doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.07.014一步法高纯金生产工艺开发与产业化孙敬韬1,2，邓成虎1，王日1，夏兴旺1,2（1.江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪335424；2.夏兴旺金银精炼大师工作室，江西贵溪335424）摘要：对贵溪冶炼厂传统高纯金电解精炼工艺存在的问题进行了分析，介绍了自主研发的低金离子浓度（80~120 g/L）和低酸（60～90 g/L）盐酸体系金电解精炼集成技术，并在贵溪冶炼厂工业化生产中稳定运行多年。
关键词：高纯金；电解精炼；低酸体系；产业化中图分类号：TF831 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）07-0000-00Process Development and Industrialization for Production of High Purity Gold withOne-Step ProcessSUN Jing-tao1,2, DENG Cheng-hu1, WANG Ri1, XIA Xing-wang1,2(1.Jiangxi Copper Company Limited, Guixi smelter, Guixi 335424, Jiangxi, China；2.Xia Xingwang gold and silverrefining master studio, Guixi 335424, Jiangxi, China；)Abstract: The problems exiting in high purity gold electrolysis by traditional refining process in Guixi Smelter were analyzed. Integration electrolytic refining process in hydrochloric acid system was independently developed with low gold ion concentration of 80~120 g/L and low acidity of 60~90 g/L. The process has been a stable operation in Guixi Smelter for years.Key words: high purity gold; electrolytic refining; low-acid system; industrialization作为半导体连接金线生产原料的高纯金（即含金99.999%）需求量每年以50%以上的速度增长，实现高纯金本土化已成为国内外企业的共同需求。
2006年，江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂（以下简称贵冶）在原有金锭产品的基础上成功研发了高纯金生产工艺。
但是，受到产能、产品质量、劳动强度、能耗等因素的制约一直不能形成产业化、规模化。
近年来，贵冶通过对高纯金精炼技术及设备进行深入研究，成功开发具有独立知识产权的“一步法制备高纯金”生产工艺，并实现了高纯金生产的产业化。
1 传统高纯金生产工艺存在的问题目前国内外高纯金精炼提纯通常采用电解法或湿法，贵冶采用多次电解工艺生产高纯金。
在PPH电解槽内进行金的电解精炼，制备一次电解所用始极片的方法与铜电解始极片相似，而二次电解采用钛永久阴极[1]。
二次电解析出的金经过硝酸、氨水充分煮沸、高纯水洗涤干燥得到最终的高纯金，主要流程如图1所示。
图1 传统高纯金生产工艺流程图Fig.1 Flow chart of traditional high purity gold production收稿日期：2014-01-12作者简介：孙敬韬（1985-），男，山东龙口人，工程师.因为金阳极板中杂质元素Cu、Ag、Pb等含量高，一次电解的电金产品质量达不到要求，高纯金生产必须进行多次电解。
采用多次电解工艺势必增加电能消耗、降低电流效率(仅为80%~85%)；同时采用该工艺需要建立独立的金始极片生产系统。
一方面，由于始极片生产的电解技术不易控制、操作繁琐、劳动强度大导致始极片制造成品率低、废品返炉、金损耗大、生产成本高；另一方面，始极片的垂直度及光洁度受人为因素影响较大，且始极片质地柔软，同极中心距难以保证，易造成尖端放电、导电不均等现象，生产出的电金表面粒子较多、较大、厚薄不均，表面粒子中杂质含量高，严重影响电金质量。
2 一步法高纯金生产工艺研究2.1 金阳极板高频氧化吹炼由于中间产品粗金粉品位较低（98%左右），中频浇铸生产的金阳极板杂质元素铜和银含量偏高。
在电解过程中，受到阳极板中铜含量较高的影响，金电解液中铜的含量也比较高，当浓度上升至一定程度后就会在阳极中析出，影响电金质量；银对整个金电解过程的影响也是比较大，主要因为在盐酸介质中，阳极板中所含的银离子会与氯离子产生氯化银附着于阳极板表面，阻碍阳极板的继续溶解，形成阳极“钝化”现象[2]。
为降低金阳极板杂质含量，首先对金阳极浇铸工艺进行深入研发，创新高频炉平模浇铸工艺，高频熔铸工艺增强了金阳极板的致密度，消除了金电解精炼过程的“断板”现象，金电解精炼阳极板的残极率由22%下降致14%；其次探索氧化除杂工序，在熔铸后期通过添加一定量的硝酸钾和二氧化硅试剂进行造渣反应，去除阳极板中的Cu、Ag、Pb等杂质元素。
