锌置换法从贵液中沉淀金

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:4573

从含贵液中沉淀金的方法有置换法和置换法。在生产实践中又分为锌(铝)丝置换法和锌(铝)粉置换法。但在含钙的氰化液中,铝会生成铝酸钙与金一起沉淀。故铝只能从用NaOH作pH调整剂和氰化液中沉淀金。锌置换法现今广泛应用的是梅里尔·克劳(Merrill Crowe)工厂所采用的加锌粉连续真空沉淀法,氰化贵液经置换而获得俗称“氰化金混”的锌金沉淀送熔炼。

一、锌置换沉淀金的原理和影响金沉淀的因素

锌置换贵液中的金是按如下反应式进行的:

2Au(CN)2+Zn=2Au↓+Zn(CN)42

该反应迅速,置换完全。

当溶液中含氰化物浓度和碱浓度较小时,溶解于溶液中的氧会使已生成沉淀的金再溶解,并使锌氧化生成氢氧化物沉淀。上述反应中生成的Na2Zn(CN)4也会分解生成氰化锌沉淀:

Zn+ O2+H2O=Zn(OH)2

Na2Zn(CN)4+Zn(OH)2=2Zn(CN)2↓+2NaOH

生成的氢氧化锌和氰化锌,会在金属锌表面形成白色薄膜沉淀,而妨碍金、从氰化溶液中完全沉淀析出。

在含氰化物和碱较高的溶液中,锌除生成Zn(CN)42的络阴离子外,还会按下式发生溶解井放出氢:

4NaCN+Zn+2H2O=Na2Zn(CN)4+2NaOH+H2

2NaOH+Zn=Na2ZnO2+H2

这一反应使锌的消耗量增大,并放出大量的氧。但氢与溶液中溶解的氧反应生成水,可降低甚至阻止已生成沉淀的金发生反溶解。也可使金属锌不再被氧化。

在正常锌粉置换条件下,进入置换沉淀箱的含金溶液中,氰化物浓度应控制在0.02%左右,氧化钙0.01%左右。锌丝置换时,由于有些工厂不进行溶液的除气,氰化物和碱浓度要相应高些。当然,最好是含金溶液送锌丝置换前先经除气塔除去溶液中溶解的氧,以彻底消除对置换沉淀金的有害影响。

氰化液通常的含量较少,由于铅与锌结合能改善金的沉淀,故常向母液中加入适量的硝酸铅或醋酸铅。但过量的铅会由于发生许多边缘反应而导致锌的消耗增大与金的沉淀缓慢和不完全,或因生成Pb(OH)2沉淀而使沉淀物遭受污染,故—般只向每吨母液中加入5~10g硝酸铅。

的存在会生成金属铜沉淀而消耗锌。会和锌生成合金。

硫离子的存在,会生成ZnS和PbS沉淀而污染金属锌。

由于氰化液中含有钙和氢氧根离子,所以的存在会严重影响沉淀物。故克尔·阿迪逊(Kerr Addison)工厂的贫液中含镍接近90×10-6即行废弃。

锌沉淀法与氰化钠浓度、氧浓度与金回收率的关系,经实验表明:当氰化液中金15mg/L、NaCN0.015%~0.07%、NaOH0.015%、氧0~3.1mg∕L,锌的添加量为1g∕L。当NaCN浓度增加时,由于易生成沉淀而使锌的消耗量增加。当溶液中含氧1mg∕L时,金的回收率可达97%~100%,而含氧增加至30mg∕L时,金的回收率仅为78%~80%。

二、锌丝置换沉淀法

锌丝置换法从氰化液中置换回收金的工艺始于1889年。锌丝置换沉淀箱(图1)一般为木质的、钢的或混凝土的。通常分为5~10格,总长3.5~7m,宽0.45~1m,深0.75~0.9m。筛网安于框上,孔径3.36~1.68mm(网目为6~12目)。锌丝是用金属锌在车床上车削成厚0.02~0.04mm,宽1~3mm的车屑,或将熔融金属锌连续均匀地倾注在用水冷却的高速旋转生铁圆筒上制成粒。

