1、第19卷第7期 中國有色金屬學報 V ol.19 No.7 The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2009年7月 Jul. 2009文章編號：1004-0609(200907-1345-05用N503/TBP從堿性氰化液中萃取低濃度金周 揚，李學玲，顧爍玥，楊項軍(云南大學 化學科學與工程學院，昆明 650091摘 要：研究酰胺N503和TBP 從堿性氰化液中萃取低濃度Au( ，考察N503體積濃度、水相pH 值、TBP 濃度、NaCl 濃度、改性劑種類和相比等因素對萃取率的影響。結果表明：當溶液的pH 在711范圍內，Au( 的萃取率均大于98%；

2、當pH 11后，Au( 的萃取率顯著變小；盡管TBP 的濃度對Au( 萃取率的影響較小，但對礦山浸出液的萃取結果表明，N503/TBP萃取體系對金具有良好的選擇性, 提高TBP 濃度可以提高萃取pH 50值。其萃取金屬氰配陰離子的由難至易的次序為Fe(CN64Ni(CN42Zn(CN42Cu(CN32Au(CN2。 關鍵詞：溶劑萃取；KAu(CN2；N, N-二(1-甲基庚基 乙酰胺；磷酸三丁酯 中圖分類號：O 658.2；TF 804.2 文獻標識碼：ASolvent extraction of trace Au( from alkaline cyanide solution by N503

3、/TBP systemZHOU Yang, LI Xue-ling, GU Shuo-yue, YANG Xiang-jun(School of Chemical Science and Technology, Yunnan University, Kunming 650091, ChinaAbstract: The extraction of trace Au( from alkaline cyanide solution by N, N-di(1-methylheptyl acetamide (N503 and tri-butylphosphate (TBP was studied. Th

4、e influence of several variables on the gold extraction, including the N503 volume fraction, pH value of the solution, TBP concentration, NaCl concentration and phase ratio(A/O in aqueous phase were investigated. The results show that almost all of Au( in the aqueous phase can be extracted into the

5、organic phase when the volume fraction of N503 is more than 10% and pH value of the solution is in the range of 711, and the extraction rate is more than 98%. When pH11, although TBP concentration has little effect on the extraction rate of Au(, the increase of TBP concentration can increase pH50 va

6、lue of N503/TBP extraction system. The experiments with a real cyanide leaching solution show that the extractive selectivity for different metal ions from difficult to easy is Fe(CN64Ni(CN42Zn(CN42Cu(CN32Au(CN2.Key words: solvent extraction; KAu(CN2; N, N-di(1-methylheptyl acetamide; tri-butylphosp

7、hate從礦石中采用氰化法提金技術具有效率高、對礦石適應性強、方法簡便等優點，至今仍占主導地位。目前，從堿性氰化液中回收金的工藝主要有活性碳吸附和鋅粉置換兩種。這兩種工藝的缺點是缺乏選擇性、工藝冗長、金損失量大。采用溶劑萃取法從堿性氰化礦液中回收金具有節能、高效、生產周期短、選擇性高、成本低以及環境友好等特點1，優于傳統的提金基金項目：國家高技術研究發展計劃資助項目(2006AA06Z127；國家自然科學基金資助項目(2007CB613 收稿日期：2008-11-10；修訂日期：2009-03-12通訊作者：楊項軍，講師，博士；電話E-mail: gnft工藝。自1

8、983年，MILLER 等2和MOOIMAN 等3報道了加入中性膦氧類改性劑可提高胺類萃取劑的平衡pH 值以來，從堿性氰化液中溶劑萃取金一直是國內外科學工作者們研究的熱點。近年來，被研究的有胺類及改性胺類、膦類、胍類等萃金體系46，但至今尚未見有工業應用的報道，其主要原因是Au(CN2只有在pH 9.4的堿性條件下才能穩定存在，否則會1346 中國有色金屬學報 2009年7月放出劇毒的HCN 氣體，這就給尋找合適的萃取劑增加了難度。尋求既適應弱堿性介質，又能對Au(CN2具有高選擇性的萃取劑是研究的重點。本課題組研究發現79，將典型的表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB按與Au( 等摩爾比

9、加入到水相后，用磷酸三丁酯(TBP等帶堿性基團的萃取劑萃取，在整個pH 值范圍內均能夠定量的萃取Au(CN2。但由于季銨鹽陽離子對Au(CN2具有很強的親合力，萃合物穩定常數很大，從季銨鹽載金有機相中反萃比較困難，從而阻礙了其在工業上的應用1011。酰胺類萃取劑具有弱堿性，廣泛用于含酚廢水處理12和多種金屬離子的萃取分離1314，但未見 用酰胺類萃取劑從堿性氰化液中萃取Au( 的報道。N, N-二(1-甲基庚基 乙酰胺(N503是一種萃取能力強、穩定性高、水溶性小、揮發性低、價格低廉的酰胺類萃取劑，所以本研究選用酰胺N503/TBP作為Au( 的萃取劑。同時，鑒于礦山氰化堆浸液或槽浸液中Au(

