⑴ 電解法處理回收貴金屬的工藝流程圖。
一、項目的背景
貴金屬即金Au、銀Ag、鉑Pt、鈀Pd、鍶Sr、鋨Os、銠Rh和釕Ru 八種金屬。由於這些金屬在地殼中含量稀少,提取困難,但性能優良,應用廣泛,價格昂貴而得名貴金屬。除人們熟知金Au、銀Ag外,其他六種金屬元素稱為鉑族元素(鉑族金屬)。
貴金屬在地殼中的豐度極低,除銀有品位較高的礦藏外,50%以上的金和90%以上的鉑族金屬均分散共生在銅、鉛、鋅和鎳等重有色金屬硫化礦中,其含量極微、品位低至PPm級甚至更低。
隨著人類社會的發展,礦物原料應用范圍日益擴大,人類對礦產的需求量也不斷增加,因此,需要最大限度地提高礦產資源的利用率和金屬循環使用率。由於貴金屬的化學穩定性很高,為它們的再生回收利用提供了條件,加之其本身稀貴,再生回收有利可圖。
二、貴金屬回收利用概況
由於貴金屬在使用過程中本身沒有損耗,且在部件中的含量比原礦要高出許多,各國都把含貴金屬的廢料視作不可多得的貴金屬原料,並給以足夠的重視。且紛紛加以立法、並成立專業貴金屬回收公司。
日本20世紀70年代就頒布了固體廢物處理和清除法律,成立回收協會,至目前已從含貴金屬的廢棄物中回收有價金屬20幾種。
美國回收貴金屬已有幾十年的歷史,形成回收利用產業,成立專門的公司,如阿邁克斯金屬公司和恩格哈特公司,1985年就回收5噸鉑族金屬,1995年回收的貴金屬增加到12.4~15.5噸。
德國1972年頒布了廢棄管理法,規定廢棄物必須作為原料再循環使用,要求提高廢棄物對環境的無害程度。德國有著名的迪高沙公司和暗包岩原料公司都建有專門的裝置回收處理含貴金屬的廢料。
英國有全球性金屬再生公司—阿邁隆金屬公司,專門回收處理各種含貴金屬廢料,回收的鉑、鈀、銀的富集物就有上千噸。
我國的各類電子設備、儀器儀表、電子元器件和家用電器等隨著經濟發展和生活水平的提高,淘汰率迅速提高,形成大量的廢棄物垃圾,不僅浪費了資源和能源,且造成嚴重的環境影響。隨著時間的延續,更新的數量還會增加。如果作為城市垃圾埋掉、燒掉,必將造成空氣、土壤和水體的嚴重污染,影響人民的身體健康。且電器設備的觸點和焊點中都含有貴金屬,應設法回收再利用。
三、生產工藝簡介
根據原料、規模、產品方案的不同、回收工藝有所區別。總體上講,針對銅、鉛陽極泥有火法和濕法之區別,針對二次資源則除火法濕法之外還涉及拆解、機械和預處理工序。
1、銅陽極泥處理工藝
l 火法工藝
火法的傳統工藝流程如下
銅陽極泥
H2SO4 硫酸化焙燒 煙氣(SO2 SeO2) 吸收
稀H2SO 浸出 CuSO4 溶液 粗Se
浸出渣
還原熔煉 爐渣
貴鉛
NaNO3 氧化精煉 渣滓 回收Bi Te
銀陽極
銀電解 海綿銀 銀錠
黑金粉
金電解 廢電解液 回收鉑、鈀
金板 金錠
