用椰壳炭从开路银电解液中富集铂、钯试验研究

陈 杭，张永锋，吴健辉，衷水平,3，林泓富，张焕然，刘建强，王俊娥

(1.紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200；2.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室 ，福建 上杭 364200；3.江西理工大学 冶金与化学工程学院，江西 赣州 341000)

用椰壳炭从开路银电解液中富集铂、钯试验研究

陈 杭1,2，张永锋1，吴健辉1，衷水平1,2,3，林泓富1，张焕然1,2，刘建强1，王俊娥1,2

(1.紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200；2.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室 ，福建 上杭 364200；3.江西理工大学 冶金与化学工程学院，江西 赣州 341000)

针对开路银电解液中铂钯浓度低、难回收的特点，研究了采用椰壳炭富集铂、钯。试验结果表明：在液固体积质量比72∶1条件下吸附120 min，银电解液中铂、钯吸附率分别达98%和85%以上；在硝酸质量浓度200 g/L、液固体积质量比8∶1条件下解吸80 min，负载于椰壳炭上的铂、钯的解吸率分别达86.95%和91.65%。工业试验结果表明，银电解液中铂、钯可分别富集至3.54 g/L和62.12 g/L，富集效果较好。

铂；钯；椰壳炭；开路银电解液

铂族金属熔点高，具有良好的导电性、催化性、耐氧化性和耐腐蚀性，广泛应用于汽车工业[1]、电子工业[2]、石油化工[3]及医药领域[4-6]，战略地位日益明显。铂族金属矿石品位低，只有少数可通过选矿得到精矿，通常都需要经过复杂、冗长的工艺才能获得富集物，因此富集是提取铂族金属的关键工序[7]。

铜精矿冶炼过程中，铂、钯通常富集于铜阳极泥中。阳极泥分离贱金属后，送至卡尔多炉熔炼得到朵尔合金，随后电解得到银粉，铂、钯富集于银阳极泥中。银电解过程中，部分铂、钯也会进入电解液并在阴极析出进入银粉，影响银粉质量，同时也造成后续工序中铂、钯收率降低，因此，有必要研究银电解液中铂、钯富集回收工艺。目前，溶液中铂族贵金属的富集方法主要有沉淀法[8-9]、溶剂萃取法[10-11]和吸附法[12]。

近年来，虽然铂、钯富集技术得到快速发展，但铂、钯收率较低，工艺较为繁琐。福建某铜冶炼稀贵厂采用卡尔多炉熔炼系统处理铜阳极泥，年处理量约为2 500 t。在电解银过程中，大量铂、钯进入电解液，后续收率较低。根据企业实际生产需求，试验研究了用椰壳炭富集银电解液中的铂、钯，探索经济有效的铂、钯回收工艺，以期为含铂、钯物料的综合回收提供可供选择的技术。

1 试验部分

1.1 试剂原料及装置

开路银电解液，成分见表1。

硝酸，分析纯；椰壳炭，6～20目。

锥形瓶，2 000 mL，250 mL；实验室高真空油泵，T242，美国圣斯特；水浴恒温振荡器，SHZ-A，常州华奥仪器制造有限公司。

表1 开路银电解液组成

1.2 试验方法

吸附试验：取1 000 mL系列含Pt、Pd银电解液置于具塞锥形瓶中，投加适量椰壳炭，然后放入振荡器中，在150 r/min速度下振荡一定时间，之后液固分离，测定水样中Pt、Pd金属离子质量浓度，分析不同条件下椰壳炭对Pt、Pd的吸附效果，确定最佳吸附条件。

解吸试验：取负载Pt、Pd椰壳炭10 g于具塞锥形瓶中，加入适量不同浓度的硝酸溶液，而后放入振荡器中，在150 r/min速度下振荡一定时间后进行液固分离，测定水样中Pt、Pd金属离子质量浓度，考察不同条件下解吸剂用量对负载Pt、Pd椰壳炭的解吸效果。

2 试验结果与讨论

2.1 用椰壳炭从银电解液中吸附Pt、Pd

2.1.1 电解液中Pt、Pd初始质量浓度对Pt、Pd吸附效果的影响

分别取1 000 mL Pt、Pd质量浓度不同的银电解液各5份，分别置于锥形瓶中，每个锥形瓶中均加入2 g椰壳炭，在振荡器中振荡吸附120 min后过滤分离，测定滤液中Pt、Pd质量浓度，计算椰壳炭吸附率。试验结果如图1所示。

