CN112176196B - 一种金银铜合金分离提纯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金银铜合金分离提纯的方法，属于有色金属火法冶金提纯领域。该方法可由两种途径实现，途径一原则步骤：第一步将金银铜合金置于真空炉，在升温速率10～15℃/min，温度1100～1300℃，保温时间30～180min，炉内压强0.01～100Pa条件下真空气化分离，得到金银铜合金第一步真空气化分离挥发物粗银及残余物金铜合金；第二步以第一步真空气化分离残余物金铜合金为原料进行第二次真空气化分离，控制升温速率10～15℃/min，温度1300～1700℃，保温时间30～180min，炉内压强0.01～100Pa，得到第二步真空气化分离挥发物粗铜及残余物粗金。途径二原则步骤：将原料金银铜合金置于真空炉，在升温速率10～15℃/min，温度1300～1700℃，保温时间30～180min，炉内压强0.01～100Pa条件下真空气化分离，在坩埚内得到残余物粗金，在不同冷凝区域分别得到粗铜及粗银。本发明工艺流程短、无化学试剂消耗、无废水废气产生，绿色高效。

Description

一种金银铜合金分离提纯的方法

技术领域

本发明属于有色金属火法冶金及分离提纯领域，具体涉及一种金银铜合金分离提纯的方法。

背景技术

金、银均是是人类较早发现和利用的金属。金是抗腐蚀和稳定性最好的金属，具有良好的导电性和导热性，广泛应用在电子、通信、宇航、化工、医疗等领域。银是导电性、导热性、反射性最好的金属，也拥有良好的化学稳定性和机械性能，广泛应用在感光材料、装饰材料、工艺品、电接触材料、复合材料、合金焊料、银浆、能源工业、催化剂、医学药物、抗菌材料。

根据金的存在形式，金矿石可分为脉金矿石和砂金矿石。从金矿石提取金的方法主要有混汞法、氰化法、硫脲法，其他方法有液氯法、高温氯化挥发法、硫代硫酸盐浸出法等。从铜阳极泥提取金的方法有火法工艺流程、选冶联合处理工艺、全湿法工艺、火法-湿法联合工艺。金的精炼方法主要有电解精炼法、化学精炼法、溶剂萃取法、控电氯化精炼法、氯氨净化法。

在自然界，除少量银呈自然银、银金矿及金银矿外，银主要以硫化矿物的形态存在。从独立银矿中提取银的方法主要有氰化法、硫脲法。从铜阳极泥提取银的工艺主要有三大类：湿法—火法—电解联合工艺、全湿法工艺、选冶联合工艺；铅阳极泥提取银的工艺主要有火法—电解处理工艺、全湿法工艺、湿法—火法联合工艺。银的提纯方法主要有电解提纯、化学提纯、萃取提纯三种。

根据金、银的地球化学性质可知，金、银在地球上部岩石圈的产出方式与铜近似，金、银、铜均是亲硫的，因此在冶金过程中往往涉及到金银铜的分离。此外，工业中，金银铜合金主要用作精密电阻材料、轻负荷电接触材料、牙科材料、真空焊料、弹簧材料、饰品材料等，在金银铜合金的生产、熔炼、加工过程中，会产生大量的废料，因此，分离回收金银铜合金显得意义重大。

申请公布号为CN 109402402 A的发明专利公布了一种回收金银铜合金中金和银的方法，此方法包括以下步骤：一、将金银铜合金废料置于超声波反应釜内，然后向超声波反应釜内加入浓硝酸，超声浸出后过滤，得到滤液和滤渣；二、采用离子交换分离法对滤液进行离子交换分离，得到硝酸银溶液；三、采用电积法回收硝酸银溶液中的银；四、将滤渣溶解于王水中，赶硝后稀释，然后用氢氧化钠调节pH值，加入亚硫酸氢钠至无沉淀产生，煮沸反应后的溶液至溶液上清变为无色，过滤后用去离子水洗涤沉淀至中性，干燥后得到海绵金。此方法采用超声强化浸出、离子交换、电积、化学法等方法实现了金银铜合金废料回收金银，但存在流程长，消耗化学试剂多、产生废液等问题。授权公告号为CN 106282571 B的发明专利提供了一种锡铜金银废料的综合回收工艺，该工艺对锡铜金银废料先通过球磨再烘干再焙烧再粉碎处理，再通过分层次的提取分离，对锡、铜、银、金按顺序进行回收。该工艺共14个步骤，涉及球磨、焙烧、粉碎、熔炼、电解、萃取等诸多方法，用到了众多药品和试剂，流程冗长、操作复杂。申请公布号为CN 110512077 A的发明专利公布了一种铅阳极泥高效回收金银铋锑碲的方法，其中涉及金银铜合金的分离，采用的方法是金银铜合金经转炉精炼产出银阳极板转银电解工序，银电解阳极泥经硝酸除杂，王水分金二氧化硫还原产出粗金粉。此外，一些回收有价金属的专利及文章没有对过程产生的金银铜合金继续处理。