該流程的主要環節是硫酸化焙燒浸出分離,銅轉化為可溶性硫酸銅,硒化物分解使硒氧化為二氧化硒揮發分離,含SeO2 和SO2 的氣體由氣管抽至吸收塔,SeO2被水吸收生成H2SeO3,並同時被在水中的SO2還原為粗Se。焙燒浸出得CuSO4和部分AgSO4硫酸碲溶液,用銅(片或粉)置換出含碲的粗銀粉送銀精煉。金、銀富集在浸出渣中。還原熔煉主要用浸出渣加氧化鉛或鉛陽極泥合並進行,產出含金銀的貴鉛,然後貴鉛經氧化精煉分離鉛、鉍和碲,澆鑄為金銀合金,經銀電解及精煉,產出海綿銀鑄錠,銀泥(黑金粉)電解得金,金電解廢液回收鉑、鈀。該法的特點是回收率高,可達90%以上,對原料適應性強,比較適合規模處理,歐美和前蘇聯國家大多採用火法流程,流程的缺點是冗長,中間環節多,積壓金屬和資金嚴重,特別是規模小時更為突出,影響經濟效益。除此之外,高溫焚燒產生有害氣體,特別是鉛的揮發,產生二次污染,因此它的應用受到限制。
● 濕法工藝
20世紀70年代濕法流程迅速崛起,並得到國內冶金界的認可,下面做以簡單介紹:
銅陽極泥
H2SO4 浸出銅 CuSO4溶液
乙酸鹽 浸出鉛 Cu、Pb溶液
HNO3 浸出銀 AgNO3溶液 Ag
王水 浸出金 渣 熔煉 回收Sn
金溶液
萃取精煉
金粉
該法用不同的酸分段浸出陽極泥中的賤金屬雜質,以富集金、銀。用H2SO4先使銅成為CuSO4,以乙酸鹽常溫浸出鉛,使鉛生成可溶的乙酸鉛(Pb(Ac)2)分離。浸出渣用硝酸溶解銀、銅、硒、碲,含銀溶液用鹽酸或食鹽沉澱出氯化銀(AgCl),其純度可達99%以上,回收率可達96%,再從氯化銀中精煉提取銀,用王水從硝酸石溶渣中溶解金,金溶液用二丁基卡必醇(DBC)萃取,草酸直接還原得金產品,金純度>99.5%,回收率可達99%。濕法工藝金銀總回收率分別大於99%和98%。由於全流程金屬分離都在酸性水溶液中進行,因此稱為全濕法工藝,與火法工藝相比,有能耗低,有價金屬綜合利用好、廢棄物少、生產過程連續等優點。
l 選冶聯合工藝流程;
銅陽極泥
H2SO4 磨礦脫銅
浸出 CuSO4溶液
浸出渣
H2O 調漿
浮選 尾礦 煉鉛
精礦
焙燒 焙煉 煙氣 回收硒
銀陽極 電解 銀粉 銀錠
黑金粉 電解 金板 金錠
該流程用於處理含鉛高的銅陽極泥,流程包括陽極泥加硫酸磨礦及浸出銅,含金、銀的浸出渣調漿進行浮選,選出的精礦進行蘇打氧化熔煉產出銀陽極,電解產出銀和金粉等工序。流程中金、銀回收率分別達到95%和94%。由於引入浮選工序,精礦熔煉設備規模為火法工藝的1/5,試劑消耗節約一半,減少了鉛的污染,簡化了後續熔煉過程,提高了經濟效益。
l 天津大通銅業有限公司金銀分廠陽極泥處理流程
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
陽極泥
H2SO NaClO3(氧化劑)
稀酸浸出
控電位V420mv
爐渣 爐液
HCl H2SO4 NaClO3
V.1200mv金的控電氯化 沉Se Te
SO2 Cu粉置換
SO2 SeO2 溶液
爐液 NaClO3爐渣1200mv 回收得H2SeO3
粗Te CuSO4
尾液 Au粉 硒
草酸 二次金的控電氯化 濃縮結晶 尾液
爐液 爐渣
Au粉 尾液 硫代硫酸鈉浸銀
鑄Au錠
爐渣 爐液
富集Pb.Sb 水含肼沉銀
外銷
尾液 銀粉
銀粉
銀陽極泥
電解
電銀 陽極泥 電解液
回收金
