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金电解精炼的理论基础2010-10-1511:51:50浏览:901次我要评论
[导读]金的电解可在氯化金和氰化金溶液中进行,为了安全起见,(Wohlwill)1874年拟定的氯化金电解法,故而称沃耳维尔法。此法是在大的电流密度和高浓度三氯化金的电解液中进行。随着过程的进行,粗金阳极被溶解,而于阳极析出电解纯金
金的电解可在氯化金和氰化金溶液中进行,为了安全起见,(Wohlwill)1874年拟定的氯化金电解法,故而称沃耳维尔法。此法是在大的电流密度和高浓度三氯化金的电解液中进行。随着过程的进行,粗金阳极被溶解,而于阳极析出电解纯金。
沃耳维尔法,是在氯化金液的电解槽中装入粗金阳极和纯金阳极。通入电流后,阳极的金和杂质溶解,而在阴极析出纯金。因而,可以认为电解过程是在:Au(阴极)lHAuCl,
4
HCl,HO,杂质丨Au,杂质(阳极)的电化学系统中进行的。
2
此外,溶电解液中的络酸(HAuCl),还可部分水解(尽管在高酸浓度下不显著)成HAuClOH:
43
HAuCl+H0^^HAuClOH+HCl
423
由于电解液中存在HAuCl、HAuClOH、HCl和HO,它们在溶液中可离解成如下的离子:
3
HOl
2
HCIl
2
—H++OH—
—H++Cl-
HAuClu
—H++AuCl—
4
4
AuCl厂
3
Au3++3Cl-
HAuClOHl
—H++AuClOH—
3
3
AuCll
4
Au3++4Cl-
AuClOH—
-Au3++3Cl-+OH
3
这些离子的存在,相应地在阳极和阴极上可能发生如下反应。在阳极上:
(1)
(2)
Au—3e步Au3+
2OH-—2e>HO+空O
22
Cl——e2Cl
2
(3)
(4)
〔AuCl〕——e予AuCl+空Cl
432
2〔AuClOH〕-一2e>2AuCl+HO+空0(5)
3322
Au—eAu(6)
上述反应除(1)和(6)式外,其余均为有害反应。但当阳极附近氯离子浓度增高时,
这些有害反应可以减少至最低限度。
在阴极上,可能发生氧和金离子的放电:
H++e>H(7)
2
Au3++3e*Au(8)
Au++e步Au(9)
上述反应由于氢的超电压,使阴极上发生氢的明显极化,故式(8)反应比式(7)更易进行。式(8)与式(9)的析出电位很相近(,),在阳极上两种离子可能同时进入溶液,在阴极上也将同时放电。但增大电流密度就可减少1价金离子的生成,也减少式(9)的反应。
在盐酸介质中电解金,阳极所含的银会与阴离子氯生成氯化银壳覆于阳极表面。含银5%或更多时,甚至可使阳极钝化放出氯气,而妨碍阳极的溶解。严重时,甚至会中断电解作业。为了使覆盖在阳极表面的氯化银脱落,而不妨碍电解的正常进行,经沃耳维尔于1908年改进的可用于含银很高的金的电解方法,是在向电解槽中通入直流电的同时,重叠与直流电电流强度略大的交流电。此两种电流重叠一起,组成一种合并的与横坐标轴不对称的脉动电流(图1),在重叠交流电流的电解过程中,金的析出仍取决于直流电电流强度而服从法拉第定律。交流电的作用,是电流强度在与横坐标不对称的脉动电流曲线处在最大值的瞬间,电流密度达到很大的数值,以致阳极上开始分解出氧气。经过如此断续而均匀的震荡,进行阳极的自动净化,使覆盖在阳极上的氰化银壳疏松、脱落,从而创造不妨碍电解正常进行的条件。图中,合并的脉动电流强度为:
j二略+也
脉动
图1交、直流及合并电动势
采用交直流重叠电流的电解,还能提高电解液温度,特别是可以使从阳极上落入阳极泥中的粉状金,由约10%下降至约1%左右,以减少阳极泥中的含金量,提高金的直收率。为此,即使在阳极板含银很低时,也应使用交直流重叠的电流。I
直流电与交流电的比例通常为1:〜。随着电流密度的增大,也需要相继增高电解液的温度和酸度。因温度越高和含酸越多时,不使阳极钝化的允许电流密度也越大。
沃耳维尔法电解金的条件,通常为电解液含金60〜120g/L,盐酸100〜130g/L,液温65〜70°C。这时,阴极容许的最大面积电流为1000〜3000A/m2,〜。当阳极含很多杂质时,阴极电流密度可降至500A/m2。
在含游离盐酸的电解液中,金多以较稳定的3价氯氢金酸(HAuCl)的形式存在。但溶
