从银电解阳极泥中回收铂和钯

1、从银电解阳极泥中回收铂和钯刘庆杰 曹秀红 贾玲 王星（中冶葫芦岛有色金属集团公司 辽宁葫芦岛125003）摘要：本文介绍了从银电解阳极泥中富集、提纯铂钯的基本过程和技术经济指标，阐述了影响铂钯回收率及质量的因素，并提出了解决的措施。关键词：银电解阳极泥 铂钯 富集 提纯recovering platinum and palladium from silver anode mudliu qingjie cao xiuhong jia ling wang xing(mcc huludao nonferrous metals group co. ltd. 125003 huludao)abstrac

2、t: this paper describes the basic process and the technical and economic target for enriching and purifying platinum and palladium from silver anode mud. after analyzed the influence factors of the recovery ratio of platinum-palladium and quality, this paper put forwards the solving methods.keywords

3、: silver anode mud; platinum-palladium; enriching; purifying1 前言 铂族元素在地壳中含量稀少，据统计，铂在地壳中约占2ppm。钯的含量更少，仅占0.1ppm。在自然界中，有色金属的硫化物、砷化物和硫砷化合物是铂族金属的载体矿物。在铜镍的硫化物中分布着世界97%的铂族金属。因此，铂族元素主要在铜、镍冶炼的过程中回收。在铜冶炼过程中，铂族金属元素如铂、钯和金银一起富集在铜电解阳极泥中，铜阳极泥经过硫酸化焙烧脱硒、酸浸脱铜、还原熔炼、氯化精炼、银电解精炼提银、氯化提金等工艺过程后，氯化提金后液经锌粉置换，铂、钯得到进一步富集，为铂钯的提取

4、创造了条件。2 铂钯提取的工艺过程2.1 铂的提取从铂钯精矿中分离和提纯金属铂的工艺过程：（1）铂钯精矿浸出；（2）中和；（3）氯化铵沉铂；（4）氯铂酸铵焙烧；（5）铂粉的洗涤、干燥。铂的提取工艺流程图见图1。铂钯精矿水溶液氯化滤 液 滤 渣返金氯化中 和滤 渣 滤 液返熔炼 沉 铂滤 液 滤 渣提钯原料焙 烧粗 铂提纯纯铂粉成品图1 铂提取工艺流程2.1.1铂钯精矿浸出金属铂的抗腐蚀性能很强，在不加热的情况下，任何一种酸均不能使金属铂发生反应。在加热状态下，只有硫酸能轻微溶解铂。在高温状态和氧化剂存在的条件下，铂能与卤化物发生络合作用，促使铂的溶解。钯的抗腐蚀较差，当存在氯化络合时，钯的溶解

5、变得非常容易。在钯铂渣浸出时，采用强氧化剂如氯气或氯酸钠。在盐酸介质中和一定的温度条件下使贵金属金、铂、钯和全部的贱金属氧化溶解而进入溶液中，铂钯渣中的银则生成氯化银留在渣中，从而实现金铂钯与银的分离。当浸出渣完全变白时，表明浸出已达终点，继续保温搅拌数小时，然后静止沉降。用虹吸法将上清液由加料口吸出，浸出渣由放渣口排出，自然过滤。滤渣用盐的溶液反复洗涤至无色，最大程度回收贵金属。化学反应方程式：3pt + 2naclo3 + 18hcl 3h2ptcl6 + 2nacl + 6h2o3pd + naclo3 +12hcl 3h2pdcl4 + nacl+3h2o2au + naclo3 +8

6、hcl 2hau cl4 + nacl +3h2o2.1.2中和金属铂抗腐蚀能力强，难于氧化溶解。在浸出的过程中需要在酸性介质和强氧化气氛下，才能获得较高的浸出率。氧化剂一般采用液氯和氯酸钠。由于氯酸钠是固体，使用方便。因此，一般使用氯酸钠作氧化剂。氯酸钠的氧化性强弱与介质的酸度有关，介质酸性越强氯酸钠的氧化性越强，金属铂的浸出率越高。在整个浸出过程，保持较高的酸度有利于金属铂的浸出，而酸度高，对沉铂造成不利的影响。在氯化铵沉铂，需要将介质的酸度降至合理的范围。降酸的方法是在一定温度条件下，通过加入饱和氢氧化钠溶液来实现的。中和后液自然过滤，滤渣用稀盐酸水洗至无色。2.1.3氯化铵沉铂氯化铵与

