CN107354308A

CN107354308A - 一种提纯金属金的方法

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Publication number: CN107354308A
Application number: CN201710632314.7A
Authority: CN
Inventors: 许良秋; 马晓红; 梁昊天
Original assignee: Individual
Current assignee: Longyan Huanmei New Material Technology Co ltd
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: CN107354308B

Abstract

本发明公开了一种提纯金属金的方法。该提纯金属金的方法包括以下步骤：(1)使粗金与碘单质和强碱在水相中发生氧化反应，形成含有溶解态金的金盐溶液；(2)使所述溶解态金和强碱在水相中发生还原反应，得到提纯金。在步骤(1)的溶解金的步骤中，加入胺螯合剂。本发明的提纯金属金的方法，首先将粗金同碘单质和强碱在水相中发生氧化反应，再将溶解形成的溶解态金以强碱在水相中发生还原反应。该溶解的产物除了溶解态金和水，无其它任何的废气产生。另外，本发明经提纯的金属金的纯度较高。另外，加入胺螯合剂通过与金螯合，提高了粗金的溶解速率。

Description

一种提纯金属金的方法

技术领域

本发明涉及金加工的技术领域，具体而言，涉及一种提纯金属金的方法。

背景技术

金的化学元素符号为Au，是一种软的，金黄色的，抗腐蚀的贵金。金使首饰业、电子业、现代通讯、航天航空业等部门的重要材料。

目前，对金属金的提纯方法主要有王水法、Boliden工艺(氯化法)、萃取法、电解法四种。四种方法的介绍如下表格：

以上现有技术中，提纯金属金的方法普遍存在废气废水量大，对环境的污染较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提纯金属金的方法，该方法更为环保，提纯的纯度较高。

一种提纯金属金的方法，包括以下步骤：

(1)使粗金与碘单质和强碱在水相中发生氧化反应，形成含有溶解态金的金盐溶液；

(2)使所述溶解态金和强碱在水相中发生还原反应，得到提纯金。

进一步地，步骤(1)中所述碘单质和以氢氧根计的强碱的质量之比为6～10。

进一步地，步骤(1)中所述氧化反应在加入能够与金发生螯合的胺螯合剂的条件进行，所述胺螯合剂的加入量为0.2～0.5，以金的质量为1计。

进一步地，步骤(1)中所述氧化反应的温度为50～60℃，氧化反应的时间为40～65min。

进一步地，步骤(1)中，所述水相的水用量为80～100L，以碘单质的质量为36kg计。

进一步地，步骤(2)中所述以氢氧根计的强碱和以金计的溶解态金的质量之比为0.5～0.9。

进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括除去金属杂质的步骤，所述除去金属杂质具体为，使所述金盐溶液为pH为9.5～10，而后去除所沉淀的固相。

进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)所述的强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

进一步地，所述粗金为粒度为100目以下的金粉。

进一步地，所述粗金的含银量≤10％，含金量≥70％。

本发明的提纯金属金的方法，首先将粗金同碘单质和强碱在水相中发生氧化反应，再将溶解形成的溶解态金以强碱在水相中发生还原反应。该溶解的产物除了溶解态金和水，无其它任何的废气产生。另外，本发明经提纯的金属金的纯度较高。

具体实施方式

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用之术语：

“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。

“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

本发明的提纯金属金的方法，包括以下步骤：

(1)使粗金在酸性下同含有氯离子和次氯酸离子的混合液发生氧化反应，形成含有溶解态金的金盐溶液；

(2)使所述溶解态金同还原剂发生还原反应，得到提纯金。

上述步骤(1)中，氧化反应的分二个历程进行，在第一个反应历程中，部分碘单质与强碱发生歧化反应，得到含有碘离子、碘酸根离子，该反应方程式为：6OH^-+3I₂＝5I^-+IO₃ ^-+3H₂O。需要说明的是，所成成的碘离子并非全部以I^-形式存在，I^-还可以与I₂结合形成I₃ ^-、I₅ ^-等形式。在第二个反应历程中，作为氧化剂的碘单质、作为络合剂的碘离子将金氧化，得到碘金酸离子[AuCl₄]^-，该反应方程式为：2Au^-+3I₂+2I^-＝2[AuCl₄]^-。

