用碳纤维阴极电积金的工业实践(1).pdf

⑥ I 用碳纤维阴极 电积金的工业实践 碳纤维是本 赶纪6 O 年代出现的一种新材 料，最早见于美国专利。它不仅具有一般碳 质如石墨的物理化学性质，同时还具有一般 纤维材料的柔软性和很高的抗拉强度。以聚 丙烯腈短丝平板毡为原料，经氧化和碳化工 艺处理制得的碳纤维具有很大的比表面积和 较好的导电性，同时兼有质轻，导热系数小 等特点，广泛应用于电炉 ，电饵，硬质合金 及热处理等工业。国外对碳纤维在湿法冶金 中的应用研究已取得长足进步。国内沈 阳黄 金学院与几家科研院所，太专院校也正在加 紧这一课题的研究。 碳纤维阴极电沉积法应用于贵金属回收 生产尚处于起步阶段，还缺 乏理论和实践经 验 。峪耳崖金矿通过 1 年多的 生 产实 践 表 明，在炭浆厂的金解吸一电积流程 中，利用 碳纤维做阴极材料电沉积金，各项指标均优 于扎德拉 Z a d r a 法提金工艺 1 矿石性质 峪耳崖金矿属裂婊充填交代中低温热液 矿床，矿石为含金黄铁矿石英脉及石英细脉 浸染型，矿石多元素分析见表 1。 矿物组成简单，主要 金属矿 物为 黄 铁 表I 原矿多元素分析 矿，其它金属矿物很少。金矿物以自然金为 主，有少量 自然银和银金矿，脉石矿物以石 英，长石为主，次为绢云母，高岭土和碳酸 盐 类矿物 。 * *廿 * 廿讳 讳廿**廿 廿**廿**件廿-} }廿*廿廿 **甘* 廿廿* t 4 结论 与塞尔特拉斯特流程相比，弱碱性部分 优先浮选流程可以不用硫酸，克服了塞尔特 拉斯特流程中需用1 3 k g ／ t 浓度 为 9 8 浓 硫 酸，将矿浆p H值降到6 ． 0 左右才能进行黄 铁 矿浮选的缺点， 大大节省了药剂费用， 改善了 操作条件。 并且， 其选矿指标几乎与塞氏流程 相同，适用于赖奇克铜硫矿石的选矿作业。 弱碱性部分 优先 浮选流程 虽然 可 以避 免 浮选黄铁矿时使用硫酸，减少设备腐蚀，便 于安全生产，但仍未能解决后续磁选作业磁 铁矿精矿中含硫高的问题。或许较经济的方 法是磁选后 的磁铁矿精矿经再磨再浮选，才 能 将其 中的 硫含 量降下来。 责任编辑康晓茜 甩碳} 千 维阻设电积金的工业 践一杨保采 一 4 7 一 一 蝴 姗 搬 一 一 鄹姗蝴 维普资讯 2碳 纤 维 电 极 的 应 用 及 指 标 篆件 ， 将 。 ．2 7 试 验 槽 与 钢 毛 峪耳崖金矿 利用 碳纤维 阴极 电积 提金 的 电解槽并联 ， 即从主管 路中分 出部分 贵液 供 工业应用是分 3个阶 段完 成的。 给试验槽，工艺 参数及技术指标 见表 2。 裹2 生产槽和试验槽的工艺参数及技术指标 编号 Q U I s s， t T C P NJ 皿生 产 5 3． 1 7 4 ． 5 ～ 5 8 6 O l 5 ． 3 7 试 验 T ． 0 0 4． 5 5 4 0 5． 2 0 5 5． 9 5 日 0 ～ B e 2 0 i 9 0． 2 0 2 ． g7 98． 44 9． 26 4 0 ～ 4 5 2 0 i 9 0． 2 0 5． 49 97． 92 注Q一流量，L ， mi n U一电压，V ’I 一 电潍 A，s 一阴极面积 m。 J S 一电流密度，A ／ m。 J t 一电视温度 ．_cI C 一贵液晶位 g ， m。 ，P 一贫液品位，g ， ln。 J HT 一 电积率 }T 一电视时间，h 从表 2结果看，试验槽指标低于钢毛阴 极电解槽。造成这一现象的原因，主要是受 现场条件的限制，无法使试验槽的操作参数 与生产槽的操作参数保持一致，电流密度达 不到要求。但各项指标都证矾，利用碳纤维 代替钢毛做 阴极材料电 沉积 金是 完全 可行 的 。 2 ． 2 利用扎德拉电积槽试生产 在小槽试验的基础上，将碳纤维投入到 原钢 毛阴极 电积槽 中，代替钢 毛做 阴极材料 进行工业试生产。投入生产后，指标一次达 到预期结果 ，最终贫液含金低至I g ／ m 左右， 电积率大于 9 9 ％。具体工 艺参数及技 术指标 见表 3。 裹3 试生产阶段工艺参数及技术指标 有色 一1 9 0 5 ． 0 维普资讯 2 ． 