采用高频熔铸氧化除杂工艺后，金阳极板中的杂质元素得到了有效的脱除，金品位达到了99.4%，提高了1.5个百分点以上，浇铸成的金阳极板成分见表1（质量分数）。
表1 高频氧化吹炼阳极板成分Table 1 Component of high-frequency blowing oxide anode plate /%样号Au Cu Ag Sb Bi Se Te Pb Fe1 99.42 <0.005 0.140 0.014 <0.005 <0.005 <0.005 0.132 0.0082 99.48 0.007 0.120 0.007 <0.005 <0.005 0.032 0.095 0.0223 99.46 <0.005 0.098 0.010 <0.005 <0.005 <0.005 0.129 <0.0052.2 低盐酸体系金电解精炼受粗金粉原料制约，中间产品金阳极板中Cu、Ag、Pb等杂质元素含量偏高。
在传统金含量160~320 g/L、酸度150~200 g/L、阴极电流密度300~350 A/m2的生产体系下，要制取高纯金必须进行二次电解，增加了高纯金生产过程中的积压，降低了金的直收率，影响了企业资金周转。
为了降低杂质元素对电金质量的影响，对金电解过程中络合金离子高低、酸度大小以及杂质浓度变化对产品质量影响进行了研究。
研究发现，酸度是氯金酸稳定的基础保证，保持一定的酸度可以防止络合金离子因非电化学反应析出导致金浓度贫化，又能增强金电解液的导电性，并且酸度较高时阳极不易发生钝化现象。
但是酸度太高增加银和铅在电解液中的浓度。
其中主要发生的反应是：AgCl＋Cl-→[AgCl2]-。
随着电解液中游离的银离子增加，在适当的条件下就会在阴极析出，从而影响电金质量、增加电解液的净化次数。
因此，为得到高品位的电金，虽然可以通过降低电解液酸度来达到，但也明显降低了电解液的导电性能。
为解决电解液导电性能下降问题，我们采用对电金产品质量无影响的硝酸盐添加剂来替代电解溶液中的H+，加入硝酸盐后，明显改善了电解液的导电性能和电金析出性能。
控制电流密度为245 A/m2进行低酸体系金电解，试验参数及结果见表2。
产出的电金含金品位99.999%以上，杂质含量均小于0.0001%。
表2 低酸体系金电解试验数据Table 2 Experiment data of gold electrolysis in low acidity system样号盐酸浓度/(g·L-1) 槽电压/V 电解时间/h 电解液温度/℃理论产量/g 实际产量/g 电流效率/%1 85 0.5 23.5 48 11 510.30 10 612.50 92.22 77 0.6 22.7 51 11 118.46 10 206.75 91.83 86 0.6 23.1 48 11 314.38 10 420.54 92.12.3 高纯金电解造液[3]采用隔膜电解造液法制备高纯金电解液。
阳极为品位大于99%的粗金，阳极滤袋用耐酸滤布制作，阴极为纯度4N的金始极片，阴极与电解液之间用“素烧坩埚”隔膜隔开，按分析纯盐酸与超纯水以1∶4的比例配制电解液（生产高纯金时用超纯水）。
在阳极电流密度250~300 A/m2条件下造金电解液，当金离子浓度达到120～140 g/L时，停止造液，以1 m3溶液加入3~4 kg分析纯硫酸混和搅拌10 min后，澄清过滤，滤液加入超纯水和分析纯盐酸调整溶液金离子浓度80~120 g/L、盐酸浓度60~90 g/L。
2.4 金电解液自净化在金电解时，金电解液中铅、银等杂质发生如下反应：Pb2+＋SO42- =PbSO4PbO＋H2SO4=PbSO4＋H2O2Ag+＋SO42-=Ag2SO4从上述中反应可以看出，电解过程中Pb2+、PbO、Ag+都能与SO42-发生反应，生成浓度积较小的硫酸盐沉淀。
为解决金电解液中含有的Pb、Ag等杂质，在金电解槽一端安装一台添加剂补充槽，添加剂补充槽内盛有用分析纯盐酸和硫酸按一定比例配置好的混合液，在电解过程中根据电解液酸度及氧化电位的变化自动适量添加，抑制电解液中铅、银含量，解决铅、银等杂质对电金质量的干扰和消除阳极钝化。
添加剂自动添加装置的研发与使用实现了金电解液的在线自主净化，有效控制了金电解液中的杂质元素种类和含量，稳定了金电解液的成分体系，延长了金电解液的使用周期，确保了电金产品质量的稳定。
电解液成分检测结果见表3（Cu、Sb、Ni、Cr、Sn、Pd、Be等均小于0.005 g/L，未在表中列出）。
表3 金电解液成分Table 3 Component of gold electrolyte /(g·L-1)样号Au Ag Pb Fe Si HCl Ca Al1 104.6 0.006 0.01 0.037 0.013 83.6 0.21 0.0802 111.8 0.008 0.01 0.039 <0.005 84.1 0.20 0.0593 121.2 0.006 0.02 0.026 0.008 87.8 0.30 0.0443 高纯金生产设备研发与应用3.1 永久阴极板设计与研究[3]以抛光TA2钛板为阴极，在40～50 ℃用分析纯盐酸浸泡、清洗30~45 min；以聚苯醚材料制作夹边条，将钛阴极左、右两边包边，成功制备了简单、实用、可拆卸“夹边条”做金电解的永久阴极板。
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