使用硫脲一硫酸溶液解吸载金树脂的作业中,获得金(银)含量高的硫脲贵液。从硫脲贵液中回收金,过去多采用置换沉淀法或化学沉淀法,目前电解法已成为提金厂获得成品金的基本方法。
1.置换沉淀法
它是用较贱的金属锌、铅和铝来置换沉淀回收贵金属金和银。例如用锌置换:
2Au(ThiO)2++Zn=====Zn(ThiO)22++2ThiO+2Au
该法的主要缺点是:金属沉淀剂消耗量大,并且在硫脲液中大量积累,致使在返回使用硫脲脱金液时,金和银的解吸速度降低,必须定期地用新硫脲更新,导致硫脲消耗量增加。
2.化学沉淀法
它是用碱液沉淀回收金。此过程在加温(50~60℃)条件下进行。此时硫脲络合物中的金转为氢氧化物而析出沉淀。将此沉淀物过滤,然后进行灼烧,灼烧后的沉淀物含35%50%贵金属。再采用一系列步骤处理沉淀物可提高贵金属的含量,但在工厂条件下,这些处理步骤未必总是有利的。该法虽简单,且能保证金和银完全沉淀,但沉淀产物贵金属含量不高,且在碱性介质中硫脲部分分解,酸和硫脲的耗量增加,而且由于溶液中硫酸钠的累积,使返回使用的硫脲溶液解吸能力降低。
3.电解沉积法
电沉积法是目前广泛使用而有效的从硫脲贵液中回收金的方法。其优点是可以得到品位高的贵金属,而不用冗长的金泥富集工序;大大降低试剂(特别是硫脲)的消耗,避免了杂质对循环硫脲溶液的污染,从而改善树脂再生过程的指标。它是基于硫脲贵液中以硫脲络阳离子Au[SC(NH2)2]2+形态存在的金,于电解过程中在阴极上被还原、金沉积于阴极表面而加以回收:
Au[SC(NH2)2]2++e-=====Au+2SC(NH2)2
电沉积过程中,硫脲在阳极剧烈氧化分解为元素硫,使溶液混浊和污染阴极沉积物,并消耗大量的硫脲,更重要的是,硫脲阳极氧化产物对阴极上金的析出速度有不良影响,为消除上述有害现象,电积在特殊的电解槽中进行。阴极用炭纤维或片状石墨组成;阳极用钦网。阴极室和阳极室用阳离子交换膜隔开、阴极液为贵液(解吸液);阳极液为2%的H2SO4溶液。[next]
电解槽中金、银的浓度不高,虽在大表面阴极上电解,除金、银析出之外,还有H+共同放电:
2H++2e-=====H2
因此,电流效率按金计不超过10%-15%。
在阳极,水分子氧化并析出气体氧:
2H2O=====4H++O2+4e-
所生成的H+离子会穿过阳离子隔膜,进入阴极液(见下图)。处于阴液中的硫脲,由于受隔膜的阻挡,不能进入阳极区,因而不会在阳极氧化。SO42-也留于阴极液中(因为阳离子膜不能透过阴离子)。这样,阴极液发生金贫化和硫脲、硫酸的积累,每沉积1mol金,将积累2mol硫脲和0.5mol硫酸,而阳极液成分不改变。因此,这种膜使硫脲分子不能通过,因而不可能达到阳极表面,但阴离子SO42-可通过此隔膜而进入阴极区。所以这种装有离子交换隔膜的电解槽,保证了电解过程的正常进行。
电解是在串联的电解槽内进行的。在阴极沉积金后,贫液返回用于配制硫脉解吸液。正常操作下,电流密度为20~60A/m2。为了提高电解时金的沉积速度,增大阴极表面积具有重要意义。现今俄罗斯使用的就是带有离子交换隔膜,由多孔石墨作阴极、钦网作阳极,型号为3Y-1和3Y-1M的高效电解槽。在最佳条件下,石墨材料做成的阴极,1kg石墨基体能沉积高达5Okg的金,而基体本身仅占沉淀物总重的2%。
生产实践证明,适当提高电流密度、溶液流速和温度,可使金和银的沉积速度增加3~5倍。如单使电解液温度从20℃升至50℃,金沉积速度约增加1.9倍。
金的电解沉积过程由几个工艺步骤组成:贵液的过滤、电解、阴极沉积物的洗涤、干燥和卸出、沉积物焙烧和熔炼。电解前贵液须过滤除去溶液中的悬浮物、木屑及细碎的树脂,以免堵塞多孔石墨阴极,造成电解效率及沉积物的质量下降。当贵液中的含量降至规定值后,即可停止电解作业。