7、氯铂酸、氯亚铂酸可以相互作用，生成氯铂酸铵。氯铂酸铵是一种淡黄色物质，仅能少量溶于热水中，而在冷的氯化铵水溶液中的溶解度很小。而氯亚钯酸铵很容易溶解在水中，从而实现铂、钯的分离。氯化铵沉铂时，向中和后液中加入氯化铵固体，直到加入氯化铵后不再产生黄色沉淀为止。然后将料液冷却至室温后，自然过滤，滤渣用10%氯化铵溶液常温洗涤23次，滤液和洗水富含钯，作为回收钯的原料。氯化铵沉铂化学方程式为：h2ptcl6 + 2nh4cl = (nh4)2ptcl6+ 2hclna2ptcl6 + 2nh4cl = (nh4)2ptcl6+ 2naclh2pdcl4 + 2nh4cl = (nh4)2pdcl4

8、+ 2hclna2pdcl4 + 2nh4cl = (nh4)2pdcl4+ 2nacl2.1.4氯铂酸铵焙烧氯铂酸铵焙烧分三个阶段：第一阶段升温至390时恒温2小时，此过程主要是为了脱除水分。第二阶段在450时恒温2小时，有大量的白烟和黄烟逸出。第三阶段在750时恒温3小时，生成灰色的海绵铂。焙烧过程的化学反应方程式：（nh4）2ptcl6 ptcl4 + 2nh4cl2ptcl4 2 ptcl3 + cl22ptcl3 2 ptcl2 + cl2ptcl2 pt + cl2总的化学反应方程式：3(nh4)2ptcl6 3pt + 16hcl + 2nh4cl+ 2n2自然冷却，将海绵铂磨碎

9、。由于经过一次焙烧所得的海绵铂杂质含量较高，必需进行提纯。粗铂的提纯方法：将粗铂进行氧化造液、中和、草酸除金、氯化铵沉铂、焙烧等工序。为了获得纯度较高的铂粉，需要反复进行提纯操作。经过34次提纯操作，铂粉的质量达到了国家2铂的标准。铂精炼过程中典型的化学成份见表1。表1 铂精炼过程中典型的化学成份（g/l）名称auptpdcupbbi铂钯矿0.84.00.10.40.22.40.21.20.10.40.45.0浸出液4.019.50.32.01.212.70.015.80.62.32.125.1中和液3.916.60.31.81.010.90.15.60.42.02.021.8沉铂液3.916

10、.60.10.21.010.90.15.60.41.92.021.8表 1海绵铂的国家标准牌号pt（含量不小于）杂 质 含 量（不 大 于）sisnpdrhiraucuagfenialpbhpt-199.990.0020.0030.0030.0030.0030.0030.0010.0010.0010.0010.0030.002hpt-299.950.005_0.020.020.020.020.0050.0050.0050.0050.0050.005hpt-399.90.01_0.030.030.030.03_0.010.010.010.0012.2主要经济技术指标 铂冶炼回收率90%氯酸钠 1

11、020 kg /kg.pt盐酸 100200 kg /kg.pt氯化铵 100200 kg /kg.pt草酸 1020 kg /kg.pt氢氧化纳 50100 kg /kg.pt3 钯的提取3.1 钯提取的工艺过程从沉铂后液中回收钯的工艺流程：（1）草酸除金；（2）氨水络合；（3）酸沉；（4）还原。钯的提取工艺流程见图2含钯溶液 草酸除金粗金粉 滤 液 返金氯化 氨 络 滤 液 滤 渣 堆放酸 沉滤 液 滤 渣 返锌置换 提纯 还 原钯 粉 滤 液 排放洗涤干燥 纯钯粉成 品图2 钯的提取工艺流程3.1.1草酸除金沉铂后液中，除富含钯外，还含有一定数量的金。为了回收金，采用向溶液中加入还原剂使

