專利名稱：制備氰化金鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配合氰化物的制備方法，特別是涉及氰化金鉀KAu(CN)2的制作方法。
背景技術(shù)：
如所周知，氰化金鉀乃電鍍“金”之化學(xué)原料，亦即鍍“金”藥水內(nèi)金之來源，為一價(jià)之氰化亞金AuCN和氰化鉀之絡(luò)合物(Complex Compond)。因?yàn)榍杌瘉喗鸨旧黼y溶于水，不適于工業(yè)上使用，只有形成絡(luò)合物后即可溶于水，才能制備鍍金藥水。故工業(yè)上一般將所述絡(luò)合物簡(jiǎn)稱為氰化金鉀、金鹽或PGC(即Potassium Gold Cyanide)。
氰化金鉀純度之良否對(duì)于鍍金品質(zhì)影響甚大，又金價(jià)昂貴，故金含量多寡為使用者所重視。一般而言，氰化金鉀之純度規(guī)格習(xí)慣上均以含金量百分比作為標(biāo)準(zhǔn)，含金量為68.2％±0.2％。據(jù)發(fā)明人從事此業(yè)多年所知，電子工業(yè)所用之氰化金鉀原料，品質(zhì)要求高，目前十之八、九依靠進(jìn)口。由于電子零件、首飾、裝飾品等鍍金零件均需借助鍍金技術(shù)提高身價(jià)或改善其導(dǎo)電性能，所以生產(chǎn)氰化金鉀為發(fā)展高科技電子、首飾等大宗外銷工業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)工業(yè)。
氰化金鉀傳統(tǒng)的制備方法為將黃金以王水，即三份鹽酸加一份硝酸的混合液，溶解后配成氯化金液，然后再以氨水沉淀得雷金，雷金以氰化鉀溶解即得粗級(jí)氰化金鉀溶液，此法稱之為雷金法Gold Fulminator。其缺點(diǎn)為以氰化鉀水溶液溶解雷金速度緩慢，溶解量低。當(dāng)溶解時(shí)間超過50小時(shí)后，溶解之重量單位百分比即成飽和狀態(tài)，不論時(shí)間多長(zhǎng)，其溶解之重量單位百分比幾乎成水平直線，無絲毫提高之跡象。若略加溫或加入氫氧化鉀或通氧氣(O2)后，其溶解之重量單位百分比便有顯著增加，如圖4所示。由此可見，該法在以氰化鉀溶解雷金操作上之穩(wěn)定性的控制難度大，且氰化鉀溶液之濃度又低，濃縮結(jié)晶費(fèi)時(shí)，品質(zhì)粗劣。
此外，該法之另一缺點(diǎn)為加入氨水后之沉淀物為一種包括金、氫、氮及氧之聚合物即雷金，極具爆炸性，有安全顧慮，不宜采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種電解制備氰化金鉀的方法，直接在氰化鉀溶液中將金片接陽極，電解氧化溶解成高濃度氰化金鉀溶液，結(jié)晶純化，即得產(chǎn)品。本方法安全性能高、生產(chǎn)效率高、成本低，且品質(zhì)優(yōu)良。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)提出一種制備氰化金鉀的方法，包括將金以電解法溶解于氰化鉀溶液中，所用電解槽的陰、陽極室以陽離子交換膜予以分開，該陽離子交換膜在0.1N濃度的NaCl溶液中，其電阻系數(shù)小于20歐姆/平方厘米，陽離子通過率大于80％；進(jìn)行電解反應(yīng)時(shí)，鉀離子可由陽極室經(jīng)所述陽離子交換膜進(jìn)入陰極室，以平衡陰極室因電解反應(yīng)消耗的正電荷，而陽極室生成的氰化金絡(luò)合離子(陰離子)則遭阻擋而停留于陽極室電解液中，氰化金鉀濃度急劇上升，達(dá)到飽和狀態(tài)后，將陽極室獲得的氰化金鉀溶液經(jīng)冷凍結(jié)晶后做凈化處理而獲得氰化金鉀產(chǎn)品。
本發(fā)明電解時(shí)氧化集中于陽極金片上，氰化鉀溶液不會(huì)如化學(xué)法溶解雷金時(shí)受到氧化作用分解急劇(如表1所示)，表1與表2比較，可明白氰化鉀電解溶金的穩(wěn)定性。本發(fā)明方法直接在氰化鉀溶液中將金片接陽極，以電解氧化使溶解成高濃度氰化金鉀溶液，結(jié)晶純化，即得產(chǎn)品。解決了所有雷金法的缺點(diǎn)，安全性好，生產(chǎn)效率提高，成本降低，品質(zhì)優(yōu)良。
