电解法是黄金冶炼行业最主要的精炼方法，采用电解工艺生产的黄金占全球总产量的90%以上。但是，传统电解精炼过程存在能耗高、物耗大、污染重、金损失等问题，严重制约了行业的可持续发展，发展黄金电解精炼节能减排新技术，实现电解过程的清洁生产，已成为黄金冶炼企业面临的紧迫任务。

一、离子交换膜电解技术

（一）原理介绍

离子交换膜电解技术是一种利用离子交换膜对离子具有选择透过性这一特点，在电场作用下实现目标离子定向迁移富集从而达到分离提纯目的的新型电化学方法。离子交换膜内部含有带电荷的固定基团，可以吸引电解质溶液中带相反电荷的离子进入膜孔隙并排斥同种电荷离子，从而使特定离子能够优先通过离子交换膜而其他离子则被阻挡，利用这种机理可以高效分离不同种类的离子，在工业领域拥有广阔的应用前景。

（二）黄金电解液的制备

传统黄金电解液多采用王水溶金法制备，存在试剂消耗大、产生氮氧化物污染等问题，而离子交换膜电解可以避免上述缺陷，将纯金电极作为阳极，盐酸溶液为电解液，改性阳离子交换膜为隔膜，通过控制电解条件，使金以氯金酸根离子形式溶解并富集在阳极区，而氢离子则穿过离子交换膜在阴极还原析出氢气，最终制得高浓度的金盐酸溶液即可用作电解液。该方法无需使用硝酸，电解过程中不会产生氮氧化物，且制备的电解液品质优异，有利于后续精炼过程的顺利进行。

（三）废电解液的净化

黄金电解精炼后的废液中含有铜、铁、镍等杂质金属离子，需要进行净化处理方能重复利用，传统工艺采用化学沉淀法，步骤繁琐且易造成二次污染，离子交换膜电解可以一步到位去除废液中的杂质离子。以改性阳离子交换膜将废电解液与新鲜电解液隔开，分别置于阴阳两极，在电场作用下，废液中呈阳离子态的杂质金属会穿过离子交换膜进入阴极室被还原析出，从而使阳极区的电解液得到净化，再经过浓缩即可重新用于电解。与传统方法相比，该技术操作简单，无需使用化学试剂，电解液可以循环利用，极大降低了生产成本。

二、高性能复合材料的应用

（一）Ag-Ti双金属复合材料的制备

Ag-Ti双金属复合材料是一种新型阴极材料，它将导电性能优异的银和耐腐蚀性能出色的钛两种金属巧妙结合，通过热压扩散技术使二者在原子层面实现冶金结合，形成性能优异的复合界面。制备过程是先将银、钛板材表面处理干净，然后以一定的配比叠层放入高温热压炉内，在特定的温度和压力条件下进行扩散处理，使银原子和钛原子相互渗透，生成具有良好结合力的过渡层，从而获得兼具银和钛优点的双金属复合材料。与传统单一金属材料相比，Ag-Ti双金属复合材料在导电性、耐蚀性、加工性等方面都有显著提升，特别适合作为黄金电解精炼用阴极。

（二）复合材料在阴极中的应用

将Ag-Ti双金属复合材料应用于黄金电解精炼阴极，可以充分发挥其优异的综合性能，提高沉积金的质量并降低能源消耗。复合材料阴极的制作是在钛基体上通过热压扩散连接一层致密的银层，然后加工成特定尺寸和形状的阴极板，在电解过程中，银层直接与电解液接触，利用其优秀的导电性降低阴极极化，促进金离子的还原沉积；而钛基体作为阴极骨架，凭借其优异的耐腐蚀性能保证了阴极的长期使用寿命，银层和钛基体的完美结合，使得复合材料阴极兼备了高导电性和高稳定性，既加快了金的沉积速度，又提高了阴极的使用周期，与传统阴极材料相比具有明显优势。实践表明，采用Ag-Ti双金属复合材料阴极，可使电流效率提高5%以上，沉积金表面更加光亮平整，且阴极使用寿命可延长一倍以上，从而显著降低了能源消耗和生产成本。