图1 Pt、Pd初始质量浓度对Pt、Pd吸附效果的影响

由图1看出：随Pt初始质量浓度升高，椰壳炭吸附容量升高，Pt吸附率逐渐下降；当Pt初始质量浓度为6.28 mg/L时，Pt吸附率为81%以上，椰壳炭吸附容量为2.5 mg/g；Pt初始质量浓度为12.85 mg/L时，吸附容量为3.9 mg/L，但Pt吸附率仅61.2%。同样，随Pd初始质量浓度升高，椰壳炭吸附容量升高，Pd吸附率降低；Pd初始质量浓度为49.71 mg/L时，Pd吸附率最高为23.32%；Pd初始质量浓度为78.5 mg/L时，吸附容量为7.59 mg/g。

2.1.2 椰壳炭加入量对Pt、Pd吸附效果的影响

溶液体积1 000 mL，Pt质量浓度8.15 mg/L，Pd质量浓度69.53 mg/L，加入不同质量椰壳炭，在振荡器中振荡吸附120 min后过滤分离，测定吸附后液中Pt、Pd质量浓度，计算Pt、Pd吸附率。试验结果如图2所示。

吸附率：—▲—Pt；—●—Pd；尾液中ρB/(mg·L-1)：—◆—Pt;—■—Pd。

由图2看出：随椰壳炭加入量增多，Pt、Pd吸附率迅速提高；椰壳炭加入量为2 g时，Pt、Pd吸附率分别为78.82%和19.9%；椰壳炭加入量为14 g时，Pt、Pd吸附率分别升高至98.40%和86.32%，此时，尾液中Pt、Pd质量浓度分别降至0.13 mg/L和9.51 mg/L；继续增大椰壳炭加入量，Pd吸附率稍有提升，但Pd吸附率几乎不变。综合考虑，确定椰壳炭的适宜加入量为14 g。

2.1.3 吸附时间对Pt、Pd吸附效果的影响

溶液体积1 000 mL，Pt、Pd质量浓度分别为8.15 mg/L和69.53 mg/L，加入14 g椰壳炭，在振荡器中振荡吸附一定时间后过滤分离，测定吸附后液中Pt、Pd质量浓度，计算Pt、Pd吸附率。试验结果如图3所示。可以看出：在吸附初期，随吸附时间延长，Pt、Pd吸附率提高明显；吸附20 min时，Pt、Pd吸附率分别为52.31%和39.62%；吸附100 min时，Pt、Pd吸附率分别提高至98.31%和85.89%；之后，再延长吸附时间，Pt、Pd吸附率提高不明显。综合考虑，确定适宜的吸附时间为120 min。

吸附率：—▲—Pt；—●—Pd；尾液中ρB/(mg·L-1)：—◆—Pt;—■—Pd。

2.2 从负载Pt、Pd的椰壳炭上解吸Pt、Pd

在上述最佳吸附条件下获得负载Pt、Pd椰壳炭300 g，用硝酸溶液进行解吸。

2.2.1 硝酸质量浓度对Pt、Pd解吸效果的影响

取5份负载Pt、Pd椰壳炭各10 g于锥形瓶中，分别加入100 mL不同质量浓度的硝酸溶液，将锥形瓶置于振荡器中振荡120 min后过滤分离，测定解吸液中Pt、Pd质量浓度，计算Pt、Pd解吸率。试验结果如图4所示。

解吸率：—▲—Pt；—●—Pd；解吸液中ρB/(mg·L-1)：—◆—Pt;—■—Pd。

由图4看出：随硝酸质量浓度提高，Pt、Pd解吸率迅速升高；硝酸质量浓度为40 mg/L时，Pt、Pd解吸率分别为17.26%和21.6%；硝酸质量浓度为160 g/L时，Pt、Pd解吸率分别达89.34%和93.32%。综合考虑，确定适宜的硝酸质量浓度为160 g/L

2.2.2 液固体积质量比对Pt、Pd解吸效果的影响

取5份负载Pt、Pd的椰壳炭各10 g于锥形瓶中，分别加入不同体积质量浓度为200 g/L的硝酸溶液，将锥形瓶置于振荡器中振荡120 min后过滤分离，测定解吸液中Pt、Pd质量浓度，计算Pt、Pd解吸率。试验结果如图5所示。

