王亞東，房孟釗，黃向祥

（1.大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北 黃石 435002；2.有色金屬冶金與循環(huán)利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃石 435002）

大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠稀貴金屬車間海綿鉑、海綿鈀的生產(chǎn)以金銀生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鉑鈀精礦為原料［1～3］，首先在高濃度鹽酸體系下進(jìn)行貴賤金屬分離，在酸浸末期加入亞硫酸鈉并控制電位以還原酸浸液中微量的金、鉑、鈀等貴金屬。酸浸渣經(jīng)氯化造液，氯化后液經(jīng)水解除雜，分離部分賤金屬銅、鉍，水解渣返回系統(tǒng)再處理，水解后液調(diào)整pH值后加入亞硫酸鈉沉金，粗金粉經(jīng)二次精煉后產(chǎn)出99.99%金粉。沉金后液進(jìn)入沉鈀工序，粗鈀經(jīng)氯化、氯化銨沉鉑鈀，再經(jīng)氨水分鈀。分鈀后液二氯四氨絡(luò)亞鈀酸化后得到二氯二氨絡(luò)亞鈀，并進(jìn)行鈀精煉產(chǎn)出海綿鈀；氨水分離的渣做鉑原料提取氯鉑酸銨，并進(jìn)行鉑精煉產(chǎn)出海綿鉑。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

鉑鈀精礦的主要化學(xué)成分見表1，由表1可知，鉑鈀精礦中鉑、鈀含量較低且水分含量較高。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

鉑鈀生產(chǎn)的工藝流程圖如圖1所示，主要存在幾個(gè)問題：（1）鈀精制階段氨溶、還原工序，鉑精制階段王水溶解、沉鉑工序過濾使用的濾紙孔隙過大，速度很快；（2）鈀精制階段氨溶、還原工序，鉑精制階段王水溶解、沉鉑工序攪拌方式皆為人工攪拌且攪拌時(shí)間過短，攪拌的速度及效果有待檢驗(yàn)及改進(jìn)；（3）鈀精制階段氨溶、還原工序，鉑精制階段王水溶解、沉鉑工序藥劑加入時(shí)未達(dá)到精細(xì)生產(chǎn)要求，需要改進(jìn)。針對(duì)鉑鈀生產(chǎn)過程中問題主要集中在精制階段，因此，提升鉑與鈀質(zhì)量的思路暫時(shí)放在精制階段中解決存在的問題上，主要解決思路：（1）使用更加精密的濾紙或者多層濾紙進(jìn)行試驗(yàn)；（2）改進(jìn)攪拌方式：人工攪拌改為機(jī)械攪拌，且適當(dāng)延長攪拌時(shí)間；（3）藥劑加入方式改為噴淋加入方式。涉及的主要化學(xué)反應(yīng)式有［4］：

2 存在的問題

2.1 鉑精制存在的問題

由于氯鉑酸銨、氯鈀酸銨混合物（以下簡稱鉑鈀混合物）采用常溫氨水分鈀會(huì)產(chǎn)生難溶的氯亞鈀酸四氨絡(luò)亞鈀進(jìn)入粗氯鉑酸氨，給后續(xù)的鉑精制過程帶來困難，造成海綿鉑中鈀含量超標(biāo)，同時(shí)也會(huì)增加鈀的系統(tǒng)占用。此外，趕硝不徹底會(huì)造成鈀的共沉淀，也會(huì)使海綿鉑中鈀含量超標(biāo)。海綿鉑品位僅為96%～99%，有很大的提升空間。反復(fù)煅燒氯鉑酸銨、王水溶解、趕硝、趕酸，不僅工藝復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大，也會(huì)產(chǎn)生大量的腐蝕性的氣體，污染環(huán)境。

鉑鈀混合物氨水分鈀不徹底，此外鉑鈀混合物含水率高，水分中含有Te4＋、Cu2＋、Bi3＋等雜質(zhì)，導(dǎo)致氨水分鈀產(chǎn)物氯鉑酸銨產(chǎn)量大，且含有大量的雜質(zhì)水解物和未溶解的氯亞鈀酸四氨絡(luò)亞鈀，造成鉑精制原料中鉑含量極低（3%～5%）。氨水分鈀產(chǎn)生的氯亞鈀酸四氨絡(luò)亞鈀需加熱到80℃才會(huì)溶解，但是溫度達(dá)到80℃時(shí)，氯鉑酸銨會(huì)大量溶解，導(dǎo)致鉑分散，直收率過低，也會(huì)對(duì)鈀精制造成影響。

