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        銀泥濕法冶煉脫鋅與分銀工藝的優(yōu)化

        2016-05-18 03:00:14吳宋超
        湖南有色金屬 2016年3期
        關(guān)鍵詞:投料投加量硝酸

        黃 健,吳宋超

        (1.湖南有色金屬研究院,湖南長(zhǎng)沙 410100;2.湖北鑫榮礦業(yè)有限公司,湖北十堰 442000)

        銀泥濕法冶煉脫鋅與分銀工藝的優(yōu)化

        黃 健1,吳宋超2

        (1.湖南有色金屬研究院,湖南長(zhǎng)沙 410100;2.湖北鑫榮礦業(yè)有限公司,湖北十堰 442000)

        金銀濕法生產(chǎn)試驗(yàn)研究得出優(yōu)化脫鋅工藝過(guò)程中,硫酸投加量由原先理論用量的2.5倍降為投加2倍硫酸理論用量,反應(yīng)溫度控制在70℃,能穩(wěn)定保持較高的脫鋅率,脫鋅渣中鋅含量在1.5%左右,有效地減少了脫鋅過(guò)程中硫酸的消耗(同比降低了20%硫酸消耗)以及脫鋅率的提高(由原先80%左右的脫鋅率提高到現(xiàn)在的87.5%)。分銀工藝的優(yōu)化重心在調(diào)整硝酸配比,通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)探索,找到了較為理想的硝酸配比,由原先水比硝酸1∶1調(diào)整為水比硝酸3∶2(重量比),顯著提高了硝酸利用率,節(jié)約了生產(chǎn)成本,和原工藝相比,硝酸利用率提高了12.5%。

        銀泥;脫鋅;分銀;工藝優(yōu)化

        目前國(guó)內(nèi)外貴金屬礦山多為金礦、銀礦等獨(dú)立礦山,貴金屬冶煉企業(yè)主要從金精礦或銀精礦中提純金、銀,其工藝主要采用火法冶煉工藝與濕法冶煉工藝[1]。金銀火法冶煉工藝經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐,它對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng),處理能力大,且隨著設(shè)備及操作條件的不斷改進(jìn),已日臻完善和成熟,金銀回收率達(dá)到比較高的水平[2]。但火法流程復(fù)雜冗長(zhǎng),金、銀回收率不高,返渣多,生產(chǎn)周期長(zhǎng),積壓大量資金[3],影響企業(yè)資金周轉(zhuǎn),還存在能耗高、污染環(huán)境嚴(yán)重等缺點(diǎn)。濕法冶煉工藝[4]一般運(yùn)用氰化浸出、鋅粉置換、硫酸脫鋅、硝酸分銀、氯化分金、水合肼還原,從而實(shí)現(xiàn)金銀提純。該工藝過(guò)程簡(jiǎn)單,制備的銀粉、金粉經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干后即可鑄錠,銀、金回收率達(dá)99%以上,沉銀母液和還原后液中的銀含量均小于0.001 g/L。

        1 試驗(yàn)原料

        某公司氰化-鋅粉置換工藝處理后制得的銀泥中銀含量70%~75%,金含量5 000~6 000 g/t,主要有害金屬雜質(zhì)鋅含量8%~12%、銅含量1%~1.2%。試驗(yàn)主要研究銀泥在處理過(guò)程中脫鋅與分銀工藝的優(yōu)化。

        2 試驗(yàn)原理及方法

        2.1 脫鋅工藝

        在脫鋅工藝階段需濃硫酸才能同時(shí)除去金屬雜質(zhì)鋅與銅,考慮到銅雜質(zhì)含量少及后續(xù)廢液殘酸的處理,利用稀硫酸處理脫鋅即可,銅雜質(zhì)在后續(xù)硝酸分銀中除去。

        Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

        Cu+H2SO4(濃)=CuSO4+H2↑

        2.2 分銀工藝

        硝酸分銀是金屬銀與硝酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)方程式如下:

        3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O Ag+2HNO3(濃)=AgNO3+NO2↑+H2O

        由上述反應(yīng)式可知,避免金屬銀與濃硝酸反應(yīng),可大大提高硝酸的利用率。

        2.3 試驗(yàn)研究方法

        在脫鋅與分銀工藝優(yōu)化試驗(yàn)過(guò)程運(yùn)用單因素試驗(yàn)法開展研究工作,找出最佳的脫鋅與分銀工藝條件,降低生產(chǎn)成本,提高工藝技術(shù)水平。

        3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        3.1 脫鋅工藝優(yōu)化

        試驗(yàn)考察不同硫酸投加量對(duì)脫鋅效果的影響,其它工藝條件為:銀泥重量600 kg,反應(yīng)溫度60℃,攪拌時(shí)間4 h,液固比3∶1。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