12、其从溶液中析出。可以使用的还原剂有：二氧化硫、氯化亚铁、草酸。草酸的选择性比较强，使用方便，还原产出的金粉质量较高，故多采用。化学反应方程式：2haucl4 + 3h2c2o4 = 2au + 6co2+ 8hcl3.1.2氨水络合 氨水络合的目的是除去料液中的杂质，其作用原理与水解作业类似。料液中的杂质元素如bi、pb等生成相应的氢氧化物或碱式盐沉淀，而料液中的钯先生成肉红色的沃凯连盐沉淀，然后在氨水的作用下调整ph值在89，肉红色沉淀溶解生成浅色的二氯四氨络亚钯溶液。若二氯四氨络亚钯中溶解杂质，颜色将由浅色变成绿蓝色，杂质含量越多，溶液颜色越深。根据二氯四氨络亚钯溶液的深浅，就可以判断溶液

13、除杂质情况。一般情况，为获得纯净的二氯四氨络亚钯溶液需要进行34次氨水络合除杂质。主要化学反应方程式：2h2pdcl4 + 4nh4oh = pd(nh3)4·pdcl4 + 4hcl + 4h2o2na2 pdcl4 + 4nh4oh = pd(nh3)4·pdcl4 + 4nacl + 4h2opd(nh3)4·pdcl4 + 4nh4oh = 2pd(nh3)4cl2 + 4h2o3.1.3酸化沉淀氨水络合时料液中pb2+、bi3+的等杂质容易水解而被除去，而ag+、cd2+、cu2+、ni2+、zn2+等与氨水的络合能力较强，不能水解而被除去。料液中的铑、

14、铱在氨水络合时被还原成三价盐，与钯一起进入溶液中，。这些杂质的存在能使海绵钯的质量恶化，故须进一步除去这些杂质。酸化沉淀是在酸性条件下，二氯四氨络亚钯转化成二氯二氨络亚钯黄色沉淀，而各种杂质仍留在溶液中。主要的化学反应方程式：pd(nh3)4cl2+ 2hcl = pd(nh3)2cl2+ 2nh4cl 酸化沉淀时，氨络合液中钯浓度控制在80 g/l，在常温下边搅拌边加入12m盐酸，盐酸的加入速度不宜过快，量不宜过多，防止温度升高。作业温度升高过快，会使沉钯不完全，影响钯的直收率。酸沉作业完成后，自然过滤。滤渣用稀盐酸溶液洗涤，再用氨水络合、酸化沉淀。为了获得质量好的海绵钯，氨水络合和酸化沉淀

15、反复进行34次。3.1.4还原从精制的二氯二氨络合亚钯中制取海绵钯通常采用两种方法：（1）煅烧与氢还原（2）水合肼还原。煅烧与氢还原是将精制的二氯二氨络亚钯烘干后，在马弗炉中进行高温煅烧，使其分解成氧化钯。氧化钯在高温下，用氢气还原成海绵钯。水合肼还原法是将精制的二氯二氨络亚钯用氨水络合溶解后，在5060用水合肼直接还原成海绵钯。主要化学反应方程式：2pd(nh3)2cl2 + n2h4·h2o = 2pd+ 4nh4cl+ h2o + n23pd(nh3)2cl2 3pd + 2hcl +4nh4cl+ n22pd + o2 2pdopdo2 + 2h2 pd + 2h2o由于水合

16、肼还原的工艺过程简单，省去了高温煅烧、氢还原过程，故多被采用。在水合肼还原时，先将溶液加热至5060，然后在搅拌的情况下，缓缓地加入水合肼。当加入水合肼后，溶液不再产生气体或溶液无色时，表明溶液中的钯已被还原完全。自然过滤后，钯粉经去离子水洗至中性后，在烘箱内干燥。干燥温度控制在90120，干燥时间4小时。采用水合肼还原法产生的海绵钯的质量达到了国家2海绵钯的质量标准。钯精炼过程中典型的化学成份见表2。表2 钯精炼过程中典型的化学成份（g/l）名称auptpdcupbbi除金后液0.270.1410.900.461.8221.86一次氨络液0.020.0610.4 0.051.820.007四

17、次氨络液0.0010.0235.310.0020.0070.001一次酸化液0.010.0570.650.040.0060.006二次酸化液0.0030.040.650.050.0020.0005三次酸化液0.0030.030.270.010.0020.0004还原后液0.00010.0030.0010.002微微表2海绵钯国家标准牌号pd（含量不小于）杂 质 含 量（不 大 于）sisnptrhiraucuagfenialpbhpd-199.990.003_0.0030.0020.0020.0020.0010.0020.0010.0010.0030.001hpd-299.950.005_0.