該流程設計上沒有預焙燒工序,而是以浸銅時添加氧化劑(NaClO3),使陽極泥中Cu、Se、Te氧化成為CuSO4、H2SeO3和H2TeO3並轉入溶液,在溶液中的H2SeO3用SO2還原得到粗Se。Te則用銅粉置換得Te精礦,CuSO4經濃縮得到結晶CuSO4.5H2O。浸出渣經二次控電氯化浸出金,一次浸出金用SO2還原,二次浸出金用草酸還原,金的回收率可達98.4%,控電氯化渣用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)浸銀。硫代硫酸鈉試劑毒性小,消耗少,反應速度快,適於處理含銀物料,銀的回收率可達99%,純度達99%。
大通銅業有限公司的陽極泥含鉛和銻比一般的銅陽極泥高,類似於鉛陽極泥,因此所用的流程類似於鉛陽極泥的氯化法流程,首先用FeCl3或HCl+NaCl溶液浸出鉛陽極泥中的銅、砷、銻、鉍及部分鉛,同時有少部分銀生成AgCl2-溶解,浸出液用水稀釋至PH0.5,使SbCl3水解為SbOCl沉澱,同時沉澱出AgCl(沉澱率達99%以上),浸出渣用氨溶液浸出銀,使轉為可溶性的Ag(NH3)2Cl,再從溶液中用水合肼還原銀,氨浸出渣用HCl+Cl2或HCl+NaClO3浸出回收金,區別在於金、銀回收先後的選擇問題,這需要視具體成分而定。
以上是處理各種陽極泥的幾種典型原則流程,可根據處理陽極泥的成分進行不同的組合。
2、金、銀基合金及雙金屬復合材料以及帶載體的貴金屬廢催化劑的回收流程。
●金銀合金和金屬廢品廢料、廢件的回收流程
含Au、Ag以及ΣPt的雙金屬廢料廢件
預處理
熱分解400~600℃
硝酸浸出
難溶的殘渣(Au、Pt、Pb等) 硝酸浸出液(含Ag及其它金屬)
Cl
溶解 回收AgCl
殘渣 溶液 AgCl 其它金屬
硫化物SO2或NaSO3
沉金 粗Ag提純
粗Au 溶液(Pt、Pb)
提純
預處理可以是拆解或機械處理,熱處理的主要目的是在400~600℃條件下去除有機物,以及低溶點的金屬,然後用qN HNO3溶解,使物料中的銀和其它賤金屬氧化,以硝酸鹽形式轉入溶液,從溶液中回收銀和提純,硝酸不溶殘渣,可以用王水或水氯化浸出或其它溶解金、鉑和鈀,從溶液中回收分離提純Au、Pt和Pd。
黃金的提純:粗金返溶解用二丁基必醇萃取金,反萃之後,再沉金,得到提純。而含Pt、Pd溶液可用二烷基硫醚或N-二仲章基氨基乙酸(N540)萃取鈀,達到與鉑的分離,鈀的萃取率可達99.5%,鉑的萃取率幾乎是零。有機相經水洗後用NH3.H2O反萃取鈀,反萃取液再回收提純鈀。二烷基硫醚被認為是迄今為止工業上分離鉑、鈀最有效的萃取劑,它的唯一缺點是穩定性稍差,易氧化,萃取平衡時間稍長,萃取液回收鉑。當然也可以用30%N540異戊醇+70%煤油萃取鉑和鈀分離。30%N540萃鉑的條件4級萃取,1級洗滌3級反萃、鉑的萃取率可達99.9%,4NHCl反萃,反萃率為99.95%,從反萃液中獲得純度為99.9%的鉑產品。
對於鉑、鈀的分離提純問題,傳統的方法是反復沉澱法,水解沉澱法,硫化物沉澱,氨鹽沉澱或離子交換分離。沉澱法的缺點,首先是分離效率不高,其次是周期長,回收率低,試劑消耗大、操作條件不佳麻煩。離子交換法,樹脂飽和濃度低,用量大,交換徹底、交換時間長。萃取分離提取是近期崛起的分離方法,它的傳播速度快,避開濕法冶金中最為繁雜的液固分離的問題,萃取劑可循環使用,流程相對簡單,周期短,金屬回收率高,純化效果好的優點。因此被廣泛應用。
