活性炭與鋁電偶相互作用加強(qiáng)黃金回收

　　在金濕法冶金中，銅催化的硫代硫酸銨浸出作為傳統(tǒng)氰化物溶劑的替代品，由于其無(wú)毒、低腐蝕性和對(duì)金的高選擇性而比較受用。但是，到目前為止，該系統(tǒng)在商業(yè)上還不夠成熟。而活性炭吸附金離子因其效率高、成本相對(duì)較低、產(chǎn)品純度高而成為氰化物浸出劑中金濕法冶金的主要方法。但在硫代硫酸銨體系中不宜應(yīng)用。所以研究開(kāi)發(fā)了一種新的金回收技術(shù)，通過(guò)鋁(電子供體)和活性炭(電子介體)的電流相互作用來(lái)從硫代硫酸銨溶液中回收金(Au)離子的增強(qiáng)膠結(jié)技術(shù)是一種很有前途的技術(shù)，可以改變系統(tǒng)中回收率低的情況。

　　測(cè)試黃金回收的方法

　　通過(guò)將Au粉末(99.999%)溶解在含有1M Na2S2的硫代硫酸銨溶液中制備含有Au離子的硫代硫酸銨溶液(金-硫代硫酸銨溶液)。通過(guò)恒溫水浴搖床在25℃下持續(xù)24小時(shí),以恒定的搖動(dòng)幅度和頻率。使用硫代硫酸銨金溶液和鋁與活性炭在50mL燒瓶中，在恒溫水浴搖床的氮?dú)獯祾邨l件下，在25℃下放置1小時(shí)。隨后，分離濾液和殘余物，后者用去離子水在 40℃的真空烘箱中干燥24小時(shí)，并通過(guò)掃描電子顯微鏡和能量色散X射線光譜儀。通過(guò)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀來(lái)分析濾液(誤差范圍±2%)。

　　不同初始金濃度的金離子回收

　　使用活性炭與鋁的混合物檢查了不同初始金濃度(即1、10、50、100mg/L)的硫代硫酸銨溶液中Au離子的膠結(jié)。在這個(gè)回收系統(tǒng)中，鋁可能充當(dāng)初級(jí)電子供體(即陽(yáng)極)，而附著的活性炭充當(dāng)從鋁到金-硫代硫酸鹽絡(luò)合物，一種促進(jìn)電流相互作用和金回收、膠結(jié)的配置。通常，已發(fā)現(xiàn)金離子的膠結(jié)服從一級(jí)動(dòng)力學(xué)，其速率由溶液相中金屬離子的傳質(zhì)控制。金通常膠結(jié)在附著在鋁上的活性炭上，并且它與銅存在于同一區(qū)域(沉積順序：金-銅-活性炭-鋁)，圖1a顯示了溶液中不同初始金濃度隨時(shí)間的變化。結(jié)果表明，正如許多研究人員所提到的，使用單一材料(例如，Cu或Zn)的Au離子的膠結(jié)遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)。本系統(tǒng)中使用鋁和活性炭的電流相互作用的Au膠結(jié)也服從一級(jí)動(dòng)力學(xué)，對(duì)于1mg/L的初始Au濃度，在30分鐘時(shí)的恢復(fù)率為83.7%，而恢復(fù)率高達(dá)約99.8%。100mg/L初始Au濃度在30分鐘時(shí)的恢復(fù)，表明該速率隨著溶液中Au離子初始濃度的增加而增加。Au膠結(jié)的反應(yīng)速率順序如下：100mg/L>50mg/L>10mg/L>1mg/L初始金濃度。

　　圖1：(a)初始金濃度對(duì)金離子回收率的影響，和(b)通過(guò)鋁和活性炭在銨中的電流相互作用進(jìn)行的膠合反應(yīng)的速率常數(shù)/反應(yīng)速率與初始金濃度的關(guān)系圖硫代硫酸鹽體系(注意反應(yīng)速率為負(fù)值)。

　　用不同大小的活性炭回收金離子

　　使用不同尺寸的電子介體活性炭和恒定尺寸的鋁顆粒從硫代硫酸銨溶液中回收金離子。結(jié)果繼續(xù)表現(xiàn)出一級(jí)動(dòng)力學(xué)，并顯示出與上一節(jié)相似的結(jié)果;也就是說(shuō)，使用小粒徑活性炭的膠結(jié)速率表現(xiàn)出最快的反應(yīng)速率(圖2)。盡管隨著活性炭粒徑的增加，反應(yīng)速率似乎反應(yīng)較慢，這表明電子介體尺寸的影響在系統(tǒng)中并不那么顯著。對(duì)于小粒徑的活性炭，在30分鐘時(shí)回收率高達(dá)約99.8%，而對(duì)于較大尺寸范圍的活性炭，回收率不規(guī)則地顯示為約99.4-99.5%。這可以通過(guò)以下事實(shí)來(lái)解釋：一旦將活性炭添加到系統(tǒng)中，從原始活性炭中分離出來(lái)的小活性炭顆粒(約0.2-2µm)就會(huì)附著在鋁的表面上。并充當(dāng)電子介體，使活性炭的原始粒徑對(duì)反應(yīng)速率不那么重要。

　　圖2：(a)活性炭尺寸對(duì)金離子回收率的影響，以及(b)鋁和活性炭在硫代硫酸銨體系中通過(guò)電偶相互作用進(jìn)行的膠合反應(yīng)的速率常數(shù)/速率與活性炭尺寸的關(guān)系圖(注意，反應(yīng)速率為負(fù)值)。

　　最后，基于本研究的回收率結(jié)果的速率常數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)值繪制在圖3中，并清楚地顯示出正相關(guān)，特別是作為電子大小、數(shù)量和振動(dòng)速度的函數(shù)，與電子介體的大小、數(shù)量和溫度，這表明反應(yīng)受傳質(zhì)控制。研究了硫代硫酸金(I)配合物的動(dòng)力學(xué)研究，得出結(jié)論，膠結(jié)反應(yīng)是由傳質(zhì)控制的。

　　圖3：基于本研究中所有黃金回收結(jié)果的速率常數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)圖。

　　活性炭與鋁電偶相互作用加強(qiáng)黃金回收，通過(guò)活性炭和鋁之間的電偶相互作用增強(qiáng)金離子膠結(jié)的動(dòng)力學(xué)，作為各種參數(shù)(即初始金濃度、鋁和活性炭尺寸等)在硫代硫酸銨體系中。結(jié)果表明，鋁和活性炭對(duì)黃金的膠結(jié)基本遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)，隨著初始金濃度和活性炭量的增加，以及鋁尺寸(即表面積↑)的減小，速率增加，溫度和振蕩速度，而活性炭大小對(duì)反應(yīng)速率沒(méi)有顯著影響。這些結(jié)果可以更好地理解使用鋁和活性炭的黃金回收技術(shù)，然后再將其應(yīng)用于工業(yè)采礦。

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