铂钯精矿酸浸与还原工艺的试验探索

王亚东 房孟钊 黄向祥 赵浩然

(1.大冶有色金属有限责任公司，湖北 黄石 435002；2.有色金属冶金与循环利用湖北省重点实验室，湖北 黄石 435002)

0 前言

某冶炼厂主要从自产的铜阳极泥提取碲，生产99.99%以上的碲锭[1-5]。随着铜阳极泥物料的紧缺和价格的上涨，通过外购铜阳极泥来提高碲锭产量变得越来越困难[6-10]。虽然碲市场价格不断变化，但碲锭作为企业最有价值的副产品，是企业利润的增长点，一直被高度重视，所以碲锭的产量在逐年增长。在铜阳极泥产量无法保证的不利局面下，如何实现碲锭产量的增长一直是生产车间面临的问题。为此，只有通过不断改进碲的工艺流程[11-15]，才能提高碲的产量。铂钯精矿预处理的酸浸工序以及后续的三次还原工序的流程很长，酸浸液中的贵金属金、铂、钯较分散，还原剂亚硫酸钠用量大、利用率低，造成碲的损失量较大，直收率较低。因此，针对铂钯精矿酸浸与还原工序进行试验探索，简化工艺流程，将酸浸液中的贵金属金、铂、钯与碲彻底分离，以降低生产成本、提高碲的直收率非常有必要，也是形势所迫。

1 改进前的工艺流程

1.1 试验原料

某冶炼厂从铜阳极泥中提取碲，在生产过程中，通过锌粉置换和水解方法将金、铂、钯、碲富集，得到铂钯精矿[16]，铂钯精矿的品位见表1。

表1 铂钯精矿的品位

1.2 改进前的生产工艺流程

为了从铂钯精矿中回收金属碲，目前实际生产中采用酸浸及三次还原工艺，工艺流程如图1 所示。在整个工艺流程中，酸浸工序分离贵金属，一次还原工序回收贵金属金、铂、钯，二次还原工序回收大部分碲，三次还原工序回收剩余的碲，保证还原后液达标排放。

1.3 目前工艺流程存在的问题

根据实际生产参数，按照约2 ∶1 的液固比，将4 000 kg 铂钯精矿与水加入35%的工业盐酸中。在浸出试验过程中保持盐酸浓度为4.5 mol/L，搅拌4 h 后过滤，得到酸浸渣和酸浸液，然后测量酸浸液的终点电位和金、铂、钯、碲的含量。酸浸液电位为615 mV，其他化验结果见表2。由表2 可知，酸浸液的电位较高，说明整个试验过程中酸浸液的氧化性比较强；此外，虽然碲的浸出率很高，但是大部分贵金属金、铂、钯也被浸出并进入酸浸液中，碲与贵金属没有彻底分离。

图1 改进前的酸浸与还原工艺流程

表2 酸浸试验结果

目前，在实际生产中，为了保证进入酸浸液中的金、铂、钯完全还原，一般在一次还原工序中加入15包(25 kg/包)亚硫酸钠。取实际生产的酸浸液与一次还原后液进行化验分析，结果见表3。从表3 可知，经过一次还原工序，在酸浸液中的金、铂、钯彻底还原沉淀的同时，大量的碲也被还原沉淀进入贵金属渣中，导致碲的直收率下降。

表3 实际生产的酸浸液与一次还原后液的化验结果 mg/L

此外，目前采用的酸浸和三次还原工序的流程很长，还原剂亚硫酸钠用量大、利用率低，造成碲的损失量较大，直收率较低。

2 酸浸与还原工序的试验探索

为了缩减铂钯精矿酸浸与还原的工序、有效缩短碲的生产周期、降低生产成本、减少亚硫酸钠用量，针对酸浸和还原工序进行试验探索。对于酸浸工序，通过控制操作电位，加入中间物料碱浸渣和净化渣，验证是否可以一步将铂钯精矿中的金、铂、钯与碲彻底分离；针对碲的还原工序，通过调整亚硫酸钠的添加方式，控制终点电位，验证是否可以一步将酸浸液中的碲完全还原沉淀。

2.1 试验原理

试验主要发生的化学反应有:

2.2 结果与讨论

2.2.1 酸浸试验

实际的生产中，酸浸工序的原料是铂钯精矿、碱浸渣和净化渣。碱浸渣是碲精炼过程中造液工序产生的废渣，净化渣是碲精炼过程中净化工序产生的废渣，它们含有不等量的碲。为了提高整个碲生产的回收率，将碱浸渣和净化渣都返回到铂钯精矿中参与酸浸反应。实际生产中，加入碱浸渣和净化渣后，通过观察电位发现，酸浸液的电位在降低，这说明碱浸渣和净化渣具有一定的还原性。通过对碱浸渣和净化渣进行检测分析，发现它们的主要成分是单质碲，而单质碲在一定的条件下可以对酸浸溶液中的金、铂、钯起还原作用，所以金、铂、钯可被还原进入酸浸渣中，碲则进入酸浸液中。