图1  锌丝置换沉淀箱

1-箱体;2-箱缘;3-下挡板;4-上挡板;

5-筛框;7-锌丝;8-金泥;9-排放口;10-把手

含金溶液在箱中流过时,与锌丝接触的时间约17~20min,在此时间内,约能使99%以上的金被置换下来。生产实践中,定期将固定于筛网中心的把手轻轻提起上下拦动,可使锌丝松动并放出氢气泡,以及使金泥脱离锌丝而下沉槽底。经一段时间后,将箱内能继续使用的旧锌丝移至箱的前几格中,新锌丝则加入后面几格中,这样能使含金低的溶液与置换力强的新锌丝接触,提高金的沉淀率。装入锌丝时必须抖松后均匀铺撒,特别要留意每格中的四个角,以免溶液从空洞处流过,降低置换效果。

沉淀箱通常每月出金泥l~2次。取出的锌丝经圆筒筛分离金泥后,筛出的锌丝供下批置换用。金泥由排放口放出,于过滤箱或压滤机过滤回收。

锌丝置换法虽具有设备简单、容易操作、不耗动力等优点,但锌丝消耗量大(生产1kg金需锌4~20kg)、NaCN消耗量也大(因用于锌丝置换法的贵液一般不经除气,锌在高氧溶液中会氧化生成白色沉淀)、金泥含锌高且设备占地多。故锌丝置换法在大中型矿山现已多为锌粉置换法所取代。

三、锌粉置换沉淀法

锌粉置换沉淀法从含金溶液中回收金始于1894年,它是目前最广泛使用的方法。锌粉置换法的设备早期采用压滤机和置换槽。后来发展起来的梅里尔·克劳法是锌粉置换沉淀法中一种典型的方法。它的设备和方法不但经受了梅里尔·克劳工厂多年生产实践的考验,而且还被世界上一些主要氰化工厂所选用。

锌粉置换沉淀法用的锌粉,是通过蒸馏锌制得的。锌粉应含锌95%~97%,铅1%左右,粒度小于0.01mm(美国规定97% -0.04mm)。其中的粗粒锌和ZnO都会降低置换沉淀效果。使用炼锌厂产的蓝粉,含ZnO约10%~15%,对沉金不利。因这些ZnO不起沉淀金的作用而完全进入金泥中。锌粉容易氧化,应在密封容器中贮存和运输。

(一)压滤机锌粉置换沉淀法。这种方法是由一种胶带式或其他型式给料器,连续向锥形混合槽给入锌粉,并于过滤机中置换(图2)。除气槽的除氧溶液部分放至锥形混合槽与锌粉混合成锌浆从槽底排出,与用潜水离心泵(离心泵浸于含金溶液池中,以防止吸入空气)抽送的其余除气液合并一起送压滤机或框式过滤机,于过滤机过滤同时产出金泥并分离贫液。

图2  压滤机锌粉置换设备系统

1-除气塔;2-真空泵;3-锥形混合槽;4-给粉器;5-离心泵;

6-潜水离心泵;7-压滤机;8-金泥槽;9-贫液槽;10-离心泵

(二)置换槽锌粉置换沉淀法。这是一种于置换沉淀器中进行金置换和沉淀的方法,其所用的设备见图3。置换沉淀器为一锥形底的圆槽。与槽内相对应的四壁安装有四只铺布袋过滤片的框架,呈放射状固定于中心管上。框架呈“U”形,一端铺设过滤片,另一端与脱金贫液总管上的支管相连。脱金液总管环绕槽体外面,通过支管与滤框相通,总管则与真空泵和离心泵相连。

图3  置换槽锌粉置换设备系统

1-除气塔;2-直空泵;3-潜水离心泵;4-混合槽;

5-给粉器;6-置换沉淀槽;7-布袋过滤片;

8-中心管;9-螺旋浆;10-中心轴;11-小叶轮;