10、 的濃度非常低，一般為120 mg/L，本文作者著重考察了N503/TBP對低濃度金(Au=10 mg/L的萃取性能。1 實驗1.1 實驗試劑及儀器主要試劑如下：N, N-二(1-甲基庚基 乙酰胺(N503 SIDMEX生產，純度大于97%；磷酸三丁酯(TBP，天津化學試劑一廠，分析純；磺化煤油，市售煤油經濃硫酸處理除去極性物質；KAu(CN2為自制，純度大于99%。主要儀器如下：PHS 3C(601B型 精密酸度計；ZD 2型調速多用振蕩器(江蘇環保儀器廠 ；原子吸收分光光度計，日立 Z8000型。1.2 實驗方法實驗用待萃水相由KAu(CN2配制，(Au(=10 mg/L (pH 10.2

11、, NaCl 0.2 mol/L。萃取有機相是將一定體積濃度的N503和TBP 溶于磺化煤油中制得(一般為20%TBP +20%N503，體積分數 。室溫下，將10 mL待萃水相和等體積的有機相于分液漏斗中混合，機械振蕩10 min后(萃取動力學實驗證明，混合5 min后體系已達到平衡 ，靜置分相，經原子吸收光譜分析萃殘液中Au( 的濃度，由差減法計算萃取率。2 結果與討論2.1 N503體積濃度對Au( 萃取的影響固定水相中金濃度為10 mg/L，TBP 體積濃度為20%(體積分數 ，考察了N503體積分數在020%范圍內對Au( 萃取率的影響，實驗結果如圖1所示。由圖1可以看出，隨著N50

12、3體積濃度的增大，Au( 的萃取率不斷升高，當N503濃度為10%時，Au( 的萃取率已達到99.18%；若繼續增大N503濃度，Au( 的萃取率變化不大。 圖1 N503體積分數對Au( 萃取率的影響Fig.1 Effect of volume fraction of N503 on extraction rate of Au(2.2 水相pH 值對Au( 萃取率的影響固定水相中Au( 濃度為10 mg/L，保持有機相組成不變(20%TBP+20%N503，待萃水相pH 在714范圍內對Au( 萃取率的影響如圖2所示。由圖2 可以看出，待萃水相pH 值在711范圍內，N503/TBP對Au(

13、 的萃取率幾乎保持恒定，均大于98%；當 pH 11時，Au( 的萃取率迅速降低；當pH=13.85時，Au( 的萃取率已經下降到了70%。產生此現象的原因可能與N503萃取機理有關，推測可知，在酸性或弱堿性范圍內，N503 發生質子化后才能萃取Au(CN2配陰離子；當堿性很大時，N503發生去質子化反應，導致Au(CN2萃取率迅速下降。由此可見，N503萃取規律預示通過改變pH 值的方法進行Au( 的反萃是可行的。2.3 改性劑種類對Au( 萃取率的影響保持水相金濃度為10 mg/L，表1所列為不同膦類、醇類改性劑對Au( 萃取的影響。由表1可知，第19卷第7期 周 揚，等：用N503/TB

14、P從堿性氰化液中萃取低濃度金1347 圖2 待萃水相pH 值對Au( 萃取率的影響Fig.2 Effect of pH value of aqueous solution on extraction rate of Au(表1 不同改性劑對Au( 萃取率的影響Table 1 Effect of different modifiers on extraction rate of Au(Modifier TBP TRPOn-octyl Mixed alcoholIsooctanol alcohol Extractionrate/% 99.18 98.94 98.0998.2398.47Organi

15、c phase: 20%N503+20%modifier; (Au=10 mg/L; pH=10.2在萃取條件相同的情況下，所選改性劑種類對Au( 萃取率沒有顯著影響，其萃取率均大于98%，同時也表明，醇類和膦類一樣，也是性能優良的改性劑。2.4 改性劑TBP 濃度對Au( 萃取率的影響保持水相組成不變，當有機相中N503體積濃 度為20%時，考察了改性劑TBP 體積濃度對 Au( 萃取率的影響結果如圖3所示。由圖3可知，當水相pH 為10.2時，TBP 濃度對Au( 的萃取率影響很小，TBP 濃度在040%范圍內，Au( 的萃取率均大于98%，說明TBP 對N503不存在協萃作用。MOOIM