        表1 不同硫酸投加量試驗(yàn)結(jié)果

        不同硫酸投加量對(duì)渣含鋅的影響如圖1所示。

        圖1 不同硫酸投加量對(duì)渣含鋅的影響

        由上述試驗(yàn)結(jié)果可知,硫酸投加量為200 kg最為合適,硫酸投加量過(guò)多,則浪費(fèi)硫酸的消耗,硫酸投加量少于200 kg,則銀泥中鋅脫除不凈,因此硫酸投加量定為200 kg較為合適。

        試驗(yàn)考察不同反應(yīng)溫度對(duì)脫鋅效果的影響,其它工藝條件為:銀泥重量600 kg,硫酸投加量200 kg,攪拌時(shí)間4 h,液固比3∶1。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

        表2 不同反應(yīng)溫度試驗(yàn)結(jié)果

        圖2 不同反應(yīng)溫度對(duì)渣含鋅的影響

        不同反應(yīng)溫度對(duì)渣含鋅的影響如圖2所示。

        由上述試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到70℃后,脫鋅渣中鋅含量大致維持在1.5%左右,前期投料銀泥過(guò)程中由于硫酸與鋅反應(yīng)是放熱反應(yīng),且硫酸濃度較高,所以脫鋅能順利進(jìn)行,隨著硫酸的消耗,硫酸濃度變稀后,只有加熱才能促進(jìn)硫酸進(jìn)一步的脫鋅反應(yīng),因此投料完畢后,升溫至70℃最為理想。

        試驗(yàn)考察不同反應(yīng)攪拌時(shí)間對(duì)脫鋅效果的影響,其它工藝條件為:銀泥重量600 kg,反應(yīng)溫度70℃,硫酸投加量200 kg,液固比3∶1。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

        表3 不同反應(yīng)攪拌時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

        不同反應(yīng)攪拌時(shí)間對(duì)渣含鋅的影響如圖3所示。

        圖3 不同反應(yīng)攪拌時(shí)間對(duì)渣含鋅的影響

        由上述試驗(yàn)結(jié)果可知,投料完畢后反應(yīng)攪拌時(shí)間達(dá)到2 h則脫鋅反應(yīng)基本完成,達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)攪拌時(shí)間不足的話,則液固介質(zhì)交換擴(kuò)散滲透不充分,影響銀泥顆粒內(nèi)部鋅的脫除;反應(yīng)攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則無(wú)謂消耗動(dòng)力,因此反應(yīng)攪拌時(shí)間定為2 h最為合理。

        綜合上述試驗(yàn)得到的最佳工藝參數(shù)組合起來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,最終檢驗(yàn)分析脫鋅渣中鋅含量都能穩(wěn)定在1.5%左右,試驗(yàn)結(jié)果證明該脫鋅優(yōu)化項(xiàng)目取得了顯著的效果和成績(jī)。

        3.2 分銀工藝優(yōu)化

        試驗(yàn)考察不同水與硝酸配比對(duì)分銀投料效果的影響,其它工藝條件為:硝酸用量定為200 kg,投料完畢后升溫至85℃,攪拌時(shí)間4 h。在試驗(yàn)投料脫鋅渣過(guò)程中以投料后基本無(wú)氣泡產(chǎn)生為試驗(yàn)終點(diǎn),記錄試驗(yàn)結(jié)果見表4。

        表4 不同水與硝酸配比試驗(yàn)結(jié)果

        不同水與硝酸配比對(duì)脫鋅渣投料量的影響如圖4所示。

        圖4 不同水與硝酸配比對(duì)脫鋅渣投料量的影響

        由上述試驗(yàn)結(jié)果可知,水與硝酸重量比為1.5∶1時(shí),硝酸利用率最高,200 kg硝酸能投料分銀360~370 kg,硝酸濃度偏高的話,投料前期以濃硝酸分解銀為主,隨著反應(yīng)進(jìn)行,硝酸濃度降低后,則是稀硝酸開始分解銀,但如果水與硝酸重量比過(guò)大,水投加過(guò)多,硝酸濃度偏稀,則投料分銀反應(yīng)過(guò)程緩慢,在漫長(zhǎng)的投料過(guò)程中,部分硝酸也揮發(fā)損失。因此通過(guò)試驗(yàn)得出,最佳水與硝酸重量比為1.5∶1為最佳。

