金、银的火法精炼

金、银的火法精炼

金、银的火法精炼通常采用坩埚熔炼法。此法是分离和提纯金、银的古老方法，在过去曾被广泛使用。重要的有：

一、硫磺共熔法

该法是将金银合金加入硫磺进行熔炼，此时银及铜等重金属被硫化成硫化物造渣浮起。而金不被硫化，仍以金属状态留于坩埚底部,从而达到分离的目的，然后再对硫化渣进行还原熔炼以回收其中的银。

二、辉锑矿共熔法

此法是将一份金银合金，加入两份辉锑矿（Sb S ）进行熔炼，待全部物料熔化后，倾入预热的模中。此时，金锑合金便沉于模子底部，含少量金的硫化银、硫化锑等聚于模子上部。冷却后分离，再将硫化物进行几次熔炼，以完全分离金。金锑合金经氧化熔炼除去锑后，再加硼砂、硝石和玻璃一起熔炼，使残留的杂质造渣，以提高金的纯度。最后还原熔炼硫化渣以回收其中的银。

三、食盐共熔法

该法是将金银合金粒与食盐、粉煤混合进行熔炼，银即生成氯化银浮起，金不被氯化而留在坩埚底部。分离金后，再还原熔炼氯化银以回收其中的银。

四、硝石氧化熔炼法

该法是将含有杂质的银或金银合金与硝石进行共熔炼，在熔炼过程中少量铜等重金属被氧化造渣，而银或金银合金便得到提纯。加硝石氧化熔炼可以在合金与硝石共熔的基础上，根据杂质的氧化情况再反复加硝石几次，每次加入时要用铁或木质工具进行搅拌，以氧化杂质提高银或金银合金的纯度。操作时要防止烧穿坩埚，必要时可加入碎玻璃。

金与银的化学精炼

化学法分离和提纯金、银，除传统的硫酸煮、硝酸分银和王水分金等方法外，在近代又发展了一些使用各种还原剂的还原法。

能从含银水溶液和浆料中还原银的还原剂很多，除活性金属置换还原剂外，还有碳酸钠、葡萄糖、亚硫酸钠、抭坏血酸、蚁酸和水合肼等。还原含金氯化液中的金，则广泛使用二氧化硫、硫酸亚铁等还原剂。

一、酸浸煮法

此法是用浓硫酸在高温下进行长时间浸煮，使合金中的银及铜等贱金属形成硫酸盐而被除去，以达到提纯金的目的。使用浓硫酸浸煮时，合金中的含金量应在33％以下，铅的含量应尽可能低（不大于0.25％），或预先用火法除去铅，否则产出的金中含有大量铅等杂质，需进一步处理。此法的浓硫酸消耗量，约为合金重量的3～5倍。且劳动条件恶劣。

浸煮前，先将合金熔化并淬成粒或铸（或压碾）成薄片，置于铸铁锅中，分次加入浓硫酸，在160～180℃下搅拌浸煮4～6h或更长时间。此时，银及铜等杂质便转化成硫酸盐。浸煮

完成后，将锅冷却，倾入衬铅槽中，加水2～3倍稀释后过滤，并用热水洗净除去银、铜等的硫酸盐。再加入新的浓硫酸再进行浸煮。经反复浸煮洗涤3～4次，最后产出的金粉经洗净烘干，含金可达95％以上。产出的硫酸盐液和洗液，先用铜置换回收银（如合金中含有钯时，被溶解的钯也和银一道被还原）后，再用铁屑置换回收铜。余液经蒸发浓缩除去杂质后回收粗硫酸再用。

浓硫酸浸煮作业，由于剧烈反应会产出大量的含硫气体，故应在抽风罩下进行，或将锅密封通过抽风机经烟道排出含硫气体。

二、酸分银法

由于分解银的速度快，溶液含银饱和浓度高，一般在自热条件下进行（不需加热或在后期加热以加速溶解），故被广泛使用。作业中为减少硝酸的消耗，通常采用1：1～3的稀硝酸溶解银。在某些条件下，为降低成本，还可以加入廉价的硫酸配成硫硝混酸来溶解银。但硫硝混酸可以溶解部分金，进入溶液中的金需从置换银中回收。

