布林斯敦厂从废旧原料中回收贵金属的工艺

约翰逊·马捷化学有限公司废旧贵金属回收厂，位于伦敦北郊的布林斯敦，于1979年10月投产。布林斯敦厂不但以高的效率从各种废旧原料中回收贵金属，而且也从一次原料（包括电解阳极泥等）中回收贵金属。该厂从各种原料中回收贵金属的工艺流程如图1。与该厂流程相似的还有美国矿务局用以回收金的工艺。这些流程的作业包括贵金属冶金的所有常规工艺，但生产过程的控制是先进的。

图1  布林斯敦工厂废旧贵金属回收的工艺流程

一、进厂原料的预先处理和分类

尽管火法－电解法常规流程从废旧原料中回收金、银的方法成熟，但废旧原料来源广，种类复杂，品位高低悬殊（从百分之零点几至百分之九十）。因此，首要的问题是将废旧原料进行预先处理和分类，以保证取样分析的准确性。然后，根据原料的种类和品位高低，选用最适宜的处理方法。否则，就会增加生产工序，使生产成本增高。

原料的预先处理包括焚烧、干燥、磨矿、筛分和混匀（或溶化），然后取样分析，这些工序是根据原料形态和种类的需要进行的，而不是所有原料都必须经过这些工序处理（见表1）。如潮湿的粉料和细泥，刚于蒸汽水套干燥炉、热风流态化层干燥炉或电热盘形干燥炉中烘干。含有机物（塑料等）和其他可燃物（油类等）的废料，通常在马弗炉中焚烧。并经静电或布袋收尘器净化空气，保证贵金属不随烟气排放损失。陶瓷、坩埚和耐火材料，以及干燥或焚烧过的物料，通过连续自动筛分、定期排空的专用球磨机磨矿。小批量原料则用碾磨盘开路磨矿。磨矿的主要控制参数是磨矿粒度。对贫矿而言，较合适的粒度为－30目。由于磨机排出的大块物料通常是金属块，因此，在进厂原料预先处理过程中，通常包括磨细物料供取样和从中回收金属块两项工作。即分别对筛分后的细粒料进行混匀取样和对回收的金属块进行熔化取样。为改善环境和消除噪音，磨机间建有隔音室。

表1  废旧原料的预处理和取样分析

二、取样和分析

细粒物料在水泥地上用铁铲混匀，然后用锥堆四分法或者四分缩分法取样。但由于细粒物料中常含有－30目的金属颗粒，易造成品位的偏析误差。为此，英国和美国设计了如下的新取样系统。

在英国，使用的是在磨矿、筛分、取样，储存到运输过程的各标准矿仓设一整套自动取样系统。该系统将－30目的细矿送入一个倾斜回转的大容器内，混合的细矿经振动给料机进入梭形给料机，再给入水平转动收集箱，以保证细矿从取样系统均匀流出。实践证明，这一系统是多用途的适合于各种细粒物料（包括流动性差的粉末）的取样系统。

美国最近设计的新取样系统，是将筛分过的粉矿通过2台垂直螺旋混合机，然后进入一台马鞍形（knight）两向分样器，并从两侧流出的粉矿中各取一个占总量1%的试样。两个对比试样分别通过振动磨矿机磨碎后，于旋转的格条缩样器中缩分后送分析，以保证试样具有真正的代表性。

布林斯敦厂的化验室，不但配备有火法试金和重量分析的设备，还有原子吸收光谱仪、X荧光光谱仪和用电子计算机控制的直接读数发射光谱仪等最先进的仪器，对来料及产品质量进行严格的分析检验。

三、原料的熔炼和精炼

经预先处理和取样分析的原料，根据贵金属含量高低和其他组分选用表2的熔炼和精炼工艺。

表2  原料的熔炼和精炼工序

布林斯敦厂使用一台5t圆盘制球机。圆盘直径3.4m，周边高0.3m，倾斜角50°左右。圆盘顺时针方向转动，可以调节速度。粉矿和石灰、氧化铁按CaO∶FeO∶SiO₂＝1∶1.3∶1.6的半硅酸盐炉渣比例配料，由料斗装入5t螺杆混料机。装料和混匀约需1h。混匀的物料由螺旋给料机供入圆盘制球机，并调整喷到盘上的水，以控制物料的粘结性。制成的矿球根据粉矿的品位高低分别送鼓风炉或反射炉熔炼。

（二）矿球的熔炼

低品位粉矿制的矿球送鼓风炉熔炼。约翰逊·马捷公司设计的这台鼓风炉自动化程度很高。矿球、焦炭、氧化铅和黄铁矿这些炉料，由14只装料漏斗供给。每只漏斗装有一台振动给料机，它们全由电子计算机进行精密的微信息控制，这样不但能保证供料均匀，且能保证炉内的正常反应。振动给料机将料供给皮带运输机，并由鼓风炉顶自动装入炉内。风口区设水套，从这里向炉内吹入富氧。烟气经静电收尘器和布袋收尘器净化后排放。炉料熔化后流入用石油加热的前床，在那里沉淀分离。上层炉渣铸成块堆存。中层冰铜含有大量贵金属，铸锭后送去破碎、磨矿、浸出、电解产出电解铜。下层贵铅送灰吹。

高品位矿球则经反射炉熔炼后送灰吹。

（三）灰吹

布林斯敦厂鼓风炉和反射炉熔炼的贵金属产品直接送灰吹。经灰吹产出的台金，含98%银、0.5%～1.5%金，铸成阳极送银电解。烟气经高效布袋收尘器或电收尘器净化，保证任何有价值的金属都收入烟尘中。烟尘的主要成分是氧化铅、返回鼓风炉配料。灰吹作业中，最重要的是依照设计要求测定车间内空气含铅量。为此，必须保证烟囱的抽力和工场的通风，并定期对生产工人进行常规医疗检查和治疗。

（四）银电解

灰吹产出的合金阳极板，于妙比乌斯电解槽中电解，产出纯度99.99%的电解银。阳极泥中金富集到40%，并含有铂族金属。

（五）氯化熔炼

银电解阳极泥和含20%～50%金的物料和合金，均用电炉氯化熔炼富集。即原料于耐火粘土坩埚内熔化后，插入耐火粘土管将氯气通入熔体底部，经熔炼使锌、铜、镍和银等生成氯化物浮起。舀出浮渣后再加一批粗金继续熔炼。熔炼结束时，加氯化钠清理熔体表面，使杂质进一步氯化除去。氯化作业通常在儿只小坩埚中进行，产出的金装入大的倾斜炉，在那里铸锭，纯度可达99.5%～99.6%。氯化过程的烟气，经过特殊的收尘系统，以保证炉子周围的空气干净，并回收其中的有价金属。氯化熔炼虽可产出高纯金，但需长时间氯化，会增大金在烟气中的损失。

（六）、电炉熔炼

布林斯敦工厂熔炼高品位原料和旧货币也采用电炉熔炼。熔炼车间有9台4kg至500kg的电炉，其规格为：

    500kg倾斜炉    200kW    1kHz    2台

    250kg倾斜炉    200kW    1kHz    1台

    135kg密封炉    200kW    1kHz    1台

    75kg密封炉     75kW     3kHz    2台

    35kg密封炉     75kW     3kHz    1台

    7kg抬式坩埚炉  30kW     3kHz    1台

    4kg抬式坩埚炉   30kW    3kHz    1台

（七）金电解

金电解采用沃尔维耳法，其条件为：液温60℃，槽电压1.5～2V。电解槽用机械或空气搅拌。阳极周期24h，阴极电金纯度99.99%。