⑴ 电解法处理回收贵金属的工艺流程图。
一、项目的背景
贵金属即金Au、银Ag、铂Pt、钯Pd、锶Sr、锇Os、铑Rh和钌Ru 八种金属。由于这些金属在地壳中含量稀少,提取困难,但性能优良,应用广泛,价格昂贵而得名贵金属。除人们熟知金Au、银Ag外,其他六种金属元素称为铂族元素(铂族金属)。
贵金属在地壳中的丰度极低,除银有品位较高的矿藏外,50%以上的金和90%以上的铂族金属均分散共生在铜、铅、锌和镍等重有色金属硫化矿中,其含量极微、品位低至PPm级甚至更低。
随着人类社会的发展,矿物原料应用范围日益扩大,人类对矿产的需求量也不断增加,因此,需要最大限度地提高矿产资源的利用率和金属循环使用率。由于贵金属的化学稳定性很高,为它们的再生回收利用提供了条件,加之其本身稀贵,再生回收有利可图。
二、贵金属回收利用概况
由于贵金属在使用过程中本身没有损耗,且在部件中的含量比原矿要高出许多,各国都把含贵金属的废料视作不可多得的贵金属原料,并给以足够的重视。且纷纷加以立法、并成立专业贵金属回收公司。
日本20世纪70年代就颁布了固体废物处理和清除法律,成立回收协会,至目前已从含贵金属的废弃物中回收有价金属20几种。
美国回收贵金属已有几十年的历史,形成回收利用产业,成立专门的公司,如阿迈克斯金属公司和恩格哈特公司,1985年就回收5吨铂族金属,1995年回收的贵金属增加到12.4~15.5吨。
德国1972年颁布了废弃管理法,规定废弃物必须作为原料再循环使用,要求提高废弃物对环境的无害程度。德国有著名的迪高沙公司和暗包岩原料公司都建有专门的装置回收处理含贵金属的废料。
英国有全球性金属再生公司—阿迈隆金属公司,专门回收处理各种含贵金属废料,回收的铂、钯、银的富集物就有上千吨。
我国的各类电子设备、仪器仪表、电子元器件和家用电器等随着经济发展和生活水平的提高,淘汰率迅速提高,形成大量的废弃物垃圾,不仅浪费了资源和能源,且造成严重的环境影响。随着时间的延续,更新的数量还会增加。如果作为城市垃圾埋掉、烧掉,必将造成空气、土壤和水体的严重污染,影响人民的身体健康。且电器设备的触点和焊点中都含有贵金属,应设法回收再利用。
三、生产工艺简介
根据原料、规模、产品方案的不同、回收工艺有所区别。总体上讲,针对铜、铅阳极泥有火法和湿法之区别,针对二次资源则除火法湿法之外还涉及拆解、机械和预处理工序。
1、铜阳极泥处理工艺
l 火法工艺
火法的传统工艺流程如下
铜阳极泥
H2SO4 硫酸化焙烧 烟气(SO2 SeO2) 吸收
稀H2SO 浸出 CuSO4 溶液 粗Se
浸出渣
还原熔炼 炉渣
贵铅
NaNO3 氧化精炼 渣滓 回收Bi Te
银阳极
银电解 海绵银 银锭
黑金粉
金电解 废电解液 回收铂、钯
金板 金锭
该流程的主要环节是硫酸化焙烧浸出分离,铜转化为可溶性硫酸铜,硒化物分解使硒氧化为二氧化硒挥发分离,含SeO2 和SO2 的气体由气管抽至吸收塔,SeO2被水吸收生成H2SeO3,并同时被在水中的SO2还原为粗Se。焙烧浸出得CuSO4和部分AgSO4硫酸碲溶液,用铜(片或粉)置换出含碲的粗银粉送银精炼。金、银富集在浸出渣中。还原熔炼主要用浸出渣加氧化铅或铅阳极泥合并进行,产出含金银的贵铅,然后贵铅经氧化精炼分离铅、铋和碲,浇铸为金银合金,经银电解及精炼,产出海绵银铸锭,银泥(黑金粉)电解得金,金电解废液回收铂、钯。该法的特点是回收率高,可达90%以上,对原料适应性强,比较适合规模处理,欧美和前苏联国家大多采用火法流程,流程的缺点是冗长,中间环节多,积压金属和资金严重,特别是规模小时更为突出,影响经济效益。除此之外,高温焚烧产生有害气体,特别是铅的挥发,产生二次污染,因此它的应用受到限制。
● 湿法工艺
20世纪70年代湿法流程迅速崛起,并得到国内冶金界的认可,下面做以简单介绍:
铜阳极泥
H2SO4 浸出铜 CuSO4溶液
乙酸盐 浸出铅 Cu、Pb溶液