为了最大限度地除去银，硝酸分银前应预先将合金淬成粒或碾压成薄片，并要求合金中的含金量不大于33％，以加速银的溶解和提高金的成色。硝酸分银作业，可在带搅拌器的耐酸搪瓷反应罐或耐酸瓷槽中进行。加入碎合金后，先用少量水润湿（特别是粉未状合金），再分次加入硝酸。加入硝酸后，反应便很剧烈，并生成大量气泡和放出大量棕色的氧化氮气体。为避免反应过分剧烈而引起溶液的外溢，加酸不宜过速。当一旦出现溶液外溢时，可加入适量冷水进行冷却予以消除。经加完全部酸后，如反应已很缓慢，则可加热以促进溶解。当液面出现硝酸银结晶时，说明溶液已饱和，可加入适量热水并加热以消除饱和状态，使溶解继续进行下去。一般情况下，当逐步加完硝酸，反应逐渐缓慢后，抽出硝酸银液，再加入一份新硝酸溶解。经反复溶解2～3次，残渣经洗涤烘干后，再加硝石于坩埚中熔炼造渣，便可获得纯度在99％以上的金锭

硝酸分银作业产出的大量氧化氮气体，在排出前，需经过液化烟气的接受器和洗涤器吸收，以减少对空气的污染并回收使用。溶液中的银，用铜置换回收。硝酸分银时，如合金中含有铂族金属，则有少量铂族金属（铂、钯）进入溶液，在用铜置换时则与银一道被还原。

三、王水分金法

王水分金法，一般用来提纯含银不多于8％的粗金，在此过程中，金进入溶液，而银则成为氯化银渣被分离出去。并能分离和回收其中所含的铂族金属。对于含银多的合金，必须先经除银处理。

工厂生产中使用的工业纯王水，由生产人员自行配制。一般使用的王水，是由一份工业纯硝酸加3～4份工业纯酸制成。配制王水的作业，一般在耐烧玻璃或耐热瓷缸中进行。配制时先倾入盐酸，再在搅拌下缓慢加入硝酸。此时，反应强烈，生成许多气泡并放出部分氧化氮气体。随着反应的进行，溶液颜色逐渐变为桔红色。由于在配制王水过程中溶液放出大量的反应热，故当使用不耐骤变的容器时，特别要注意安全，以免造成事故。

王水溶解金（包括铂族金属等）的作用，是由于硝酸将盐酸氧化生成氯和氯化亚硝酰：

HN5＋O3＋3HCl=N3＋OCl＋Cl2＋2H2O

氯化亚硝酰是反应的中间产物，它又分解为氯和一氧化氮：

2NOCl=2NO＋Cl2

氯与金、铂等作用，生成氯化物进入溶液。其总反应式为：

Au＋HNO3＋3HCl=AuCl3＋NO＋2H2O

3Pt＋4HNO3＋12HCl=3PtCl4＋4NO＋8H2O

王水分金，是将不纯的粗金淬成粒或碾压成薄片，置于溶解皿中，按每份金分次加入3～4份王水，在自热或后期加热下进行搅拌，金即溶解生成三氯化金进入溶液。银与氯作用生成氯化银沉淀。溶解作业如使用易碎的溶解皿时，最好将皿置于盘或大容器中，以免因溶解皿的破裂而造成损失。经充分溶解后，过滤溶液，然后用亚铁或二氧化硫或草酸（H2C2O4）等来还原滤液中的金，使成海绵金沉淀。沉淀的金用水仔细洗净，再用稀硝酸处理除去杂质后，经洗净、烘干、铸锭，可产出99.9％或更高的纯金。

为最大限度地溶解合金中的金，王水分金操作可反复进行2～3次。产出的氯化银用铁屑或锌粉还原回收。还原金后的溶液，仍残留少量金，可加入过量的亚铁，经充分搅拌后靜置12h以上经过滤回收。余液尚含有残余金及铂族金属，加入锌块或锌粉置换至溶液澄清后，过滤液弃去。滤渣经洗净烘干，便得到铂精矿，送分离和提纯铂族金属。

还原用的亚铁，一般由冶金工厂的生产人员自制。

四、蚁酸还原制取纯银

向干燥的废银中加入王水，来溶解铅、汞及其他杂质，经玻

璃纤维过滤后产出氯化银渣，并洗净除去可溶物质。再用尽可能少量的密度0.90的浓氨水来溶解氯化银。过滤除去氨水不溶物后，仔细向滤液中加入6mol/L的盐酸来酸化溶液，并加热使氯化银凝集沉淀，经倾析洗涤至洗液呈中性后，于盐酸液中用锌棒还原，并用水洗净获得的银。