由图5看出：随液固体积质量比增大，Pt、Pd解吸率提高，但解吸液中Pt、Pd质量浓度降低；当液固体积质量比为4∶1时，Pt、Pd解吸率分别为79.4%和78.5%，解吸液中Pt、Pd质量浓度分别为113.1 mg/L和839.9 mg/L；当液固体积质量比为12∶1时，Pt、Pd解吸率分别提高至91.96%和96.08%，但解吸液中Pt、Pd质量浓度分别为43.7 mg/L和342.7 mg/L。综合考虑，确定液固体积质量比以12∶1为宜。

2.2.3 解吸时间对Pt、Pd解吸效果的影响

取6份负载Pt、Pd椰壳炭各10 g于锥形瓶中，加入80 mL 200 g/L的硝酸解吸剂，将锥形瓶置于振荡器中振荡不同时间后过滤分离，测定解吸液中Pt、Pd质量浓度，计算Pt、Pd解吸率。试验结果如图6所示。

解吸率：—▲—Pt；—●—Pd；解吸液中ρB/(mg·L-1)：—◆—Pt;—■—Pd。

由图6看出：随解吸时间延长，Pt、Pd解吸率明显提高；解吸20 min时，Pt、Pd解吸率分别为41.36%和54.31%；解吸80 min时，Pt、Pd解吸率迅速提高至86.95%和91.65%；之后，继续延长解吸时间，Pt、Pd解吸率仅缓慢升高并趋于稳定。综合考虑，确定解吸时间以100 min为宜。

3 工业试验

在小型试验基础上，于福建某铜冶炼稀贵厂进行工业应用试验。试验采用内径0.4 m、高1.5 m的吸附柱，内装110 kg椰壳炭。开路银电解液约500 L全部通入吸附柱，电解液中Pt、Pd质量浓度分别为6～12 mg/L和45～90 mg/L。吸附和解吸试验结果如图7、8所示。

图7 吸附时间与流出液中Pt、Pd质量浓度之间的关系

图8 解吸液流出量与Pt、Pd质量浓度之间的关系

由图7看出：吸附初期的10 d内，流出液中Pt、Pd质量浓度很低，大部分金属被吸附；随吸附时间延长，流出液中Pt、Pd质量浓度逐渐升高；吸附至23 d时，椰壳炭中Pt接近饱和，吸附至25d时，椰壳炭中Pd接近饱和。

由图8看出:解吸初始阶段，Pt、Pd解吸液中金属质量浓度均达最大值，分别为3.54 g/L和62.12 g/L；随解吸液流出量增加，Pt、Pd质量浓度逐渐下降；解吸液流出量为50 L时，Pt、Pd质量浓度分别为0.136 g/L和2.63 g/L，解吸较完全。

4 结论

用椰壳炭从开路银电解液中富集Pt、Pd是可行的，工业试验证实效果较好，Pt、Pd吸附率分别达98%和85%；用质量浓度大于160 g/L的硝酸溶液可有效解吸Pt、Pd，解吸液中Pt、Pd质量浓度分别可达3.54 g/L和62.12 g/L，富集效果较好。该方法装置简单，投资小，操作方便。

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Research on Enriching Pt and Pd Using Coconut Shell Charcoal From Silver Electrolyte

CHEN Hang1,2，ZHANG Yongfeng1，WU Jianhui1，ZHONG Shuiping1,2,3，LIN Hongfu1，ZHANG Huanran1,2，LIU Jianqiang1，WANG Jun’e1,2

(1.ZijinMiningGroupCo.，Ltd.，Shanghang364200，China; 2.StateKeyLaboratoryofComprehensiveUtilizationofLow-gradeRefractoryGoldOres，Shanghang364200，China; 3.SchoolofMetallurgyandChemicalEngineering，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，Ganzhou341000，China)

Based on the characteristices of low concentration and difficult recycle of Pt and Pd in silver electrolyte，the coconut shell charcoal was used to enrich Pt and Pd.The bench-scale tests show that the absorption of Pt and Pd are over 98% and 85%，respectively，at the conditions of liquid-to-solid ratio of 72∶1 and adsorption time of 120 min.When the loading Pt and Pd coconut shell charcoal is desorbed using 200 g/L nitric acid solution at the conditions of liquid-to-solid ratio of 8∶1，desorption time of 80 min，the desorption rate of Pt and Pd are 86.95% and 91.65%，respectively.The commercial test results show that the Pt and Pd in the electrolyte can be enriched to 3.54 g/L and 62.12 g/L.

platinum;palladium;coconut shell charcoal;silver electrolyte

2016-09-29

陈杭(1989-)，男，福建三明人，硕士，助理工程师，主要研究方向为金、铜的湿、火法冶炼。

TF83;X703

A

1009-2617(2017)03-0222-05

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.03.013