HNO3 浸出银 AgNO3溶液 Ag
王水 浸出金 渣 熔炼 回收Sn
金溶液
萃取精炼
金粉
该法用不同的酸分段浸出阳极泥中的贱金属杂质,以富集金、银。用H2SO4先使铜成为CuSO4,以乙酸盐常温浸出铅,使铅生成可溶的乙酸铅(Pb(Ac)2)分离。浸出渣用硝酸溶解银、铜、硒、碲,含银溶液用盐酸或食盐沉淀出氯化银(AgCl),其纯度可达99%以上,回收率可达96%,再从氯化银中精炼提取银,用王水从硝酸石溶渣中溶解金,金溶液用二丁基卡必醇(DBC)萃取,草酸直接还原得金产品,金纯度>99.5%,回收率可达99%。湿法工艺金银总回收率分别大于99%和98%。由于全流程金属分离都在酸性水溶液中进行,因此称为全湿法工艺,与火法工艺相比,有能耗低,有价金属综合利用好、废弃物少、生产过程连续等优点。
l 选冶联合工艺流程;
铜阳极泥
H2SO4 磨矿脱铜
浸出 CuSO4溶液
浸出渣
H2O 调浆
浮选 尾矿 炼铅
精矿
焙烧 焙炼 烟气 回收硒
银阳极 电解 银粉 银锭
黑金粉 电解 金板 金锭
该流程用于处理含铅高的铜阳极泥,流程包括阳极泥加硫酸磨矿及浸出铜,含金、银的浸出渣调浆进行浮选,选出的精矿进行苏打氧化熔炼产出银阳极,电解产出银和金粉等工序。流程中金、银回收率分别达到95%和94%。由于引入浮选工序,精矿熔炼设备规模为火法工艺的1/5,试剂消耗节约一半,减少了铅的污染,简化了后续熔炼过程,提高了经济效益。
l 天津大通铜业有限公司金银分厂阳极泥处理流程
成份
Cu Au Ag Pb Sb Bi Sn Ni As Te
15.64 2132g/T 15.94 9.95 20.17 1.32 0.92 0.40 7.30
流程
阳极泥
H2SO NaClO3(氧化剂)
稀酸浸出
控电位V420mv
炉渣 炉液
HCl H2SO4 NaClO3
V.1200mv金的控电氯化 沉Se Te
SO2 Cu粉置换
SO2 SeO2 溶液
炉液 NaClO3炉渣1200mv 回收得H2SeO3
粗Te CuSO4
尾液 Au粉 硒
草酸 二次金的控电氯化 浓缩结晶 尾液
炉液 炉渣
Au粉 尾液 硫代硫酸钠浸银
铸Au锭
炉渣 炉液
富集Pb.Sb 水含肼沉银
外销
尾液 银粉
银粉
银阳极泥
电解
电银 阳极泥 电解液
回收金
该流程设计上没有预焙烧工序,而是以浸铜时添加氧化剂(NaClO3),使阳极泥中Cu、Se、Te氧化成为CuSO4、H2SeO3和H2TeO3并转入溶液,在溶液中的H2SeO3用SO2还原得到粗Se。Te则用铜粉置换得Te精矿,CuSO4经浓缩得到结晶CuSO4.5H2O。浸出渣经二次控电氯化浸出金,一次浸出金用SO2还原,二次浸出金用草酸还原,金的回收率可达98.4%,控电氯化渣用硫代硫酸钠(Na2S2O3)浸银。硫代硫酸钠试剂毒性小,消耗少,反应速度快,适于处理含银物料,银的回收率可达99%,纯度达99%。
大通铜业有限公司的阳极泥含铅和锑比一般的铜阳极泥高,类似于铅阳极泥,因此所用的流程类似于铅阳极泥的氯化法流程,首先用FeCl3或HCl+NaCl溶液浸出铅阳极泥中的铜、砷、锑、铋及部分铅,同时有少部分银生成AgCl2-溶解,浸出液用水稀释至PH0.5,使SbCl3水解为SbOCl沉淀,同时沉淀出AgCl(沉淀率达99%以上),浸出渣用氨溶液浸出银,使转为可溶性的Ag(NH3)2Cl,再从溶液中用水合肼还原银,氨浸出渣用HCl+Cl2或HCl+NaClO3浸出回收金,区别在于金、银回收先后的选择问题,这需要视具体成分而定。
以上是处理各种阳极泥的几种典型原则流程,可根据处理阳极泥的成分进行不同的组合。
2、金、银基合金及双金属复合材料以及带载体的贵金属废催化剂的回收流程。
●金银合金和金属废品废料、废件的回收流程
含Au、Ag以及ΣPt的双金属废料废件
预处理
热分解400~600℃
硝酸浸出
难溶的残渣(Au、Pt、Pb等) 硝酸浸出液(含Ag及其它金属)