為避免電解時(shí)溶解的金再鍍于陰極片上，必須將陰、陽極室設(shè)法予以分開，傳統(tǒng)之分隔法系用素瓷材料隔片。此類隔片的空隙較大，氰化金絡(luò)離子[Au(CN)2-]仍易穿透，如欲提高阻擋效果而將隔片加厚，則溶液內(nèi)之電阻增大，不但浪費(fèi)電力，且對(duì)溶液(氰化鉀)之穩(wěn)定性有不良影響。如圖5的關(guān)系曲線圖可看出，溶液時(shí)間超過10小時(shí)以后，溶解之重量單位百分比幾乎成飽和狀態(tài)，因此不易作長(zhǎng)時(shí)間有效的電解作業(yè)。為了解決上述問題，本發(fā)明采用的陽離子交換隔膜，由于陽離子通過率高，不但電阻系數(shù)小，且其化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，如圖2所示，可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間有效的電解作業(yè)。


圖1是本發(fā)明的制備流程圖；圖2是本發(fā)明的氰化金鉀制備過程中在同等電壓下各種代表性濃度的氰化鉀溶液之時(shí)間與溶解重量單位百分比關(guān)系曲線圖；圖3是本發(fā)明方法所用電解槽的示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)溶金(雷金法)，以各種不同濃度的氰化鉀，溶解氰化亞金時(shí)添加氫氧化鉀、加熱或加氧以增加溶金速度及溶金量的比較圖；圖5是以粗瓷為隔膜電解溶金時(shí)，氰化金鉀制備過程中在同等電壓下各種代表性濃度的氰化鉀溶液之時(shí)間與溶解重量單位百分比關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
如圖3所示，本發(fā)明方法所用電解槽1包括陰極室11和陽極室12，陽極室12在外，陰極室11在陽極室12里面，陰極室11和陽極室12均以絕緣材料有機(jī)玻璃制成，在陰極室11與兩陽極13相對(duì)的兩面分別設(shè)置陽離子交換膜15，陰極室11內(nèi)置一陰極(圖中未畫出)，在陰、陽極室內(nèi)注入氰化鉀溶液。所述陰極室11和陽極室12可均為方形，陰極室11的長(zhǎng)、寬、高為10cm×10cm×12cm，陽極室12的長(zhǎng)、寬、高為20cm×20cm×12cm。
制備氰化金鉀時(shí)，如圖1所示，首先將金片剪裁成適當(dāng)大小(視陰極面積之大小而定)將之作為電解槽1之陽極，置于陽極室12兩側(cè)，與陰極室11之陽離子交換膜15對(duì)應(yīng)。并以鍍鉑鈦金屬網(wǎng)、石墨片或其他惰性電極作為陰極，置于陰極室12中。然后將氰化鉀溶液倒入有機(jī)玻璃制的電解槽1陰、陽極室中，使之在常溫下通入所預(yù)設(shè)電流經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后，即完成電解溶金之作業(yè)，此時(shí)將陽極室12移放至冷凍箱，當(dāng)溫度冷卻至0℃時(shí)，槽液達(dá)到飽和而結(jié)晶，超過70％的氰化金鉀結(jié)晶析出，剩下的氰化金鉀溶液(含洗滌液)可加入氰化鉀調(diào)配成槽液重復(fù)使用，沒有污水排放，零污染。初步析出之氰化金鉀含少量氰化鉀、氫氧化鉀和其他雜質(zhì)，以二次冰凍蒸餾水(DI)水(近0℃)洗凈，每次用1/3結(jié)晶體積量的冰凍DI水洗去易溶于水之雜質(zhì)。洗凈后之結(jié)晶，于70℃真空干燥即為成品。
雖然，金溶于氰化鉀液即成氰化金鉀溶液，可直接用于電鍍，但不便于銷售而必須制成白色結(jié)晶品。由于氰化金鉀之溶解度甚高，在20℃時(shí)為153g/L，在50℃時(shí)為385g/L，又由于氰化金鉀高溫易分解，故必須將溶液中的水分不斷大量低溫蒸發(fā)方能將溶液中之氰化金鉀大部分結(jié)晶析出。
電解時(shí)，若陽極電流密度過大，則金片易發(fā)生鈍化現(xiàn)象，發(fā)生鈍化現(xiàn)象時(shí)金片表面呈現(xiàn)黑色，電流突然下降，此時(shí)則必須將金片取出，以稀硝酸洗凈后再使用。為避免產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，可在電解槽內(nèi)加入超聲波振蕩。
為使本發(fā)明方法各特點(diǎn)及功效得到更進(jìn)一步之了解與證實(shí)，擬再就本發(fā)明之實(shí)施例詳加說明如下實(shí)施例一。將氰化鉀溶液配成0.1N，溶液倒入正方形有機(jī)玻璃制的電解槽內(nèi)，中間用陽離子交換膜予以分開，以4cm×3cm×1cm金條作為陽極，不銹鋼作為陰極，通直流電流，電流維持在2安培(電流密度167毫安/平方厘米)，歷時(shí)4小時(shí)后取出電解液，置于冷凍箱中(溫度0℃)，氰化金鉀結(jié)晶析出；再將其溶解后重復(fù)冷凍結(jié)晶一次，結(jié)晶以冰凍DI水洗去雜質(zhì)，置于真空烘干箱內(nèi)，50℃恒溫12小時(shí)，其成品為白色結(jié)晶品，用重量分析法分析，含金量68.3％。