        試驗(yàn)考察投料完畢后升溫加熱促進(jìn)反應(yīng),生產(chǎn)過(guò)程中不同溫度對(duì)分銀浸出率的影響,其它工藝條件為:硝酸用量定為200 kg,加水300 kg,投料完畢后加熱溫度分別為60℃、70℃、80℃、90℃、100℃,攪拌時(shí)間4 h,試驗(yàn)考察各溫度下分銀渣中銀含量,記錄試驗(yàn)結(jié)果,見表5。

        表5 投料完畢后不同升溫溫度對(duì)分銀渣含銀的影響

        不同升溫溫度對(duì)分銀渣含銀的影響如圖5所示。

        圖5 不同升溫溫度對(duì)分銀渣含銀的影響

        由上述試驗(yàn)結(jié)果可知,加熱溫度為90℃時(shí)效果最佳,分銀渣中銀含量只有1.23%,銀浸出率達(dá)到99.2%,加熱到100℃后,存在生產(chǎn)安全隱患,溶液劇烈沸騰,有冒槽的危險(xiǎn),因此排除。

        4 結(jié) 論

        1.生產(chǎn)試驗(yàn)研究得出優(yōu)化脫鋅工藝過(guò)程中,硫酸投加量由原先理論用量的2.5倍降為投加2倍硫酸理論用量,反應(yīng)溫度控制在70℃,能穩(wěn)定保持較高的脫鋅率,脫鋅渣中鋅含量在1.5%左右,減少了在脫鋅工藝過(guò)程中硫酸的消耗量,節(jié)約了生產(chǎn)成本。有效的減少了脫鋅過(guò)程中硫酸的消耗(降低了20%硫酸消耗)以及脫鋅率的提高(由原先80%左右的脫鋅率提高到現(xiàn)在的87.5%),減少了后續(xù)工藝堿物料的消耗,同時(shí)減少了分銀工藝生產(chǎn)過(guò)程硝酸與鋅金屬雜質(zhì)的副反應(yīng)的發(fā)生,提高了硝酸分銀的利用率。

        2.分銀工藝的優(yōu)化重心在調(diào)整、優(yōu)化硝酸配比,通過(guò)近半年生產(chǎn)試驗(yàn)探索,找到了較為理想的硝酸配比,由原先水比硝酸1∶1調(diào)整為水比硝酸3∶2(重量比),300 kg水投加200 kg硝酸可比原先200 kg水投加200 kg硝酸的分銀工藝參數(shù)條件下多投料脫鋅渣40 kg左右(原先投320~340 kg脫鋅渣,現(xiàn)在投360~380 kg脫鋅渣)。顯著提高了硝酸利用率,節(jié)約了生產(chǎn)成本,和原工藝相比,硝酸利用率提高了12.5%,即節(jié)省了原先硝酸消耗的12.5%。并且分銀過(guò)程產(chǎn)生的煙氣濃度也相應(yīng)降低,顏色變淡,給冶煉尾氣凈化裝置充分的凈化緩沖余地,提升了凈化裝置處理能力,降低了尾氣對(duì)環(huán)境的污染。

        [1] 黃振泉,胡躍華,鐘平,等.黃金提取方法與工藝現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J].贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào),1994,(5):54-67.

        [2] 陳芳芳,張亦飛,薛光.黃金冶煉生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及發(fā)展[J].貴金屬,2011,2(1):11-18.

        [3] 汪蓓.銅陽(yáng)極泥預(yù)處理富集金銀新工藝研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2009.

        [4] 黎鼎鑫,王永錄.貴金屬提取與精煉[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2001.549-559.

        Process OptiMization of Zinc Rem oval and Silver Separation of Silver M ud by Hydrometallurgy

        HUANG Jian1,WU Song-chao2
        (1.Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha 410100,China;2.Hubei Xinrong Mining Co.,Ltd.,Shiyan 442000,China)

        In the process of zinc removal by gold and silver hydrometallurgy,the amount of sulfuric acid was reduced from 2.5 times to 2 times of the theoretical amount,reaction temperature was controlled at70 degrees,which could maintain the stability of the high zinc removal rate and the zinc content in zinc slagwas about1.5%,and effectively reduce the sulfuric acid consumption 20%and increase the rate of zinc from the original 80%to 87.5%.The optimization of silver separation process focused on adjusting the ratio of nitric acid.Through the exploration,it cracked the ideal ratio of nitrate,adjusting from the original ratio 1∶1 to 3∶2(weight ratio),and significantly increased the nitrate utilization rate,saved the cost of production.Compared to the original process,the nitrate utilization rate was increased by 12.5%.

        silvermud;zinc removal;silver separation;process optimization

        TF803.2

        A

        1003-5540(2016)03-0031-03

        2016-04-22

        黃 ?。?983-),男,工程師,主要從事環(huán)境工程、有色金屬資源回收等方面的研究工作。

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