0 前言

某黄金冶炼厂环保生产过程中产生的含金污泥, 经焙烧-熔炼工艺处理, 生产出一种类似“铜锍”的中间产品, “铜锍”中含金2.46 %，含铜43.14 %。该厂对“铜锍”采用电化学溶解方法，将坚硬“铜锍”溶解成阳极泥，然后将阳极泥采用焙烧-火法熔炼-银电解-化学提纯联合工艺流程，成功提取其中的金，金回收率高达99.45 %。

1 铜锍及其电化学溶解产出阳极泥的物料性质 1.1 铜锍性质

某黄金冶炼厂的三大废水经环保工段处理，产生了复杂含金污泥，此污泥经焙烧-熔炼造渣后，产生了三种产品：炉渣、铜锍及合质金，经化验分析“铜锍”主要化学成分见表 1。

从表 1可见，“铜锍”含铜43.14 %，Fe 19.88 %, S22.14 %，与铜冶炼厂造锍熔炼产生的铜锍成分基本一致，但其含金高达2 462 g/t，含银729 g/t。

在铜冶炼厂铜锍一般采用吹炼、电解精炼、阳极泥硫酸化焙烧、贵铅熔炼工艺流程回收其中金^[1]。由于该厂“铜锍”数量有限，若采用上述常规处理工艺则购置吹炼设备投资大、生产成本高，故未采用。曾尝试采用水淬、强酸直接溶解等方法处理“铜锍”均未成功。经探索，采用电化学溶解方法处理“铜锍”，可有效地打开“铜锍”坚硬的共熔体，使之变成阳极泥。

1.2 铜锍阳极泥性质

铜锍经上述电化学溶解产生了黑色粉末状阳极泥，经岩矿鉴定及多元素化学分析，其结果如下。

(1) 铜锍阳极泥岩矿鉴定。铜锍阳极泥中主要含有金银合金、金铜合金约8 %，金属铜1 %~2 %，金属铁1 %，自然银0.1 %，含有似辉铜矿、似蓝辉铜矿、似铜蓝、似斑铜矿、似黄铜矿等30 %，片状、棒状隐晶质硅酸盐矿物占65 %，还含有少量赤铁矿、似黑铜矿、似戴氏赤铜矿等。

由此可见，铜锍阳极泥主要成分为人工合成的矿物，金主要与银、铜甚至铁形成合金，其维氏硬度: Hv=43~180，金、银、铜合金的形态以珍珠状、蠕虫状、乳滴状，树枝状、文象状，饼状、浑圆状等不规则形态为主，金、银合金粒度为0.15~0.01 mm，其中0.043~0.01 mm占94.2 %。

赋存状态:金、银、铜、铁组成的各种合金独立存在占60 %。与主要铜硫化物共生占35 %，被硫化物包裹金占5 %。

(2) 铜锍阳极泥多元素分析见表 2。

2 铜锍电化学溶解-阳极泥焙烧-熔炼及湿法处理的技术原理 2.1 铜锍的电化学溶解

铜锍的电化学溶解原理同铜的电解, 在直流电的作用下，铜锍进行电化学溶解，铜在阴极上沉积，而金银等贵金属及贱金属杂质则分别进入阳极泥和电解液中，从而实现铜与金银及其他杂质的初步分离。

2.2 铜锍阳极泥的焙烧

从岩矿鉴定及多元素分析可知，阳极泥中还含有近40 %的硫化物，若不先经氧化，则在熔炼过程中又会形成铜锍^[3]。因此，为防止阳极泥中的金在熔炼过程中再次形成铜锍，阳极泥必须先经焙烧脱硫，焙烧温度为600~700 ℃^[2]。

2.3 火法熔炼

经焙烧后的阳极泥采用造渣熔炼、银捕收方法富集黄金，使金成为金银铜合金。从阳极泥焙砂成分看，焙砂中主要含有FeO-SiO₂两种造渣物质，因此，渣型主要选择铜冶炼厂常见的FeO-SiO₂系渣型^[3]，其熔点在1 209 ℃左右。渣流动性好、渣粘度不高。参考此渣型进行配料，造渣剂中加入一定铁屑及SiO₂。铁屑主要起还原作用，将CuSO₄及CuO之类氧化物还原成金属铜等，其次铁氧化成FeO便于与SiO₂熔炼形成铁-硅渣。金银等合金密度大，熔融成金属液体沉在溶池下部，而铁-硅渣浮于上部从而达到贵金属与杂质分离的目的。

2.4 银电解

金银合金阳极中，金原子能取代合金中若干银原子，并保持原来银的品质，故金能以任何比例与银形成分布均匀、结合紧密的合金, 又由于金在银电解时是不溶解的，故当合金中金的原子多到一定的程度时，就会包裹银原子而起到掩蔽银作用，故合金中金含量不应过高^[4]。