为了进一步验证碱浸渣和净化渣的还原性，根据酸浸工序中物料组成的不同，进行了5 组对比试验:①不添加碱浸渣和净化渣，只有铂钯精矿4 000 kg；②加入铂钯精矿4 000 kg，再配入净化渣350 kg；③铂钯精矿4 000 kg，再配入净化渣500 kg；④加入铂钯精矿4 000 kg，再配入碱浸渣350 kg；⑤加入铂钯精矿4 000 kg，再配入碱浸渣500 kg。将这5 组试验的酸浸液与实际生产的一次还原后液进行对比，测量每组试验的电位，并且化验酸浸液的成分，酸浸液对比结果见表4。

表4 对比试验的酸浸液成分分析

通过与空白试验①进行对比可以发现，试验②与③的酸浸液的电位明显下降，酸浸液中的金、铂、钯含量降低，说明贵金属都被还原沉淀，净化渣具有还原性；试验④与⑤的酸浸液的电位也明显下降，酸浸液中的金、铂、钯含量降低，说明贵金属都被还原沉淀，碱浸渣具有还原性。从表4 还可以看出，在铂钯精矿酸浸工序中，加入的碱浸渣或净化渣的量越大，酸浸液的电位降低越明显，同时酸浸液中的贵金属含量越低。对比实验④的酸浸液与实际生产的一次还原后液后发现，两种溶液中的贵金属含量很接近，这说明在铂钯精矿中加入一定量碱浸渣或净化渣直至酸浸液的电位降至380 mV 以下时，就可以将铂钯精矿中的碲与贵金属彻底分离，不需要再添加亚硫酸钠进行一次还原工艺。

综上所述，铂钯精矿进行酸浸时，通过控制电位，在铂钯精矿中加入一定量的碱浸渣或净化渣，直至酸浸液中的电位降至400 mV 以下，铂钯精矿中的贵金属将被彻底还原沉淀进入酸浸渣中，可以省去一次还原工序，降低生产成本。

2.2.2 亚硫酸钠还原试验

实际生产中，为了将酸浸液中的碲彻底还原沉淀，需在一次还原工艺后增加二次还原与三次还原两道工序，因此亚硫酸钠的用量很大。两道还原工序中亚硫酸钠的加入量至少在60 包以上，不仅亚硫酸钠的利用率较低，而且生产成本很高。

2.2.2.1 改变亚硫酸钠的添加方式

实际生产过程中，亚硫酸钠添加的速度过快，大于搅拌混匀的速度，导致溶液上层SO2饱和逸出，这是造成亚硫酸钠利用率低、碲还原不彻底的主要原因。因此，对现有工艺进行如下改进:1)控制液面高度，使溶液刚好淹没加热盘管与侧挡板，以改进搅拌效果；2)亚硫酸钠的添加需缓慢匀速，在0.5 h 内添加10 包；3)亚硫酸钠分多次添加，每加完10 包间隔0.5 h；4)监控溶液的电位，确定合理的反应终点。

2.2.2.2 试验结果分析

采用以上改进措施，进行了两次还原试验，两次试验的二次还原液成分分析结果见表5。从表5 可知，两次还原试验均加入了38 包亚硫酸钠，电位均降至300 mV 以下，酸浸液中的碲被还原得较为彻底，无需再进行三次还原工序。因此，改变亚硫酸钠的添加方式，控制溶液终点电位，不仅可以提高亚硫酸钠的利用率，彻底还原酸浸液中的碲，而且可以省去三次还原工序，进一步减少亚硫酸钠的用量，进而降低生产成本。

表5 两次还原试验的二次还原液成分分析

3 改进后的工艺流程

通过酸浸试验与亚硫酸钠还原试验的探索论证，现采用的工艺流程可以省去一次还原工序及三次还原工序，新的铂钯精矿酸浸还原工艺流程如图2 所示。改进后的工艺不仅大大简化了生产流程，提高生产效率，而且降低生产成本。

工艺改进后，每批次加入的亚硫酸钠减少了25 包，全年生产100 批次，则全年节约药剂成本16.25 万元；每批次可多回收16 g 钯、10 g 金，全年可多回收1.6 kg 钯，1 kg 金，则全年多回收的产品可产生效益约100 万。全年总计产生的效益约为116.25 万元。

4 结论

图2 简化工艺流程图

1)铂钯精矿酸浸液具有较强的氧化性，中间物料碱浸渣和净化渣的主要成分是单质碲，具有一定的还原性。在铂钯精矿的酸浸工序中加入一定量的碱浸渣或净化渣，使酸浸液中的电位降至400 mV 以下，贵金属金、铂、钯将完全被还原进入酸浸渣中。

2)通过改变亚硫酸钠的添加方式和控制电位降至300 mV 以下，不仅可以提高亚硫酸钠的利用率，还可以一次彻底还原酸浸液中的碲。

综上，通过酸浸试验和还原试验的探索，简化了铂钯精矿的酸浸和还原工艺，取消了原工艺的一次还原工序和三次还原工序，不仅缩短了碲的生产周期，而且降低了生产成本。