本发明中以碘单质和强碱作为反应原料，与碘单质和碘离子相比，极大地提高了金的溶解速率。其原因是，碘单质在强碱下反应所得到的I^-在反应的体系中是个逐渐地释放，也就是说，随着碘单质在强碱的氢氧根作用才会得到I^-，于此情况下，相对于I^-，碘单质便处于过量的状态，碘单质便会更容易地与I^-络合成I₃ ^-、I₅ ^-等形式(在I₃ ^-、I₅ ^-中存在单质态的碘和-1价的碘)，由此相当于提高了单质态的碘在水相中的溶解速率。在第二个阶段中，由于单质态的碘更好地分散在水相中，单质态的碘与金的接触面积就更充分，由此较快将金氧化的速率。

上述术语“溶解态金”是指金元素在水中呈溶解的化学形式，例如可包括简单金属离子、水合金属离子、羟基络合物、络合物离子。基于上述氧化反应的方程式，这里的溶解态金主要为[AuCl₄]^-。

上述粗金可以为金含量不低于70wt％的金，且含有银、铜、铁、铝、砷、铋、钠、锰、钠、硒、锑等一种或多种杂质。这些杂质在粗金中以单质的合金形式存在。对于银杂质而言，含银量较好地≤10％。容易理解的是，在粗金溶解的过程中，银、铜、铁等单质态的杂质也会被氧化成高价的氧化态。

粗金的形状可为块状金，也可以金粉。为获得较高的氧化反应的速率，粗金为粒度为100目以下的金粉。这里，为达到100目以下的粒度，可以采用高压水射流粉碎的方式进行粉碎。在以块状金为粗金的实施方案中，可首先将块状金熔化，再高压水射流粉碎进行粉碎。具体而言，采用型号为JTSWH-30的高压水雾化制粉设备，使粗黄金熔化，并利用高压水流雾化、凝固，时间为40～60min。

上述碘单质和强碱用量比可以根据理论反应比来确定。但较好地，碘单质和以氢氧根计的强碱的质量之比为6～10，例如6、6.5、7、8、9、9.5或10等。

为了提高粗金的溶解速率，步骤(1)中的氧化反应在加入能够与金发生螯合的胺螯合剂的条件进行。此处，胺螯合剂是具有至少二个胺基的胺类化合物。其通过与金原子的螯合作用，降低了金的氧化电位，保证了较快的溶解速率。另外一方面，胺螯合剂还可与碘单质形成分子加合物来提高金的溶解速率。

这里，胺螯合剂可以为链状多元胺，例如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等；或者可以为环状多元胺，例如哌嗪及其烷基取代物。

胺螯合剂的用量较为适宜地为0.2～0.5，例如0.2、0.21、0.22、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.48或0.5。

在步骤(1)中，至于粗金的用量不作限定，但较好的粗金的质量为1，以碘单质的质量为3.2～4为计，例如碘单质的质量为3.2、3.25、3.3、3.5、3.6、3.8、3.9或4等。

氧化反应可在搅拌的条件下进行，以使得反应更为均匀。至于搅拌的方式可采用机械搅拌，搅拌的转速可采用低速搅拌，例如100～300rpm。

氧化反应的温度以50～60℃为宜，例如50℃、55℃、58℃、59℃或60℃等。至于氧化反应的时间，以观测到粗金被完全溶解为准。时间可参考性地为40～65min，如40min、42min、45min、50min、52min、55min、60min、63min或65min等。

步骤(1)中的水相的水用量不作限定，水的作用是提供反应的场所。较为适宜地，水相的水用量为80～100L，例如80L、80.5L、81L、82L、85L、90L、95L、98L或100L等，以碘单质的质量为36kg计。

