氰化電鍍廢液中金的回收
盡管世界各國都在積極開展無氰電鍍的研究和實驗、生產(chǎn),但氰化物鍍金以其無可替代的鍍層光潔度和牢固度,仍然是鍍金的最常用工藝之一。電鍍液在工作了一段時間,雜質(zhì)離子在鍍液中積累到一定程度后,鍍液就必須處理或回收;厥涨杌兘饛U液的主要目的是為了將金等貴金屬提取出來,同時將氰化物處理成對環(huán)境沒有危害的物質(zhì)或重復使用這些含氰溶液。需要特別注意的是氰化鍍金廢液處理后的尾液必須達到含氰物和其他污染物排放標準時才能排放,同時在回收作業(yè)時應特別小心,防止中毒。
鍍金廢液的含金量依據(jù)鍍金液的種類和鍍金工藝的不同而有所區(qū)別。一般酸性鍍金廢液含金4~12g/L,中等酸性鍍金廢液含金4g/L,堿性鍍金廢液含金達20g/L.氰化鍍金廢液中金回收的常用方法主要有電解法、置換法和吸附法等。根據(jù)氰化鍍金廢液的種類和金含量可以選擇單種方法處理,也可以采取幾種方法聯(lián)合處理。
(1)電解法
將氰化鍍金廢液置于一敞開式電解槽中,以不銹鋼作為陽極,純金薄片作為陰極,控制液溫為70—90℃,通入直流電進行電解,槽電壓約5~6V。在直流電的作用下,金離子遷移到陰極并在陰極上沉積析出。當槽中鍍液經(jīng)過定時取樣分析,金含量降至規(guī)定濃度以下時,結(jié)束電解,再換上新的廢鍍液繼續(xù)電解提金。當陰極析出金積累到一定數(shù)量后,取出陰極,洗滌后鑄成金錠。
還可以用閉槽電解法對氰化鍍金廢液中的金進行回收。方法是采用一封閉的電解槽進行電解作業(yè),氰化鍍金廢液在系統(tǒng)中循環(huán),控制槽電壓為2. 5V進行電解。當廢鍍液金含量低于規(guī)定濃度時,停止電解。然后出槽,洗凈、鑄錠。電解尾液經(jīng)吸收槽處理達標后排放。閉槽電解的自動化程度較高,對環(huán)境比較友好,但一次性設備投入較大。
(2)置換法
氰化鍍金廢液中金通常以Au(CN)-2的形式存在。在廢鍍液中加入適當?shù)倪原劑,即可將Au(CN)-2中的金還原出來。根據(jù)鍍液的種類和金含量,還原劑可以選用無機還原劑(如鋅粉、鐵粉、硫酸亞鐵等)或有機還原劑(如草酸、水合肼、抗壞血酸、甲醛等)。無機還原劑價格比有機還原劑低,但處理廢鍍液以后,過量的無機還原劑必須設法除去。有機還原劑價格較高,但還原金氰配合物后的產(chǎn)物與金很容易分離。由于在回收過程中首先得到的是粗金,后續(xù)提純在所難免,因此,實際操作中一般采用無機還原劑(特別是鋅粉和鐵粉)進行還原。將金置換成黑金粉沉入槽底。鋅粉還原的反應方程式為
2KAu(CN)2+ Zn—K2Zn(CN)4+ 2Au
具體操作步驟如下。
對氰化鍍金廢液進行取樣分析,確定其中的金含量。將廢鍍液置于塑料容器中,加入約1.5倍理論量的鋅粉,攪拌。為加速置換過程,氰化鍍金廢液應適當稀釋和酸化,控制pH=1~2。在酸化廢鍍液時易放出HCN氣體,所以有關(guān)作業(yè)應在通風櫥中進行。置換產(chǎn)物過濾后,分別浸入硝酸和鹽酸以去除多余的鋅粉和其他雜質(zhì),粗金用王水溶解后再用草酸還原提純一次,所得金粉經(jīng)洗滌、烘干、澆鑄即得回收金。經(jīng)過上述工藝所得回收金的純度達到99. 9%以上。上述過程中所得濾液和濾渣經(jīng)過化驗金含量和游離氰含量,若低于規(guī)定值時可以排放,否則應進一步處理。
(3)活性炭吸附法
活性炭對金氰配合物具有較高的吸附能力,活性炭吸附法處理氰化鍍金廢液的作業(yè)過程包括吸附、解吸、活性炭的返洗再生和從返洗液中提金等步驟。