（三）节能减耗效果分析

应用Ag-Ti双金属复合材料阴极进行黄金电解精炼，可以从多方面实现节能减耗，具有显著的经济和环保效益。首先，复合材料阴极具有优异的导电性能，在相同电流密度下阴极极化电位更低，从而降低了电解槽的工作电压，每吨金可节约电能消耗约1000度。其次，复合材料阴极的表面更加光滑，有利于金的均匀沉积，减少了枝晶和疙瘩的形成，提高了阴极金的质量，后续清洗和熔铸等工序的物耗和能耗也随之降低。再者，复合材料阴极抗腐蚀性能优异，在强酸性和强氧化性的电解液中依然能保持稳定，大幅延长了阴极的使用寿命，减少了更换阴极的频次和材料消耗，每吨金可节约阴极材料费用约2000元。最后，复合材料阴极导电均匀，电流分布更加合理，减少了局部过电位引起的析氢副反应，提高了电流效率，每吨金可多产金3千克以上。

三、湿法无氨工艺

（一）金阳极泥湿法处理流程

传统的金阳极泥处理多采用氰化法或者王水法，存在剧毒或者腐蚀性试剂消耗大、污染严重等问题，亟需开发绿色环保的新工艺。湿法无氨工艺是一种以亚硫酸钠为浸出剂、水合肼为还原剂，在无氨条件下高效分离回收金银的清洁生产技术，该工艺的主要流程是：将金阳极泥与亚硫酸钠溶液混合，在常温常压下进行浸出，使金银转入溶液相，固液分离后得到的浸出液先用硫酸调节酸度，然后加入水合肼还原析出银，过滤得到银粉；银粉滤液用氢氧化钠调节pH至碱性，加入水合肼还原沉淀金，过滤得到金粉，整个过程安全环保，条件温和。与传统工艺相比，湿法无氨工艺无需使用剧毒试剂如氰化物，也不会产生氨气污染，是一种真正意义上的绿色冶金技术。

（二）无氨条件下金银分离的工艺优势

湿法无氨工艺最突出的优点是在无氨条件下实现了金银的彻底分离，相比传统的氨浸-水合肼还原工艺，具有明显的技术优势。首先，无氨工艺采用亚硫酸钠作为浸出剂，在酸性条件下对金银均有较好的浸出能力，浸出过程不会产生有毒气体。其次，在还原分离金银的过程中，先调节pH至弱酸性，利用银和金氨配合物稳定常数的差异，在无氨存在的情况下优先还原析出银，银还原完全后将pH调至碱性，再还原沉淀金，从而实现金银的充分分离。相比之下，传统氨浸工艺需要大量氨水，存在氨气污染和氨氮超标等问题；且氨浸液中金银共存，难以实现彻底分离，往往需要经过多段萃取和反萃才能达到金银分离的目的，工艺流程长、操作复杂。而无氨工艺则避免了氨水的使用，整个过程只需亚硫酸钠浸出、两段水合肼还原即可高效分离金银，工艺简单环保，产品质量也有保证。

四、金阳极泥制备阳极板

（一）粉末冶金技术原理

粉末冶金是一种通过将金属粉末压制成型并烧结制备金属材料和制品的先进制造技术。与传统的熔炼铸造工艺相比，粉末冶金技术具有原料利用率高、工艺流程短、能耗低、产品性能好等优点，特别适合用于难熔、高活性金属材料的加工。粉末冶金制备金属制品的基本原理是：将金属粉末与一定量的辅助材料混合均匀，装入模具中在外力作用下压实成型，得到毛坯件；然后将毛坯件置于保护气氛或真空条件下进行加热烧结，在高温作用下粉末颗粒间发生原子扩散，形成冶金键合，同时气孔逐渐闭合，毛坯收缩致密化，最终获得具有优良力学性能的烧结体。影响粉末冶金制品性能的关键因素有原料粉末的粒度形貌、模压压力、烧结温度和时间等，通过优化工艺参数可以使烧结体达到接近理论密度，力学性能和物理性能优异。

（二）金阳极泥压制烧结制备阳极板

利用粉末冶金技术可以将金阳极泥直接加工成阳极板，简化传统工艺流程，实现废料的高值化利用。金阳极泥是黄金电解过程中阳极发生溶解时滞留在阳极板表面的絮状物，主要成分为金、银、铂族金属的氧化物和氯化物，粉末冶金法则可将还原后的金阳极泥粉末直接压制烧结成型，一步制备出阳极板。具体工艺流程为：将还原后的阳极泥研磨成细小均匀的粉末，与一定量石墨粉混合，装入专用模具中，在200MPa以上的压力作用下保压成型，得到致密的圆饼状毛坯；将毛坯放入管式炉中，在氢气保护下于800℃以上进行烧结，一般保温4小时以上；烧结后再经表面加工，最终得到尺寸精确、强度满足使用要求的多孔阳极板。该工艺巧妙利用金属粉末的高表面活性，通过模压和烧结使金属颗粒产生冶金结合，得到组织致密均匀的多孔烧结体，可以直接用作阳极溶解，避免了中间的熔炼和铸造环节，流程短、效率高，且阳极板具有比表面积大、溶解均匀等优点。工业化应用表明，粉末冶金法制备的阳极板性能优异，电解过程稳定，能耗和物耗大幅降低。

