进行了两组中试实验。树脂吸附的操作流程如图3所示。先以过滤器去除金还原后液溶液中的悬浮物，滤后溶液再通过离子交换柱A（此时离子交换柱B为关闭状态）对溶液中Au，Pt，Pd进行吸附，之后对吸附后液进行收集并取样检测。若检测发现吸附后液中Au，Pt，Pd中任何一种贵金属含量升高，说明此贵金属在离子交换柱上吸附饱和，则打开与离子交换柱A串联的离子交换柱B，即过滤后的溶液先后经过离子图1从金还原后液中回收贵金属的工艺路线Fig.1Recovery of precious metals from gold reduction liquid图2金还原后液回收新工艺路线Fig.2New process for gold reduction liquid recovery交换柱A与B，利用离子交换柱B继续吸附在离子交换柱A上已经饱和的贵金属，再对吸附后液进行收集并取样检测。若检测后仍发现吸附后液中Au，Pt，Pd中有一种或多种贵金属含量升高，则停止试验。4 结果与讨论4.1实验室试验本次试验的进水方向是从交换柱下端流入，向上缓慢流经树脂床后，从交换柱上端流出。在恒温30 的条件下，控制金还原后液流速在3 BV/h，平均每天吸附12 h，当金还原后液中的Au，Pt，Pd三种贵金属均完全突破树脂吸附时，停止树脂吸附试验。此时，总共完成1430 BV金还原后液的吸附。经过树脂吸附，金还原后液中Au，Pt，Pd的浓度分别见图46。如图4所示，当吸附后液达到750 BV时，吸附后液含Au开始逐渐升高；当吸附后液达到1250 BV时，吸附后液含Au达到最高值，已经接近金还原后液含Au值，说明此时Au已经完全突破树脂的吸附，即树脂吸附 Au 达到饱和；当吸附后液超过1250 BV，吸附后液含Au又开始降低，可能是金还原后液放置时间较长，溶液中悬浮物与Au一起发生了沉淀，致使金还原后液中Au浓度降低。如图5所示，当吸附后液达到500 BV时，吸附后液含Pt开始逐渐升高；当吸附后液达到800 BV时，树脂上吸附的Pt一部分发生了解析，重新进入溶液中，造成吸附后液含Pt高于金还原后液含Pt浓度，说明此时Pt已经完全突破树脂的吸附，即树脂吸附Pt达到饱和；当吸附后液超过1300 BV，吸附后液含Pt又开始降低，可能是金还原后液放置图4树脂吸附Au的结果Fig.4Resin adsorption Au results图5树脂吸附Pt的结果Fig.5Resin adsorption Pt results图6树脂吸附Pd的结果Fig.6Resin adsorption Pd results图3树脂吸附流程图Fig.3Resin adsorption flowchart158房孟钊从金还原后液中回收贵金属的试验研究2023年第1期交换柱A与B，利用离子交换柱B继续吸附在离子交换柱A上已经饱和的贵金属，再对吸附后液进行收集并取样检测。若检测后仍发现吸附后液中Au，Pt，Pd中有一种或多种贵金属含量升高，则停止试验。4 结果与讨论4.1实验室试验本次试验的进水方向是从交换柱下端流入，向上缓慢流经树脂床后，从交换柱上端流出。在恒温30 的条件下，控制金还原后液流速在3 BV/h，平均每天吸附12 h，当金还原后液中的Au，Pt，Pd三种贵金属均完全突破树脂吸附时，停止树脂吸附试验。此时，总共完成1430 BV金还原后液的吸附。经过树脂吸附，金还原后液中Au，Pt，Pd的浓度分别见图46。