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金盐的行业技术和制作方法优劣势对比

发布日期:2019-04-24 16:16 浏览次数:

  分享一下金盐行业内的金盐产业技术和实用的金盐制作方法,通过优势和劣势的对比,找到金盐生产商所对应且适合自己的发展方向。

 

研究了现有5种金盐生产技术的特点,侧重进行了不同方法的产品质量与生产成本比较。介绍了新技术—控制电位直接合成氰化亚金钾方法的主要优点,生产设备概况,及可能的经济效益。 

    1、引 言 

    金盐学名氰化亚金钾,化学式为KAu(CN)2,是使用量最大的黄金化工产品。 

    金盐是镀金的主要原料。镀金工艺主要用于电子、轻工行业。上规模的黄金电镀摆件厂、接插件厂和专业镀金厂,金盐的年使用量.常在数百千克以上。国内金盐用户主要集中在沿诲经济发达地区,年使用量约300吨。 

    当前国内使用的优质金盐多为进口,产地有瑞士、德国、南非和香港等。国外金盐生产商多为贵金属原料供应商,其资金雄厚,质量稳定,具有相当规模。 

    国内由于黄金长期地受到计划管理,原有的金盐生产企业,多为人民银行定点的试剂厂、校办工厂和研究所等。由于缺少市场竞争,共同特点为:规模小,技术落后,产品质量差。 

    近年来,为迎接黄金市场的开放,国内也有不少金矿、黄金冶炼厂陆续涉足金盐的生产与销售。但迄今为止,尚未见有形成规模者,主要原因为产品质量差,缺乏市场竞争力。 

    镀金行业要求使用高质量金盐,国内生产的金盐普遍质量较差,优质金盐主要依赖进口。金盐的质量主要在于产品的纯度,金盐的纯度通常用金盐中金的质量分数表示[2]。理论计算金盐中金的质量分数为68.367%。金质量分数为68.3%,对应纯度为99.9%;金质量分数为68.2%,对应纯度只有99.75%。金盐中金质量分数越高,金盐纯度越高,所含杂质越少。市场公认的优质金盐中金的质量分数为68.3%。 

    金盐竞争力的核心在于质量与价格。科学技术是第一生产力,生产技术决定产品质量与生产成本。公司研究了现有金盐生产技术的主要优缺点,并重点介绍新技术——控制电位直接合成氰化亚金钾的方法。 

    现有金盐生产技术有5种:雷酸金法、氰化亚金法、隔膜电解法、鼓氧氰化法和控制电位直接合成法。其中,雷酸金法、氰化亚金法是国内生产金盐的传统技术;隔膜电解法是国外生产金盐的主要方法,近年来在国内已陆续应用;鼓氧氰化法与控制电位直接台成法是国内近年出现的新方法。 

    2、传统的雷酸金法和氰化亚金法将逐渐被淘汰 

    雷酸金法是生产金盐最古老的工艺,是国内原先生产金盐的主要方法。生产流程为:金(粉、片)——王水溶解——驱赶硝酸——稀释——氨水沉淀——蒸发赶氨气——抽滤洗涤——氰化溶解——过滤去杂质——蒸发浓缩——冷却结晶——离心分离—烘干。其优点为技术成熟,不使用特殊的专用设备。其缺点为产品纯度低,达到金质量分数为68%即需反复结晶。另外的缺点为生产周期长,成本高。生产过程中黄金损耗率一般在0.6%,左右,仅此一项,即相当于每克金盐增加成本0.35元。 

    氰化亚金法可认为是雷酸金法的改进。生产流程为:金(粉,、片)——王水溶解——驱赶硝酸——稀释——沉淀——氰化——盐酸酸化——过滤洗涤——氰化溶解——蒸发浓缩——冷却结晶——离心分离——烘于。该方法的关键在于酸化析出氰化亚金,从而与大部分杂质分离,故称为氰化亚金法。所得产品纯度较高,金质嚣分数可达68.2%。该方法的缺点是氰化亚金析出缓慢,工艺流程长,生产成本高。 

    上述两种传统工艺的共同缺点在于产品纯度低,不能生产出市场认可的金质量分数为68.3%的优质金盐。另外,生产周期长,成本高,难以大规模生产,不能适应市场的需要。笔者认为,这两种工艺,技术已经成熟,纵有局部改进,亦属小修小补;不会有根本性改变。可以预见,除个别场合偶尔用于镀金用户的自制自用外,将很快退出大规模金盐生产行列。 

  金盐行业中的金盐生厂商

  3、隔膜电解法将逐步完善 

    隔膜电解法采用纯金为阳极,不锈钢为阴极;KCN溶液为阳极液,KOH溶液为阴极液;用隔膜隔开阳极液与阴极液,通直流电后纯金阳极溶于KCN生成金盐。其生产流释为:纯金——碾片、制粒——电解造液——母液过滤——蒸发浓缩——冷却结晶——洗涤——烘干。 

    隔膜电解法又分为陶瓷隔膜电解法和离子交换膜电解法。陶瓷隔膜选择性差,效率低,难以规模生产。实际应用于产品生产的是离子交换膜电解法,性能良好的离子交换膜是该方法的关键。 

    隔膜电解法是国外生产金盐的主要方法。其优点是产品质量较高,一次结晶产品中金的质量分数在68.1%以上,反复结晶后产品中金的质量分数可达68.3%;不足之处是生产速度慢,电解造蔽需要24h左右,给管理带来不便。 