五、生产应用效果

（一）技术集成应用情况

将离子交换膜电解、高性能复合材料、湿法无氨工艺、金阳极泥粉末冶金等绿色节能新技术集成应用于黄金电解精炼生产，取得了显著的效果。在阳极板制备方面，采用金阳极泥粉末冶金直接成型技术，简化了传统的阳极泥熔炼和金锭铸造等工序，每吨金可节约能耗标煤0.5吨以上；在电解液制备环节，用离子交换膜电解法代替传统的硝酸溶金工艺，实现了电解液制备过程的无害化，每吨金可减少硝酸使用量2吨、氮氧化物减排5000立方米；在阴极材料选择上，采用Ag-Ti双金属复合材料代替不锈钢阴极，导电性和耐蚀性大幅提升，每吨金可节电500度以上。同时，在电解废液处理和阳极泥提金方面，分别采用离子交换膜电解和湿法无氨工艺，使电解液循环利用率提高到95%以上，阳极泥提金尾液全部回用，固废产生量减少80%，每吨金可节约新水1吨、废水处理费用500元。集成应用实践表明，上述新技术可以全方位改造提升黄金电解精炼各工序，能耗物耗大幅下降，三废排放量显著减少，生产全流程的清洁化、高效化水平迈上了新台阶。

（二）主要技术经济指标

绿色节能新技术的集成应用，使黄金电解精炼主要技术经济指标实现了新的突破。具体表现在：总金回收率由集成应用前的99.85%提高到99.95%以上，平均每吨金可多回收金1千克；银回收率由不足90%提升到99%以上，每吨阳极泥可多回收银10千克以上；由于能耗和物耗的大幅下降，吨金综合成本由原来的1500元降低到800元以下，成本下降幅度超过45%；劳动生产效率显著提高，每工人年产金量由0.8吨提高到1.5吨以上；流程短、占地省，相同产能条件下，生产车间面积减少30%以上。与此同时，在确保各项技术经济指标全面提升的基础上，电耗下降30%、新水消耗下降80%、硝酸消耗下降60%、铅阳极消耗下降50%、废水减排90%、废气减排80%、固废减排85%，三废排放量显著降低的同时能耗物耗也大幅减少，资源利用效率和清洁生产水平均达到国际先进水平。上述技术经济指标的提升充分体现了黄金电解精炼绿色节能新技术的巨大优势和广阔应用前景，对于推动黄金冶炼行业的技术进步和绿色发展具有重要意义。

（三）环境效益分析

黄金电解精炼绿色节能新技术的研发和应用，不仅带来了显著的经济效益，更是实现了环境效益的重大突破。集成应用后，黄金电解精炼过程实现了污染物的源头削减、过程控制和末端治理，污染物的产生量和排放量大幅降低，具体表现在以下几个方面：一是氮氧化物尾气基本消除，电解车间空气清新，VOCs等有毒有害气体浓度降低95%以上；二是含氰、含氨废水“零排放”，含重金属废水产生量减少90%以上；三是铅阳极渣、废旧阴极板等危险固废产生量减少80%以上，无新增危险固废产生；四是噪声污染大幅降低，电解车间噪音值由85分贝以上降低到70分贝以下，电解电源整流器噪音降低15分贝以上。与此同时，电解尾渣、废水渣、废液等一般固废的减量化、无害化、资源化利用水平也显著提升，其中一般固废产生量减少90%以上，90%以上实现了资源化利用，固体废物的环境影响基本消除。

结束语

综上所述，离子交换膜电解、高性能复合材料、湿法无氨工艺、金阳极泥粉末冶金等绿色节能新技术是解决黄金电解精炼行业能耗高、物耗大、污染重等问题的有效途径。通过集成应用上述新技术，可从源头上减少污染物产生，实现资源能源的高效利用和清洁生产，在降低成本的同时最大限度地减轻环境负荷，推动行业的绿色发展。黄金冶炼企业应加快绿色节能新技术的引进和创新，抓住政策和市场机遇，通过新技术改造传统工艺，提升企业清洁生产水平和可持续发展能力，进而引领行业的绿色转型和高质量发展。

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