贵金属二次资源回收研究

李亚东，范兴祥，徐 征，姚春玲，张金梁

（1.昆明冶金高等专科学校冶金与矿业学院，云南昆明 650033；2.昆明市稀散及贵金属资源综合利用重点实验室，云南昆明 650033；3.稀散及贵金属二次资源综合回收及深加工应用技术协同创新中心，云南昆明 650033；4.红河学院 化学与资源工程学院，云南蒙自 661199）

1 贵金属的定义

贵金属主要是金、银和铂族金属等8种金属元素，贵金属往往具有较强的化学稳定性，使得贵金属不易和其他物质发生化学反应。在贵金属中最为人们所熟知的就是金，金作为货币的一般等价物是人们日常货币价值衡量的尺度。而在工业用途中也有着重要的作用。在工业中黄金可以用于太空飞船防红外镀膜层、焊接触点材料等，白银主要用于电工，如大工电闸触电，而铂主要用于热电偶化学电极催化剂等方面，顺铂是目前已知最有效的抗癌药物。贵金属因为其稀有性、难开采的特点导致贵金属的应用成本比较高，所以通过二次回收贵金属，就可以有效地实现贵金属的再流通，从而降低成本，节约资源，二次回收贵金属是工业过程中必不可少的模块。我国贵金属储量低，而且现代工业发展又需要不断开采贵金属，使得我国现代贵金属的资源更加缺乏。富含贵金属的废弃物种类繁多，诸如电路板、手机配件等，这就使得回收贵金属成为弥补贵金属不足的重要途径。

2 回收贵金属的意义

2.1 实现金属矿产资源的有效利用

随着人类文明的发展与进步，现代人们意识到地球资源的开采是有上限的，在贵金属难以人工合成的现代社会，节约资源成为了化工企业的追求之一。通过回收贵金属就可以更加有效地实现贵金属矿产资源的利用，就可以让贵金属充分发挥自身的作用。在现代社会通过回收就能实现贵金属系统的循环，实现绿色可持续发展。化工企业都要专注于贵金属的回收再利用，一方面是考虑到地球资源的有限性，一方面也是为了追求经济效益的最大化。

2.2 降低贵金属相关产业生产能耗

冶金的能耗很高，原生金属的生产目前还是以火法为主，这种方式对于能源的消耗是十分严重的。这就使得企业不仅经济方面的成本高，而且还可能造成污染和能源浪费。企业发展追求的是利益的发展，这也就要企业能够降低成本，实现金属的利用和循环。从地球资源的角度出发，现代金属的回收则会降低开采的总量，这就减少了其他资源的浪费，地球的矿产资源、石油资源等都是难以再生的，在节约金属的同时也需要节约其他资源，为地球经济可持续发展奠定坚实的基础。二次回收贵金属有效地避免了这些缺点和问题，企业运用更加低成本的方法就可以实现贵金属的回收和循环，并且大幅降低生产能耗，实现企业的健康发展，也为地球的持续发展作出了贡献。

2.3 有效保护环境，减少污染

贵金属的开采和冶炼非常消耗能源，而且随着地球自然资源的日益匮乏，开采贵金属就要消耗更多的人，能源不仅会增加投资成本，而且造成的污染也更加严重，所以通过贵金属的二次回收利用就可以有效地降低成本，减少不必要的程序，实现资源的利用从而有效地降低能源消耗，实现保护环境的目的。回收贵金属不仅可以使得金属资源有效利用，也能够有效减少其他方面的投入，实现绿色经济发展，实现环境的保护。在如今推行绿色可持续发展的理念下回收贵金属就变得更加重要。

3 贵金属二次资源回收主要技术分析

3.1 火法处理技术

火法处理的基本原理是利用冶金炉高温加热，剥离非金属，使贵金属熔融于其他金属熔炼物料或熔盐中，再加以分离。火法处理具有的最大优点就是操作简单、回收率高。但是相对而言，火法处理技术更加消耗能源，对环境造成的污染也更大，火法容易产生有害气体和固体废弃物，而有害气体的治理和废弃物的处理也是火法技术中比较麻烦的环节，尤其是在当今环境保护的发展理念下，火法处理技术已经逐渐被时代淘汰。

3.1.1 铅捕集

铅捕集是指以铅为捕集剂，通过还原反应捕集贵金属，之后再将生成的粗铅和贵金属分离。粗铅需要在灰吹炉或者转炉中进行氧化反应，或者可以将粗铅进行电熔，产生富含贵金属的产物，从而实现贵金属的回收。该法的缺点是处理时间长，且氧化物易发挥，而含铅的氧化物对于工作人员的危害很大。

3.1.2 铜捕集

铜捕集法需要用铜作为捕集剂，将贵金属废料和铜或者铜氧化物和还原剂进行还原反应，从而实现贵金属的分离。铜捕集法需要使用电炉在高温下使其发生氧化还原反应，产生的熔炼渣中蕴含丰富的贵金属。铜捕集分离效果较好，贵金属的损失率也低，但是处理周期长，而且试剂使用量大。贵金属损失量也高，这就导致铜捕集成本更高，造成的污染也更严重。