16、AN 和MILLER 3以及ALGUACIL15研究發現，在胺類萃取體系中加入膦氧類改性劑可以顯著提高萃取體系的pH 50值(萃取率為50%時的pH 值 。為進一步弄清TBP 在本萃取體系中的作用，考察了不同濃度的TBP(020%在pH 值為714間對Au( 濃度100 mg/L溶液的萃取，實驗結果如圖4所示。由圖4可以看出，TBP 的加入可以顯著提高N503萃取Au( 的pH 50值。N503萃取Au( 的pH 50值約為10.7，添加 20%TBP后，N503萃取Au(CN2的pH 50值增大到 圖3 TBP 的體積分數對Au( 萃取率的影響Fig.3 Effect of volume f

17、raction of TBP on extraction rate of Au( 圖4 不同體積分數的TBP 對Au( 的萃取率的影響Fig.4 Effect of volume fraction of TBP on extraction rate of Au(12.04，pH 50 =1.34。2.5 NaCl濃度對Au( 萃取率的影響 保持有機相組成(20%TBP+20%N503不變，水相含Au( 濃度為10 mg/L，考察待萃水相中鹽析劑NaCl 濃度對Au( 萃取率的影響，結果如圖5所示。由圖5可以看出，NaCl 濃度對Au( 萃取率的影響不大，水相中NaCl 濃度在02.0 mol/

18、L范圍內，Au( 的萃取率均大于99%。實驗發現，NaCl 的加入有利于提高兩相的分層速度， NaCl濃度越大，分相速度越快。同時，由于NaCl 的加入會相應增加萃取過程中的操作成本，因此，宜選擇待萃水相中含有0.2 mol/L NaCl 。2.6 相比對萃取率的影響實際工業生產中，礦山的的氰化槽浸液或堆浸液1348 中國有色金屬學報 2009年7月中Au( 的濃度相當低，一般為120 mg/L16，這就要求用盡量少的有機相萃取盡量多的水相。保持水相及有機相組成不變。圖6所示為相比A/O對Au( 萃取率的影響。由圖6可知，當相比A/O為13時，相比對萃取率影響很小，99%以上的Au( 能夠被萃

19、入有機相中；當A/O為410時，Au( 的萃取率有所下降；當A/O為10時，對Au( 的萃取率為83%。因此，為保持較高萃取率，相比A/O不宜超過3。 圖5 NaCl 濃度對Au( 萃取率的影響Fig.5 Effect of NaCl concentration on extraction rate of Au( 圖6 相比A/O對Au( 萃取率的影響 Fig.6 Effect of A/O on extraction rate of Au(2.7 N503/TBP萃取體系對實際料液的萃取實際的Au( 礦山堆浸液中常含有多種金屬離子，因此，優良的萃取體系不但對Au( 具有高的萃取效率，而且對其

20、它雜質離子要具有良好的選擇性。保持有機相組成不變 (20%TBP +20%N503，選擇云南某金礦堆浸液為待萃水相，考察了N503/TBP體系對實際料液的萃取效果，結果如表2所列。由表2可知，N503/TBP萃取金屬氰配陰離子的難易次序為Fe(CN64、Ni(CN42、Zn(CN42、Cu(CN32、Au(CN2，此萃取順序遵循最小面電荷原理。該萃取體系優先萃取Au(CN2 (萃取率約為95%；Cu(CN32干擾較大，萃取率約為75%；而對其它賤金屬萃取率較低，尤其是幾乎不萃取Fe(CN64和Ni(CN42，對Fe 和Ni 的分離系數分別為1 575.31和850.67，表明該萃取體系具有很高

21、的萃金選擇性。表2 N503/TBP萃取體系的選擇性Table 2 Selectivity of N503/TBP extraction system MiningComplexleaching Raffinate/ Extractionsolution/(mg·L1 rate/% D 1 Au/M2(mg·L1 Au(CN25.38 0.27 95.00 18.90 Zn(CN4246.1239.0 15.44 0.180103.55Cu(CN320.64 0.16 75.00 3.0006.30 Fe(CN640.66 0.65 1.06 0.0121 575.31Ni

22、(CN420.46 0.45 2.17 0.020850.67Organic phase: 20%TBP+20%N503, pH=10.05; 1 Distribution coefficient; 2 Separation coefficient, Au/M=D Au /D M .3 結論1 當N503體積濃度大于10%，pH 11時，N503/TBP體系能夠高效的萃取Au(萃取率大于98%；當pH 11時，Au( 的萃取率顯著下降。TBP 的體積濃度對Au( 萃取率的影響較小，但提高TBP 濃度可提高Au( 萃取的pH 50值，當TBP 體積濃度為20%，pH 50=12.04。2 N50

23、3/TBP萃取體系對金具有良好的選擇性，其萃取金屬氰配陰離子的由難至易的次序為Fe(CN64Ni(CN42Zn(CN42Cu(CN32Au(CN2。REFERENCES1ADAMS M D. On-site gold rening of cyanide liquors by solvent extractionJ. Minerals Engineering, 2003, 16(4: 369373 2MILLER J D, MOOIMAN M B. A review of new developments in amine solvent extraction systems for hydro

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