氰化鍍金廢液經(jīng)化驗金含量后,置于塑料容器中。加入適當粒度的活性炭,充分攪拌。將吸附混合物離心脫水,所得液體收集后集中處理。將所得濕固體加入到由10% NaCN和1% NaOH的混合液中,加熱到80℃,充分攪拌下解吸金.過濾或離心脫水,所得濾液即為含金返洗液,將活性炭加入到去離子水中,充分攪拌,脫水,反復三次。所得濾液并入含金返洗液中,活性炭經(jīng)干燥后可以重新使用。返洗液中金的含量已經(jīng)大大提高。用電解或還原的方法將返洗液中的金提取出來。
用活性炭處理氰化鍍金廢液時,一般認為廢液中Au(CN)2-祓活性炭吸附的過程是物理吸附過程。活性炭孔隙大小直接影響其活性的大小,炭的活性愈強對金的吸附能力愈大。常用活性炭的粒度為10~20目和20~40目兩種;钚蕴繉鹞饺萘靠蛇_29. 74g/kg,金的被吸附率達97%。南非專利認為,先用臭氧、空氣或氧處理含氰廢液,再用活性炭吸附可取得更好的效果。此外,解吸劑可選用能溶于水的醇類及其水溶液,也可選用能溶于強堿液的酮類及其水溶液。這類解吸劑的組成(體積分數(shù))為:H2O (0~60%),CH3OH或CH3CH2OH (40%—100%),NaOH(不小于0. llg/L);或者CH30H (75%—100%),水(0~25%),NaOH(20. lg/L)。
(4)離子變換法
由于氰化鍍金廢液中金以Au(CN)-2_陰離子的形式存在,因此可以選用適當?shù)年庪x子交換樹脂從氰化鍍金廢液中交換Au( CN)-2陰離子,再用適當?shù)娜芤簩u (CN)- 2陰離子從樹脂上洗提下來。方法是將陰離子交換樹脂(如國產(chǎn)717)裝柱,先用去離子水試驗柱的流速,控制適當流速后,將經(jīng)過過濾的氰化鍍金廢液通過離子交換柱,定時檢測流出液的金含量。當流出液的金含量超出規(guī)定標準時停止通入氰化鍍金廢液。用硫脲鹽酸溶液或鹽酸丙酮溶液反復洗提金,使樹脂再生。洗提液金含量大大提高,用電解或還原的方法將洗提液中的金提取出來。
(5)溶劑萃取法
其基本原理是利用氰化鍍金廢液中的金氰配合物在某些有機溶劑中的溶解度大于在水相中的溶解度而將含金配合物萃取到有機相中進行富集,處理有機相得到粗金。試驗表明,可用于萃取金的有機溶劑有許多,如乙酸乙酯、醚、二丁基卡必醇、甲基異丁基酮( MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、三辛基磷氧化物(TOPO)和三辛基甲基銨鹽等都可以從含金溶液中萃取金。萃取作業(yè)時,氰化鍍金廢液的萃取次數(shù)一般控制在3~8次,如萃取劑選擇適當,萃取回收率一般都能達到95%以上。用二丁基卡必醇萃取劑經(jīng)過三次萃取,提取氰化鍍金廢液中金并制成高純度金的具體操作步驟如下。
①將氰化鍍金廢液過濾后加入到塑料材質(zhì)的萃取器中,按照金:二丁基卡必醇=1:3的比例加入二丁基卡必醇萃取劑,開動攪拌機攪拌萃取20min,停機靜置30min,待分層。
②將含金的有機相轉(zhuǎn)移到還原反應釜中,水相分離后轉(zhuǎn)移到第二號萃取器中,加入相同量的二丁基卡必醇萃取劑萃取20min,靜置30min,分離出水相和有機相。
③將含金的有機相轉(zhuǎn)移合并到還原反應釜中,然后按照上述方法進行第三次萃取。合并有機相到還原反應釜中。經(jīng)過三次萃取加熱趕硝可以降低含金廢王水的酸性和氧化性,降低后續(xù)還原過程中還原劑的消耗量。硫酸亞鐵的還原能力較小,用硫酸亞鐵處理含金廢王水時,貴金屬以外的其他金屬很難被它還原,因而即使處理含賤金屬很多的含金廢液,其還原產(chǎn)出的金的品位也可達98%以上。但此法的還原反應比較緩慢,終點不易判斷,而且金不易被還原徹底,因此尚需鋅粉進一步處理尾液。