4
液中也存在1价的亚氯氢金酸(HAuCl)。此两种金盐,能发生下列的可逆副反应:
2
3HAuCl2Au+HAuCl+2HC1
24
生成1价金的副反应,可使阳极中约10%的金沉淀进入阳极泥中。为了减少阳极上生成1价金离子,金的电解都无例外地采用大的电流密度和交直流重叠电流。
综上所述,金在电解时电极上主要发生下列生成Au+和AU3+的离子反应邙日极上反应向右进行):
Au+2Cl^^(AuCl〕-+e
2
(AuCl〕-+2Cl-(AuCl〕-+2e
24
Au+4Cl-(AuCl〕-+3e
4
即电解过程中,阳极上主要发生金的氧化熔解反应。杂质的行为,则与它的电位有关。电性比金负的杂质,除银氧化溶解后迅速与氯离子结合生成氯化银外,铜、铅、镍等贱金属杂质均进入溶液。铱、锇(包括锇化铱)、钉、铑不溶解进入阳极泥中。铂和钯的离子化倾向程度小,理应不溶解。但在粗金中,铂、钯一般与金结合成合金,故有一部分常与金一道进入溶液,但并不在阴极析出。只有当电解液中铂、钯积累的浓度过大(Pt50〜60g/L,Pd15g/L以上)时,才会与金一道析出。
电金在阴极析出的致密性,随电解液中金浓度的增高而增大,故金的电解均使用高浓度金的电解液(许多工厂在电解造片和生产中,均使用含金250〜350g/L的电解液)。,美国造币厂早期用沃耳维尔法电解金,在面积电流是550〜700A/m2,使用含金50〜60g/L、盐酸60〜70g/L的电解液。通常,当电解液中含金大于30g/L、面积电流在1000〜1500A/m2时,析出的金也能很好地粘附在始极片上。
电流的周期反向(或称换向)电解技术,是1949年首先用于电镀生产的,它使镀件获得了光洁的高质量镀层。由于它是在正常供电条件下,每隔一定时间(多为50〜150s)将正极供入的电流自动切换至负极,经2〜4s再自动切换至正极,如此来回换向,一台供电设备每年需频繁换向数十万乃至数百万次。因而,此项技术直至大功率可控硅整流器和无触点快速换向开关问世后,才于1969年先后在日本、赞比亚、美国和南非几家大型铜厂的电解中获得应用。我国的周期反向电解技术试验始于1971年。1973年在沈阳冶炼厂进行了电流强度6400〜7400A(面积电流178〜230A/m2)、正向供电140〜150s、反向3〜。试验结果:%〜%,电铅产品表面光洁,质量良好。
周期反向电解的电流效率虽取决于正极供入电流,负极换向瞬间供入电流属“无用功”,但它可将阴极上生长的尖形粒了反溶除去,防止极间短路,并产山质量良好的电解产品。且通过电流的频繁换向和来回振荡,可防止浓差极化,并使阳极表面厚硬的阳极泥层硫松脱落,防止阳极钝化。为此,沈阳黄金学院于90年代以来开展了周期反向用于金电解的试验。结果证明它可替代交直流重叠供电的沃尔维尔法,不需重叠交流电流。供入直流电流的波形变化如图2,设备及其连接示于图3。图中,周期换向整流器可在正向3〜150s、负向1〜40s间自由调整。电解槽为聚丙烯硬塑料槽。电解液温度由蛇形玻璃管经泵送入的热水间接加热,热水供入速度由感温器测定电解液温度,并通过控温仪自动控制热水供应泵的关停和启动,来达到电解要求的温度。
图2周期自动换相时间和电流波形示意
J*22OV
图3周期自动换相金电解装置
1—周期自动换向整流器;2—导电母线;3—阳极;4—阴极;
5—感温器;6—自动温度控制仪;7—电解槽;8—加热玻璃管;
9—胶管;10—电热自动恒温浒浴;11—泵由于本工艺历时尚短,其工艺和设备尚需不断开发使之完善。
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高效黄金电解精炼工艺
发布时间:2010-10-12信息来源:新技术推广站字体:大中小
一、企业概况:
山东中矿集团有限公司属招远市政府授权经营的大型国有独资企业,集团公司控股中矿金业股份有限公司,下辖四家全资子公司,下属北截金矿、罗山金矿、玲南金矿、阜山金矿、中矿产业基地、中国黄金实景博览苑、黄金乐园,现有职工4700人,,经营范围包括黄金开采、选冶、加工、精炼和黄金旅游、机械制造、塑料管材生产等,年自产黄金5吨,年冶炼成品金15吨,是上海黄金交易所国际标准金锭提供商之一。公司自2001年4月份运行以来,坚持“科学决策、科学技术、科学管理”的经营理念和“增值才是发展”的观念,从困境中起步,经济效益平均以每年超亿元的速度递增,从2004年起连续五年位居全国黄金行业经济效益第一名。
