活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭与铝电偶相互作用加强黄金回收

　　在金湿法冶金中，铜催化的硫代硫酸铵浸出作为传统氰化物溶剂的替代品，由于其无毒、低腐蚀性和对金的高选择性而比较受用。但是，到目前为止，该系统在商业上还不够成熟。而活性炭吸附金离子因其效率高、成本相对较低、产品纯度高而成为氰化物浸出剂中金湿法冶金的主要方法。但在硫代硫酸铵体系中不宜应用。所以研究开发了一种新的金回收技术，通过铝(电子供体)和活性炭(电子介体)的电流相互作用来从硫代硫酸铵溶液中回收金(Au)离子的增强胶结技术是一种很有前途的技术，可以改变系统中回收率低的情况。

　　测试黄金回收的方法

　　通过将Au粉末(99.999%)溶解在含有1M Na2S2的硫代硫酸铵溶液中制备含有Au离子的硫代硫酸铵溶液(金-硫代硫酸铵溶液)。通过恒温水浴摇床在25℃下持续24小时,以恒定的摇动幅度和频率。使用硫代硫酸铵金溶液和铝与活性炭在50mL烧瓶中，在恒温水浴摇床的氮气吹扫条件下，在25℃下放置1小时。随后，分离滤液和残余物，后者用去离子水在 40℃的真空烘箱中干燥24小时，并通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪。通过电感耦合等离子体原子发射光谱仪来分析滤液(误差范围±2%)。

　　不同初始金浓度的金离子回收

　　使用活性炭与铝的混合物检查了不同初始金浓度(即1、10、50、100mg/L)的硫代硫酸铵溶液中Au离子的胶结。在这个回收系统中，铝可能充当初级电子供体(即阳极)，而附着的活性炭充当从铝到金-硫代硫酸盐络合物，一种促进电流相互作用和金回收、胶结的配置。通常，已发现金离子的胶结服从一级动力学，其速率由溶液相中金属离子的传质控制。金通常胶结在附着在铝上的活性炭上，并且它与铜存在于同一区域(沉积顺序：金-铜-活性炭-铝)，图1a显示了溶液中不同初始金浓度随时间的变化。结果表明，正如许多研究人员所提到的，使用单一材料(例如，Cu或Zn)的Au离子的胶结遵循一级动力学。本系统中使用铝和活性炭的电流相互作用的Au胶结也服从一级动力学，对于1mg/L的初始Au浓度，在30分钟时的恢复率为83.7%，而恢复率高达约99.8%。100mg/L初始Au浓度在30分钟时的恢复，表明该速率随着溶液中Au离子初始浓度的增加而增加。Au胶结的反应速率顺序如下：100mg/L>50mg/L>10mg/L>1mg/L初始金浓度。

　　图1：(a)初始金浓度对金离子回收率的影响，和(b)通过铝和活性炭在铵中的电流相互作用进行的胶合反应的速率常数/反应速率与初始金浓度的关系图硫代硫酸盐体系(注意反应速率为负值)。

　　用不同大小的活性炭回收金离子

　　使用不同尺寸的电子介体活性炭和恒定尺寸的铝颗粒从硫代硫酸铵溶液中回收金离子。结果继续表现出一级动力学，并显示出与上一节相似的结果;也就是说，使用小粒径活性炭的胶结速率表现出最快的反应速率(图2)。尽管随着活性炭粒径的增加，反应速率似乎反应较慢，这表明电子介体尺寸的影响在系统中并不那么显着。对于小粒径的活性炭，在30分钟时回收率高达约99.8%，而对于较大尺寸范围的活性炭，回收率不规则地显示为约99.4-99.5%。这可以通过以下事实来解释：一旦将活性炭添加到系统中，从原始活性炭中分离出来的小活性炭颗粒(约0.2-2µm)就会附着在铝的表面上。并充当电子介体，使活性炭的原始粒径对反应速率不那么重要。

　　图2：(a)活性炭尺寸对金离子回收率的影响，以及(b)铝和活性炭在硫代硫酸铵体系中通过电偶相互作用进行的胶合反应的速率常数/速率与活性炭尺寸的关系图(注意，反应速率为负值)。

　　最后，基于本研究的回收率结果的速率常数和传质系数值绘制在图3中，并清楚地显示出正相关，特别是作为电子大小、数量和振动速度的函数，与电子介体的大小、数量和温度，这表明反应受传质控制。研究了硫代硫酸金(I)配合物的动力学研究，得出结论，胶结反应是由传质控制的。

　　图3：基于本研究中所有黄金回收结果的速率常数和传质系数图。

　　活性炭与铝电偶相互作用加强黄金回收，通过活性炭和铝之间的电偶相互作用增强金离子胶结的动力学，作为各种参数(即初始金浓度、铝和活性炭尺寸等)在硫代硫酸铵体系中。结果表明，铝和活性炭对黄金的胶结基本遵循一级动力学，随着初始金浓度和活性炭量的增加，以及铝尺寸(即表面积↑)的减小，速率增加，温度和振荡速度，而活性炭大小对反应速率没有显着影响。这些结果可以更好地理解使用铝和活性炭的黄金回收技术，然后再将其应用于工业采矿。

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