如图4所示，当吸附后液达到750 BV时，吸附后液含Au开始逐渐升高；当吸附后液达到1250 BV时，吸附后液含Au达到最高值，已经接近金还原后液含Au值，说明此时Au已经完全突破树脂的吸附，即树脂吸附 Au 达到饱和；当吸附后液超过1250 BV，吸附后液含Au又开始降低，可能是金还原后液放置时间较长，溶液中悬浮物与Au一起发生了沉淀，致使金还原后液中Au浓度降低。如图5所示，当吸附后液达到500 BV时，吸附后液含Pt开始逐渐升高；当吸附后液达到800 BV时，树脂上吸附的Pt一部分发生了解析，重新进入溶液中，造成吸附后液含Pt高于金还原后液含Pt浓度，说明此时Pt已经完全突破树脂的吸附，即树脂吸附Pt达到饱和；当吸附后液超过1300 BV，吸附后液含Pt又开始降低，可能是金还原后液放置图4树脂吸附Au的结果Fig.4Resin adsorption Au results图5树脂吸附Pt的结果Fig.5Resin adsorption Pt results图6树脂吸附Pd的结果Fig.6Resin adsorption Pd results图3树脂吸附流程图Fig.3Resin adsorption flowchart159总第179期铜业工程Total 179时间较长，溶液中悬浮物与Pt一起发生了沉淀，致使金还原后液中Pt浓度降低。如图6所示，当吸附后液达到680 BV时，吸附后液含Pd开始逐渐升高；当吸附后液达到800 BV时，树脂上吸附的Pd一部分发生了解析，重新进入溶液中，造成吸附后液含Pd高于金还原后液含Pd浓度，说明此时Pd已经完全突破树脂的吸附，即树脂吸附Pd达到饱和；当吸附后液超过1300 BV，吸附后液含Pd又开始降低，可能是金还原后液放置时间较长，溶液中悬浮物与 Pd 一起发生了沉淀，致使金还原后液中Pd浓度降低。通过树脂吸附Au，Pt，Pd的结果对比，开始突破树脂吸附的顺序为Pt，Pd，Au，且完全突破树脂吸附的顺序也是Pt，Pd，Au。因此，在Pd开始突破树脂吸附的时候，Pt还未完全突破树脂的吸附，Au未开始突破树脂的吸附，可以选择打开串联的另外一个离子交换柱。4.2工业化中试试验继续采用P树脂进行中试试验，在中试的规模下，继续验证该树脂对沉金后液中Au，Pt，Pd等贵金属离子的吸附效果。本次中试试验期间总共选取了 3 批次的金还原后液，主要贵金属含量见表1。中试试验时采用水浴加热以提高原液温度，使得原液温度在进入交换柱进行吸附反应之前，温度保持在35，以增强吸附效果。试验装置如图7所示。本次试验的进水方向是从交换柱下端流入，向上缓慢流经树脂。前期进液流速控制在1 BV/h，当吸附后液达到 126.7 BV时，进液流速调整控制至2 BV/h。调整流速是为了考察在提高流速的情况下贵金属能否得到较完全吸附。至实验结束时，一共进液245 BV。经过树脂吸附，金还原后液中Au，Pt，Pd的浓度分别见图810。由图8可知，当吸附后液达到230 BV时，吸附后液含Au开始逐渐升高，但是Au浓度依然很低，并未开始突破树脂的吸附。进液流速增加后，树脂吸附后液含Au并未变化，说明提高进液流速对树脂吸附Au没有影响。如图9所示，当吸附后液达到130 BV时，吸附后液含Pt开始逐渐升高；当吸附后液达到200 BV时，吸附后液含Pt已经高于金还原后液含Pt浓度，说明Pt完全突破树脂的吸附；进液流速增加后，吸附后液含Pt开始增加，说明提高进液流速对树脂吸附Pt的影响较大。如图10所示，当吸附后液达到175 BV时，吸附后液含 Pd开始逐渐升高；当吸附后液达到 225 BV 时，吸附后液含 Pd已经高于金还原后液含 Pd浓度，说明Pd完全突破树脂的吸附；进液流速增加后，吸附后液含Pd未变化，说明提高进液流速表1生产现场的金还原后液 Table 1Gold reduct