楊思軍， 曹 鋒， 劉衛(wèi)峰

(陜西鳳縣四方金礦有限責(zé)任公司, 陜西 鳳縣 721705)

稀貴金屬

化學(xué)法黃金精煉工藝的應(yīng)用與實(shí)踐

楊思軍， 曹 鋒， 劉衛(wèi)峰

(陜西鳳縣四方金礦有限責(zé)任公司, 陜西 鳳縣 721705)

針對黃金冶煉過程中存在的問題，采用化學(xué)法黃金精煉工藝代替原火法冶煉工藝。改造后，金錠純度由88%提高至99.99%，冶煉回收率提高了0.95%，每年可額外回收銀250 kg，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

黃金精煉； 化學(xué)法； 金； 銀； 金泥

0 引言

目前，國內(nèi)外黃金精煉主要有電解法[1]和化學(xué)法兩種，電解法生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定，作業(yè)環(huán)境較好，工程投資較小[2]，但電解液及殘極會積壓相當(dāng)數(shù)量的黃金，影響企業(yè)資金周轉(zhuǎn)，而且作業(yè)周期長，工人的勞動量大，對安全保衛(wèi)工作有更高的要求?；瘜W(xué)法黃金精煉工藝的優(yōu)越性在于作業(yè)周期短，流程中不積壓黃金，每批生產(chǎn)規(guī)模在一定范圍內(nèi)可控，生產(chǎn)比較靈活。化學(xué)法是黃金精煉的經(jīng)典方法，隨著工藝技術(shù)及專業(yè)設(shè)備的不斷完善及發(fā)展，該方法越來越多地被推廣和應(yīng)用。雖然化學(xué)法有多種實(shí)施方案，但基本的工藝流程大體相同，即氯化溶金—還原沉淀—金粉凈化—干燥鑄錠。在設(shè)備及工藝參數(shù)控制方面，國內(nèi)基本相同，都處于機(jī)械化及人工檢測控制水平。某企業(yè)針對黃金冶煉生產(chǎn)中存在的問題對工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用化學(xué)法黃金精煉工藝，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 生產(chǎn)概況

某金礦為年產(chǎn)黃金約1.5 t的大型黃金礦山，采用全泥氰化炭漿法和高溫高壓無氰解吸電解聯(lián)合提金工藝，電解出的金泥和鋼棉經(jīng)過酸洗、洗滌、烘干和配料后進(jìn)行火法冶煉[3]，冶煉出的合質(zhì)金錠純度在88%左右；冶煉過程中產(chǎn)生的廢液排入廢液池，由外包人員回收處理。此種冶煉方法雖然簡單方便，但合質(zhì)金純度較低，且無法回收金泥和鋼棉中的銀，造成資源的浪費(fèi)。經(jīng)化驗(yàn)分析，電解金泥含金約33.08%，含銀約5.63%；鋼棉含金27.41%，含銀4.64%,如果將這些銀全部回收，每年約產(chǎn)銀250 kg,經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

實(shí)際生產(chǎn)中存在如下問題：

(1)沒有專用洗滌工具，洗滌作業(yè)時間長，對操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要求較高，且容易流失金屬。

電解金泥和鋼棉經(jīng)硝酸除雜后成為粗金粉，從反應(yīng)釜放入不銹鋼分金桶內(nèi)，靜止沉降,由于金密度大，沉降速度較快，能較快沉降到分金桶的底部，泥沙密度小沉降速度慢，當(dāng)金泥沉底后，將上層酸液和泥沙慢慢傾出，以不倒出粗金粉為宜，該過程用時約2 h,然后加清水繼續(xù)洗滌二至三遍，完成整個洗滌過程需要6～8 h，作業(yè)時間較長，操作不當(dāng)容易將粗金粉倒出，造成金屬流失。

(2)烘干時間較長，浪費(fèi)電能。由于洗滌時只能將分金桶內(nèi)大部分水倒出，導(dǎo)致烘干時粗金粉含水很高，延長了烘干時間，浪費(fèi)了電能。

(3)冶煉出的金錠純度較低，約為88%左右，出售時要扣除0.9元/g的提純費(fèi)用。

(4)無法回收銀，造成銀的流失。

(5)作業(yè)過程全部人工操作，酸霧對人體危害嚴(yán)重，不小心會被酸液灼傷，工人勞動強(qiáng)度和安全風(fēng)險較大。

2 工藝改造

2.1 工藝流程

針對上述問題，該礦山采用化學(xué)法黃金精煉工藝替代原有火法冶煉工藝，改造后的工藝流程圖見圖1。

圖1 化學(xué)法黃金精煉工藝流程圖

2.2 設(shè)備選擇

該礦原有設(shè)備：1 000 L反應(yīng)釜1臺、100 kW中頻冶煉爐1臺、4 kW電加熱盤7臺、不銹鋼分金桶7個、引風(fēng)機(jī)3臺等，這些設(shè)備能夠滿足精煉前期加銀潑珠及凈化除雜等的需要。

