SBRF—E金银精炼新工艺的研究与生产实践

一、引言

在我国加入WTO，黄金走向市场的前提下，为了企业的长足发展，山东招金金银精炼有限公司在原有金银精炼技术的基础上，自主研究开发了SBRF—E金银精炼新工艺。经过生产实践证明，该工艺具有适应性强、生产周期短、生产成本低、产品质量稳定等优点。其各项技术、经济指标均处于国际领先水平，生产的产品完全能够满足黄金市场交易的需要。

二、SBRF—E金银精炼工艺

SBRF—E金精炼工艺流程见图1。

图1  SBRF—E法金银精炼工艺流程

（一）金精炼工艺

1、粗金粉化

山东招金金银精炼有限公司主要以粗金为生产原料，在进入SBRF—E精炼作业前，先对粗金进行粉化处理，粉化处理后的金粉粒度达－200目含量大于95% 、－120目含量大于99%。整个过程为熔融金液流经42～50MPa的高压喷射水而被粉碎成金粉。

2、预浸除杂

粗金中含有铜、铅、锌、铁等杂质，若直接进行氯化浸出，这些杂质就会进入氯浸液中，影响还原金的质量，所以需要对粗金进行预处理。预浸工艺可以选择性地使贱金属转化为离子状态进入溶液而被除去，为提高还原金粉的质量创造有利的条件。预浸除杂用盐酸作浸出剂，压缩空气为氧化剂，固液质量比S/L=1∶4～1∶5，反应温度70～80℃，pH = 0.5～0.7，发生的主要化学反应为：

Pb(Zn、Fe)+2HCl→Pb(Zn、Fe) Cl₂+H₂

2Cu（Pb、Zn、Fe）+O₂→2Cu（Pb、Zn、Fe）O

Cu（Pb、Zn、Fe）O+2HCl→Cu（Pb、Zn、Fe）Cl₂ +H₂O

因受金原料性质波动较大的影响，原料中的金含量以及杂质金属的含量也不稳定。这就要求在生产过程中，技术条件能够适应这些物料化学组成的变化。生产实践表明，SBRF—E预浸除杂质过程技术条件易于控制，生产技术指标稳定，除杂效果好，铜、铅、锌、铁等杂质浸出率达99%以上。

影响预浸除杂效果的因素主要有：浸出液的pH值、预浸反应温度、固液比、压缩空气通入量、预浸时间。

3、氯化浸金

氯化浸金的目的是将经过预浸除杂后的金粉中的金及残留的微量铜、铅、锌、铁等杂质金属转化为络离子或离子形式进入溶液，同时使与金电极电位相近的银以固态沉淀形式进入渣中。

由Au－H₂O－Cl₂系电位－pH图（见图2）以及一些金属的标准电极电位表（见表1）可看出，在盐酸介质中通入氯气，所有金属均溶于盐酸中，银以AgCl沉淀的形式留在渣中。

图2  25℃时Au－H₂O－Cl₂系电位－pH图

主要化学反应为：

2Au+2HCl+3Cl₂→2HAuCl₄

2Ag+Cl₂→2AgCl

Pb（Zn、Fe）+2HCl→Pb（Zn、Fe）Cl₂+H₂↑

H₂ +Cl₂→2HCl

Cu（Pb、Zn、Fe）+Cl₂→Cu（Pb、Zn、Fe）Cl₂

2 Fe Cl₂+ Cl₂→2FeCl₃

表1  某些金属的标准电极电位

为了保证较高的浸出率，选择控制适当的浸出条件是工艺的关键。

t>(1)盐酸浓度。在氯化浸出过程中，除了铜、铅、锌、铁等杂质金属进入溶液外，盐酸和氯气还使单质金氧化为AuCl₄^－ 络合离子进入溶液，金浸出率随盐酸浓度的变化曲线见图3。从图3可看出，金浸出率随盐酸质量浓度的增加而提高，盐酸质量浓度大于200g/L时金的浸出率可达99.99%。

图3  盐酸浓度对金浸出率的影响曲线

（2）氯气用量。当通入氯气后，金、银等被氧化，金以AuCl₄^－络离子转入溶液，银被氧化生成AgCl沉淀使金与银分离。随着氯气耗量的增加金浸出率升高，当氯气用量超过0.5kg/kg_Au时，金的浸出率无明显变化。氯气用量对金浸出率的影响见图4。