3 C F 6 l 0 型 电积槽的生产应用 在工业试验及试 生 产取 得经验 的 基础、 上，根据峪耳崖金矿碳纤维电积提金的工艺 特点，设计制做了c F 6 l 0 型电积提金槽及 配 套系统。 C F s 1 0 产后，一度 出现贫 液 品位偏 高，含金在 8i Z g ／ m 范围内波动的 现象。后经对电积槽局部结构改造后，各项 技 术指标均达 到设 计要 求。 ] 9 9 2 年 2月～ 8 月 间的 工艺参数及指标 见表 4。 袭● c F 6 l O 型电积槽工艺参数及技术指标 3 工艺原理浅析 3 ． 1 电积 金原理 碳 纤维 电积 提金 的一般工艺条件 与钢 毛 电积提金基本相同，只是阴极采用了新型碳 纤维材料。对于这种电极材料，主要是利用 ； ] 其集较大 的比表面积 和极高的 孔隙率、 良好 的导电性及耐腐蚀性于一身的特点。 电沉积金是与载金炭解吸构成 闭路循环 的 作业，设备 联系如图示 。系统 内有解 吸一 电积液 3 ． 0 6 m。 ，循 环流 量3 ． 2 5 m。 、h ， 解吸液 含Na C N1 ． 4 ％，Na OHO ． 7 。 盯一 l 型 塘 蚀泵 金回收系统设备联系 臣 甩碳纤维硐梗电识盘柏工业实践 一 杨保东 一 4 9 维普资讯 从 原矿多元素分析可以看出，贵液中的 主要元素为A u 、Ag ，同时还含有一些c u 、 P b 、Z n 、F e 及微量A g 。因此，电积过程 主 要发生下述反应 阴极 Au G 一 2 e 一Au2 C N Ag CN - g e 一Ag2 CN一 2 H 2 e 一H 2 十 阳极2 H O2 O3 4 H 4 e 2 03 O 2 十 溶 液C N’ o 32 H2 ONHa Hc Oi OH H H O HC O 3 一O H一 H2 OCOi - 从上述反痘过程看，碳纤维电积金原理 与钢毛阴极电积金基本相同，但 由于碳纤维 是惰性电极，在电积过程中，不会象钢毛那 样参与氧化一还原反应，所 以电积金泥含杂 量少，可以提高合质金成色。 g ． 2 碳纤维阴极电积金的实质 碳纤 维 阴极 电积金过程分 为两个阶段， 即 电积 和反 电解 。电沉积 在碳纤维 阴极上的 金粉 ，在反 电解过程 中沉积在用钛板或不锈 钢 网制做的 反电解阴极上。 试生产前，根据小型试验结果，曾想利 用电镀工艺，用控制析出电压的方法，经过 反电解，将沉积在碳纤维上的松散状金粉镀 在钛板上，这时是将钛板作为阴极，碳纤维 作为阳极。但经过综台分析现场工艺条件和 峪耳崖金矿的矿石性质，估计反电解时，单 纯控制析 出电压，无法 实现 镀 金 目 的。 因 为，从矿石性 质看 ， 原 矿 中 的 金 银 比 为 1 1。在 浸 出过程 中，银 的浸出率低于金 的浸 出率，一般金的浸出率为9 2 左右，银 的浸 出率在5 5 ～6 0 ％之间。浸 出的银经活 性炭吸附和解吸后，进入贵液，进而与金一 起沉积在 碳纤维 阴极 上。碳纤维上的沉积是 金银混台物，同时还含少量铜、铅、锌等元 素。经对碳纤维上金泥取样分析，其中台金 7 0 左右，台银2 8 ％左右。而小型试验镀金 板是在阴极沉积物含金量9 5 ％以上的条件下 获得的。因此，就峪耳崖金矿的实际情况而 言，想在反电解时，通过控制析出电压获得 纯金片是困难的，只能是金银锟合物，给后 续银冶炼带来困难。 生产实践表明，碳纤维作为阴极材料， 虽然有较大的比表面积，可以满足电沉积要 求 ，但由于其物理结 构的限 制， 容量 并不 高。所以，碳纤维 电积金过程中，金银在阴 极上 沉积后 ，很快 向槽 底脱落。而在反 电解 时 ，由于大量 沉积 在槽底的金粉不受 电场的 作用，不能被转移到反电解阴极板上，只有 少量金粉沉积 在反 电解 阴极上 。所 以反电解 过程 的实质 ，不是 将金镀在 阴极钛板上，而 是将碳纤维 表面更新 ，以备再次使用 。 3 ． 3 C F 6 1 0 型 电积槽结构 碳纤维阴极电积槽与钢毛阴极电积槽相 比，主要存 在下 述 区别 t 1 同极 距 由 于 碳纤维电阻率较大，所 以要求 的同极 距比 钢 毛槽 同极距大， 以保证 电场均 匀。 2 底部漏 斗。由于金泥太部分沉积槽 底。