在步骤(1)之后并且在步骤(2)之前还包括除去金属杂质的步骤。至于除杂的方式可以根据公知的形式来进行，例如采用水沉淀法。较好地，使所述金盐溶液为pH为9.5～10，例如pH为，而后去除所沉淀的固相。

此处，可以理解的是，使金盐溶液为上述碱性的方式可以通过加入氢氧化钾等。在该碱性下，由于金盐溶液中存在氢氧根、碘离子，银杂质离子在会以碘结合成碘化银，也会与氢氧根结合成氢氧化银，由于碘化银的溶度积小于氢氧化银，因此银离子优先与碘离子得到碘化银沉淀。铜铁与氢氧根结合成氢氧化物的沉淀。

步骤(2)中，还原反应的方程式为：2[AuCl₄]^-+6OH^-＝2Au+7I^-+IO₃ ^-+3H₂O。该反应中，[AuCl₄]^-所存在的-1价态的碘会将+3价态的金还原。

此处，强碱的用量可以采用理论的用量。但较好地，以氢氧根计的强碱和以金计的溶解态金的质量之比为0.5～0.9，例如0.5、0.55、0.6、0.7、0.8、0.85或0.9等。这里，强碱可以采用阴极液。

经步骤(2)的还原反应后，可以对步骤(2)之后的混合液进行回收。例如可以将混合液进行电解，即微量未被还原的[AuCl₄]^-和银、铂、把沉积于阴极，混合液中所存在的碘离子在阳极被氧化为碘单质，其反应方式为为2I^--2e＝2I₂。混合液中所存在的碘酸根在阴极被还原成碘离子，其反应方式为为IO₃ ^-+3H₂O+6e＝6OH^-+I^-，这里阴极所产生的的碘离子再进入到阳极被氧化。槽电压3.8～4.3V，电流密度为150～230A/m²。电解槽可采用隔膜电解槽。

本发明未述及之处适用于现有技术。

下面给出本发明的具体实施例，但具体实施例仅是为了进一步详细叙述本说明，并不限制本发明申请的权利要求保护范围。

实施例1

步骤一、制粉。具体为，用型号为JTSWH-30的高压水雾化制粉设备，使粗黄金熔化，并利用高压水流雾化、凝固，时间为40～60min制成粒度不超过100目的粗金粉。

步骤二、溶解。具体为，将碘单质、氢氧化钾固体在水中溶解，其中，碘单质和以氢氧根计的氢氧化钾固体的质量之比为6，水相的水用量为80L，以碘单质的质量为36kg计。在溶解的溶液中投入上述粗金粉，并加入以金质量为1计质量为0.3的胺螯合剂，其中，粗金的质量为1，以碘单质的质量为3.2为计，再不断搅拌搅拌反应90min，金完全溶解。

步骤三、除杂。具体为，取入2摩尔/升的氢氧化钾溶液，调整pH为9.5，过滤除去碘化银和铜铁的氢氧化物，集中回收银。

步骤四、还原。具体为，向粗金溶解后并经除杂的溶液中加入氢氧化钾，其中，以氢氧根计的氢氧化钾和以金计的溶解态金的质量之比为0.854。

步骤五、原料循环再生。具体为，将步骤四得到的还原后液等比例放入隔膜电解槽，在槽电压3.8～4.3V、电流密度为150～230A/m²的条件下进行电解，阴极产生氢氧化钾溶液(用于溶金和还原)，阳极产生碘单质，返回用于溶金。

实施例2

步骤二、溶解。具体为，将碘单质、氢氧化钾固体在水中溶解，其中，碘单质和以氢氧根计的氢氧化钾固体的质量之比为10，水相的水用量为100L，以碘单质的质量为36kg计。在溶解的溶液中投入上述粗金粉，并加入以金质量为1计质量为0.2的胺螯合剂，其中，粗金的质量为1，以碘单质的质量为4为计，再不断搅拌搅拌反应90min，金完全溶解。