2.2 鈀精制存在的問題

海綿鈀精制過程第一次二氨鈀氨溶后加入10～20 mL水合肼并加熱至沸騰，以除去四氨鈀溶液中的金、鉑等貴金屬，但實(shí)際效果并不是很理想，水合肼還原對(duì)金的去除有一定效果，但對(duì)鉑的去除效果不是很理想。因?yàn)榻鸬难趸€原電位較高，很容易被還原，而鉑很難被還原。水合肼還原工序還會(huì)還原出一定量的海綿鈀，此海綿鈀雜質(zhì)含量高，需重新進(jìn)入粗鈀氯化工序，影響鈀的直收率。此外，真空抽濾過程負(fù)壓較大，濾紙為中速濾紙，且僅使用一層濾紙，存在穿濾的危險(xiǎn)。海綿鈀品位經(jīng)常僅為98%～99%，超標(biāo)的主要元素有金、鉑、鉛、銀、錫、鐵等元素。鉑元素超標(biāo)最嚴(yán)重，幾乎每批次都會(huì)超標(biāo)，其它元素僅是偶爾會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)的情況。

3 試驗(yàn)過程

3.1 鉑鈀混合物的洗滌試驗(yàn)

鉑鈀混合物含水率高，水分中含有大量的Te4＋、Cu2＋、Bi3＋等雜質(zhì)元素，給后續(xù)的鉑鈀精制造成困難，尤其是Te4＋的影響最為嚴(yán)重。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)采用10%NH4Cl＋3%HCl溶液可以有效洗掉鉑鈀混合物中大部分的雜質(zhì)元素，已經(jīng)在生產(chǎn)線進(jìn)行了兩批次的鉑鈀混合物洗滌工業(yè)試驗(yàn)，海綿鈀中的碲含量由原先的0.002%～0.005%降至0.000 1%。

3.2 亞硫酸鈉還原分鈀試驗(yàn)

氯鈀酸銨在40℃時(shí)即可被亞鈉還原溶解，且溶解速度非?？?，3 min內(nèi)即可完全溶解。而氯鉑酸銨需在90℃以上才可被亞鈉還原溶解，將氯鉑酸銨在50℃經(jīng)亞鈉還原溶解后，上清液為無色透明狀，說明氯鉑酸銨在50℃時(shí)無法被亞鈉還原溶解。因此可將氨水分鈀工序改為亞硫酸鈉還原分鈀。

目前，已經(jīng)在生產(chǎn)線進(jìn)行了兩批次的亞硫酸鈉還原分鈀工業(yè)試驗(yàn)，第一批處理了98 kg洗滌后的鉑鈀混合物（含水）?？刂芁/S為6，溶液中加入10%NH4Cl以減少氯鉑酸銨的溶解。加入鉑鈀混合物后升溫至35℃，緩慢加入亞硫酸鈉25 kg，過濾后得到19 kg粗氯鉑酸銨（含水）。分鈀液氯亞鈀酸銨溶液經(jīng)氯酸鈉氧化后沉鈀，得到75 kg氯鈀酸銨（含水）。第二批處理了95 kg洗滌后的鉑鈀混合物（含水），得到6 kg粗氯鉑酸銨（含水）和77 kg氯鈀酸銨。實(shí)踐表明，亞硫酸鈉還原分鈀可以有效地實(shí)現(xiàn)鉑鈀混合物中鉑鈀的分離，并且可以大幅度降低粗氯鉑酸銨的重量，有利于后續(xù)的鉑精制。

氨水分鈀改為亞硫酸鈉還原分鈀后，鈀精制的原料由二氨鈀變?yōu)槁肉Z酸銨。氨水分鈀不僅可實(shí)現(xiàn)鉑鈀分離，也可去除鉑鈀混合物中絕大部分的賤金屬，將鈀精制過程提前，原先的二氯二氨絡(luò)亞鈀沉淀精制法改變?yōu)槁肉Z酸銨沉淀精制法＋二氯二氨絡(luò)亞鈀沉淀精制法，減輕了后續(xù)二氯二氨絡(luò)亞鈀沉淀鈀精制的壓力。亞硫酸鈉還原分鈀的化學(xué)反應(yīng)式如下：

而氯鉑酸銨在30～40℃條件下幾乎不被亞硫酸鈉還原，從而進(jìn)入渣相，成為鉑精制的原料。分鈀后液經(jīng)氯酸鈉氧化后，氯亞鈀酸根離子被氧化成氯鈀酸酸根離子，與氯化銨作用形成氯鈀酸銨，成為鈀精制的原料。

3.3 鉑精制試驗(yàn)

試驗(yàn)中嘗試將氯鉑酸銨煅燒、粗鉑王水溶解、趕硝、趕酸工序簡化成亞硫酸鈉直接還原氯鉑酸銨造液，取得了理想的效果。將氯鉑酸銨漿化，控制L/S為5～8，漿化液加熱至90～100℃后緩慢加入亞硫酸鈉并保持?jǐn)嚢?，亞硫酸鈉的加入量為氯鉑酸銨重量的30%～50%，直至氯鉑酸銨完全溶解。漿化液加熱至90～100℃有利于提高反應(yīng)速率，同時(shí)有利于生成的氯亞鉑酸銨溶解?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：

