Beim Schmelzen von Nichteisenmetallen wie Kupfer, Blei und Zink entstehen Nebenprodukte, die Edelmetalle wie Gold, Silber, Platin und Palladium enthalten (z. B. Anodenschlamm, Schmelzschlacke und Flugstaub). Wenn diese Nebenprodukte direkt entsorgt werden, führt dies nicht nur zu einer Ressourcenverschwendung, sondern kann auch Risiken für die Umwelt mit sich bringen. Die Industrie nutzt hauptsächlich drei Arten von Technologien {{7}pyrometallurgische Prozesse, hydrometallurgische Prozesse und kombinierte Prozesse-, um eine effiziente Rückgewinnung von Edelmetallen zu erreichen. Jeder dieser Prozesse hat seine technischen Merkmale und geeigneten Szenarien und unterstützt gemeinsam das „Ressourcenrecycling“ und die „Wertsteigerung“ in der Nichteisenmetallurgieindustrie.
1. Pyrometallurgischer Prozess: Eine traditionelle hocheffiziente Rückgewinnungstechnologie, die durch hohe Temperaturen angetrieben wird
Der pyrometallurgische Prozess ist eine klassische Technik, die das Prinzip der „Hochtemperatur-Schmelztrennung“ nutzt, um Edelmetalle aus Nebenprodukten anzureichern und zu reinigen. Aufgrund seiner ausgereiften Technologie und großen Verarbeitungskapazität bleibt es die gängige Wahl für die Rückgewinnung von Edelmetallen aus Anodenschlamm (dem wichtigsten Nebenprodukt, das Edelmetalle bei der Kupfer- und Bleiverhüttung enthält).
Grundprinzip
Durch Erhitzen auf hohe Temperaturen (1200-1500 Grad) schmelzen die unedlen Metalle (wie Kupfer, Blei und Zinn) in den Nebenprodukten und bilden „Schlacke“ oder „Legierung“, während sich Edelmetalle (Gold, Silber, Platin, Palladium) mit hohen Schmelzpunkten und Dichten im geschmolzenen System absetzen und konzentrieren und so „Bleibarren“ (bleihaltige Legierung) bilden Edelmetalle) oder „Rohgold“. Nachfolgende Raffinierungsprozesse (wie Elektrolyse und Kupellation) ergeben hochreine Edelmetalle.
Typischer Prozess (am Beispiel der Kupferanodenschlammbehandlung)
Röstvorbehandlung: Rösten des Anodenschlamms bei 600–800 Grad, um flüchtige Verunreinigungen wie Schwefel, Selen und Tellur zu entfernen und die Entstehung schädlicher Gase beim anschließenden Schmelzen zu verhindern.
Reduktionsschmelzen: Zugabe von Reduktionsmitteln wie Koks und Eisenspänen, Vermischen mit dem gerösteten Anodenschlamm und Einspeisung in einen Flammofen oder Konverter. Bei hohen Temperaturen bilden unedle Metalle Schlacken, während sich Edelmetalle als „Bleibarren“ absetzen.
Kupellationsveredelung: Schicken des Bleibarrens in einen Kupellationsofen und Erhitzen an der Luft, um Blei zu Bleioxid zu oxidieren (das mit der Schlacke entfernt wird), wobei die „Gold-Silberlegierung“ zurückbleibt.
Elektrolytische Reinigung: Die Gold-{0}}Silber-Legierung wird mit Salpetersäure behandelt, um Silber abzutrennen, und mit Chlorid, um Gold abzutrennen, gefolgt von einer Elektrolyse, um Gold und Silber mit einer Reinheit von über 99,99 % zu erhalten. Platin und Palladium werden aus den Abfalllösungen weiter zurückgewonnen.
Vorteile und geeignete Szenarien
Vorteile: Large processing capacity (single furnace can handle tens of tons of anode slime per day), high recovery rates for precious metals (generally >98 % für Gold und Silber) und hohe Prozessstabilität mit minimalen Auswirkungen durch Schwankungen in der Zusammensetzung des Nebenprodukts.
Passende Szenarien: Nebenprodukte, die leicht schmelzbare Grundmetalle wie Blei und Kupfer enthalten (z. B. Kupferanodenschlamm, Bleischmelzflugstaub), besonders geeignet für die großtechnische industrielle Verwertung.