● 以∑Pt為載體的催化劑回收流程
∑Pt載體有蜂窩狀和小球狀高溶點硅、鋁酸鹽,由於高溫使用過程部分貴金屬會向內層滲透,部分被燒結或被釉化包裹,或轉化為化學惰性的氧化物和硫化物,因此他們的回收利用帶有一定的難度。他們的回收必須經預處理富集階段,然後再行分離提純,預處理富集階段分為:
▲火法富集法,高溫熔煉以鐵為輔收劑。碳作還原劑,加碳熔劑使載體轉變為低熔點、低粘度爐渣,獲得含富鉑族金屬的鐵合金,後續酸浸除鐵,獲得鉑族金屬精礦。該方法的Pd、Pt回收率分別為99%,98%以上。也可以用硫化物(Fe2S,Ni3S2)作捕收劑,較低溫度熔煉,獲得冰鎳後用鋁活法化酸浸,獲得鉑族金屬精礦。
▲載體溶解法:γ—Al2O3載體催化劑,經磨細用H2SO4.NaOH或NaOH+Na2SO3+聯胺溶液直接溶解氧化鋁,而貴金屬全部富集在不溶解渣中。
▲再後續的分離提純就可以接以上流程濕法部分,形成完整的流程。
⑵ 生銀熟銀有什麼區別
生銀俗稱工業銀,即提煉出的銀,一般銀庄標為92或95左右的基本上為生銀,此銀不能吃(泡水等)。而熟銀是在生銀基礎上再次提煉而成,標注999足銀才是熟銀,此銀可泡水泡茶。
「生銀」和「熟銀」實際上來源生鐵和熟鐵的說法,生鐵和熟鐵之間的區別在於鐵含量的不同。生鐵是碳含量大於2%的碳鐵合金,而熟鐵的碳含量小於0.02%。熟鐵是用生鐵精製而成的,相對來說是鐵含量較高的鐵。
銀的純度也有多種,有些人為了偷懶好記,所以市場上才有了「生銀」和「熟銀」的說法。
⑶ 銀的合金有哪些
1,銀汞合金(amalgam)是一種特殊類型的合金,可由汞與一種或多種金屬形成。用於牙體修復的汞合金是一種歷史悠久的牙科充填材料,有長達10-30年的臨床壽命。
2,銀銅合金:銀和銅的二元合金,銅具有強化作用。有AgCu3,AgCu7.5,AgCul0,AgCu28和AgCu55等合金。
有良好的導電性、流動性和浸潤性、較好的機械性能、耐磨性和抗熔焊性。有偏析傾向。
用真空中頻爐熔煉,鑄錠經均勻化退火後可冷加工成板材、片材和絲材。
作空氣斷路器、電壓控制器、電話繼電器、接觸器、起動器等器件的接點,導電環和定觸片。真空釺料,還可製造硬幣、裝飾品和餐具等。
3,銀鎳合金:銀基添加鎳的二元合金。在固態,銀和鎳幾乎不互溶,有AgNi0.1、AgNil0、AgNi20、Ag-Ni40等。
導電導熱性能良好,強度高,抗電弧、抗金屬轉移、抗侵蝕能力高,耐磨性好。用粉末冶金法製造。延展性能良好。如加氧化銅或氧化錫,可進一步提高抗熔焊性。廣泛用於低壓電器中,如速度控制器、電壓調節器、汽車起動開關、空氣斷路器、磁力起動器、重負荷繼電器和振動整流器接點等。
4,銀銅鋅合金:銀含銅和鋅的三元合金,鋅含量一般不大於40%。有AgCuZn20-15,AgCuZn26-4,AgCuZn34-16和AgCuZn30-25等。都具有良好的焊接性、流動性和浸潤性。用高頻爐在微氧化性或中性氣氛中熔煉,大多數合金都可經熱開坯和冷加工成材。用作釺料,主要用來釺接工作溫度低於200℃的結構鋼、不銹鋼、銅及其合金、銀的零件。釺結結頭的抗拉強度195~392MPa,抗剪強度176~245MPa。
