电镀废液回收金的影响因素分析和试验设计.doc

1、目 录1 前言11.1 引言11.2 课题研究目的和意义12 现有回收技术分析比较32.1置换沉淀技术32.1.1锌粉置换32.1.2铝粉置换42.2 炭吸附技术52.2.1 工序分析52.2.2 吸附机理及影响因素72.3 离子交换技术82.3.1 技术分析82.3.2 工序分析92.2.3 化学原理和交换机理92.4 溶剂萃取技术102.4.1 醚类萃取剂102.4.2 胺类萃取剂102.4.3 膦类萃取剂112.4.4 亚砜类萃取剂122.4.5 二元协萃体系132.5 电沉积技术132.5.1 技术分析132.5.2 原理分析142.5.3设计要求142.5.4 影响因素162.6 回

2、收方法的选择163 电沉积法回收含金废液的试验设计193.1 设计基础193.2 设计思想193.3 试验方案203.3.1 阴、阳极材料的确定203.3.2 pH值和温度的确定223.3.3 电解槽的确定233.3.4 电流密度和电解时间的确定233.3.5 阴、阳极反应的标准电极电位243.3.6 反应的理论分解电压263.3.7 亚硫酸钠浓度的确定283.3.8 正交实验安排283.3.9 分析方法293.4 金的提纯293.5 金粉纯度的测试303.6 成本概算30结语31致 谢32参考文献33 1 前言1.1 引言黄金为贵金属元素，是国际通用货币，广泛应用于航空、航天及各种精密仪器制

3、造等工业生产部门中，现在随着我国国民经济的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，工业生产和加工首饰所需的黄金用量都在逐年增加，但由于黄金的地质贮量有限，再者由矿石生产出黄金需要经过很多复杂的工序，需消耗大量的人力、物力和财力；而从含金废料中再生回收金，工艺流程简单，且回收成本低，将再生回收得到的粗金采用湿法冶炼提纯制得高纯度的金粉销售,其经济效益更为显著。废镀金液中金的回收在生产电子元件和装饰品的镀金车间里,镀金液使用一段时间后而报废,但其中仍有一定量的黄金,还可进行回收利用。废镀金液中的金主要是以金氰络合物的形式存在。1.2 课题研究目的和意义 金是人类最早开采并使用的一种贵金属。人类在远古时候

4、就用金作为装饰品和流通货币。随着科学和合金技术的发展,金及其合金在超音速飞机与核反应堆和宇航等方面已成为不可缺少的重要材料。在民用方面,直接影色成相机、黄金喷涂玻璃及作为治疗关节炎的药物等都有新的发展,而在工业上则越来越多用作催化剂。澳大利亚、法国、印度和日本的研究报告证明,黄金将影响着几乎每一种金属催化剂的性能,而这种影响常常带来很大经济效益1。金最早来源于砂金,随着科学技术的发展,人们可以从脉金矿和伴生多金属矿中回收金。新中国成立后,大力开展金矿地质勘探、矿山建设和科研设计工作,探明了许多新类型的金矿资源,特别是脉金矿资源更是一年一个台阶。黄金生产的工艺流程、机械设备、自动化控制和生产指标

5、也提高到一个新水平。目前对金的研究主要是在从金矿中提金这方面，先通过氰化法从金矿中提取金得到氰化金的浸出液，再利用炭吸附法或树脂吸附法等从浸出液中吸附解吸出金，最后对金的解吸液用电解或置换的方法回收出金。利用电沉积法来回收金的解吸液以及溶解金的研究过程中，大多关心的是金的回收率的问题，而对于如何提高电解时的电流效率较少研究。本课题就是针对这个问题来研究，研究电解过程中各方面的因素对电解效率的影响，考察电流密度、温度、PH值、溶液流速和电解质对金在阴极沉积的影响，找到电解槽的最佳运行条件，使金的沉积速度最快，同时电流效率最高。2 现有回收技术分析比较金是一种珍贵的自然资源。由于长期的开采，金矿资