2. Hydrometallurgischer Prozess: Eine präzise Trenntechnologie durch chemische Auflösung
Der hydrometallurgische Prozess nutzt das Prinzip der „selektiven Auflösung mit chemischen Reagenzien“, um Edelmetalle aus Nebenprodukten mithilfe von Säuren, Basen oder Komplexbildnern herauszulösen, gefolgt von Fällung, Adsorption oder Elektrolyse zur Trennung und Reinigung. Aufgrund seiner Vorteile für die Umwelt und der präzisen Abtrennung von Verunreinigungen wird es in den letzten Jahren zunehmend bei der Gewinnung minderwertiger Nebenprodukte mit komplexer Zusammensetzung eingesetzt.
Grundprinzip
Spezifische Reagenzien (z. B. Cyanide, Thioharnstoff, Königswasser, Chloride) werden basierend auf der Zusammensetzung der Nebenprodukte ausgewählt, um bei Raumtemperatur oder niedrigen Temperaturen (50–90 °C) lösliche Komplexe (z. B. Goldcyanidkomplex, Silberthioharnstoffkomplex) zu bilden, während basische Verunreinigungen (z. B. Eisen, Aluminium und Silizium) unlöslich bleiben oder ausfallen. Anschließend werden die Edelmetalle durch Zinkpulververdrängung, Aktivkohleadsorption oder Elektroabscheidung aus der Lösung zurückgewonnen.
Typischer Prozess (am Beispiel der Behandlung von Schmelzschlacke)
Vorbehandlung: Zerkleinern und Mahlen der Schmelzschlacke zu feinen Partikeln (unter 200 Mesh), um die Kontaktfläche mit den Reagenzien zu vergrößern.
Auslaugen: Auslaugen der Schlacke mit verdünnter Schwefelsäure oder Salzsäure, um unedle Metalle (z. B. Eisen, Zink) zu extrahieren, Filtrieren, um „Edelschlacke“ zu erhalten, und anschließendes Auslaugen der Edelschlacke mit Natriumcyanidlösung (oder Thioharnstofflösung), um ein Laugungsprodukt zu erhalten, das Edelmetalle enthält.
Trennung und Genesung: Zugabe von Zinkpulver zum Sickerwasser, um Gold und Silber zu verdrängen und so „Goldschlamm“ zu bilden. Wenn Platin und Palladium vorhanden sind, können sie durch Adsorption an einem Ionenaustauscherharz getrennt werden.
Reinigung: Der Goldschlamm wird mit Säure-gewaschen, um Verunreinigungen zu entfernen, und dann durch Elektrolyse oder Schmelzen gereinigt, um reines Gold und Silber zu erhalten.
Vorteile und geeignete Szenarien
Vorteile: Geringer Energieverbrauch (keine Hochtemperaturheizung erforderlich), gute Umweltleistung (Verschmutzung kann durch Abwasserrecycling reduziert werden), hohe Rückgewinnungsraten für minderwertige Edelmetalle (z. B. Goldgehalt in der Schlacke).<5g/t), and simultaneous recovery of platinum and palladium.
Passende Szenarien: minderwertige Schmelzschlacke, wertvolle Schlacke, die schwer zu schmelzende Verunreinigungen wie Silizium und Aluminium enthält, und Bereiche mit hohen Umweltanforderungen (z. B. Schmelzanlagen in der Nähe von Wasserquellen).
3. Kombinierter Prozess: Eine effiziente Kombination aus „physikalischer Anreicherung + chemischer Reinigung“
Der kombinierte Prozess nutzt zunächst physikalische Aufbereitungstechniken (wie Flotation und Schwerkraftabscheidung), um Edelmetalle aus Nebenprodukten anzureichern, gefolgt von hydrometallurgischen oder pyrometallurgischen Verfahren zur Reinigung. Dieser Ansatz gleicht „kostengünstige Anreicherung“ und „Rückgewinnung mit hoher Reinheit“ aus und eignet sich daher besonders für den Umgang mit komplexen Zusammensetzungen und fein eingebetteten Edelmetallen in Nebenprodukten (z. B. feinkörnigem Schmelzflugstaub und geringwertigen Rückständen).
Grundprinzip
Durch die Ausnutzung der physikalischen Eigenschaftsunterschiede zwischen Edelmetallen und Verunreinigungen (wie Dichte, Magnetismus und Oberflächenhydrophobie) konzentriert der Aufbereitungsprozess Edelmetalle zu „Konzentrat“ (wodurch der Edelmetallgehalt um das 10-{2}100-fache erhöht wird), wodurch das Materialvolumen für die anschließende Verhüttung oder chemische Behandlung reduziert und dadurch die Kosten gesenkt werden. Die Eigenschaften des Konzentrats bestimmen dann, ob pyrometallurgische oder hydrometallurgische Verfahren zur hochreinen Gewinnung von Edelmetallen eingesetzt werden.