5,銀-氧化鎘合金 :銀基含氧化鎘的合金,銀和氧化鎘不能互溶。有AgCdO5,AgCdO8,AgCdO10和AgCdO15等。具有導電系數高、抗電磨損性和抗熔焊性良好、接觸電阻低而且穩定、和滅弧作用。可用粉末冶金法、內氧化法或由氧化-粉冶法製造,能夠獲得氧化鎘組織微細化和均勻分布的合金。用作中、大功率的電接觸材料,用於磁力起動器、大功率繼電器、電焊機的引燃管開關接點、航空電器接點。
6, 銀錳錫合金 :銀基添加錳和錫的三元合金。有、AgMnSn8-7、AgMnSnl0-8和AgMnSnl3-9等牌號。抗拉強度284.4~461MPa,電阻系數(46~57) ×10-2Ω·mm2/m,電阻溫度系數(-0.49~1.70) ×10-6/℃,熱電勢-0.2~0.5μV/℃。用真空中頻爐熔煉,在銀和錫全熔後分批加錳。可冷加工成材。惰性氣體保護退火。銀錳錫合金電阻適中,電阻溫度系數低,對銅熱電勢小,可用作標准電阻。
7,銀鉬合金 :銀和鉬的二元合金。在1600℃,鉬在銀中的溶解度約為5%。有AgMO30、AgMo50、AgMo65和AgMo75等。具有比銀鎢合金好的耐磨性、延展性和低的接觸電阻,且不起膜;耐蝕性和抗熔性不及銀鎢。粉末冶金法製造。用作重負荷的開關、繼電器和大型電動機起動器的接點。
8,銀鎢合金 :銀和鎢的二元合金,無論在液態還是在固態,銀和鎢都互不相溶。有AgW30,AgW60,AgW80和AgW90等。硬度高,抗電弧侵蝕、抗黏著和抗熔焊的能力強。用粉末冶金法製造。大於60%鎢的合金多採用浸透法生產。用作低壓功率開關、起重用開關,火車頭用開關、大電流開關的預接點,以及重負荷的繼電器、空氣斷路器等。加鈷可改善銀對鎢的潤濕性,降低接觸電阻。
9,銀鐵合金; 銀基添加鐵的二元合金,銀和鐵互不相溶。合金的接觸電阻穩定,抗燒損性、抗熔焊性和耐磨性良好。有AgFe7,AgFel0等。用粉末冶金法製得,銀鐵復合粉末由共沉澱法生產。適宜用作起動頻繁的重負荷交流接觸器中的電接點材料。
10,銀鎘合金 :銀和鎘的二元合金。AgCdl4,AgCd20,AgCd25和AgCd97等合金具有良好的導電導熱性、滅弧性和流動性。在高溫下,鎘易氧化和揮發,鎘蒸氣和氧化鎘有毒。用真空感應爐氬氣保護熔煉,應當注意排風收塵。加工性能良好,可冷加工成線材和片材。AgCd97等高鎘合金無需中間退火。主要用於靈敏的低壓繼電器,制動斷電器和輕、中負載交流接觸器等電器的接點。AgCd25和AgCd97用作焊料。
11,銀錫合金 :銀和錫的二元合金,有AgSnl0,hgSn70,AgSn90,AgSn95和AgSn96.5等牌號。採用中頻爐低真空熔化,先熔錫後加銀。小於12.5%Sn的合金有良好的延展性,易加工;大於12.5%Sn的合金塑性下降。屬低溫釺料,適用於釺焊溫度受限制而又要求較高強度的銅合金等零件。釺焊45號鋼時,釺接頭剪切強度為69MPa。