为进一步提取合质金中贵金属金银，采取了加银熔炼及银电解工艺，使合金加银熔炼，成为含银70 %，含金30 %合质金，熔炼后泼珠，送入无残极银电解工段处理。

银电解反应:阳极反应Ag-e=Ag⁺

           阴极反应Ag⁺+e=Ag

金在银电解时不溶解，金便以阳极泥形式沉淀于阳极框的阳极布袋中。

2.5 金的化学湿法提纯

银电解产生的黑金用1:1的硝酸在90 ℃左右下进行二次除杂，酸浸渣经洗涤后，用王水分金，分金后王水含金液体经过滤，采用无水亚硫酸钠还原得金泥，经稀硝酸及清水清洗，烘干铸锭，得99.95 %二号金，其反应方程式为^[5]:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

3 铜锍火-湿法联合工艺提金生产实践

从2005年初至年底, 进行了铜锍提金工艺生产实践, 采用的工艺流程如图 1。

3.1 铜锍电化学溶解及阳极泥焙烧实践

铜锍在350 kW中频炉中熔炼铸锭成阳极板，在下述设备及工艺参数下进行电化学溶解，铜锍阳极泥溶解剩下的残极重新铸锭，循环使用，电解液经常监测铜、铁含量，Cu < 55 g/L, Fe < 6 g/L，超标则重新更换电解液，铜锍在电解液中不断溶解，一部分铜铁进入电解溶液，另一部分金银及硫化物沉积在阳极袋中，产生了黑色粉末状阳极泥。因铜锍杂质太多，实际生产中阴极上并不能析出阴极铜。

铜锍电化学溶解工艺参数及生产设备:PVC电解槽:长×宽×高为0.95m×0.38m×0.59m；阳极板(铜锍铸锭):长×宽×厚为22.5cm×15cm×1cm；阴极板:铜始极片或不锈钢板0.3m×0.35m；硅整流:KHA250 A/ 10 V，2台；槽电压: 3 V; 电流密度:150~200 A/m²; 同极距:7~10 cm。

阳极泥焙烧在自制的煤炉中进行，焙烧温度为700 ℃左右。阳极泥经焙烧后变成焙砂，焙砂经光谱半定量分析及多元素分析，结果分别见表 3、表 4。

3.2 火法熔炼实践

阳极泥焙砂造渣在350 kW中频炉中进行，适当加入了白银，即在熔炼中增加金银合金的量，这样有利于提高金的回收率。为了造出流动性较好的硅铁渣，每100 kg焙砂加入铁粉8 kg、SiO₂ 6 kg、硼砂30 kg。虽然没有造出标准的铁橄榄石渣, 但中频炉的炉温最高可达1 500 ℃，因此产出的炉渣流动性仍然较好。由于焙烧没有完全，还有少量硫化物没有完全燃烧挥发，熔炼中又产生了第三相—铜锍，但数量较少。金在火法熔炼中回收率高达99.87 %。

3.3 加银熔炼及银电解

从合质金的品位可见，合质金基本上为金银铜合金，银的品位为46.21 %，为了达到银电解合质金的要求，加入1^#纯银粉，将合质金重新熔化、泼珠，得合质金，其银含量达87.4 %，再将其装入阳极布袋和阳极框中，进行无残极银电解，银电解产生两种产品：一种是银粉，沉于槽底，定期将其捞出，用热水清洗至中性，烘干铸锭即为含银99.99 %的1^#银锭；另一种是黑金粉。生产中使用的银电解工艺参数:阳极要求Ag>70 %, Au < 30 %；电流密度:380~ 450 A/m²；槽电压:2.2~2.6 V；电解液温度:35~50 ℃；同极距:180 mm；阳极框:320mm×225mm×50mm；阳极片:纯金片或钛板；阴极:钛板。

电解液要求:Ag40~200 g/L，HNO₃ 7~26 g/L，Cu < 80 g/L，Pb < 11 g/L，Sb < 2 g/L。

电解设备:电解槽0.75 m×0.37 m×0.48 m；硅整流KHA250 A/10 V(2台)。

3.4 金的化学湿法提纯实践

银电解产出的黑金粉送入提纯工段进行化学提纯, 化学提纯所用的工艺流程见图 1，所用的主要生产设备有:K500 L搪瓷反应釜2个，2.6 m³王水沉降槽1个，除杂废水槽及还原废水槽各1个，30 kW中频炉1个，40CQ-20磁力泵等。

金湿法提纯工艺参数:除杂浓硝酸加入量:14.4 L，液固比适量, 反应温度70~90 ℃，反应时间1~2 h；王水分金王水配制量:工业盐酸用量50.7 L，工业硝酸用量18.5 L，液固比(3~4):1，反应温度70 ℃，反应时间1.5~3 h；还原工序亚硫酸钠加入量:88.2 kg，反应温度50~60 ℃，反应时间1~2 h。提纯生产出2#成品金，金提纯回收率为99.87 %，铜锍中金总的实际回收率为99.45 %。

4 结语

(1) 采用电化学溶解方法，可有效将富含金的铜锍溶解，使铜锍中金进入阳极泥中，铜锍阳极泥经焙烧后，采用火法熔炼造渣，可得金银铜合质金，金熔炼回收率达99.87 %。

(2) 本生产实践合质金经加银熔炼、泼珠，采用无残极银电解工艺，得品位91.1 %的黑金，黑金经化学湿法提纯，获成色99.95 %的2^#成品金，提纯回收率为99.87 %。

(3) 铜锍的火-湿法联合提金工艺，投资少、见效快、金的总回收率可高达99.45 %。