上述金银铜合金分离提纯的方法均为化学、湿法分离提纯，药品试剂消耗多，不可避免的会产生废酸废液，且步骤冗长，操作复杂。

发明内容

针对目前金银铜合金分离提纯现状，本发明提供了一种金银铜合金分离提纯的方法，属于有色金属火法冶金及分离提纯领域。本发明具有工艺流程短、设备操作简单、无化学试剂消耗、无废水废气产生、绿色高效等优势。

本发明可通过以下两种途径分别实现。

本发明技术途径一：一种金银铜合金分离提纯的方法，其具体步骤如下：首先第一步将装有金银铜合金的坩埚放入真空炉，再在坩埚上加两个分馏盘及一个汇流盘，关闭真空炉，打开冷却水循环系统开关，打开真空泵，待炉内压强为0.01～100Pa时开始加热升温，升温速率为10～15℃/min，待温度升至1100～1300℃时保温30～180min，保温结束后关闭加热电源，真空泵继续运行，待炉内温度下降至60℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，得到金银铜合金第一步真空气化挥发物粗银及残余物金铜合金；第二步以第一步真空气化残余物金铜合金为原料进行第二次真空气化分离，真空炉操作步骤与第一步类似，真空气化分离参数为温度1300～1700℃，升温速率10～15℃/min，保温时间30～180min，炉内压强0.01～100Pa，得到第二步真空气化分离挥发物粗铜及残余物粗金。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法采用两步真空气化分离实现了金、银、铜的分离提纯，其中第一步在较低温度下真空气化分离使银挥发，第二步以第一步残余物金铜合金为原料在高温下真空气化分离使铜挥发，实现铜金的分离提纯。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法在每一步真空气化分离过程中在坩埚上部都加了两个分馏盘。在第一步气化分离过程中，部分挥发出来的铜冷凝在分馏盘上，保证了挥发物银的纯度，在第二步气化分离过程中，极少部分挥发出来的金冷凝在分馏盘上，保证了挥发物铜的纯度。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法在两个分馏盘上收集的物料可作为原料进行下一次分离提纯。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，真空炉内压强可通过向炉内通入惰性气体调节。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，原料金银铜合金中金的含量为10wt％～90wt％，银的含量为10wt％～70wt％，铜的含量为10wt％～40wt％。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法整个过程在密闭的真空炉内进行，利用银、铜、金在不同温度和压强下蒸气压的差异实现了银、铜、金的分离提纯，工艺流程短、设备操作简单、无化学试剂消耗、无废水废气产生，绿色高效。

技术途径二：一种金银铜合金分离提纯的方法，其具体步骤如下：将原料金银铜合金置于坩埚并放入真空炉，在坩埚上安置冷凝装置，关闭真空炉，打开冷却水，打开真空泵抽取真空，设置升温及保温程序，升温速率为10～15℃/min，挥发温度为1300～1700℃，保温时间为30～180min，当炉内压强下降至0.01～100Pa时运行程序，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，取出冷凝装置，在坩埚内得到残余物粗金，在冷凝装置得到分区冷凝的粗铜及粗银。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，在高温条件下一步使金银铜合金中的银和铜挥发，实现金和银、铜的分离。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，利用银、铜、金蒸气压差异和真空气化分离炉炉腔内发热体与冷凝盘之间的温度梯度和银、铜冷凝温度的差异，实现银、铜蒸气的气化挥发和分区冷凝。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，在真空炉炉内压强为0.01～100Pa时，银的冷凝温度区间在850～1100℃，铜的冷凝温度区间在1200～1400℃。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，真空炉内压强可通过向炉内通入惰性气体调节。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法，原料金银铜合金中金的含量为10wt％～90wt％，银的含量为10wt％～70wt％，铜的含量为10wt％～40wt％。