需增加的設(shè)備：1 000 L反應(yīng)釜2臺、1 000 L儲液罐4臺、酸計量罐3臺、真空泵1臺、空壓機(jī)1臺、凈水器1臺、純金熔煉爐1臺、過濾盤3臺、酸霧凈化塔1臺、化驗(yàn)檢測設(shè)備1套、銀粉烘干器1臺等。

主要設(shè)備及用途如下：

(1)反應(yīng)釜和儲液罐。1#反應(yīng)釜：硝酸浸銀、除雜、氯化鈉沉銀、還原銀等；1#儲液罐：儲存硝酸銀溶液； 2#反應(yīng)釜：氯化溶金(專用)；2#儲液罐：儲存含金溶液；3#反應(yīng)釜：還原金(專用)：3#儲液罐：金還原尾液、金粉凈化液的暫存；4#儲液罐：氯化鈉沉銀后廢液、還原銀后少量廢液等的暫存。

(2)過濾盤。 1#過濾盤：硝酸銀溶液、沉銀后廢液、還原銀后廢液等的過濾；2#過濾盤：過濾含金溶液(專用)；3#過濾盤：金還原后尾液、金粉凈化液的過濾(專用)。

過濾盤主要用于金粉、氯化銀、銀粉的固液分離。由于工藝中所產(chǎn)生的固體物金粉、氯化銀、銀粉的比重都很大，所以過濾盤體積較小，規(guī)格主要考慮操作方便，可采用鋼襯純聚丙烯材質(zhì)或鈦材質(zhì)，規(guī)格為Φ700 mm×650 mm。

(3)耐腐蝕水環(huán)式真空泵。抽濾用，過濾時，將過濾盤內(nèi)的液體抽入相應(yīng)儲液罐。選用1臺FSK- 3型耐腐蝕水環(huán)真空泵即可滿足抽濾需要。

(4)空氣壓縮機(jī)?？諝鈮嚎s機(jī)是將儲液罐中的溶液揚(yáng)出，根據(jù)實(shí)際情況，選用1臺215- 03/7型空壓機(jī)。

(5)凈水器。在金還原和金粉凈化工序，為了減少進(jìn)入金粉的雜質(zhì)，需用潔凈去離子水。采用電滲析和膜分離技術(shù)將工業(yè)用水去除懸浮雜質(zhì)和金屬陽離子，形成的凈化水即可滿足工藝要求。由于浸金工序每批用水量不超過2 t，選擇1臺3 t/d去離子水設(shè)備即可。

2.2 操作過程

2.2.1 金泥、鋼棉和外收金錠的預(yù)處理

(1)金泥、鋼棉的預(yù)處理。向1#反應(yīng)釜中加入適量的水，開啟引風(fēng)機(jī)，再加入適量的98%濃硝酸，配成硝酸溶液。硝酸質(zhì)量占溶液質(zhì)量的40%，配成溶液后，立即啟動反應(yīng)釜加熱裝置，設(shè)定溫度為85 ℃，隨后開動攪拌系統(tǒng)、首先將鋼棉逐漸、慢速、分批加入1#反應(yīng)釜中，再將金泥按此方法加入，物料加入不能過快以免反應(yīng)劇烈引起冒釜事故。待物料全部加完反應(yīng)12 h后，將硝酸銀溶液抽入1#儲液罐暫存，濾盤上的金泥轉(zhuǎn)入氯化浸金作業(yè)。

(2)外收金錠的預(yù)處理。根據(jù)金錠中金含量，按金∶銀≤1∶3比例加入白銀于坩堝內(nèi)升溫，待配料在坩堝中熔融為分銀合金后，緩慢倒入盛有冷水的容器內(nèi)潑珠成為星狀、片狀、雪花狀分銀合金，分銀合金按照金泥鋼棉預(yù)處理的方式在1#反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行硝酸分銀，溶液反應(yīng)完全后，將硝酸銀溶液抽入1#儲液罐暫存，濾盤上的金泥轉(zhuǎn)入氯化浸金作業(yè)。

采用硝酸法分離金銀時，合質(zhì)金中金銀的比例必須為金∶銀=1∶3，如果含銀量低，硝酸分銀作業(yè)時，銀與硝酸產(chǎn)生薄膜，阻礙銀繼續(xù)溶解[4]。

2.2.2 銀的回收

將儲存在1#儲液罐中的硝酸銀溶液打入1#反應(yīng)釜中，開動攪拌系統(tǒng)，加入定量的飽和氯化鈉溶液使銀沉淀為氯化銀。然后將沉銀后的廢酸液抽人4#儲液罐暫存，用≥60 ℃熱水將濾盤上的氯化銀洗至中性。再將氯化銀加入1#反應(yīng)釜中，加適量水調(diào)漿，加入定量的鐵粉將氯化銀還原成單質(zhì)銀，還原至終點(diǎn)后，即固體內(nèi)無白色氯化銀顆粒，加入工業(yè)鹽酸[5]，加入量控制在溶液的pH值2左右。繼續(xù)攪拌反應(yīng)1 h左右，將廢溶液抽入4#儲液罐暫存，并用≥60 ℃熱水將銀粉洗滌至中性后即可烘干，鑄銀錠或返回加銀潑珠工序。