12-传动机构;13-支管;14-总管和真空泵;15-离心泵

除气溶液和锌粉供入混合槽混合后,由槽底自流给入置换沉淀器,并在螺旋桨和小叶轮的作用下,锌浆沿中心管上升。借助真空泵的吸力金泥沉积于滤布上,贫液透过滤布经支管由总管排出。根据生产实践,金的置换沉淀主要不是发生在与锌粉混合的时候,而是发生在含金溶液穿过滤布表面锌粉层的过滤时候。为使置换沉淀槽开动之后能迅速在滤布表面上形成锌粉沉淀层,故须在开始过滤时,直接往敞口置换沉淀槽内加入形成锌粉沉淀层总量一半以上的锌粉,以有利于金泥的沉淀。尽管置换沉淀槽是敞口的,空气直接与锌浆表面接触,但由于过滤速度很快,且慢速转动的螺旋桨和小叶轮(搅拌上层锌浆用)的搅拌力很弱,所以锌浆没有吸入多少氧。由于间歇卸出金泥,所以当进行连续置换沉淀时,应备有2~3只置换沉淀槽供交替使用。

硝酸铅或醋酸铅是用滴液管从混合槽上滴入锌粉面上,使其在锌粉表面生成铅膜以强化锌粉的置换能力。铅盐的加入量为锌粉重量的10%。含金溶液的NaCN和CaO分别低至0.014%和0.018%时,金的沉淀效果也很好,脱金贫液每小时用比色法测定一次,如含金超过0.15g∕m3则返回重新处理。锌粉的消耗量视含金溶液的含金量为l5g∕m3到50g/m3

(三)梅里尔·克劳工厂连续加锌粉置换沉淀法。梅里尔·克劳法(图4)的置换作业是将除气后的母液直接抽送乳化器,通过锌粉加料机将锌粉连续加入乳化器并与溶液乳化。锌粉加入量为每吨液15~70g。金的沉淀实质上在加锌后立即发生。乳化后的溶液于真空沉淀室中置换并沉淀出金。经适当时间,溶液中99%以上的金被还原沉淀,贫液中含金约0.02g∕t。从溶液中过滤沉淀物通常使用Sock式或框式过滤机或压滤机,更广泛使用的是斯特拉(Stellar)过滤机。连续生产时,从过滤机中清理沉淀物的周期为3~28d。清理出的沉淀物送熔炼合质金锭。

图4  梅里尔·克劳(Merrill Crowe)法的设备系统(伍德科克,1976年)

采用计算机控制的梅里尔·克劳连续加锌粉置换金银的MC2000系统,已由湿法冶金工业公司完成开发,并运用于美国蒙大那州格鲁布斯塔克金矿。该系统每隔15min自动取样一次,根据测定结果自动调节锌粉加入量,并自动控制各项作业。

(四)采用压滤机锌粉饼过滤置换含金氰化液,可降低锌的消耗,提高金泥的含金品位。经锌粉饼过滤置换的贫液含金可降至痕量。

四、贫液中含金量的快速控制分析

锌置换、活性炭吸附等作业后贫液含金量的控制分析,可采用加拿大柯明克·康矿的快速比色法。该矿连续加锌粉置换沉淀金的贫液,每小时取样一次进行控制分析。测定时间约15min。其步骤是:

用1500mL锥形瓶取贫液1000mL,加入饱和NaCN液25mL,饱和醋酸铅液7滴和锌粉2g,用手摇动1min左右。将沉淀的海绵铅移入瓷杯,加王水10mL加热蒸发至近干,再加HCl 5mL继续蒸发至2mL左右移入小试管。冷却后,小心滴加饱和SnCl2 4滴进行比色。不同颜色试样的含金量为:

粉红:0.02g∕t;

蓝色:0.04g∕t;

浅紫:0.06g∕t;

深紫:0.08g∕t(如出现沉淀为1.0g∕t);

黑色:>0.10g/t。

标签: 置换
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