图4  氯气用量对金浸出率的影响曲线

（3）固液质量比。由于原料含杂质较少，固液比对金的浸出影响不大。实践证明，当固液比S/L=1∶3～1∶4 时，可使金的浸出率达99.99%。

（4）浸出时间。氯浸作业起始阶段氯气与金反应缓慢，氯气耗量每小时仅为几个立方米，中间可达50m³/h，反应剧烈，浸出后期达2～3 m³/h。金浸出率随浸出时间变化曲线见图5。实践表明，正常情况下，氯浸作业时间为5h左右。

图5  浸出时间对金浸出率的影响曲线

（5）反应温度。温度对金浸出效果的影响非常大。温度高反应速度快，但温度过高溶液中盐酸及氯气挥发严重，会使浸出率大幅降低，同时提高了AgCl、PbCl₂

在溶液中的溶解度，从而影响到下一步金粉的还原。根据AgCl、PbCl₂的溶解度以及生产实践表明，氯浸作业温度85℃～90℃比较适宜。氯浸作业结束后必须将溶液冷却至30℃～40℃，使AgCl、PbCl₂沉淀析出，这样才能有效地抑制AgCl、PbCl₂进入溶液，消除它们对金溶液的污染。

4、金的还原

氯化浸金液经过过滤、洗涤后，用氢氧化钠调节pH值为0～0.5，然后缓慢加入SBRF还原剂，通过适当地控制溶液体系中的氧化还原电位，迅速彻底地将AuCl₄^－还原成单质金而沉淀出来，其它杂质不被还原而残留在贫液中。一次还原结束时电位控制在690～700mV，金还原率85%～90%，金粉质量达GB4134－94 1号金要求；二次还原电位控制在390mV以上，二次还原率10%～15%，金粉质量达GB4134－94 2号金要求。

在生产实践中，金还原过程的技术条件控制要求十分严格。

（1）还原剂用量与还原时间。还原时间与SBRF还原剂加入速度有关，一般控制在3h左右，以便观察还原过程和确定还原终点电位。SBRF还原剂用量为0.74kg/kg_Au，还原后贫液金质量浓度小于0.5mg/L，贫液经污水处理和尾液经炭吸附后，原子吸收光谱仪和ICP等离子光谱仪均检不出贫液含金。SBRF还原剂的用量对金还原率的影响见图6。

（2）氧化还原电位。SBRF－E法还原金氧化还原电位对金还原率的影响见图7。由图7可看出，起始氧化还原电位控制在690～700mV，金还原率达80%以上；控制在390～400mV之间，金还原率达100%。

图6  还原剂用量对金还原率的影响曲线

图7  金还原率随氧化还原电位的变化曲线

（3）反应温度。SBRF是一种还原能力极强的还原剂，温度对金的还原率影响不大。但温度过高，金粉易形成凝聚物，不利于清理和洗涤；温度过低AgCl、PbCl₂结晶析出，又容易造成金粉污染。实践表明，最佳还原温度为55℃～57℃。

（二）银精炼工艺

1、氯化银的转化

氯化浸出过程中产生的滤渣主要为固态氯化银，采用工业铁粉将其转化为粗银：

2AgCl+Fe→2Ag+FeCl₂

铁粉置换为原电池反应。控制条件为m_Ag∶m_Fe=3.7∶1，固液质量比S/L=1∶10，pH＜1，作业温度60℃～80℃。银置换率99.99%。置换得到的粗银进入银电解精炼作业。

2、银电解精炼

银电解是较成熟的工艺，但本工艺采用高电流密度电解提纯银，这在国内还不多见。该工艺效率高，生产周期短，仅为18～20h。电解温度50℃～65℃，电解液银质量浓度120～150g/L，pH=2～3，槽电压5～6V，同极距140mm，电流密度1000A/m²。银回收率99.99%。产品质量符合GB4135－94 1号、2号银的标准。

三、成本分析

根据一年来的主要材料、动力及其消耗，金银精炼的生产成本、银电解直接作业成本分别见表2、表3。

四、结语

1、生产实践表明：SBRF－E金银精炼工艺结构合理，流程短，技术先进，适应性强。

2、自动化程度高。整个过程采用PLG全自动控制系统控制工艺参数，大大提高了劳动强度。

3、回收率高。金回收率99.96%，银回收率99.99%；排放的污水中金含量近似为0，银少于0.5mg/L。

4、产品纯度高，质量稳定，金银产品均符合国家质量标准。

5、生产周期短。金精炼周期36h，银电解精炼周期18～20h，流程金积压少。

6、生产成本低。金的生产作业成本仅为0.13元/g，银为5.37元/kg。

7、流程中无工艺废渣；废水达标排放；生产过程中采用负压操作，抽出的气体经喷淋吸收后达到国家排放标准，生产环境优良。