摘 要:十九世紀以來,隨著化工生產的發(fā)展,冶煉貴金屬的工藝也越來越豐富。最早的時候,我們用氰化法置換出了鋅,這也是
濕法冶金工藝的開篇。到目前來看,氰化法還是我們在工業(yè)上處理原生礦石、精化礦石的重要方法。因為,我們不僅僅熟練掌握了這一套操作流程,更因為其方法的操作便捷性和成本低的特點。在二十世紀前半葉,中國還是采用了這一套工業(yè)流程。而后的幾十年,由于冶金工業(yè)發(fā)生了重要的技術改革,傳統(tǒng)的氰化法或以不再適應當下冶金工業(yè)的大規(guī)模使用了。因此,本文則闡述了傳統(tǒng)氰化法制鋅的工藝以及,新技術貴重金屬的冶煉方法。
關鍵詞:貴金屬;回收;濕法冶金工藝
1、前言
由于如今容易提取的石礦、金礦資源越來越少,所發(fā)現(xiàn)的新礦床中的金屬所浸沒的基質難以與氰化溶液發(fā)生反應,從而導致氰化法置換金屬的工藝流程難以進行。再者,由于綠色化工生產已成為了當下最重要的環(huán)保議題,也是國家和國民普遍關注的問題,面對氰化法冶煉金屬對于環(huán)境造成的巨大壓力,環(huán)保法對于對金屬冶煉工業(yè)的管理也越來越嚴格,因此傳統(tǒng)氰化法工藝流程的改革也是勢在必行。因此,文章則現(xiàn)簡要介紹了一下傳統(tǒng)氰化法的冶煉重金屬原理,并研究了如今改革后冶煉金和銀的新技術。以期望能夠普及更多的冠以貴金屬冶煉的知識,對相關人員能夠有新的啟發(fā)。
2、傳統(tǒng)氰化法置換鋅的冶煉工藝
2.1氰化法冶煉重金屬的操作步驟
首先,將塊狀的金礦石打成小塊并破碎后仔細研磨,直到金屬顆粒能夠脫離基質,礦物中可以的到離散的顆粒。隨后,將磨礦固體的濃度達到百分之三十到百分之五十的時候可以進行氰化近處的流程。其次,為了讓金屬能夠更加容易被氧化氧,常用的操作是從錐形底攪拌槽底部的礦漿中通入壓縮空氣。在這兩年的技術革新下,已經采用炭漿法工藝了,此時機械攪拌的平底槽已是比這種錐形槽更實用和普遍了。而對一些更為難以氧化的頑固金屬,我們則可以采用比壓縮空氣氧化性更強的物質,例如純氧等等。當?shù)V漿出槽浸出金屬以后,還需要在每個槽中停留大約一到四小時。而總的停留時長往往取決于浸出金屬的速率[1]。容易浸出的金屬則需要更長的時間停留,反之亦然。之后,則是要將殘有金屬的浸出液與浸渣分離。這道工藝中,不僅僅費用高,人工操作的效率也高,這也是傳統(tǒng)氰化法冶金工藝的改革重點之一。如今,由于炭漿法工藝與和炭浸法工藝的廣發(fā)宣傳和推廣,已經大大解決了這個問題,也是重金屬冶煉工藝的一大重要進步。固體在洗滌后留下的濾液中仍含有大量的金屬,因此要進行澄清,除去仍殘有的少量固體懸浮物,然后在壓強作用之下從溶液中除去氧氣。這也是整個工藝流程 中至關重要的一個必要工序,否則會對接下來的金的回收工序中,殘留的氧會造成一些副反應,從而可能造成冶煉出的金屬純度不高等問題[2]。
2.2氰化法冶煉重金屬工藝的評價
自氰化法開始應用以來,氰化法的化學反應機理就受到了外界廣泛關注。因此,相關研究人員則對堿性氰化物溶液,這個能夠溶解金和銀這樣非常不活潑金屬的原因。后來,相關化學方面的專家經過豐富的研究調查和實驗數(shù)據(jù)分析,已經能夠證明,金屬在氰化物溶液中溶解,實際上是
