将氯气引入水溶液或稀盐酸溶液中,溶解含铂族金属物料中的贱金属,使铂族金属保留在浸出渣中并被富集。该方法可用于处理铜镍冶金过程中产生的各种含贵金属的中间产品,如高冰镍、铜镍合金、电解阳极泥等。它也可用于处理从废杂料中回收的含贵金属的混合物料。该方法对原料适应性强,生产规模可大可小,设备生产率高,分离贱金属效果好,能耗低,是富集铂族金属的重要方法。
原理氯是一种强氧化剂,能氧化溶解水或盐酸溶液中的贵金属和贵金属。然而,贱金属如铜、镍、铁、钴等的标准电极电势。比贵金属的价格低得多。利用金属标准电极电位的差异,我们可以选择一个能溶解贱金属而不溶解贵金属的电极电位范围,从而实现贵金属和贵金属的分离。将由铂电极和甘汞电极组成的电极对插入溶液中,用电位计测量浸出矿浆的电极电位。在选择性浸出过程中,通过调节氯气或物料的供给量,将矿浆的电极电位控制在400mv±10mV范围内(见图)。在该电极电位范围内,贱金属(Me)与氯反应生成可溶性氯化物,该氯化物转移到溶液中,反应如下:
Me+Cl2=MeCl2
MeS+Cl2=MeCl2+S0
然而,贵金属不与氯反应,而是留在浸出渣中进行富集。浸出选用的电极电位低,贱金属浸出率不高;在高的方面,贵金属将被溶解。
氯气选择性浸出贵金属和贱金属的电极电位范围
20世纪70年代,加拿大英桥镍矿公司的精炼厂用这种方法处理用高冰镍盐酸浸镍后的铜渣(含76% Cu2,0%,铂族金属和0.5% Au)。该方法是用含有Cu2+ 50g/L、Ni2+ 100g/L和HCl50g/L的溶液将铜渣制浆,然后引入氯气。贵金属富集在以元素硫为主的过滤浸出渣中,品位富集4 ~ 5倍。
80年代,高冰镍直接用氯气浸出,贵金属可富集4 ~ 5倍。中国金川有色金属股份有限公司采用该方法处理高镍锍磨矿和磁选分离出的铜镍合金。铜镍合金的成分(质量分数w/%)为:Ni60 ~ 70,Cu15 ~ 19,Fe2 ~ 8,S6 ~ 8,铂族和金0.01。该方法是将铜镍合金用含Ni2+150-200g/L(Cu2 ++ Cu+)50-60g/L和HCl 0.1-0.5mol/L的溶液调浆,升温至373-383k,然后按液(水)∶固(3-4)∶1的比例连续通入氯气。0.5mg/L),几乎全部富集在以元素硫为主的浸出渣中。元素硫分离后产生贵金属精矿(见贵金属材料脱硫)。
流程特征主要包括五个方面。(1)浸出在常压下进行,氯气利用率高,废气中氯含量低。(2)氯化反应是放热反应,释放的热量足以使渗滤液沸腾,有利于固体物质在浆液中的悬浮和分散;当溶液中含有200 ~ 250g/L的金属离子时,溶液的沸点可达378~383K,浸出反应很快。(3) Cu2+和Fe3+也是浸出过程中的氧化剂。贱金属及其硫化物氧化后被还原成低价的Cu+和Fe2+,再被氯气重新氧化成高价。因此,Cu+/Cu2+和Fe2+/Fe3+的平衡催化作用加速了氯化反应,提高了氯气的利用率。(4)浸出反应产生的单质硫在矿浆中分散悬浮得很细,具有很强的还原性,能把少量溶解的贵金属重新还原成不溶的熔渣。(5)浸出过程可在耐酸搪瓷反应釜或钛合金反应釜中间歇分批进行,也可将各单釜串联或连续进料溢流在内衬耐酸瓷砖的卧式分步浸出釜中进行连续浸出。氯气和浸出液的腐蚀性很强,因此设备的防腐是选择性浸出顺利进行的关键。
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