Cl
溶解 回收AgCl
残渣 溶液 AgCl 其它金属
硫化物SO2或NaSO3
沉金 粗Ag提纯
粗Au 溶液(Pt、Pb)
提纯
预处理可以是拆解或机械处理,热处理的主要目的是在400~600℃条件下去除有机物,以及低溶点的金属,然后用qN HNO3溶解,使物料中的银和其它贱金属氧化,以硝酸盐形式转入溶液,从溶液中回收银和提纯,硝酸不溶残渣,可以用王水或水氯化浸出或其它溶解金、铂和钯,从溶液中回收分离提纯Au、Pt和Pd。
黄金的提纯:粗金返溶解用二丁基必醇萃取金,反萃之后,再沉金,得到提纯。而含Pt、Pd溶液可用二烷基硫醚或N-二仲章基氨基乙酸(N540)萃取钯,达到与铂的分离,钯的萃取率可达99.5%,铂的萃取率几乎是零。有机相经水洗后用NH3.H2O反萃取钯,反萃取液再回收提纯钯。二烷基硫醚被认为是迄今为止工业上分离铂、钯最有效的萃取剂,它的唯一缺点是稳定性稍差,易氧化,萃取平衡时间稍长,萃取液回收铂。当然也可以用30%N540异戊醇+70%煤油萃取铂和钯分离。30%N540萃铂的条件4级萃取,1级洗涤3级反萃、铂的萃取率可达99.9%,4NHCl反萃,反萃率为99.95%,从反萃液中获得纯度为99.9%的铂产品。
对于铂、钯的分离提纯问题,传统的方法是反复沉淀法,水解沉淀法,硫化物沉淀,氨盐沉淀或离子交换分离。沉淀法的缺点,首先是分离效率不高,其次是周期长,回收率低,试剂消耗大、操作条件不佳麻烦。离子交换法,树脂饱和浓度低,用量大,交换彻底、交换时间长。萃取分离提取是近期崛起的分离方法,它的传播速度快,避开湿法冶金中最为繁杂的液固分离的问题,萃取剂可循环使用,流程相对简单,周期短,金属回收率高,纯化效果好的优点。因此被广泛应用。
● 以∑Pt为载体的催化剂回收流程
∑Pt载体有蜂窝状和小球状高溶点硅、铝酸盐,由于高温使用过程部分贵金属会向内层渗透,部分被烧结或被釉化包裹,或转化为化学惰性的氧化物和硫化物,因此他们的回收利用带有一定的难度。他们的回收必须经预处理富集阶段,然后再行分离提纯,预处理富集阶段分为:
▲火法富集法,高温熔炼以铁为辅收剂。碳作还原剂,加碳熔剂使载体转变为低熔点、低粘度炉渣,获得含富铂族金属的铁合金,后续酸浸除铁,获得铂族金属精矿。该方法的Pd、Pt回收率分别为99%,98%以上。也可以用硫化物(Fe2S,Ni3S2)作捕收剂,较低温度熔炼,获得冰镍后用铝活法化酸浸,获得铂族金属精矿。
▲载体溶解法:γ—Al2O3载体催化剂,经磨细用H2SO4.NaOH或NaOH+Na2SO3+联胺溶液直接溶解氧化铝,而贵金属全部富集在不溶解渣中。
▲再后续的分离提纯就可以接以上流程湿法部分,形成完整的流程。
⑵ 生银熟银有什么区别
生银俗称工业银,即提炼出的银,一般银庄标为92或95左右的基本上为生银,此银不能吃(泡水等)。而熟银是在生银基础上再次提炼而成,标注999足银才是熟银,此银可泡水泡茶。
“生银”和“熟银”实际上来源生铁和熟铁的说法,生铁和熟铁之间的区别在于铁含量的不同。生铁是碳含量大于2%的碳铁合金,而熟铁的碳含量小于0.02%。熟铁是用生铁精制而成的,相对来说是铁含量较高的铁。
银的纯度也有多种,有些人为了偷懒好记,所以市场上才有了“生银”和“熟银”的说法。
⑶ 银的合金有哪些
1,银汞合金(amalgam)是一种特殊类型的合金,可由汞与一种或多种金属形成。用于牙体修复的汞合金是一种历史悠久的牙科充填材料,有长达10-30年的临床寿命。
2,银铜合金:银和铜的二元合金,铜具有强化作用。有AgCu3,AgCu7.5,AgCul0,AgCu28和AgCu55等合金。
有良好的导电性、流动性和浸润性、较好的机械性能、耐磨性和抗熔焊性。有偏析倾向。
用真空中频炉熔炼,铸锭经均匀化退火后可冷加工成板材、片材和丝材。
作空气断路器、电压控制器、电话继电器、接触器、起动器等器件的接点,导电环和定触片。真空钎料,还可制造硬币、装饰品和餐具等。