所述一种金银铜合金分离提纯的方法整个过程在密闭的真空炉内进行，工艺流程短、设备操作简单、无化学试剂消耗、无废水废气产生，绿色高效。

附图说明

图1是本发明金银铜合金分离提纯方法的技术途径1流程框图。

图2是本发明金银铜合金分离提纯方法的技术途径2流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：技术途径一

结合附图1，第一步将装有100g金银铜合金(Au 24.24％，Ag 45.78％，Cu29.29％)的坩埚放入真空炉，再在坩埚上加两个分馏盘及一个汇流盘，关闭真空炉，打开冷却水循环系统开关，打开真空泵，设置升温程序10℃/min，待炉内压强为0.01Pa时开始加热升温，待温度升至1100℃时保温180min，保温期间压强为0.01Pa，保温结束后关闭加热电源，真空泵继续运行，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，得到金银铜合金第一步真空气化分离挥发物粗银(Ag 97.48％)及残余物金铜合金(Au 55.13％，Cu44.69％)；

第二步以第一步真空气化分离残余物金铜合金(Au 55.13％，Cu 44.69％)为原料进行第二次真空气化分离，真空炉操作步骤与第一步类似，真空气化分离参数为温度1300℃，升温速率10℃/min，保温时间180min，炉内压强0.01Pa，得到第二步真空蒸馏挥发物粗铜(Cu 91.63％)及残余物粗金(Au 85.32％)。

实施例2：技术途径一

结合附图1，第一步将装有100g金银铜合金(Au 24.24％，Ag 45.78％，Cu29.29％)的坩埚放入真空炉，再在坩埚上加两个分馏盘及一个汇流盘，关闭真空炉，打开冷却水循环系统开关，打开真空泵，设置升温程序13℃/min，待炉内压强为1Pa时开始加热升温，待温度升至1200℃时保温120min，保温期间压强为1Pa，保温结束后关闭加热电源，真空泵继续运行，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，得到金银铜合金第一步真空气化分离挥发物粗银(Ag 98.31％)及残余物金铜合金(Au 56.48％，Cu43.29％)；

第二步以第一步真空气化分离残余物金铜合金(Au 56.48％，Cu 43.29％)为原料进行第二次真空气化分离，真空气化分离炉操作步骤与第一步类似，真空气化分离参数为温度1500℃，升温速率13℃/min，保温时间120min，炉内压强1Pa，得到第二步真空蒸馏挥发物粗铜(Cu 89.27％)及残余物粗金(Au 84.73％)。

实施例3：技术途径一

结合附图1，第一步将装有100g金银铜合金(Au 24.24％，Ag 45.78％，Cu29.29％)的坩埚放入真空炉，再在坩埚上加两个分馏盘及一个汇流盘，关闭真空炉，打开冷却水循环系统开关，打开真空泵，设置升温程序15℃/min，待炉内压强为10Pa时开始加热升温，待温度升至1300℃时保温180min，保温期间压强为10Pa，保温结束后关闭加热电源，真空泵继续运行，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，得到金银铜合金第一步真空气化分离挥发物粗银(Ag 97.72％)及残余物金铜合金(Au 54.94％，Cu44.76％)；

第二步以第一步真空气化分离残余物金铜合金(Au 54.94％，Cu 44.76％)为原料进行第二次真空气化分离，真空炉操作步骤与第一步类似，真空气化分离参数为温度1700℃，保温时间180min，炉内压强10Pa，得到第二步真空蒸馏挥发物粗铜(Cu 88.14％)及残余物粗金(Au 86.49％)。

实施例4：技术途径二

结合附图2，取金银铜合金原料(Au 24.24％，Ag 45.78％，Cu 29.29％)100g装入坩埚中，在坩埚上部安置配套冷凝装置，关闭真空炉，打开冷却水，打开真空泵抽取真空，设置升温速率为10℃/min，挥发温度为1300℃，保温时间为180min，当炉内压强下降至0.01Pa时运行程序，保温期间炉内压强为0.01Pa，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，取出冷凝装置，在坩埚内得到残余物粗金(Au 85.63％)，在冷凝装置得到分区冷凝的粗银(Ag 99.36％)及粗铜(Cu 92.07％)。

