P510树脂从含金氯化溶液中吸附金和解吸金的性能研究

一、引言

20世纪80年代以来，黄金提取面临两大挑战：一是可直接氰化的金矿资源日趋减少，待开发的金矿资源多为品位低、含杂质多的难浸金矿石，应用传统的氰化法已无法有效提金；二是世界各国对生态平衡和环境提出了更高更严的要求。这两大挑战使人们正努力寻找新的提金方法和工艺。

树脂矿浆法提金是一项比较先进且有潜力的工艺。它是用离子交换树脂直接从矿浆中回收金，从而避免了液固分离，降低了金在尾矿中的损失，提高了金的回收率，因此在无氰体系中应用树脂矿浆法提金便成了冶金工作者研究的一个热点。

国内外对于从氰化体系中提金研究的较多，前苏联在1978年就将树脂矿浆法提金应用于工业实践；1988年南非也建成了树脂矿浆法提金厂；20世纪90年代初，津巴布韦建成了第一座树脂提金厂，但该厂刚试车后就废弃了；其他国家，如美国、加拿大、罗马尼亚等国也相继建起了中间试验厂，但均未投入工业生产；20世纪80年代末，我国自行研究设计投产的安徽霍山县东溪金矿、河北省涞源县银坊金矿、新疆阿希金矿均采用树脂矿浆法提金工艺。

随着世界各国对环境保护日趋严格的要求，大大促进了无氰浸金剂及无氰提金工艺的研究与发展。其中，对氯化法提金研究的比较多。氯化法提金速度快，能使吸附金的含碳物质失去活性，在氯化体系中应用树脂矿浆法提金目前工业上还没有大规模应用，国内外对这一领域的研究大都处于实验室阶段。

P510树脂是北京化工冶金研究院根据用户需要合成的一种新型的弱碱性树脂，已在工业上小有应用。本文对P510树脂从盐酸介质中吸附金和解吸金的性能进行了研究，以期在机械强度达到要求的前提下，能使该树脂应用于氯化体系树脂矿浆法提金。

二、试验部分

（一）仪器与试剂

1、仪器

AA320型原子吸收分光光度计（上海精密科学仪器有限公司分析仪器总厂）。

2、试剂

P510树脂：粒度16～32目，含水量56%。

金标准溶液：用A.R级试剂AuCl₃·HCl·4H₂O溶于1.0mol/L HCl制得，[H⁺]=1.0 mol/L，ρ（AuCl₄^－）=0.9570g/L。

硫脲溶液：用时现配，A.R级。

（二）试验方法

1、树脂预处理

树脂使用前用无水乙醇充分漂洗，随后用2.0mol/L HCl浸泡平衡24h，临用前用去离子水洗至中性，抽滤吸干，备用。

干湿树脂的换算：用量筒准确量取10ml湿树脂移取到烧杯中，在远红外快速干燥箱中将其烘干至质量不变，用电子天平称量干树脂的质量，将干树脂的质量与湿树脂的体积进行换算，结果为0.35g_干树脂/ml_湿树脂。

2、静态法

称取一定量树脂，在选定的条件下，加入金标准溶液，在电磁振荡器上振荡一定的时间，吸取水相用原子吸收分光光度法测定水相中的金浓度。测定树脂的静态饱和吸附容量，考察时间、温度、酸度等因素对金吸附的影响；解吸剂硫脲的浓度、溶液的酸度及解吸时间对载金树脂解吸的影响。

3、计算公式

三、结果与讨论

（一）金标准曲线

用原子吸收分光光度计测定溶液中金浓度，标准曲线如图1所示。

其线性回归方程为：A=0.0212C，K=0.0212，B=0.000，R=1.000（n=5）

从标准曲线看出，金质量浓度在0～10.0mg/L 范围内，吸光度与浓度符合朗伯比尔定律。

图1  金的标准曲线

（二）P510树脂对金的静态饱和吸附容量

量取2.0ml经预处理的P510树脂，加入足量的金标准溶液，充分振荡，隔一定时间测定溶液的金浓度，直至溶液中金浓度不变，得出该树脂在1.0mol/L HCl介质中对进的静态饱和吸附容量为242mg/ml_湿树脂，即691mg/g_干树脂。

（三）不同金浓度溶液的树脂吸附

室温条件下（20℃），固定其他条件，改变溶液中金初始质量浓度分别为：10.0，20.0，30.0，40.0，50.0mg/L，以相同转速搅拌吸附30min，分析液相中金浓度，计算树脂吸附金量，考察初始金浓度对树脂吸附金的影响。试验结果如表1所示。

由表1可知，在没达到P510树脂饱和吸附容量时，初始金浓度对树脂吸附率影响不大，金吸附率均很高。

（四）吸附时间对树脂吸附金的影响

在室温条件下（20℃），固定金浓度的氯化水溶液，搅拌速度相同，改变吸附时间分别为：1.5，5，10，15，20，25，30min，测定吸附前后水相中的金浓度，计算金吸附率。试验结果如图2 所示。