3,银镍合金:银基添加镍的二元合金。在固态,银和镍几乎不互溶,有AgNi0.1、AgNil0、AgNi20、Ag-Ni40等。
导电导热性能良好,强度高,抗电弧、抗金属转移、抗侵蚀能力高,耐磨性好。用粉末冶金法制造。延展性能良好。如加氧化铜或氧化锡,可进一步提高抗熔焊性。广泛用于低压电器中,如速度控制器、电压调节器、汽车起动开关、空气断路器、磁力起动器、重负荷继电器和振动整流器接点等。
4,银铜锌合金:银含铜和锌的三元合金,锌含量一般不大于40%。有AgCuZn20-15,AgCuZn26-4,AgCuZn34-16和AgCuZn30-25等。都具有良好的焊接性、流动性和浸润性。用高频炉在微氧化性或中性气氛中熔炼,大多数合金都可经热开坯和冷加工成材。用作钎料,主要用来钎接工作温度低于200℃的结构钢、不锈钢、铜及其合金、银的零件。钎结结头的抗拉强度195~392MPa,抗剪强度176~245MPa。
5,银-氧化镉合金 :银基含氧化镉的合金,银和氧化镉不能互溶。有AgCdO5,AgCdO8,AgCdO10和AgCdO15等。具有导电系数高、抗电磨损性和抗熔焊性良好、接触电阻低而且稳定、和灭弧作用。可用粉末冶金法、内氧化法或由氧化-粉冶法制造,能够获得氧化镉组织微细化和均匀分布的合金。用作中、大功率的电接触材料,用于磁力起动器、大功率继电器、电焊机的引燃管开关接点、航空电器接点。
6, 银锰锡合金 :银基添加锰和锡的三元合金。有、AgMnSn8-7、AgMnSnl0-8和AgMnSnl3-9等牌号。抗拉强度284.4~461MPa,电阻系数(46~57) ×10-2Ω·mm2/m,电阻温度系数(-0.49~1.70) ×10-6/℃,热电势-0.2~0.5μV/℃。用真空中频炉熔炼,在银和锡全熔后分批加锰。可冷加工成材。惰性气体保护退火。银锰锡合金电阻适中,电阻温度系数低,对铜热电势小,可用作标准电阻。
7,银钼合金 :银和钼的二元合金。在1600℃,钼在银中的溶解度约为5%。有AgMO30、AgMo50、AgMo65和AgMo75等。具有比银钨合金好的耐磨性、延展性和低的接触电阻,且不起膜;耐蚀性和抗熔性不及银钨。粉末冶金法制造。用作重负荷的开关、继电器和大型电动机起动器的接点。
8,银钨合金 :银和钨的二元合金,无论在液态还是在固态,银和钨都互不相溶。有AgW30,AgW60,AgW80和AgW90等。硬度高,抗电弧侵蚀、抗黏着和抗熔焊的能力强。用粉末冶金法制造。大于60%钨的合金多采用浸透法生产。用作低压功率开关、起重用开关,火车头用开关、大电流开关的预接点,以及重负荷的继电器、空气断路器等。加钴可改善银对钨的润湿性,降低接触电阻。
9,银铁合金; 银基添加铁的二元合金,银和铁互不相溶。合金的接触电阻稳定,抗烧损性、抗熔焊性和耐磨性良好。有AgFe7,AgFel0等。用粉末冶金法制得,银铁复合粉末由共沉淀法生产。适宜用作起动频繁的重负荷交流接触器中的电接点材料。
10,银镉合金 :银和镉的二元合金。AgCdl4,AgCd20,AgCd25和AgCd97等合金具有良好的导电导热性、灭弧性和流动性。在高温下,镉易氧化和挥发,镉蒸气和氧化镉有毒。用真空感应炉氩气保护熔炼,应当注意排风收尘。加工性能良好,可冷加工成线材和片材。AgCd97等高镉合金无需中间退火。主要用于灵敏的低压继电器,制动断电器和轻、中负载交流接触器等电器的接点。AgCd25和AgCd97用作焊料。
11,银锡合金 :银和锡的二元合金,有AgSnl0,hgSn70,AgSn90,AgSn95和AgSn96.5等牌号。采用中频炉低真空熔化,先熔锡后加银。小于12.5%Sn的合金有良好的延展性,易加工;大于12.5%Sn的合金塑性下降。属低温钎料,适用于钎焊温度受限制而又要求较高强度的铜合金等零件。钎焊45号钢时,钎接头剪切强度为69MPa。