黄金冶炼厂锌粉置换系统的条件优化及应用

练 建

（湖南中南黄金冶炼有限公司，湖南 岳阳 414517）

随着科学技术的发展，黄金冶炼技术已趋于成熟，且各种精炼工艺相继产生，但仍存在部分工艺回收率低、生产成本高等问题。目前氰化浸金工艺中的锌粉置换法具有设备操作简单、工艺成熟等优点，但该方法存在如果锌粉添加过量则会造成材料浪费和置换指标波动等问题。本文在通过分析传统锌粉置换方法及存在问题的基础上，对焙烧-氰化优化方法进行分析，并进行实验应用探讨，可为传统技术提供新的处理方法和工艺，从而提高黄金冶炼的效率[1]。

1 传统锌粉置换方法及存在的问题

1.1 传统锌粉置换方法

锌粉置换是指采用锌置换法从含金氰化溶液中沉淀回收金，锌粉置换的工艺过程包括贵液净化、脱氧、置换等作业。首先净化作业是为弄清楚贵液中的固体悬浮物，避免其进入置换作业，影响置换效果和金泥质量；其次脱氧作业的目的是在置换前脱除贵液中的氧，避免已沉淀的金在氧的作用下发生再溶解；最后置换作业由锌粉给料机将锌粉连续、均匀地加入锌粉混合桶内，与贵液混合并开始发生置换反应。同时少量滴入醋酸铅溶液，提高置换效率。锌粉和贵液再经过板框式压滤机（置换板框）压滤，使金泥与溶液（贫液）分离。其主要步骤如下：

（1）金（I）的氰化物从溶液迁移到锌表面进行质量传递。

（2）金（I）的氰化物被吸附到锌的表面，中间吸附形成AuCN。

（3）吸附的金（I）的氰化物和锌间进行电子转移，并同时对发生金（I）的氰化物离解，形成锌氰化配合物。

（4）锌的氰化物从锌表面解吸进入溶液中的质量传递。

1.2 传统锌粉置换方法存在的问题

传统锌粉置换中螺旋给料均匀连续，解决了传统机械锌粉加入量调整困难、加入量不均匀的问题，降低了残锌的含量，节约了生产成本，改善了冶炼效果；锌粉暴露在空气中的面积小，减少了锌粉在使用过程中的氧化，改善了置换效果。

锌粉置换法存在一定问题，锌置换过程中也要与氰化物溶液产生反应，引起锌耗上升，1g金理论上仅需0.19g锌，但实际上要高出此数值数十倍。锌粉置换过程中为减少锌耗和防止金的返溶，置换前一定要将溶液中的氧除去，否则容易在锌表明形成白色薄膜，妨碍置换的继续进行。另外氰化贵液中氰化物和碱溶度应足够高，但又不能过分高，才能给锌置换过程创造良好的条件。

2 锌粉置换影响因素分析

2.1 金的浓度

在稀金溶液中，沉积速度随金浓度的增加而呈正比增加，这说明反应受金氰化物到锌粉表面的质量传递所控制。在高浓度金溶液中，反应速度实际上随金浓度的增加而减少，其影响归因于形成沉积物的结构学；或是沉积金的抑制效应限制了金的氰化物接近锌表面。例如从80g/m3金的溶液中沉积，得到的是围绕锌的多孔产品层；而从含金更高浓度640g/m3的溶液中沉积金，则生产的是围绕锌的密室无孔沉积层；在最极端的情况下，密室层可导致阳极反应完全停止[2，3]。

2.2 氰化物浓度

理论上游离氰化物浓度增加一个数量级时，阳极和阴极反应的电流-电位曲线会负迁移约0.12V。但实际上，只有当游离氰根浓度低于某一极小值时才影响沉积速度，而这一极小值又取决于金的溶度和pH值。低于极小值时，沉积速度受氰化物到锌表面的扩散控制，或者受阻于形成的氢氧化锌钝化层。在pH值10.5时，处理稀金（＜1 g/m3）氰化物溶液，游离氰根的临界浓度介于0.001mol～0.004mol（0.05g/L～0.20g/L）NaCN之间，这一临界浓度与菲克定律导出理论值完全一致。在冷的稀金溶液和热的浓金溶液中，金的沉积速度不受最小临界值以上氰化物浓度的支配。但是，锌的溶解速度随着氰化物浓度的增加而增加。因此，金的有效沉积并不需要氰化物的浓度明显高于所需的最小临界值。

2.3 锌溶液组分

锌的溶解速度随锌离子浓度增加而降低；高锌浓度会导致不溶性氢氧化锌的形成，后者会产生钝化的锌表面而降低金的沉积速度。金沉积的最佳pH值范围在11～12，当pH低于8时沉积严重受阻，主要是由于游离氰根浓度急剧下降所致，当pH大于12时，由于大量氢气放出使沉积速度急剧下降。因为氧还原与金的还原发生竞争，溶解氧的存在会降低金的沉积动力学。在环境温度下，在溶解氧浓度超过0.5mg/L～1.0mg/L时，这一影响将变得很严重。但在低浓度溶解氧的条件下，氧与生成的氢反应，使锌表面的阴极区发生氧的去极化，可强化稀金氰化物溶液中的沉积。Hg、Th、Cd、Cu等金属离子在浓度极低时，对锌置换沉积影响与Pb2+类似，但是As、Sb、Cu、Ni、Co在一定浓度下对金的沉积均会产生不利影响。另外锌溶液中存在各种有机物质，如浮选捕收剂和起沫剂，来自工艺设备的油、絮凝剂，某些矿石和表面活性剂中的腐殖酸和富里酸等物质会在一定条件下会隐蔽锌表面，破坏产品的过滤性能，对沉积过程产生不利影响。