3.2 湿法处理技术

湿法处理技术指的是运用强酸等化学物品，对金属物混合物进行溶解，得到其中金属与非金属的溶解液，之后再采用化学方法将其还原成贵金属。湿法处理技术要经过浸出液的沉淀、置换、离子交换等从液相中分离金属。湿法处理技术相对于火法处理技术来说生产工艺更加多样化，同时不同的处理技术也具有不同的优势，湿法处理技术是当今回收贵金属的主要方法。

3.2.1 氧化还原法

氧化还原法是使用最为广泛的贵金属回收技术。氧化还原法主要通过强氧化剂辅助浸出金属溶解液，再通过氧化还原反应得到金属。氧化还原法具有操作性简单、周期短和能源消耗低的优点。但是在回收贵金属的过程中所产生的废液，可能会造成更加严重的二次污染。

3.2.2 电解法

电解法是利用金属电极电位的不同，实现电机分离，在还原剂的作用下使贵金属重离子态还原成单质态沉降下来，从而达到提纯的目的。电解法相对于其他处理方法来说，回收率高，而且不会造成很高的污染，经济成本相对也低，是金属回收中一种值得推广的回收技术。

3.2.3 离子树脂交换法

离子树脂交换法是当今回收重金属的一项新技术。离子树脂交换法最早用于水的净化处理。通过溶液中贵金属发生的离子反应，从而实现了金属的吸附。离子树脂交换法可以通过多种树脂的使用来实现离子反应。诸如，阳离子反应、阴离子反应、螯合反应，不同树脂的使用效果也各不相同，需要结合溶液性质、金属性质进行选择，该法具有回收率高、化学稳定性强、可重复利用等优点

3.2.4 氰化法

氢化法的应用主要在于炭浆法的使用，在炭浆法中需要在氰化矿浆中加入活性炭，可以吸附溶解金。该法本质上属于物理吸附法，同时也对活性炭提出了更高的要求。这种方法虽然具有回收率高、环保的优点，但是同时也具备成本高，准备阶段复杂的缺点。

3.3 微生物处理法

微生物处理法是现代贵金属回收专业中出现的新型技术。微生物处理法运用微生物如藻类、酵母菌、霉菌等生物对溶液中的金属离子进行吸附，通过吸附实现贵金属的回收。它的原理是基于金属离子与微生物细胞表面官能团之间的反应。微生物对金属离子的吸附也分为物理和化学两种方式。

3.3.1 静电相互作用

微生物细胞表面载有静电离子，它可以与溶液中的金属离子发生静电反应，从而达到吸附的作用，通过增加微生物表面离子结合位点的方式可以提高微生物回收贵金属的效率。

3.3.2 离子交换

微生物利用细胞内的结构可以实现细胞离子与溶液中的金属离子的交换，从而降低溶液中的金属离子浓度，实现贵金属离子的收集，用于离子交换的微生物通常是酵母菌和霉菌。

3.3.3 氧化还原

在微生物中有一部分细菌具有氧化还原的功能。具有氧化还原功能的细菌可以和金属溶液发生反应，将金属离子还原成为颗粒沉淀物，在实践经验中，一些菌种可以有效地将银离子还原成银。

3.3.4 表面络合

微生物的细胞壁主要由甘露聚糖、葡聚糖、蛋白质和甲壳质组成，这些组成中的磷酰基、羟基、羧基、硫酸酯基、氨基和酰胺基等基团可以与金属离子配位络合，从而完成金属的吸附。微生物回收贵金属更加环保，但是当前技术还不发达，需要更多的探索。

4 贵金属资源回收展望

在现代绿色发展的前提下，工业企业需要更高水平地利用资源，保护环境，寻找更加环保和高效的金属回收方法。以后的贵金属回收需要重视以下几点：

1）降低成本的同时保护环境。在现行重金属回收方法中企业会选择更加低成本的处理方法，但是也需要重视环境的保护。在当今环境情况越来越严峻的今天，企业必须在发展技术的同时保护环境，实现可持续发展。

2）提升回收率。在当今技术发展领域，一些方法确实在研究中获得了很高的回收率，但是现行企业发展出于经济效益等方面的考虑，并没有在实践中大规模实现应用，这就使得贵金属的回收没有实现高效率的转化。

3）物料综合利用。在二次回收贵金属的过程中会产生一些其他的废料，这些废料中蕴含的资源如何实现二次利用是现代企业面临的挑战，通过废料的回收使用不仅能够节约资源，也能够降低资源成本。

5 结束语

贵金属的二次回收和利用是现代科学发展的重要领域，在矿产资源越来越稀缺的今天，稀缺的贵金属必须得到充分利用。国家发展要重视贵金属的回收与使用，同时也要响应环境保护的需求，通过多样化的回收方式降低污染，提升回收率。通过多样化的手段实现回收效率的提升，真正做到贵金属的充分利用。