表1  初始金浓度对金吸附率的影响

图2  吸附时间对P510树脂金吸附率的影响

由图2可以看出，树脂对金的吸附率随时间的增加而逐渐增大。当吸附时间大于15min以后，吸附率无太大变化，故选用吸附时间为15min为最佳。

（五）溶液酸度对树脂吸附金的影响

固定初始溶液金的质量浓度为50.0mg/L，搅拌吸附时间为15min，改变溶液盐酸的浓度分别为：0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00mol/L，测定吸附前后溶液中金的浓度。测得的结果如图3所示。

图3  溶液酸度对P510树脂金吸附率的影响

从图3可以看出，在相同时间内，金吸附率随着酸性的增强而减小。这是因为P510树脂吸附AuCl₄^－的原理可以简单地表述如下：

随着酸性增强，树脂上的弱碱性基团发生质子化作用，使吸附基团减少，造成金的吸附率降低。同时酸度增强，氯离子浓度相应增大，对金氯络阴离子构成竞争吸附，也造成金的吸附率降低。为此，考虑到氯化浸出金的条件，可以选择[H⁺]为1.0mol/L。

（六）温度对树脂吸附金的影响

对金质量浓度为50.0mg/L、[H⁺]=1.0mol/L的氯化水溶液，分别在温度：20℃，30℃，40℃，50℃，60℃下条件，加入树脂吸附：1，2，5，10，15，20，25min，测定水相中的金浓度，计算金吸附率。绘制金吸附率和时间、温度关系曲线如图4所示。从图4中可以看出，树脂对金的吸附速率很快，温度升高时，有利于提高金吸附速率，缩短吸附达到平衡时间。但吸附反应温度不宜过高，超过60℃时吸附率反而会下降。因为在高温下树脂会变性分解，致使吸附能力降低。在室温条件下（10～30℃），温度对吸附反应的影响不大。

图4  温度对树脂金吸附率的影响

（七）氯离子浓度对树脂吸附金的影响

以H₂SO₄固定溶液酸度［H⁺］=1.0mol/L，金浓度为50.0mg/L，加入不同量的NaCl来调节氯离子浓度，测定吸附平衡后水相金浓度。得到氯离子浓度和金吸附率关系如表2所示。

表2  氯离子浓度对树脂吸附金的影响

由表2可以看出，随氯离子浓度增大，开始金吸附率略有升高，后来又缓慢降低，该体系中氯离子浓度应维持在0.1～0.5mol/L。这是因为，氯离子既起到络合配位作用，又对金氯络阴离子构成竞争吸附。

当氯离子浓度过高时，由于它本身的吸附竞争作用，使金氯络阴离子的吸附减少；当氯离子浓度过低时，金氯络阴离子稳定性降低。

（八）硫脲浓度对P510树脂金解吸率的影响

将载金树脂用蒸馏水洗至中性，然后分别加入质量分数：1.0%，3.0%，4.0%，5.0%，7.0%，9.0%的硫脲溶液10.0ml解吸树脂上金，解吸时间为15min，测定解吸后溶液中金浓度，考察硫脲浓度对金解吸的影响。试验结果如图5所示。

图5  硫脲浓度对P510树脂解吸率的影响

由图5可以看出，随硫脲浓度的增大，金解吸率先增大，然后减小，硫脲质量分数为3.0%时，P510树脂的解吸率有最大值。当硫脲质量分数超过4%时，溶液会发生浑浊现象。这是因为硫脲在室温下的酸性溶液中，易被氧化生成硫等氧化产物，硫脲浓度高时，未反应的硫脲在溶液中易被氧化而致溶液混浊，在不影响解吸率的前提下，采用质量浓度为3%硫脲作解吸液。

（九）解吸时间对P510树脂解吸率的影响

将载金树脂用蒸馏水洗至中性，在烧杯中加入质量分数为3.0%的硫脲溶液10.0ml 解吸树脂上吸附的金，改变解吸时间分别为：15，20，30，40min。试验结果如图6所示。

图6  时间对P510树脂解吸率的影响

由图6可以看出当硫脲质量分数为3.0%，改变解吸时间时，在30min以前，金解吸率随时间的增加而逐渐增大；30min以后解吸率又略下降。即当时间为30min时，金解吸率最大，选择30min作为最佳的解吸时间。

四、结语

P510树脂适合于从氯化体系的含金溶液中提取金，在吸附时间为15min，盐酸浓度为1.0mol/L的条件下金的吸附率可达到99.28%。树脂的金静态饱和吸附容量为691mg/g干树脂。用硫脲解吸树脂上的金，使〔Au（CS（NH₂）₂）₂〕⁺，在中性或弱碱性介质中，硫脲质量分数为3.0%，搅拌解吸30min，金解吸率可达到99.85%。

可以进一步研究P510树脂的机械强度、粒度等因素对树脂吸附金的影响，研究该树脂在氯化体系中用于树脂矿浆法提金的性能。