表1 2021年1～6月份贵液置换量统计

3 锌粉置换方法的优化及应用

3.1 湿法冶炼锌粉置换方法

湿法冶炼锌粉置换岗位所采取的方法是：

氰化物溶液中，锌的标准电位（250℃）为-1.26V，而金标准电位为-0.56V，因此，用金属锌可从氰化物溶液中置换出金。置换岗位技术控制指标为脱氧真空度≤-0.09MPa，贵液悬浮物含量不高于5g/m3，锌粉要求最大粒径45μm以下（约-325目），全锌含量不小于98%，金属锌含量不低于94%。

锌粉置换需要进行挂浆和“打循环”操作。所谓挂浆是在滤纸上形成一层锌粉初始层。置换板框压滤机装好后，用贵液将初加量的锌粉(视压滤机规格及贵液质量分数而定，一般为25kg～50kg在0.5h内均匀泵入置换板框）。挂浆时贫液流量尽量大些可使锌粉充分悬浮，锌粉层铺挂均匀且牢固。在挂机添加锌粉的同时，要注意连续滴入醋酸铅溶液。挂浆时，因滤布锌粉层是逐渐增加的过程，初始时置换板框出水含金一般超标。此时板框出水不能排入贫液池，而要返回贵液池；此外，当日故障导致置换率异常时，置换板框出水也不能排入贫液池，同样要返回贵液池。这种操作一般称为“打循环”。除挂浆作业时“打循环”外，一般正常生产时不允许“打循环”，“打循环”操作会导致贵液和金泥品位降低，同时也会降低锌粉置换生产能力[4,5]。

3.2 湿法冶炼锌粉置换系统

置换系统是湿法冶炼厂主产品金泥产出的关键系统，直接决定了金泥的产量与品质。浸前浓密机的上清液流入贵液池后通过净化、脱氧等步骤，再进入到锌粉混合桶内，通过均匀、稳定地添加锌粉和醋酸铅，将液相中的金以单质的形式置换出来，最后通过置换板框压滤得到金泥。金泥品质主要影响因素为锌粉加入量、真空度、锌粉加入均匀性、醋酸铅加入量。置换板框的技术参数主要包括：过滤压力≤0.4MPa，过滤面积=50m2，滤室容积=0.85m3，板框滤布一般为“两布一纸”，即棉帆布、薄棉布和滤纸，滤布开孔要规范，开孔略大于板孔大小，装滤布时，滤板边缘锂基脂涂抹均匀，确保边缘均充分涂抹，板框装完后，要求板框整体平齐。置换板框入料为贵液与锌粉混合液，通过置换及过滤后，得到滤渣为金泥。每次卸完金泥，必须将板框彻底清理干净。每月对锌粉置换相关管道进行一次检查，视结垢情况组织清理或更换。

3.3 现场操作优化应用

为提高黄金冶炼效率，采用优化的锌粉置换工艺进行黄金冶炼试验，具体操作优化应用如下。

（1）加强酸洗液退除处理工作，降低系统杂质含量，减少了锌粉置换管路堵塞的情况，减少了系统停车时间，置换开车时间同比增加0.69%，贵液置换量同比增加2.04%。

（2）建立了锌粉置换系统故障处理台账，对要求停止置换的情况进行事前分析，优化、综合各级人员处理意见，全程对处理过程进行专人监管，检修完成后进行总结分析。这样有利于积累经验、加强管理，有效规避长时间停车的风险，优化系统运行。2021年上半年累计登记处理16次。

（3）改进锌粉混料桶结构，将混料桶搅拌桨叶增大约1cm，有利于提高锌粉搅拌力度和混料均匀性，有利于将液相中的金置换出来。改进前后的搅拌桨叶如图1所示。

图1 改进前后的搅拌桨叶（左：改进前，右：改进后）

（4）调整锌粉的加入量。以前为确保贫液达标，挂浆时锌粉加入量为40kg左右，2020下半年开始，挂浆时锌粉加入量在25kg～30kg左右，确保贫液达标的前提下尽可能减少锌粉加入量，可减少设备及管路堵塞情况，最直观的现象就是锌粉桶下料边沿，之前下来边沿结厚厚的一层固化锌粉，且一周左右锌粉桶就结死，锌粉桶下水不畅通要进行清理，改进过后，一个月左右清理一次锌粉桶和管道，有利于提高金泥品位。金泥品位情况如下。

表2 2020和2021年金泥品位对比情况

（5）加强置换系统真空度、醋酸铅加入量的管控，确保其余影响因素指标正常。

4 结语

随着环保要求越来越高，黄金冶炼方法和工艺要求也越来越严格。本文分析了影响锌粉置换的金浓度、氰化物浓度和锌溶液等影响因素，对湿法冶炼锌粉置换方法和置换系统进行优化，现场操作优化应用得出该方法可显著提高金泥品位，提高黄金冶炼效率，为传统技术提供新的处理方法和工艺。