步骤四、还原。具体为，向粗金溶解后并经除杂的溶液中加入氢氧化钾，其中，以氢氧根计的氢氧化钾和以金计的溶解态金的质量之比为0.9。

实施例3

步骤二、溶解。具体为，将碘单质、氢氧化钾固体在水中溶解，其中，碘单质和以氢氧根计的氢氧化钾固体的质量之比为8，水相的水用量为90L，以碘单质的质量为36kg计。在溶解的溶液中投入上述粗金粉，并加入以金质量为1计质量为0.5的胺螯合剂，其中，粗金的质量为1，以碘单质的质量为3.6为计，再不断搅拌搅拌反应90min，金完全溶解。

步骤三、除杂。具体为，取入2摩尔/升的氢氧化钾溶液，调整pH为10，过滤除去碘化银和铜铁的氢氧化物，集中回收银。

步骤四、还原。具体为，向粗金溶解后并经除杂的溶液中加入氢氧化钠，其中，以氢氧根计的氢氧化钾和以金计的溶解态金的质量之比为0.7

实施例4

步骤二、溶解。具体为，将碘单质、氢氧化钾固体在水中溶解，其中，碘单质和以氢氧根计的氢氧化钾固体的质量之比为8，水相的水用量为100L，以碘单质的质量为36kg计。在溶解的溶液中投入上述粗金粉，并加入以金质量为1计质量为0.4的胺螯合剂，其中，粗金的质量为1，以碘单质的质量为4为计，再不断搅拌搅拌反应90min，金完全溶解。

步骤四、还原。具体为，向粗金溶解后并经除杂的溶液中加入氢氧化钠，其中，以氢氧根计的氢氧化钾和以金计的溶解态金的质量之比为0.61。

实施例5

步骤二、溶解。具体为，将碘单质、氢氧化钾固体在水中溶解，其中，碘单质和以氢氧根计的氢氧化钾固体的质量之比为8，水相的水用量为90L，以碘单质的质量为36kg计。在溶解的溶液中投入上述粗金粉，并加入以金质量为1计质量为0.35的胺螯合剂，其中，粗金的质量为1，以碘单质的质量为3.6为计，再不断搅拌搅拌反应90min，金完全溶解。

步骤三、除杂。具体为，取入2摩尔/升的氢氧化钾溶液，调整pH为9.8，过滤除去碘化银和铜铁的氢氧化物，集中回收银。

步骤四、还原。具体为，向粗金溶解后并经除杂的溶液中加入氢氧化钾，其中，以氢氧根计的氢氧化钾和以金计的溶解态金的质量之比为0.7

经测试，经本发明提纯方法提纯的金的纯度达到4～5N。杂质元素的含量如下表所述：

杂质元素	质量含量(×10^-4)
		Ag	3.6
Cu	0.2
		Pb	0.2
Fe	0.4
		Sb	0.2
Bi	0.2
		Ni	1.0
Pd	0.6
		Al	1.0
Mn	0.5
		Mg	0.8
Pt	0.3
		Sn	0.4
Ti	0.2
		Cr	0.2
Rh	0.3
		Zn	0.8
Cd	0.5
		Ir	0.4
Na	1.0
		As	0.2
Te	0.2
		Se	0.2

由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式选择等，落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种提纯金属金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)使所述溶解态金以强碱在水相中发生还原反应，得到提纯金。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碘单质和以氢氧根计的强碱的质量之比为6～10。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化反应在加入能够与金发生螯合的胺螯合剂的条件进行，所述胺螯合剂的加入量为0.2～0.5，以金的质量为1计。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化反应的温度为50～60℃，氧化反应的时间为40～65min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水相的水用量为80～100L，以碘单质的质量为36kg计。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，以氢氧根计的所述强碱和以金计的所述溶解态金的质量之比为0.5～0.9。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)之间还包括除去金属杂质的步骤，所述除去金属杂质具体为，使所述金盐溶液为pH为9.5～10，而后去除所沉淀的固相。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中和步骤(2)中所述的强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗金为粒度为100目以下的金粉。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗金的含银量≤10％，含金量≥70％。