此金属银再用稀硝酸溶解后，加大量蒸馏水稀释，至少静置12h，使锡、锑、铋等沉淀。经过滤，再次加稍过量的浓盐酸沉淀氯化银，并于温水浴中加热倾析洗净，澄清液弃去。然后用6mol/L盐酸在充分搅拌下倾析洗净氯化银。经如此反复数次加酸倾析洗涤后的氯化银，过滤洗净，再次于盐酸液中用锌棒还原成金属银沉淀。

再用7.5mol/L硝酸溶解还原的金属银后，将经稍过量氨水中和过的85％的蚁酸滴加于热硝酸银液中来还原成纯银：

2AgNO3＋2NH4CHO2=2Ag↓＋2NH4NO3＋CO2＋HCHO2

蚁酸的用量，一般为理论量的1.2倍。获得的粒状银沉淀，用热水洗涤后，进行抽气干燥或夹于滤纸中干燥。

五、水合肼还原法

水合肼还原法，又称氨-肼或联氨还原法。此法使用水合肼与适量氨水酸合的还原剂。

水合肼从硝酸银溶液或氯化银浆料中还原产出的银粉，具有粒度细（小于160目）、纯度高（大于99.9％）的特点，是制造各种银系列电触头等的理想材料。加之水合肼还原法具有工艺流程短、设备简单、操作容易、生产效率高、成本低等优点，因而是目前制取粉未冶金用纯银粉的一种很有前途的新方法。

1. 水合肼还原银的原理

水合肼能把许多金属盐还原成金属，使之呈粉未状的非均一晶粒沉积于反应器壁上或基片上。

还原过程中，当肼被氧化成氮和水时能释放出氢离子，因而，它是一种具有速度常数K1和K-1的反应。

就N2H4→N2＋4H＋＋4e-

A→B＋H＋来说

-d（A）/dt=K1（A）－K-1（B）（H）

＋

反应过程中，随着氢离子浓度增加，K1（A）与K-1（B）（H）＋两数值逐渐接近，而使反应速度减慢。为了保持过程中的反应速度，需向体系中加入适量氨水。

在室温下，水合肼从硝酸银溶液中还原银的基本反应为：

AgNO3＋N2H4·H2O=Ag↓＋NH4NO3＋1/2N2↑＋H2O

当加入氨水调整pH后，其反应则为：

4Ag（NH3）2NO3＋N2H4=4Ag↓＋N2↑＋4NH3＋4NH4NO3

水合肼从AgCl浆料中还原沉淀银的基本反应为：

4AgCl＋N2H4＋4OH-=4Ag↓＋N2↑＋4H2O＋4Cl-

由于浆料中的氯化银系呈悬浮的固体状态在，所以反应速度较慢。尽管氯化银加水浆化后，在不加氨水、加入氨水、通入氨气三种情况下的反应热力学计算是相近的，但向此体系中加入氨水或通入氨气时，因能溶解部分氯化银而生成Ag（NH3）＋2

络离子，因而可加速反应的进行。

2. 用水合肼法从含银废料中制取纯银粉

从银触头、银合金、镀银件、焊药、抛光废料、切削碎屑等废料中精制纯银粉，需预先用1：1稀硝酸来溶解其中的银使之生成硝酸银液，过滤分离不溶渣，送去回收其他金属。

滤出的硝酸银液，多含有铜、镉、镍、铁等重金属杂质，需往其中加入盐酸使银呈氯化银沉出而与重金属杂质分离。但盐酸的加入量不宜过量太多，以免过量的Cl-与银生成不沉淀的AgCl2-、AgCl3-2络阴离子，而降低银的回收率。

沉出的氯化银，过滤洗涤后加水浆化，再加入适量氨水调整pH=10～11。然后在室温和良好搅拌条件（不要有死角）下缓慢加入两倍理论量肼的水溶液，经还原30min（溶液清亮，再加少量水合肼，若颜色无变化是氯化银还原完全的标志），静置获得细粒海绵银。经过滤，再水洗、酸煮（1：1HCl）、洗涤、干燥和筛分，至产出合格银粉。

用此法处理含有重金属杂质的工业废酸性硝酸银，也具有很好的效果。

3. 用水合肼法从块状纯银或从纯硝酸银液中制取纯银粉

从块状纯银或从纯硝酸银液中精制纯银粉一般不使用含氯含钠的药剂。块状纯银先加稀硝酸溶解制备成纯硝酸银液。纯硝酸银液加氨水调整pH至8～10，在室温和搅拌下缓慢加入两倍理论量肼的水溶液，还原30min，静置产出细粒海绵银。经过滤、洗涤、干燥、筛分产出合格银粉。

