活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭與鋁電偶相互作用加強黃金回收

　　在金濕法冶金中，銅催化的硫代硫酸銨浸出作為傳統氰化物溶劑的替代品，由于其無毒、低腐蝕性和對金的高選擇性而比較受用。但是，到目前為止，該系統在商業上還不夠成熟。而活性炭吸附金離子因其效率高、成本相對較低、產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用。所以研究開發了一種新的金回收技術，通過鋁(電子供體)和活性炭(電子介體)的電流相互作用來從硫代硫酸銨溶液中回收金(Au)離子的增強膠結技術是一種很有前途的技術，可以改變系統中回收率低的情況。

　　測試黃金回收的方法

　　通過將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)。通過恒溫水浴搖床在25℃下持續24小時,以恒定的搖動幅度和頻率。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氣吹掃條件下，在25℃下放置1小時。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，并通過掃描電子顯微鏡和能量色散X射線光譜儀。通過電感耦合等離子體原子發射光譜儀來分析濾液(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。在這個回收系統中，鋁可能充當初級電子供體(即陽極)，而附著的活性炭充當從鋁到金-硫代硫酸鹽絡合物，一種促進電流相互作用和金回收、膠結的配置。通常，已發現金離子的膠結服從一級動力學，其速率由溶液相中金屬離子的傳質控制。金通常膠結在附著在鋁上的活性炭上，并且它與銅存在于同一區域(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間的變化。結果表明，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離子的膠結遵循一級動力學。本系統中使用鋁和活性炭的電流相互作用的Au膠結也服從一級動力學，對于1mg/L的初始Au濃度，在30分鐘時的恢復率為83.7%，而恢復率高達約99.8%。100mg/L初始Au濃度在30分鐘時的恢復，表明該速率隨著溶液中Au離子初始濃度的增加而增加。Au膠結的反應速率順序如下：100mg/L>50mg/L>10mg/L>1mg/L初始金濃度。

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

　　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。結果繼續表現出一級動力學，并顯示出與上一節相似的結果;也就是說，使用小粒徑活性炭的膠結速率表現出最快的反應速率(圖2)。盡管隨著活性炭粒徑的增加，反應速率似乎反應較慢，這表明電子介體尺寸的影響在系統中并不那么顯著。對于小粒徑的活性炭，在30分鐘時回收率高達約99.8%，而對于較大尺寸范圍的活性炭，回收率不規則地顯示為約99.4-99.5%。這可以通過以下事實來解釋：一旦將活性炭添加到系統中，從原始活性炭中分離出來的小活性炭顆粒(約0.2-2µm)就會附著在鋁的表面上。并充當電子介體，使活性炭的原始粒徑對反應速率不那么重要。

　　圖2：(a)活性炭尺寸對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電偶相互作用進行的膠合反應的速率常數/速率與活性炭尺寸的關系圖(注意，反應速率為負值)。

　　最后，基于本研究的回收率結果的速率常數和傳質系數值繪制在圖3中，并清楚地顯示出正相關，特別是作為電子大小、數量和振動速度的函數，與電子介體的大小、數量和溫度，這表明反應受傳質控制。研究了硫代硫酸金(I)配合物的動力學研究，得出結論，膠結反應是由傳質控制的。

　　圖3：基于本研究中所有黃金回收結果的速率常數和傳質系數圖。

　　活性炭與鋁電偶相互作用加強黃金回收，通過活性炭和鋁之間的電偶相互作用增強金離子膠結的動力學，作為各種參數(即初始金濃度、鋁和活性炭尺寸等)在硫代硫酸銨體系中。結果表明，鋁和活性炭對黃金的膠結基本遵循一級動力學，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，而活性炭大小對反應速率沒有顯著影響。這些結果可以更好地理解使用鋁和活性炭的黃金回收技術，然后再將其應用于工業采礦。

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