二、项目介绍:
1、项目特点
(1)开发了适合于黄金电解精炼的强化离子扩散装置,稳定和提高了黄金产品的质量,并大幅度提高了电解的电流密度。实现了高效电解,加快了生产周期;
(2)改进了电解液的造液工艺和造液设备。在密闭的带有冷凝回流装置的玻璃反应釜中,采用化学造液法制备电解液,取代了传统的电解造液法。缩短了造液生产周期。并取消了原有的电解造液工艺中回收含金隔膜或素烧坩埚的工序,有效减少了造液过程中的黄金损耗;
(3)开发了以覆盖导电涂层的钛板做永久性的阴极,取代了原来的纯金片阴极板。减少了生产中的黄金占压,并简化了操作工序,减少了黄金损耗
2、关键技术指标
a)产品质量方面:%%以上,而且6种主要杂质的含量均很低。产品质量已经远超过上海黄金交易所规定的1号金的标准。%以上的黄金,为企业的市场营销打开更广泛的空间。
b)提高生产效率减少黄金占压方面:(1)大幅度提高了电流密度。由传统的300A/m2,提高到现在的1000A/m2以上。电解精炼生产周期由传统的80—100小时左右缩短为24小时之内,极大地加快了企业流动资金的周转速度,并使企业的市场经营更为灵活。(2)将电解精炼的阴极板由传统的纯金板改为钛合金板。显著降低了车间中的黄金占压,并大大简化了阴极制作的操作过程。(3)降低了电解精炼中电解液的含金浓度。由传统的240—300g/l,减少到100g/l左右。通过以上措施,有效减少了电解精炼过程中的黄金占压时间和占压量。减少了黄金电解精炼过程所需要的流动资金数量。按每天精炼100公斤黄金的生产规模计算(黄金价格按200元/克计),电解精炼
过程的流动资金量可由传统法所需要的1亿多元,减少到3千万。
c)提高回收率方面:(1)开发了新的造液工艺和设备,取代了传统的隔膜电解造液。简化了造液过程,取消了传统的含金隔膜或含金素烧坩埚的处理过程,减少了这些处理过程中黄金损耗。(2)开发了新型高效电解槽,增加了设备的密闭性,减少了含金电解液的挥发损失。(3)前面叙述的降低电解液含金浓度、用钛板取代纯金板的改进工作,在减少黄金占压的同时,也有效减少了生产过程中黄金的损耗。
3、投资估算
本项目执行期为一年(2008年11月至2009年11月),项目总投资1800万元。其中企业自筹:1300万元,%;申请银行贷款500万元,%。
4、经济效益分析
(1)由于产品质量的提高,中矿金业的黄金产品和生产工艺通过了上海黄金交易所的质量验收,成为“可提供标准金锭生产单位”,拥有了自己在上海黄金交易所的直接交易的品牌。产品得到了增值。与原来销售给其它精炼厂相比,每公斤金锭的价格增加800元人民币。扣除生产成本和交易费用等,每公斤可实际增加经济效益500元人民币。按中矿金业年产黄金15吨规模计算,每年可增加效益750万元人民币。
(2)减少流程中黄金占压的经济效益:与传统的黄金电解精炼相比,金锭产品的产出周期由原来的3-4天,减少到现在的1天之内,加快了资金周转。大幅度减少了企业的流动资金。按每天精炼100kg规模,黄金价格200元/克计算,所需要的流动资金由原来的1亿多元,减少到3千万元,减少7千万元的流动资金,每年可节省财务费用350万元以上。
(3)3、增加黄金回收率的经济效益:%,%。按年产15吨黄金,黄金价格200元/克计算。新增效益120万丿元。
(4)新技术总经济效益:新技术实施后,每年为中矿金业份有限公司创造的总效益:新技术实施后,每年为中矿金业份有限公司创造的总效益:750+350+120=1220万元。
(5)该技术在全国黄金冶炼企业推广后,预期每年将减少占压的流动资金3亿元以上,减少了黄金精炼损耗1200万元,同时黄金电解精炼周期由原来的80-100小时减少到24小时,黄金企业能够根据市场变化安排生产和交易。
三、企业联系方式
联系人:韩万福
联系电话:
通信地址:招远市辛庄镇北截村
邮编:265401
四、山东省经信委新技术推广站联系人:于政电话:4手机:
联系人:姚峰电话:4
手机:
电解法处理回收贵金属的工艺流程图。
哪位高手可以给张运用电解方法处理含贵金属废液的工艺流程图。不胜感激!
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