2.2.3 氯化浸金

本工序是使硝酸分銀工序產(chǎn)生的含雜粗金粉通過王水的作用，將單質(zhì)固態(tài)金轉(zhuǎn)化為溶于水的絡(luò)合離子，與粗金粉中的銀等雜質(zhì)分開[6]。

首先向2#反應(yīng)釜中加入適量的水，開啟引風(fēng)機(jī)，再加入31%的鹽酸，最后加入一定量98%的硝酸，配成王水溶液，金∶硝酸∶鹽酸=1∶1∶5(質(zhì)量比)，開動加熱及攪拌裝置，加熱至80～90 ℃，將粗金粉慢速、逐漸加入反應(yīng)釜中。金泥全部加完后，反應(yīng)4 h左右，固體單質(zhì)金基本被浸出轉(zhuǎn)入王水溶液成絡(luò)合離子狀態(tài)，反應(yīng)釜加熱裝置停運(yùn)，將含金王水溶液抽入2#儲液罐，用去離子水將王水渣和濾布邊緣沖洗至無黃色，王水渣取出統(tǒng)一處理，含金王水溶液從2#儲液罐打入3#反應(yīng)釜進(jìn)入金還原工序。

2.2.4 金還原

利用亞硫酸鈉對金選擇性還原的特點(diǎn)，將王水溶液中的金由絡(luò)合離子狀態(tài)還原成固體單質(zhì)，與浸出溶液中的其它雜質(zhì)分開。

將含金溶液由2#儲液罐打入3#反應(yīng)釜中，開動反應(yīng)釜加熱裝置，啟動攪拌系統(tǒng)，慢速、逐漸向反應(yīng)釜中加入還原劑。采用“饑餓還原法”[7]，貴液中的金還原至95%以上時，將含金貴液抽入2#儲液罐，然后將還原的海綿金用3#過濾盤濾出，并用≥60 ℃的去離子水洗滌至中性，濾液和洗水抽到3#儲液罐暫存，海綿金移入凈化槽中進(jìn)入凈化工序。再將含金溶液由2#儲液罐重新打入3#反應(yīng)釜中，加入過量還原劑，將貴液中的殘金還原完全，得到的成色稍差的海綿金，洗滌后進(jìn)入下一批氯化浸金作業(yè)中。

2.2.5 金粉凈化

還原所得的海綿金首先用98%濃硝酸浸煮，煮沸2 h左右，將金粉過濾，用≥60 ℃的去離子水洗滌至中性。此時得到的金粉為純凈金粉，烘干后鑄錠成純度9.99%的1#標(biāo)準(zhǔn)金錠。

2.2.6 廢液處理

各工序產(chǎn)生的廢液立即取樣檢測其中的金銀含量，達(dá)到排放要求后，首先排入活性炭吸附槽吸附極微量金、銀，然后用堿液中和，再排入兩級沉淀池中沉降后排放。

2.2.7 廢氣處理

精煉廠生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣為酸霧，主要含有氮氧化物、硫化氫和二氧化硫等，該廢氣用引風(fēng)機(jī)抽入酸霧凈化塔堿液淋洗中和吸收，達(dá)到國家大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大氣。

3 改進(jìn)效果

2014年1月改造完成后，一年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，改造比較成功，其主要效果如下：

(1)提高了冶煉金錠純度，為企業(yè)節(jié)省了提純費(fèi)用。金錠純度由原來的88%左右，提高至99.99%；改造后冶煉成本加人工成本共計0.69元/g，較提純費(fèi)用0.9元/g低0.21元/g，年節(jié)省費(fèi)用約31.5萬元。

(2)金的冶煉回收率提高,由原來的99%提高至99.95%以上，年可多回收黃金14.25 kg，經(jīng)濟(jì)效益350萬元。

(3)年可多回收約250 kg銀錠，經(jīng)濟(jì)效益85萬元。

(4)工藝設(shè)備配置合理、緊湊、適用，整個過程除固體物料外，所有液體的輸送完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，不僅減輕了工人的勞動強(qiáng)度，金屬和作業(yè)人員的安全也得到保障。

(5)生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)良，工藝過程中的廢液、廢氣經(jīng)處理均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)后排放[8]。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，該工藝改造是成功的，改造后，不僅解決了企業(yè)產(chǎn)品精煉問題，也為其他的黃金企業(yè)提供黃金精煉服務(wù)[9]，為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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Applicationandpracticeofgoldrefiningwithchemicalprocess

YANG Si-jun, CAO Feng, LIU Wei-feng

In view of the problems existing in the gold smelting process, gold refining with chemical process is adopted to replace the original pyrometallurgy process. After the modification, the purity of gold ingot is increased from 88% to 99.99%, the recovery in smelting increases by 0.95% and additional 250 kg silver can be recovered every year with good economic benefits.

gold refining; chemical process; gold; silver; gold slime

TF831

B

1672-6103(2017)05-0044-04

楊思軍(1985—)，男，山東聊城人，大本，選礦工程師，從事選礦車間技術(shù)管理工作。

2016-11-21