Typischer Prozess (am Beispiel der feinkörnigen Flugstaubbehandlung)
Anreicherung durch Schwerkrafttrennung: Mischen von Flugstaub mit Wasser, um eine Aufschlämmung zu erzeugen, wobei Schütteltische oder Zentrifugalkonzentratoren verwendet werden, um leichtere Verunreinigungen (wie Kieselsäure) von schwereren Edelmetallen (Golddichte 19,3 g/cm³) zu trennen, wodurch grobe Edelmetallkonzentrate entstehen.
Flotationsreinigung: Durch Zugabe von Sammlern (z. B.
Hydrometallurgische Raffination: Laugung des Flotationskonzentrats mit Königswasser, gefolgt von einer Lösungsmittelextraktion (z. B. mit Dibutylcarbamat zur Goldextraktion), um Gold, Silber, Platin und Palladium zu trennen und letztendlich reine Edelmetallprodukte zu erhalten.
Vorteile und geeignete Szenarien
Vorteile: Geringe Kosten für die anfängliche physikalische Anreicherung, minimaler Verbrauch nachfolgender chemischer Reagenzien, hohe Gesamtrückgewinnungsraten (5 %-10 % höher als bei einzelnen hydrometallurgischen oder pyrometallurgischen Prozessen) und die Fähigkeit, fein{3}}körnige und minderwertige-Nebenprodukte zu verarbeiten, die mit anderen Methoden schwer wiederzugewinnen sind.
Passende Szenarien: Fein-körniger Schmelzflugstaub, niedrig-haltige Rückstände, die Edelmetalle enthalten, und komplexe Nebenprodukte mit Edelmetallen, eingebettet in Ganggesteinsmineralien.
Vergleichende Analyse der drei Prozesse und Branchenanwendungstrends
| Prozesstyp | Kernvorteile | Hauptnachteile | Typische anwendbare Nebenprodukte- | Edelmetallrückgewinnungsrate |
|---|---|---|---|---|
| Pyrometallurgisch | Große Verarbeitungskapazität, starke Stabilität | Hoher Energieverbrauch, muss mit Rauchgasen mit hoher -Temperatur umgehen | Kupfer-/Blei-Anodenschlamm, hochwertiger Flugstaub | >98% |
| Hydrometallurgisch | Niedriger Energieverbrauch, gute Umweltleistung | Lange Verarbeitungszeit, hohe Reagenzienkosten | Geringwertige-Schmelzschlacke, wertvolle Schlacke | 95%-98% |
| Kombinierter Prozess | Niedrige Kosten, hohe Wiederherstellungsrate | Mehrere Prozessschritte erfordern unterstützende Aufbereitungsausrüstung | Fein-körniger Flugstaub, minderwertige-Rückstände | 96%-99% |
Derzeit dominiert noch immer der pyrometallurgische Prozess die Gewinnung von hochgradigem, großflächigem Anodenschlamm, aber er verbessert seine Umweltleistung durch Technologien zur „Abwärmerückgewinnung“ und „Rauchgasreinigung“. Der hydrometallurgische Prozess wird auf „cyanidfreie Laugung“ (wie Thioharnstoff- und Chloridlaugung) umgestellt, um den Einsatz hochgiftiger Reagenzien zu reduzieren. Der kombinierte Prozess entwickelt sich zur Mainstream-Richtung für die Rückgewinnung von minderwertigen und komplexen Nebenprodukten, insbesondere im Rahmen der Förderung von „Dual-Carbon“-Zielen, da seine Merkmale „geringer Energieverbrauch und hohes Recycling“ besser mit den Anforderungen der Branche an eine nachhaltige Entwicklung übereinstimmen.
Durch die flexible Anwendung dieser drei Verfahren können Edelmetalle in Nebenprodukten der Nichteisenmetallurgie effizient zurückgewonnen werden, was den wirtschaftlichen Nutzen für Unternehmen steigert und ein Ressourcenrecycling ermöglicht, das Abfälle in wertvolle Materialien umwandelt und so eine stabile Rohstoffversorgung für die Edelmetallindustrie (z. B. Schmuck, Elektronik und neue Energie) bietet.