    隔膜电解法的产品质量与生产速度间存在矛盾。增大电流可缩短生产时间,但易造成阳极局部过电位引起副反应;提高温度可缩短反应时间,增加母液浓度,但同时也增加了氰化钾的热分解;二者均使母液质量降低。另外,电解法的终点亦需控制好,否则会产生阳极残金太多,或母液游离氰过高的现象。 

    隔膜电解法在国内已有多家使用。由于生产规模较小,设备简陋,其水平与国外大公司相比仍存在差距。主要差距为:①产品质量。产品中金质量分数一般为68.2%或68.25%,尚不能保证68.3%。②膜性能差,寿命短,降低产品的直收率。残液中,,需要回收的黄金高达投料量的10%。③过滤、浓缩、结晶等附属设施有待完善。④产品检测手段不完全。我们认为,随着市场竞争及生产规模的扩大,上述差距将逐步缩小,隔膜电解技术及设备将逐步完善。 

    4、鼓氧氰化法2004-11-1 

    鼓氧氰化法的原理是金在有氧存在时可溶于氰化钾溶液:

4Au+02十8KCN十2H20=4KAu(CN)2+4KOH 

    该反应为黄金选冶技术人员所熟知,早在1885年即在南非用于提取矿石中的金。近年来,由于雷酸金法的产品质量差和隔膜电解法的设备昂贵,有人研究用该方法生产金盐。其生产流程为;超细金粉——鼓氧氰化——蒸发浓缩——过滤——结晶——洗涤——烘干。为了缩短反应时间,使用超细金粉为原料。超细金粉可在化学法制粉时加入聚乙烯醇(PVA)或者聚乙烯吡咯酮(PVP)防止金粉团聚而得。鼓氧氰化的工艺条件为:反应温度80℃,金粉过量10%,空气预先

净化,反应时间,48h,此时反应混合物中的游离氰小于2%。 

鼓氧氰化法的优点是不需要特殊设备,产品质量优于雷酸金法。其缺点为母液合成时间更长(鼓氧氰化48h,隔膜电解24h),金损耗大(金损耗0.3%,与隔膜法相当),直收率低(金粉过量10%,与隔膜法相当)。由于反应时间太长,氰化钾在80℃高温下分解显著,影响产品质量。如果用纯氧代替空气,改进气体分散效果,使用加压反应设备,应能有所改善。我们认为,纵有改进,其技术经济指标总体上不及隔膜电解法,有待于发展。 

    5、新技术——控制电位直接合成氰化亚金钾 

    控制电位直接合成氰化亚金钾是笔者发明的金盐生产新技术。其生产流程为:纯金粉——控制电位合成母液——过滤——结晶——洗涤——干燥。新技术是直接合成法的突破。通过控制金的氰化溶解电位,便反应条件最优化,抑制了副反应,直接生产出高浓度优质母液,从而大幅度提高了金盐的生产效率和产品质量,具有理想的技术经济指标。 

    新技术具有下述特点: 

    (1)产品质量好,纯度高。母液一步结晶,所得产品中金的质量分数即达68.3%以上。 

    (2)生产效率高。母掖合成只需1h。所得母液每升含金盐300g以上,不必浓缩,直接结晶。 

    (3)生产周期短,便于管理。从开始合成到第一批金盐烘干只需4h左右,可以做到上班投产,下班金盐入库。 

    (4)材料消耗少,能耗低。生产每克金盐的材料费(除黄金外)、能耗费为0.10元。 

    (5)设备体积小。年产3-5t的金盐合成设备容积仅需15L。同样生产能力的隔膜电解设备容积在200L以上。 

    (6)黄金损耗少,生产成本低。设备紧凑,体积小,工艺简单,周期短,因此黄金损耗少。实际生产时损耗约为0.1%,比较雷酸金法的0.6%,隔膜电解法的0.3%,鼓氧氰化法的0.3%,可以显著降低生产成本。 

    (7)直收率高 需要回收的黄金仅占2%。 

    (8)设备寿命长。不使用隔膜,设备无易损件,寿命长。 

    新技术巳在河南三门峡、天津、江苏泰州等地用于金盐的批量生产。实测产品中金的质量分数为68.32%——68.34%,可替代进口,用于高质量镀金,得到用户好评。 

    新技术,已获得中国发明专利并已提出国际申请。 

    6、金盐生产技术比较 

  (1) 不同生产工艺的技术经济指标对比结果见表(1) 

  (2) 新技术与隔膜电解法对比结果见表(2) 

  (3) 实际产品的质量对比 

     各企业实际生产的产品的质量对比结果见表3 

    对比表3中结果可见,新技术产品质量好,生产速度快,成本低,优势显著。 

    7、新技术生产设备简介 

    整套生产设备包括3个部分:金盐生产设备、制粉设备和辅助设施。为了降低生产成本,制粉设备可使用粗金为原料,采用专门技术,制取高纯度金粉。 

    如果金盐的生产能力为班产15kg,黄金制粉能力为班产10kg,整套设备为: 

    (1)金盐生产专用设备为。 

金盐合成——母液过滤——结晶——洗涤——浓缩——金盐烘干。 

    (2)制粉设备为。 

溶解——冷却——过滤——除杂——还原——洗涤——干燥。 

    (3) 辅助设施。 

操作台,排风罩 ,纯水设备 ,天平 ,金回收、废水废气 ,分析化验 

    (4) 基础设施。 

房屋50M2以上,耗电40kW,有上下水等 

结 语 

      国家对金盐市场的开放,加上黄金市场的投入,金盐行业在未来会有大幅度的发展。金盐生产商必须与时俱进,掌握先进的金盐行业技术和制作方法才能在国际金盐市场上竞争,从而不被淘汰。 

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