硫代硫酸盐在提金领域的应用进展 | [PDF全文] |
2. 河南杞县一中,河南 杞县 475200
2. The First Middle School of Qi County, Qi County 475200, Henan, China
硫代硫酸盐不仅是化学研究中重要的分析试剂,在实际生产生活中,应用也非常广泛,常用作去氯剂、解毒剂、抗过敏剂和低硫土壤的肥料。近年来在冶金领域又被公认为是湿法提金中最有发展前途的氰化物替代剂,硫代硫酸盐提金技术的应用逐渐得到扩展[1]。
1 硫代硫酸盐提金技术的发展长期以来常规的湿法提金,都是采用加入剧毒试剂氰化物从金矿石浸出矿浆中提取出贵金属——金。但是,氰化物的运用不仅操作危险,而且在排放的废液中含有金属氰化物,造成严重的环境污染。随着环保意识的加强,人们在无污染非氰提金法方面进行了许多工作,采用的试剂有硫脲、硫代硫酸盐、溴试剂、Haber药剂和生物有机溶剂等[2]。其中,与硫代硫酸盐相关的研究为最多。
1900年以后,人们开始尝试范帕特拉(Van Patera)法回收金、银,即金银矿石先经氯化焙烧,然后采用硫代硫酸盐浸出金、银。到了上个世纪7O年代末改用硫代硫酸铵从含铜硫化矿和加压浸出渣中提取金。在此期间,前苏联对硫代硫酸盐浸出法进行了重要的实验研究,研究结果表明溶液中的铜离子有助于金的溶解。
在硫代硫酸盐提金技术的发展过程中,早期研究趋向于将精矿进行高温高压浸出,防止在金的表面上形成硫化铜和硫化层,影响金的析出。而后,别列佐夫斯基发明了硫代硫酸盐常压浸出法,从硫化铜氧化的浸出渣中提取金和银.目前有关研究几乎集中在硫代硫酸盐常压浸出法的改进和应用中。
2 硫代硫酸盐常压浸出法的原理硫代硫酸盐常压浸出过程一般在碱性环境中进行,通常选用一定比例的硫代硫酸盐的氨水溶液。这样可以防止硫代硫酸盐在低pH情况下分解,另外在碱性溶液中铁化合物等杂质溶解度小,也可以减少杂质与硫代硫酸盐形成稳定的配合物的机会.因为Cu(Ⅱ)的存在可以促进金的溶解,所以在处理非富铜矿石过程中,要加入一定量的二价铜盐,同时,为保证Cu(Ⅱ)的再生,还要加入适当的氧化剂,O2一般用作添加的氧化剂。
在用氧做为氧化剂,硫代硫酸盐作配体时,金的溶解的基本原理[3]可用以下反应式表示:
在中性或碱性环境中,当中等用量的氧化剂存在时,金溶解很慢。由于硫代硫酸盐反应过程中生成硫单质、连多硫酸盐和其它硫化合物等中间产物,又氨和硫代硫酸盐的络合配位体和Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)氧化还原电对同时存在,所以硫代硫酸铵常压浸出法的化学体系非常复杂。主要化学反应[3]还有:
与氰化法相比,从金的硫代硫酸盐中电解回收金的过程中,S2O32-在阴极和阳极上发生多种氧化还原反应,使金的回收率很低,目前尚缺少合适的从硫代硫酸盐溶液中回收金的方法,因此,金回收的研究对硫代硫酸盐提金的广泛应用,具有重要意义。但是大多数研究都关注硫代硫酸盐浸出金,从溶液中回收金的研究还非常有限。一般采用沉淀法从澄清的浸出液中,特别是堆浸液中回收金,用碳和树脂从矿浆中吸附金[4]。
3.1 沉淀法在澄清的铜氨硫代硫酸盐浸出液中,加入金属铜、金属锌、金属铁、金属铝等,利用置换反应沉淀金.以锌置换为例,回收金的反应式如下:
古拉等人详细研究了金沉淀的动力学。研究表明,随温度升高(30 -50℃),pH增大和氨浓度的增大,金的沉淀率增加,但溶液中亚硫酸盐和铜离子的存在对金的沉淀起不利的影响。
添加可溶的硫化物溶液,也可以回收硫代硫酸盐溶液中的金。另外,可供选择的还可以用稳定的碱金属氢硼化物或吹氢还原沉淀法。
沉淀法在金的回收中用得最多,但是多数情况下铜与金的共沉淀严重影响产品的品位。
3.2 吸附法在氰化物提金法中.经常选用活性炭从氰化物溶液中回收金,但是硫代硫酸盐中的金在活性炭上的负载量很低,其原因目前还不清楚。阿布鲁齐斯等人通过提高活性炭的用量虽然可以一定程度地提高对金的吸附率,但是载金炭的金浓度太低,活性炭费用也增长,故从实用和经济方面考虑,此法并不理想。
用树脂从溶液中回收金比较有前途,索马斯等人研究了用碱性树脂回收金[4]。在此法中硫代硫酸盐是从负载金的树脂上洗提金的有效洗提剂。但是金通常只能以很稀的浓度吸附在阴离子交换剂上,而且硫代硫酸盐的分解产物之一连四硫酸盐会降低金的吸附量。
人们还先后尝试了以溶剂萃取法回收金,使用的萃取剂有烷基磷酸酯,伯胺,仲胺和叔胺。但是,溶剂萃取法仅限于运用于金浓度较高的澄清液中的回收。
4 结论由于传统的提金技术中所使用的氰化物有剧毒,又不能有效地处理含碳矿石及其它复杂矿石,所以硫代硫酸盐提金技术的研究,应用受到广泛的重视,而且在含碳矿石及其它复杂矿石的处理中,得到一定的应用。
硫代硫酸盐提金法,可以降低一些阳离子(如铅,锌和钴)对金浸出的干扰.在某些情况下,硫代硫酸盐对金的溶解速度比常规氰化处理要快[5]。硫代硫酸盐浸金的研究较多,发展也很好,但是有关从溶液中回收金的实验研究也很有限。找出合适的溶液中回收金的方法,是硫代硫酸盐提金法得到广泛运用的关键所在。
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D. Zipperian. Gold and Silver Extraction by Ammoniacal Thiosufate Leaching fron a Rhyolite Ore[J].
Hydromet-allurgy, 1988, 19(3): 361–375. DOI: 10.1016/0304-386X(88)90041-2. |
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吕文广, 郑景宜. 无污染非氰提金进展[J].
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黄万抚, 王淀佐, 胡永平. 硫代硫酸盐浸金理论及实践[J].
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