硫酸亞鐵還原含金廢王水的主要反應如下。
3FeSO4+ HAuCl4→HCl+FeCl3+ Fe2 (SO4)3+Au ↓
(2)亞硫酸鈉還原法
將含金廢王水過濾后,所得濾液加熱煮沸,在此過程中可以適當?shù)渭欲}酸以利于氮氧化物的逸出。趁熱抽入高位槽,在攪拌和加熱條件下將過量20%的飽和亞硫酸鈉溶液滴加到上述含金廢王水中,加入少量聚乙烯醇(加入量約為0.3~30g/L)作凝聚劑,以利于漂浮金粉沉降。充分反應后靜置。用傾析法分離沉淀下來的黑色金粉,用水洗凈后鑄錠得到粗金。
注意事項
在有條件和方便的情況下,直接將二氧化硫氣體通入經(jīng)過過濾和煮沸的含金廢王水中,也可以將金氯配離子還原成單質(zhì)金。為防止還原產(chǎn)物被王水重新溶解,含金廢王水溶液在還原前應加熱煮沸,趕盡其中游離硝酸和硝酸根。還原時適當加熱溶液,以有利于產(chǎn)出大顆粒黃色海綿金。亞硫酸鈉的加入量不宜過量太多,否則,含金廢王水中的部分金將與過量的亞硫酸鈉形成亞硫酸金配合物(無色透明溶液),影響金的回收率。亞硫酸鈉還原含金廢王水的主要反應如下。
Na2SO3+2HCI→SO2↑+2NaCl+ H20
3SO2+ 2HAuCI4+ 6H20→2Au↓+8HCI+3H2 S04
(3)鋅粉置換法
與置換氰化鍍金廢液相似,鋅也可將含金廢王水中的金氯配離子還原為單質(zhì)金。
將含金廢王水過濾后,所得濾液加熱煮沸,在此過程中可以適當?shù)渭欲}酸以利于氮氧化物的逸出。調(diào)節(jié)溶液的pH值為1~2,加入過量鋅粉。充分反應后離心分離,所得金鋅混合物用去離子水反復清洗到?jīng)]有CI-為止。在攪拌下用硝酸溶煮,所得金粉的顏色為正常的金黃色,用水洗凈后鑄錠得到粗金。
注意事項
置換過程中控制pH值為1~2,能防止鋅鹽水解,有利于產(chǎn)物澄清和過濾。置換產(chǎn)出的金屬沉淀物含有的過量鋅粉,可用酸將其溶解。選用鹽酸溶解時,沉淀中應不含有硝酸根。除銀、鉛、汞外,其余賤金屬都易被鹽酸溶解。選用硝酸溶解時,幾乎能溶解所有普通金屬雜質(zhì)。為防止金重溶,要求沉淀中不含有氯離子。清洗用硝酸溶解的沉淀后,海綿金顏色鮮黃,團聚良好。另外,還可選用硫酸來溶解鋅及其他雜質(zhì),沉淀金不易重溶,但鈣、鉛離子不能與沉淀分離,產(chǎn)品易呈黑色。
(4)亞硫酸氫鈉法
將含金廢王水過濾后,先用堿金屬或堿土金屬的氫氧化物(例如質(zhì)量含量為25%—60%的NaOH或KOH)或碳酸鹽的溶液調(diào)整含金廢王水的pH值為2~4,并將其加熱至50℃并維持一段時間,加入少量硬脂酸丁酯作凝聚劑。在攪拌下滴加NaHSO3飽和溶液沉淀金。所得金粉經(jīng)洗滌后可以熔鑄成粗金,含量約為98%。
注意事項
此法特別適于處理金含量少的廢王水,因為它不需要進行趕硝處理。
從含金廢王水中回收金,還可用草酸、甲酸以及水合肼等有機還原劑,此類還原劑的最大優(yōu)點是不會引入新的雜質(zhì)。各種回收金后的尾液是否回收完全,可用以下方法進行判斷:按尾液顏色判斷,若尾液無色,則金已基本沉淀提取完全;用氯化亞錫酸性溶液檢查,有金時,由于生成膠體細粒金懸浮在溶液中,使溶液呈紫紅色,否則,說明尾液中金已提取完全。
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