18、020.020.020.020.0050.0050.0050.0050.0050.005hpd-399.90.01_0.030.030.030.05_0.010.010.010.013.2主要经济技术指标钯冶炼回收率95%氯酸钠 1020 kg /kg.pd盐酸 100200 kg /kg.pd氨水 50100 kg/kg.pd水合肼 45kg/kg.pd草酸 1020kg/kg.pd4 问题探讨4.1 铂的直收率低铂钯渣经氧化浸出后，溶液中铂的含量在0.261.778g/l之间波动，加入氯化铵后，沉铂后液中铂的含量为0.0880.14g/l，铂的直收率为66.115%。造成铂的直收率低的原因

19、：（1）铂钯渣中铂的含量低，杂质含量高。为了获得较好的浸出效果，液固比控得比较大，致使浸出后液中铂含量浓度低，而在一定温度条件下，沉铂后液中铂的浓度基本是一个定值。（2）中和终点ph值控制不当，如ph值为1时，溶液中含铂量为0.36g/l，而ph值为1.5时，溶液中含铂量降至0.26g/l，铂的水解达到27.78%。中和前液铂的浓度越大，铂的水解率越高。（3）操作过程中洗涤次数多，洗水用量大，相应进入洗水中的铂量增加。（4）精炼次数多。进入中间物料中铂量增加。为了获得较高的铂的直收率，采取的措施：（1）将铂钯浸出后液加热浓缩，使溶液中含铂量提高到510 g/l。（2）严格控制中和终点ph值为1

20、.0，若ph值过高，用盐酸将溶液ph调至1.0。（3）适当地减少洗涤次数，降低洗涤用水量，洗涤用水可重复使用。（4）严格控制精炼次数。4.2 海绵钯还原过程冒槽的原因及防止在进行钯还原时，在5060加入水合肼，起初反应不明显，产生的气体少，随着水合肼加入量的增多，溶液剧烈反应，产生大量的气泡。使溶液从反应罐中溢出。造成冒槽的原因：二氯四氨络亚钯与水合肼的反应是放热反应，开始加入水合肼时，溶液温度低，反应的速度慢，产生的气体少。随着反应的进行，反应生成热使溶液温度逐步升高。温度越高，反应的速度越快，瞬间产生大量的氮气，使溶液从反应罐中溢出。为了防止冒槽事故的发生，还原时溶液的温度不宜过低，水合肼

21、的加入速度不宜过快。当溶液温度急剧升高，反应速度急剧增大时，应采取适当的降温措施。4.3 酸度对沉钯的影响酸化沉淀是向氨化后液中加入盐酸来调节溶液的ph值，使二氯四氨络亚钯转化二氯二氨络亚钯黄色沉淀，而各种杂质仍留在溶液中，达到除去杂质的目的。溶液ph值和溶液中钯的浓度关系见表3。表3 溶液ph值和钯的浓度关系ph值01.02.03.04.05.0钯的浓度（g/l）3.760.100.364.186.257.43沉淀率（%）66.7099.1196.8162.8044.6430.19表3中数据表明：溶液中ph值越高，沉钯后液中钯的浓度越高，而溶液中ph值低于1.0时，溶液钯的浓度成上升趋势。因此，在沉钯作业中，控制适当的ph值至关重要。生产资料表明，控制溶液ph值在1.01.5之间，可以获得较好的沉钯效果。4.4温度对沉钯的影响酸化沉淀时，随着盐酸的加入，如果盐酸加入过快或者盐酸过量太多，会使反应温度有所升高，致使沉钯不完全。溶液温度和溶液中钯的浓度关系见表4。表4 溶液温度和钯的浓度关系温度（）304050607080钯的浓度 （g/l）0.100.460.851.503.675.78沉淀率（%）99.0595.6291.9085.7165.05