6、源日益枯竭。如何提高金矿的浸出率、提高溶解金的回收率成为黄金提取研究的热点之一。溶解金的回收与金的浸出同等重要 ,是与之平行发展起来的操作单元和金提取过程中的重要环节。一般酸性镀金废液含金412mg/L，中等酸性镀金废液含4mg/L，碱性达20mg/L。回收的目的主要是为了将贵金属提取出来，同时将氰化物处理成对环境没有危害的物质。常用的含氰镀金液的金回收方法有置换法、吸附法、离子变换法、溶剂萃取法和电解法等。根据含氰镀金废液的种类和金含量可以选择一种方法处理，也可以采取几种方法联合处理。2.1置换沉淀技术2.1.1锌粉置换从氰化液中沉淀出金的锌置换法早在1890年就已得到了工业应用,在以后的三

7、十年中作了三方面的改进,使得这一工艺方法的效率有所提高。第一个改进是加进了一定量的可溶性铅盐,以便在锌粒的表面形成铅合金,这种合金可抑制锌表面的钝化,因而能连续地沉积出金;第二个改进是以锌粉代替锌屑,从而提供了更大的表面积,因此极快地增大沉淀金的动力学速度;第三是使溶液脱氧至小于1,这样就明显地减少了锌的消耗量。由于该法简单有效,已在世界范围内用来从各类矿石中回收金银。 1、 化学机理：和它任何置换法那样,其化学原理系基于溶液中被回收的金属(金和银),比进行置换所使用的金属(锌)有更大的惰性。和大多数金属相比,金是惰性的,但它是以氰化络合物的形态存在于碱性溶液中,这就限制了选择某些能用来进行置

8、换的金属的可能性。目前只有锌是唯一用于粗金生产的金属,使用锌置换沉淀金的最简单反应可表示为:2 +Zn2Au+但其它锌的化合物如氢氧化锌和锌盐离子在某些条件下也可能产生,芬克尔斯坦恩(Finkelsrein)已就这些反应的化学原理作了讨论。作业通常是在强的还原条件下进行的(脱氧后加入锌粉),而且保持在10左右,这样锌的氰化物离子在溶液中是稳定的。这一方法极为有效,从几个的溶液中沉淀金时可使金含量下降0.01,置换率达99%或更高,银也有相似的化学原理和置换率。2、 影响置换的因素：金浓度对置换速率有直接影响,本质上这是受质量传递控制的一级效应。溶液的值波动在912的范围内时,对置换速率无明显的

9、影响,但在高的条件下,对中间产物的生成有影响。就置换工艺而言,必须有一个最低的游离氰离子浓度。低于这一浓度时,置换速率很低,这是因为低于此浓度时,锌的溶解速率受游离氰离子对锌表面扩散的控制所致,高于此浓度则置换速率不受游离氰离子的影响。根据贝林等人的研究,这一氰化物的临界浓度是0.035M,而按尼科尔等人的研究则为0.002M,它分别相当于1.7和0.1g/NaCN。在氰化液中还可以存在某些其他阴离子,尤其当处理硫化矿时,当有MM的硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐和亚铁氰络合物的离子存在时,就能使得从M氰化液中沉淀金的回收率减少1%2%。硫酸盐离子可生成石膏,它会沉积在锌粒表面,从而降低了锌的活性。

10、另外尼科尔等人发现,存在有15（)M的硫代硫酸盐和硫化物离子时却会稍微加快置换速度。尼科尔等人还对溶液中各种金属对金的置换速度的影响作了研究,铅浓度的影响是最有趣的,对金浓度的氰化液有抑制作用,而对于游离氰离子浓度极低的溶液却有促进作用。虽然铜、镍和钴对置换速度没有这样的影响,但这些金属的存在可能会导致锌的较高消耗和金锭成色的下降。砷和锑是最有害的金属,即使它们只有1也会使置换速度减少20%。2.1.2铝粉置换闫樱桃等2 研究了SLS -体系中铝粉置换回收硫脲金 (SLS为阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠 )。在溶液中加入SLS可以改善溶液性质,减少离子移动到铝颗粒表面的阻碍,提高置换速度,而在