从底 部回收金泥最为理想。所以， 底部 设 有 漏 斗，以积存并排出金泥。但如果控制不好， 会造成溶液短路现象，至使贫液品位偏高。 因此，电积槽底部设计应 考虑 既能 沉积 金 泥，又不会使溶液短路的结构。 4 经济效益分析 峪 耳崖 金矿1 5 8 9 年 9月投产 -i 9 5 1 年 5 月，一直使用钢毛 阴极 电积槽， 1 9 9 1 年 6月 开始使用碳纤 维。 以往 钢 毛的消耗统计见表 5 。 寰5 钢毛 消耗统计 日期 矿石 处 理量 盍产 量铺 毛 消耗单 耗 t k g kg g ／ t v --5 0 一 有色矿 L 9 9 5 ， 6 维普资讯 钢毛单耗以平均值2 ． 1 8 g ／ t L ， 按 日前 年处理矿石9 ． g 万t 计莽，年消耗钢毛2 1 5 ． 8 2 k g 。钢毛单价为8 6 元i k g ，砌使用钢毛的 年 成本为 i ． 8 6 万元 。 使 用碳纤维 阴极后 ，初 次投入 1 0 k g ．现 已使用 1 年多，尚未出现任何问题，估计可 使用1 ． 5 年以上。若以年消耗l o k g 计， 碳纤 维单价为3 0 0 元t k g ，年成本为0 ． 3 万元 。 采用扎德拉法电积金，在洗钢毛的过程 中，不可避免的会有大量碎钢毛混入金泥， 使金泥杂质含量增高， 给金 银冶 炼带 来困 难，降低了冶炼回收率，损失 大约 在0 ． 3 左 右。 按年 产 金4 0 6 ． 2 5 k g i ， 年损 失 金 1 ． 2 1 9 k g ，价值人民币5 ． 8 5 万元，使用 碳纤 维完全可以消除逮部分损失。 此外，由于碳纤维阴极提高了银的电积 率， 1年多 的生产实 践表 明，每年可多收银 5 0 k g ， 增收 3 ． 2 5 万元 。 采用碳纤维阴极还降低了劳动强度，减 少了人工费 。采用扎德拉法，出金泥时需要 5个 人，而 碳纤 维阴极 电积金，上述工作只 需 3人 。按工 人年平 均工资2 5 0 0 元计 ，年节 约 人工工资0 ． 5 万元 。 上述 4项合计，每年可增收1 1 ． 1 6 万元。 5 结语 生产实践证明，在炭浆厂金回收系统利 上接第3 9 页 高，意味着 即使停 ，每天 也要 支付1 O 6 2 美 元，而H 0 法处理厂只需 1 9 2 美元 。 9结论 考虑新建 黄金 选矿厂时，一开始就 应把 废水 处理 纳入 总的工艺规划之 中。如果 能够 处理尾矿库排料 ，成本 将 比处理尾 矿库给料 更低。处理溶液 通常 比处理 矿 浆更便宜 。阶 段处理 比方说使污水含弱酸性游离氰降到 l O 或5 01 0 比一次性达到 排放标 准效 率更 用碳纤维 阴极电积金， 技术可行 ， 经济台理， 与扎德拉法相比，具有如下优势 1 降低回收金的成本。 2消除回收金混的损失，提高实收 率。 3大幅度降低工人劳动强度，减少 操作工人数，缩短出金泥时间，由原来的 3 ～4 h 降低到 l h 左右 。 4易于取样分析，完善了炭浆厂的 金属 平衡工作 。 5易于封 闭式管理 。 6便于金银分离，提高了台质金成 色，台质金成色由原来的9 5 ％～9 6 提高到 97 ～ 9 8． 5 。 目前存在的问题是，出金泥后，头两个 周期贫液品位偏高，尚有待进 一 步研 究 完 善 。 预计，在现有基础上稍加改动，完全可 以利用碳纤维阴极直接在低品位含金稀氰化 液 中电积金 ，从而取 代锌粉置换工艺 和堆浸 中的炭吸附作业 ， 简化工艺过程， 降低生产成 本，减轻劳动强度。可以说，碳纤维阴极甸 收金在贵金属湿法 冶金同收中有着广阉的应 用 前最。 责任编辑康晓蔫 Y Y 、， 高。其他 应在 早期考虑的 因素是 缓冲槽 ，它 有助于确保处理厂给料的稳定性和使用稀释 法的可行 性。 最后，想要污水处理厂有效运行的话， 操作人 员和实验室人员应 具有 良好 素质。 参考文献 略 张金祯摘译自 2 1 s t C a n a d i a n Mi n e r a l Pr o c e s s o r s C0 nf er e nc t 冯 国杰校 责任编辑李怀光 甩碳纤维阻极电矾金柏工业实陂一橱保采 一 5卜一 维普资讯