实施例5：技术途径二

结合附图2，取金银铜合金原料(Au 24.24％，Ag 45.78％，Cu 29.29％)100g装入坩埚中，在坩埚上部安置配套冷凝装置，关闭真空炉，打开冷却水，打开真空泵抽取真空，设置升温速率为13℃/min，挥发温度为1500℃，保温时间为180min，当炉内压强下降至1Pa时运行程序，保温期间炉内压强为1Pa，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，取出冷凝装置，在坩埚内得到残余物粗金(Au 83.22％)，在冷凝装置得到分区冷凝的粗银(Ag 99.18％)及粗铜(Cu 92.14％)。

实施例6：技术途径二

结合附图2，取金银铜合金原料(Au 24.24％，Ag 45.78％，Cu 29.29％)100g装入坩埚中，在坩埚上部安置配套冷凝装置，关闭分离炉，打开冷却水，打开真空泵抽取真空，设置升温速率为15℃/min，挥发温度为1700℃，保温时间为120min，当炉内压强下降至10Pa时运行程序，保温期间炉内压强为10Pa，待炉内温度下降至100℃以下时关闭真空泵，打开放气阀，取出冷凝装置，在坩埚内得到残余物粗金(Au 82.57％)，在冷凝装置得到分区冷凝的粗银(Ag 99.34％)及粗铜(Cu 90.42％)。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种金银铜合金分离提纯的方法，其特征在于有两种途径，第一途径采用不同条件使气化挥发银和挥发铜分两步进行，第一途径提纯步骤如下：

（1）第一步将金银铜合金置于真空炉中，在坩埚上部放置两个分馏盘，在升温速率10~15℃/min，温度1100~1300℃，保温时间30~180min，炉内压强0.01~100Pa条件下使银气化，而后在冷凝区得到粗银，残余物金铜合金冷却后取出；

（2）第二步以第一步真空气化分离取出的残余物金铜合金为原料，进行第二次真空气化分离，在坩埚上部放置两个分馏盘，控制升温速率10~15℃/min，温度1300~1700℃，保温时间30~180min，炉内压强0.01~100Pa，得到第二步真空气化分离挥发物粗铜及残余物粗金；或者

第二途径在高温条件下同步进行挥发银与挥发铜，银、铜蒸气分区冷凝，其第二途径步骤如下：将原料金银铜合金置于真空炉，在坩埚上安置冷凝装置，在升温速率10~15℃/min，温度1300~1700℃，保温时间30~180min，炉内压强0.01~100Pa条件下一步挥发银和铜，在坩埚内得到残余物粗金，在冷凝装置得到分区冷凝的粗铜及粗银。

2.根据权利要求1所述的一种金银铜合金分离提纯的方法，其特征在于：原料金银铜合金中金的含量为10wt%~90wt%，银的含量为10wt%~70wt%，铜的含量为10wt%~40wt%。

3.根据权利要求1所述的一种金银铜合金分离提纯的方法，特征在于：第一途径在每一步真空气化分离过程中在坩埚上部都加有两个分馏盘；在第一步气化分离过程中，部分挥发出来的铜冷凝在分馏盘上，保证了挥发物银的纯度，在第二步气化分离过程中，极少部分挥发出来的金冷凝在分馏盘上，保证挥发物铜的纯度。

4.根据权利要求1所述的一种金银铜合金分离提纯的方法，其特征在于：第二途径利用真空炉炉腔内发热体与冷凝盘之间的温度梯度和银、铜冷凝温度的差异，实现银、铜蒸气的分区冷凝；炉内压强为0.01~100Pa时，银的冷凝温度区间控制在850~1100℃，铜的冷凝温度区间在1200~1400℃。

5.根据权利要求1所述的一种金银铜合金分离提纯的方法，第一途径第一步气化挥发，在冷凝区域可得到纯度大于99%的银产品，同时得到的铜金合金残留物作为第二步真空气化分离铜金的原料；第二步真空气化在冷凝区域可到纯度80%的铜，同时得到纯度90%的粗金作为残留物。

6.根据权利要求1所述的一种金银铜合金分离提纯的方法，其特征在于：第二途径在银冷凝区域可得到纯度大于99%的银产品，在铜冷凝区域得到纯度80%的铜，以及得到纯度90%的粗金作为残留物。

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