11、溶液中加入阳离子表面活性剂则不能起到这样的作用。当溶液的值为15时,置换率最高。置换反应8后,反应达到平衡,置换率大于99%。此反应具有较高的活化能,反应温度大于25才能得到较高的置换率。2.2 炭吸附技术19世纪末就已确知金能吸附在活性炭上。这种方法对于那些难以进行固液分离的泥质矿石具有吸引力,但因当时它是将载金碳从矿浆中分离出来后送去熔炼厂把炭烧掉回收金,而炭的成本及运输和熔炼费用较高,限制了这种方法的推广应用。后来由于载金碳的解吸和再生方法的出现,促使世界范围内大批炭吸附工厂的建立。2.2.1 工序分析1973年第一个大型CIP工厂在美国南达科他州投产，很快风靡全球现在提金厂约有50厂家

12、使用碳吸附法回收金。按照碳加入地点的不同，碳吸附法有碳浆法（CIP）和碳浸法（CIL）。前者在浸出完成后将活性炭加入专门的吸附槽中吸附金，吸附时间大约为浸出时间的1/5。后者则是把碳加在浸出槽中吸附金。实践中往往采用两者某种形式的结合，即在浸出过程的某一地点加入活性炭，从而相应的减少专用吸附槽级数。与低品味矿石堆浸技术相适应，另一种碳吸附技术碳柱法（CIC）迅速成为从堆浸中回收金的主要手段。即将活性炭加入到吸附柱中使浸出液通过柱中碳层而吸附回收其中的金对于活性炭的解析，传统在Zadra法是在98下，使热的1NaOH和1NaCN溶液通过解析槽和电解槽来洗提金。南非和澳大利亚广为采用洗提方法是AA

13、KL3,他采用1NaOH和5NaCN溶液预先浸泡载金炭5h，然后用新鲜水在100200洗提812h。炭的回收率在96以上。此外Dura4,法采用20乙醇1NaOH1NaCN在95洗涤8h,而Micron56法是在70100通过MeOH回流来洗提金，所用时间为68h。金的回收率都在 9699之间。 原则上回收金和银的炭吸附法由如下三个基本工序组成:1、 荷载溶液中的金银吸附于炭上,根据吸附方式的不同可分为炭柱法(CLC)、炭浆法(CLP)和炭浸法(CIL)。炭柱法 大多数由低品位金银矿石堆浸得来的浸出液几乎都没有悬浮的固体物,这种作业中,贵液(澄清的浸出液)有的是在炭柱中与炭接触,有的是在槽中,

14、它使柱中的炭粒流态化或缓慢搅动槽内的溶液与炭粒,以提供良好的固液接触的机会。炭浆法 这是一种最常采用的方法,它适于处理在搅拌槽内氰化的矿泥或磨细的矿石和焙砂,该法的最大优点是可省去锌置换法所需昂贵的固液分离作业,首先将浸出矿浆过筛,筛去粗颗粒物料或木屑,然后使矿浆与活性炭逆向流过一连串利用机械或空气搅拌的槽,金吸附于活性炭送去解吸,随矿浆排入掉的细粒炭是造成金损失的可能来源。炭浸法 这是炭浆法的一种较新的改革,它是在同一槽内同时完成矿石中金的氰化浸出和离子在活性炭上的吸附,因此浸出槽可完全省去或是减少其数目,由于浸出一般所需的时间比吸附要长,而且合适的吸附速度只是在溶液中金的浓度减少到一定程度

15、才能达到,所以往往在第一个槽或头两个槽作为单独的浸出槽,其余的槽作浸出吸附用。2、 解吸和再活化金和银从炭上解吸进入富集的溶液中,而炭再生后返回到吸附工段。载金炭的解吸方法很多,生产中常用的有下列几种方法:(1) 常压解吸法 这种方法是用热的(8595)碱性氰化液(氰化钠和氢氧化钠的浓度分别波动在1%4%之间),将载金炭在常压下解吸1224。如此缓慢的解吸速度不仅需要大型的解吸设备,而且表明工厂作业内积存的金值太高。(2) 乙醇解吸法 这种方法是将载金炭在85条件下,用1%NaOH和0.1%NaCN及20%酒精的混合液进行解吸,解吸时间为56。缺点是,酒精挥发损失大,易引起火灾和爆炸,不安全。(3) 加压解吸法 这种方法是在150、36kg/压力下用0.4%苛性的溶液解吸。它最突出的优点是不消耗氰化物,解吸快,只需26就