實(shí)施例二。配置0.5N氰化鉀溶液作為電解液，倒入有機(jī)玻璃制的電解槽內(nèi)，中間用陽離子交換膜隔開，以4cm×2cm×3cm金片作為陽極，鍍鉑的鈦金屬網(wǎng)作為陰極。通直流電流，電流維持在100安培(電流密度12.5毫安/平方厘米)，歷經(jīng)10小時(shí)之后，關(guān)閉電流，將陽極槽液取出以2號(hào)濾紙過濾后，濾液置于冷凍冰箱內(nèi)(5℃)，即得氰化金鉀白色結(jié)晶。母液加熱(70℃)濃縮使體積為原來的1/2時(shí)，再予冷凍(5℃)又可得第二次結(jié)晶，兩次結(jié)晶混合后，以冰凍DI水洗凈，置于真空烘干箱內(nèi)，60℃恒溫12小時(shí)，其成品為白色結(jié)晶，用重量分析法分析，含金量68.1％。
實(shí)施例三。配置1N氰化鉀溶液作為電解液，倒入有機(jī)玻璃制的電解槽內(nèi)，中間用陽離子交換膜隔開，以4cm×2cm×3cm金片作為陽極，鍍鉑的鈦金屬網(wǎng)作為陰極。通直流電流，電流維持在10毫安(電流密度1.25毫安/平方厘米)，歷經(jīng)80小時(shí)后，關(guān)閉電流。將陽極槽液取出以2號(hào)濾紙過濾后，濾液置于冷凍冰箱內(nèi)(0℃)，即得氰化金鉀白色結(jié)晶。以冰凍DI水洗去雜質(zhì)后置于烘箱內(nèi)70℃恒溫小時(shí)，即得成品。用重量分析法分析，含金量68.2％。
實(shí)施例四。制備5N氰化鉀溶液作為電解液，倒入有機(jī)玻璃制的電解槽內(nèi)，中間用陽離子交換膜隔開，而陰極槽液為1N氰化鉀和1N碳酸鉀，以5cm×2cm×3cm金片作為陽極，石墨板作為陰極，通直流電流，電流維持在100毫安(電流密度12.5毫安/平方厘米)，歷經(jīng)10小時(shí)后取出電解液，置于冷凍箱內(nèi)(溫度5℃)，氰化金鉀結(jié)晶析出。將結(jié)晶以冰凍DI水洗凈后置于真空烘干箱內(nèi)，60℃恒溫12小時(shí)，即得成品。用重量分析法分析，含金量68.1％。
實(shí)施例五。配置10N氰化鉀溶液作為電解液，倒入有機(jī)玻璃制的電解槽內(nèi)，中間用陽離子交換膜隔開，而陰極槽液為1N氰化鉀和1N碳酸鉀，以5cm×2cm×3cm金片作為陽極，石墨板作為陰極，通直流電流，電流維持在50安培(電流密度5安培/平方厘米)，歷經(jīng)30分鐘后取出電解液，置于冷凍箱內(nèi)(溫度0℃)，氰化金鉀結(jié)晶析出。將結(jié)晶以冰凍DI水洗滌兩次，置于真空烘干箱內(nèi)，70℃恒溫6小時(shí)，即得成品。用重量分析法分析，含金量68.1％。
圖2為上述實(shí)施例一至五的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成關(guān)系曲線圖，其中橫坐標(biāo)表示溶解時(shí)間，縱坐標(biāo)表示溶解重量單位百分比，說明在不同的氰化鉀溶液濃度不同的情況下，并在可取之電解時(shí)間及可取之電流密度的條件操作下，對(duì)于所獲得的氰化金鉀產(chǎn)品、含金量等的關(guān)系將可一目了然。至于其他所未列入之?dāng)?shù)據(jù)，亦在本發(fā)明范圍之內(nèi)，不再舉例。本專業(yè)的一般技術(shù)人員可推斷而獲取，在此不再贅述。
本發(fā)明方法如第1圖所示的制備流程圖，僅為一實(shí)施例的制備流程圖，至于其間的流程可視實(shí)際需要而增減。且本專業(yè)的一般技術(shù)人員，將本發(fā)明之方法延伸而應(yīng)用于制備氰化金、硝酸銀、氰化銀等之貴重金屬電鍍藥品等，應(yīng)該是顯而易見的，凡此均應(yīng)列入本發(fā)明方法之保護(hù)范疇之內(nèi)。
本發(fā)明所述陽離子交換膜可為一般工業(yè)用的離子交換膜，如氟塑料薄膜，隔膜之特性要求為盡量減低電解液的電阻，維持氰化鉀溶液之穩(wěn)定性，以及減少氰化金鉀溶液之過量滲入陰極室。其基本規(guī)格定義為在0.1N濃度之NaCL溶液中，其電阻系數(shù)小于20歐姆/平方毫米，其陽離子通過的選擇性超過80％，耐熱高于80℃，抗堿性達(dá)20％NaOH溶液，且該隔膜之厚度范圍為0.4～0.7mm，對(duì)于本發(fā)明方法之實(shí)施為良好者均適用。其中以離子交換膜的選擇性超過80％和在0.1N濃度之NaCL溶液中，其電阻系數(shù)小于20歐姆/平方厘米最為重要。