氯亞鉑酸銨溶液過濾后濾液加熱至90～100℃，加入鹽酸和氯酸鈉使氯亞鉑酸銨轉(zhuǎn)化為氯鉑酸銨沉淀。此過程涉及的化學(xué)反應(yīng)式如下：

重復(fù)3～4次后，氯鉑酸銨煅燒得到海綿鉑。經(jīng)化驗(yàn)，海綿鉑品位達(dá)到99.99%。分析結(jié)果見表2。

表2 海綿鉑產(chǎn)品的化學(xué)成分 %

3.4 鈀精制試驗(yàn)

鈀精制過程中水合肼還原會(huì)降低鈀直收率，考慮將水合肼還原取消。由于采用亞硫酸鈉還原分鈀，氯亞鈀酸銨溶液中的金元素很容易被還原成單質(zhì)，所以金容易被去除。針對(duì)海綿鈀產(chǎn)品中鉑超標(biāo)問題，研究了鉑元素在鈀精制過程中的走向，結(jié)果表明二氯四氨鉑在酸化過程中并不會(huì)形成難溶的反式二氯二氨鉑，而會(huì)形成易溶的順式二氯二氨鉑。因此可以斷定海綿鈀中鉑超標(biāo)是由于二氨鈀中夾帶的濾液中含有順式二氯二氨鉑，通過加強(qiáng)二氨鈀的洗滌，理論上應(yīng)該可以降低海綿鈀產(chǎn)品中的鉑含量。

氯鈀酸銨經(jīng)過三次氨溶兩次酸化后采用水合肼還原得到海綿鈀A，化學(xué)成分見表3，海綿鈀A的品位達(dá)到99.95%，對(duì)照99.99%海綿鈀產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，僅Fe、Pb元素輕微超標(biāo)，Pt、Au及其它雜質(zhì)元素均未超標(biāo)。而實(shí)際生產(chǎn)中氯鈀酸銨采用四次氨溶三次酸化以保證產(chǎn)品質(zhì)量，因此只要通過加強(qiáng)二氨鈀的洗滌，氨溶液過濾過程中增加一層濾紙以防止穿濾現(xiàn)象發(fā)生，生產(chǎn)99.99%海綿鈀是可以實(shí)現(xiàn)的。

通過取消氯鈀酸銨第一次氨溶水合肼還原、強(qiáng)化二氨鈀的洗滌、增加濾紙等措施試驗(yàn)生產(chǎn)了16 kg海綿鈀B，海綿鈀B的分析結(jié)果見表3，海綿鈀B的品位達(dá)到99.9%，對(duì)照99.99%海綿鈀產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，僅Pt超標(biāo)，其它雜質(zhì)元素均未超標(biāo)。海綿鈀B中Pt超標(biāo)的原因可能是亞硫酸鈉分鈀液過濾過程中發(fā)生穿濾，粗氯鉑酸銨進(jìn)入氯亞鈀酸銨溶液中。氯亞鈀酸銨溶液氧化沉鈀后，氯鉑酸銨進(jìn)入氯鈀酸銨中，給后續(xù)的鈀精制帶來壓力。并且由于這一批粗鈀氯化過程中混有部分鉑精制廢液水合肼還原渣，因此鉑含量偏高，粗氯鉑酸銨中鉑含量也較高。后期還將進(jìn)行水合肼分步還原海綿鈀試驗(yàn)，以保證海綿鈀B品位穩(wěn)定達(dá)到99.99%。

表3 海綿鈀產(chǎn)品的化學(xué)成分 %

3.5 改進(jìn)后的工藝流程

改進(jìn)后的工藝流程如圖2所示，針對(duì)現(xiàn)有鉑鈀精制生產(chǎn)工序的優(yōu)化，通過選擇增加鉑鈀混合物洗滌工序，將鉑鈀混合物中溫氨水分鈀改為亞硫酸鈉還原分鈀，鉑精制過程中采用亞硫酸鈉高溫還原氯鉑酸銨取代原先的氯鉑酸銨煅燒、王水溶解、趕硝、趕酸工序，鈀精制過程中取消了第一次氨溶液水合肼還原工序，加強(qiáng)二氨鈀洗滌，增加濾紙等措施，有效地解決了生產(chǎn)中存在的問題，提升了鉑與鈀的品位，海綿鉑與海綿鈀達(dá)到4N以上是可行的。

圖2 改進(jìn)后的工藝流程

4 結(jié) 論

1.增加了鉑鈀混合物洗滌工序，可以有效洗掉鉑鈀混合物中大部分的雜質(zhì)元素。

2.亞硫酸鈉還原分鈀，有效降低了粗氯鉑酸銨的產(chǎn)量和其中的鈀含量，有利于后期的鉑精制。

3.采用亞硫酸鈉高溫還原氯鉑酸銨取代原先的氯鉑酸銨煅燒、王水溶解、趕硝、趕酸工序，試驗(yàn)中海綿鉑品位達(dá)到99.99%。

4.取消水合肼還原工序，試驗(yàn)中海綿鈀品位達(dá)到99.95%；加強(qiáng)二氨鈀洗滌，增加濾紙等措施試驗(yàn)，海綿鈀產(chǎn)品品位達(dá)到99.9%，僅鉑元素未達(dá)到99.99%海綿鈀產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。