4. 水合肼还原的工艺要点

经过实验室试验和小批量生产的实践证明，水合肼还原的工艺和技术要求为：

（1）水合肼还原银的最佳条件：原液含银浓度10～200g/L（氯化银的浓度对还原无明显影响），pH值一般为8～10（氯化银最好为10～11）；N2H4的用量为理论量的两倍，在室温和良好搅拌下还原30min或更长。

（2）从含银废料中生产纯银粉，银浸出率一般为96～99％，还原率一般在99％以上。回收率高，还原后的母液中含银均在0.001g/L以上，达到废弃程度。

（3）水合肼的价格虽然较贵，但它的还原力强，还原当量大。故药剂的单项成本甚至比碳酸钠、亚硫酸钠、铜粉等还原剂低。如将还原后的母液返回使用，还可减少肼和氨水的消耗。（4）为保护环境，溶银过程中放出的NO、NO2气体可经稀NaOH液吸收；不返回使用的母液，可加入少量高锰酸钾等氧化剂氧化后排放。

六、仲辛醇萃取提纯金

水溶液氯化法从铜阳极泥中分离金银的氯化液，含有金、铂、钯等贵金属及铜、铅等贱金属。由于氯化液中金以HAuCl4的形式存在，采用仲辛醇可从中选择性地萃取AuCl4－，然后用草酸还原。

a) 仲辛醇萃取

仲辛醇在强盐酸液中，能形成佯盐离子缔合体：

C8H17OH＋HCl=〔C8H18OH〕＋Cl－

以R代表C8H18，上式可简化为〔ROH〕＋Cl－

当上式的有机相和氯化液发生反应时，Au3＋即呈阴离子进入有机相：

〔ROH〕Cl＋HAuCl4=〔ROH〕AuCl4＋HCl

工业纯仲辛醇从氯化液中选择性萃取金的条件，是先用等体积1.5mol/L盐酸液饱和后的工业纯仲辛醇直接萃取氯化液中的金。由于仲辛醇萃取金的饱和容量在50g/L以上，故相比可按氯化液的含金浓度计算确定，使有机相萃取金量接近饱和容量，以利于反萃时金的沉淀。试验采用1.5mol/L盐酸的氯化液，相比为有：水=1：5，在室温25～35℃和搅拌500～600r/min下萃取30～40min，然后静30min以分离有机相。由于仲辛醇和水不互溶，静置后两相分层良好，获得富含金的有机相而达到与杂质分离的目的，萃取率可达99％以上。

萃取余液中的铂族金属及硒、铜、铅（尚含少量金），先用铜置换10h以上回收贵金属和硒，余液再用铁屑置换或加碱中和回收铜、铅。

b) 草酸反萃萃还原金

萃入有机相中的〔ROH〕AuCl4也是一种佯盐，它是由两种不同电荷的离子团借静电的引力结合在一起，所以〔ROH〕AuCl4不是稳定的物质，其中的AuCl4－是易被还原的。

利用草酸还原金，是鉴于草酸是一种具有还原性的弱有机酸，当加热后，易将金还原，其他杂质则不被还原而留于溶液中，而得以分离。草酸还原金的反应为：

2〔ROH〕AuCl4＋3H2C2O4=2Au↓＋2ROH＋8HCl＋6CO2↑

使用草酸反萃的有机相，最好含金40～50g/L。反萃液使7％的草酸溶液，相比为1：1，液温为90℃以上。在强烈搅拌﹙最佳500～600r/min﹚下，约反萃30～40min，待金较充分凝聚沉淀后用布氏漏斗抽滤，并于漏斗中先用稀盐酸后用热蒸馏水洗净，再置于干燥

箱﹙170℃左右﹚中烘干送铸锭。金锭含金可达99.98％。

经反萃后的有机相，用等体积1～2mol/L盐酸洗涤后，返回萃取用。过程中有机相的损失小于4％。

试验结果还表明：仲辛醇从氯化液中萃取金以分离铂、钯和贱金属杂质，效果比甲基己基酮和辛醇-2为优，萃取容量大。且仲辛醇在萃取前是否用酸平衡，对金的萃取效果影响不大。萃取后的有机相是否洗涤对金锭质量无明显影响。经多次循环使用后，仲辛醇对金的萃取效率虽有所降低，但性能仍较稳定。必要时可考虑用蒸馏法使其再生后使用。

从试验结果看出：当氯化液中金的浓度比铂、钯大50倍以上时，仲辛醇能选择性萃取金。但氯化液中金的浓度与铂、钯浓度接近时，如何提高选择性萃取金，尚需进一步研究。