表1 化學(xué)溶金法(雷金法)氰化鉀加氧化劑的分解速率

表2 氰化鉀于本發(fā)明電解方法中的穩(wěn)定性

權(quán)利要求
1.一種制備氰化金鉀的方法，包括將金以電解法溶解于氰化鉀溶液中，其特征在于用陽離子交換膜(15)將電解槽(1)的陰極室(11)和陽極室(12)隔開，所述陽離子交換膜(15)在0.1N濃度的NaCl溶液中，其電阻系數(shù)小于20歐姆/平方厘米，陽離子通過的選擇性大于80％；進(jìn)行電解反應(yīng)時(shí)，鉀離子可由陽極室(12)經(jīng)所述陽離子交換膜(15)進(jìn)入陰極室(11)，以平衡陰極室(11)因電解反應(yīng)消耗的正電荷，而陽極室(12)生成的氰化金絡(luò)合離子(陰離子)則遭阻擋而停留于陽極室(12)電解液中，氰化金鉀濃度急劇上升，達(dá)到飽和狀態(tài)后，將在陽極室(12)獲得的氰化金鉀溶液經(jīng)冷凍結(jié)晶后做凈化處理而獲得氰化金鉀產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述陽離子交換膜的厚度為0.4～0.7mm。
3.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述氰化鉀的濃度范圍為0.1N～10N，陽極電流密度為1毫安/平方厘米～5安培/平方厘米。
4.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于陽極為金屬金，其純度為90％以上，而陰極為鍍鉑的鈦金屬網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)或石墨片。
5.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述氰化金鉀結(jié)晶用冰凍蒸餾水或有機(jī)溶劑洗滌凈化。
6.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述電解槽內(nèi)加入超聲波振蕩，以防止陽極發(fā)生鈍化現(xiàn)象。
7.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述電解槽(1)的陽極室(12)在外，陰極室(11)在陽極室(12)里面，所述陽極室(12)和陰極室(11)均以絕緣材料制成，在陰極室(12)與兩陽極(13)相對(duì)的兩面分別設(shè)置陽離子交換膜(15)，所述陰極室(11)內(nèi)設(shè)置一陰極。
8.如權(quán)利要求7所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述制作陽極室(12)和陰極室(11)的絕緣材料為有機(jī)玻璃。
9.如權(quán)利要求1所述的制備氰化金鉀的方法，其特征在于所述陽離子交換膜(15)為氟塑料薄膜。
全文摘要
一種制備氰化金鉀的方法，包括將金以電解法溶解于氰化鉀溶液中，用陽離子交換膜(15)將電解槽(1)的陰極室(11)和陽極室(12)隔開，陽離子交換膜(15)在0.1N濃度的NaCl溶液中，其電阻系數(shù)小于20歐姆/平方厘米，陽離子通過的選擇性大于80％；電解反應(yīng)時(shí)，鉀離子可由陽極室(12)經(jīng)所述陽離子交換膜(15)進(jìn)入陰極室(11)，以平衡陰極室(11)因電解反應(yīng)消耗的正電荷，而陽極室(12)生成的氰化金絡(luò)合離子(陰離子)則遭阻擋而停留于陽極室(12)電解液中，氰化金鉀濃度急劇上升，達(dá)到飽和狀態(tài)后，將在陽極室(12)獲得的氰化金鉀溶液冷凍結(jié)晶后做凈化處理而獲得氰化金鉀產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，安全性好，生產(chǎn)效率提高，成本降低，品質(zhì)優(yōu)良。
文檔編號(hào)C01C3/00GK1552627SQ03126788
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者莊窗明 申請(qǐng)人:開平市金鹽精細(xì)化工有限公司