電化學的反應過程。而氰化物能夠作為金屬的浸出劑的主要原因,則是由于二氰基金酸根離子的穩(wěn)定性。由于其穩(wěn)定性的作用則能夠在一定條件下:氰化物濃度很低的情況下將金屬浸出。 當游離氰化物濃度不斷趨向于零的時候,二氰基金酸鹽的絡合物仍存在于氰化物溶液中。因此,氰化法浸出金屬工藝的效率較高,而且他的經濟效益較好,這也是為什么長達幾十年,許多國家都會一直采用這樣一種重金屬冶金流程的原因。而氰化法的另一個應用優(yōu)勢則是,由于金屬浸出反應是在堿性介質中進行的,考慮到水解的問題,堿性環(huán)境能夠使得大部分氰化物以氰根離子的形式存在。由此,則不僅僅保障了金屬浸出反應的安全和效率,還可以減少其他金屬雜質的溶解。堿性環(huán)境中浸出的金屬往往比在酸性條件下得到的金屬具有更高的濃度和純度[3]。不僅如此,由于堿性溶液相比酸性溶液,對于金屬的腐蝕性小,使得使用的結構材料也可以更加廉價。因此,在某種程度上降低了工藝的成本。然而,氰化法冶煉重金屬工藝也存在著他的缺點。其中最為重要和明顯的一個缺點就是金屬浸出速率問題。由于氧在水中的溶解度很低,從而也會減慢金屬的浸出速度。而隨著技術的而不斷革新,不少專業(yè)從業(yè)人員已經想到了幾種解決的方法來提高樣的濃度:第一,可以采取加壓的辦法,運用平衡原理,加大氧在水中的溶解度;第二,則是直接用氧氣來代替空氣,在上文中也有提到,這種直接加大氧的濃度辦法。
3、如今回收金和銀金屬冶金新工藝
對于較為容易處理礦石,如今我們則是普遍采用炭漿法好炭浸法工藝,上述也有提到這兩種新型工藝流程,也是化工冶金工業(yè)的一項重要研究成果和進展。據(jù)不完全統(tǒng)計,如今世界上有大約百分之五十的金是由這種方法生產的。由此可見該方法的生產效率和普及力度。該工藝所能夠處理的物料范圍很大,因此給了人們很大的選擇空間,再由于他非常可觀的金屬回收率和較低的投資成本,它能夠成為世界上最為廣泛冶金工業(yè)流程之一,也不足為奇。
總的來說,炭漿法比傳統(tǒng)的氰化法在經濟效益上有很大的優(yōu)勢。其主要的差異化優(yōu)勢則在于,鋅置換法是通過還原方法使金能夠在鋅粉上回收,所以必須產 出澄清的濾液,否則根本無法提煉出純度較高的金。而炭漿法則不然,他直接是從礦漿中提取金,因此可以直接采用固液分離這種較為直接和便捷方式,這種方法不僅操作更加簡便,在費用上也節(jié)約了不少設備和人力的成本。在上述氰化法的操作步驟中,我們有提到在錐形槽中停留一段時間有利于金屬的浸出效率提高,在炭漿法吸附槽中也是如此,但是與傳統(tǒng)工藝相比,炭漿法不易受浸出液中的雜質的影響,從而省去了對氰化物濃度氧濃度等參數(shù)的精確控制,而傳統(tǒng)工藝則是需要依靠氰根在堿性溶液中的而穩(wěn)定性、加大氧在水中的濃度才能實現(xiàn)較高的金屬浸出率。然而,如今在炭漿法中,這些問題都得以解決[4]。因而不僅加快了操作的簡便性,更是降低了操作人員的工作量。
4、結束語
綜上所述,我們詳細了解了傳統(tǒng)重金屬冶煉的工藝流程,分析了該工藝在長達幾十年間更夠被廣為使用和推廣的原因。由于其成本較低、回收率和純度相對較高的緣故。同時,文章也指出了在工業(yè)化發(fā)展上,這種傳統(tǒng)的重金屬冶金工藝被慢慢取代的原因。不僅僅外在驅動的原因,更是由于技術的變革,各方面具有差異化優(yōu)勢的炭漿法的發(fā)明、推廣和使用。實現(xiàn)了操作更加便捷,成本更加低廉,回收率更加可觀的目標。
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[4]張德良, 劉永國, 唐樂, et al. GOLDOX濕法冶金工藝提高金回收率的試驗研究[J]. 黃金科學技術(6):86-90.
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我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)