【正文】 離 ,金回收率高 ,吸速度快 ,但活性炭的破碎磨損會(huì)造成金損失。 2. 活性炭容易被腐殖質(zhì)及其它有機(jī)物中毒 3. 炭易粉碎和磨損，造成炭及其吸附金損失 4. 用過的炭需要定期活化再生，不僅成本高，而且炭的消耗量 增加。目前所用的解吸劑腐蝕性強(qiáng)且有毒 ,對設(shè)備要求高 ,而且對環(huán)境有一定不良影響。多數(shù)溶劑對其它賤金屬有共萃作用 ,因此提高溶劑對金的選擇性是今后研究的方向。己應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐的鋼棉電解法所處理的溶液主要是炭漿法、堆浸法中的活性炭解吸液 ，但陰極材料鋼棉系一次性使用，成本較高。與其他回收技術(shù)相比，它生產(chǎn)效率高，金屬回收較徹底，成本低。 該新工藝與傳統(tǒng)炭漿法、鋅置換法工藝相比 ,其先進(jìn)性有 : 簡化了工藝流程 ,大幅度地降低了電解和物質(zhì)消耗 ,縮短了提金周期 ,有利于提高金的總回收。 18 電積總實(shí) 收率超過 99%,較傳統(tǒng)工藝提高四個(gè)百分點(diǎn) ,而金成本可降低 30%～ 38%。電積槽中采用鋼棉作為陰極，電積尾液返回浸出，形成閉路循環(huán)。h/kg,沈陽黃金學(xué)院研制了 CF500CF610 等型號(hào)的一步電積提金系列產(chǎn)品，并取得了專利。 設(shè)計(jì)思想 我們主要研究用碳纖維材料作陰極直接從含金氰化液中電積金。 電解槽的設(shè)計(jì)，一般電解槽分為圓筒形電解槽和矩形電解槽，考慮到矩形電解槽便于裝卸陰極，所以選用矩形結(jié)構(gòu)的電解槽。設(shè)計(jì)電解槽時(shí)考慮的主要影響因素是：電積液中貴金屬濃度； pH 值；電積液的流速；電積液的分布和流向；液體溫度；陰極材料特性，即表面積、均勻度和空隙度。為抑制陽極上析出 2O 與沉積的金反應(yīng)，本研究考慮在電解液中加入 32SONa 作添加劑，使陽極上析出 2O 與 32SONa 反應(yīng)，提高金的回收率。 試驗(yàn) 方案 在電解過程中金屬的回收是依靠使電流通過溶液而實(shí)現(xiàn)的。電流是通過施加在陽極和陰極之間的電位差而產(chǎn)生的。 在 從堿性氰化物溶液電積金過程期間發(fā)生的反應(yīng)有： 陰極反應(yīng)： ?2)(CNAu + ?e → Au + ?CN2 （ 1） E1= +[ ?2)(CNAu ]－ [ ?）（ CN － 2 ）（ CN ]+(10－ 10 +[ 2H ]) 同時(shí)還不同程度地伴隨著氫氣的析出： 2 OH2 + ?e → 2H +2 ?OH （ 2） E2 =－ － lg2Hp 在陽極區(qū)，由于陽極液是較單純的 NaOH水溶液，故陽極反應(yīng)只能是 ． 4 ?OH － 4 ?e → 2O ↑＋ 2 OH2 （ 3） E3=－ ＋ 2Hp 陰陽兩 極間的電位降為 E＝ E3－ E1（或 E2），顯然，欲使電沉積過程正常進(jìn)行，外加直流電壓必須大于 E，此外還要克服濃差極化 產(chǎn)生的反電勢、電解液及離子膜內(nèi)地電阻壓降等，故實(shí)際操作壓電槽電壓總是大大高于 E值，而且隨電積時(shí)間的延長而逐漸升高，常在— 10伏范圍內(nèi)變動(dòng)。 陰、陽極材料的確定 國內(nèi) 外炭漿廠鋼棉電解產(chǎn)生數(shù) 據(jù) [23]進(jìn)行比較詳見 表 ３ － 1 對比說明，欲達(dá)到相同的電沉積率（如 99％）無論國內(nèi)還是國外的廠家，鋼棉電解時(shí)間都比碳纖維長 3－ 6 倍，還應(yīng)特別 21 指出的是，上述回收率指標(biāo)所在原液品位相差懸殊的條件下獲得的，即本研究處理的液料品位低很多，可以肯定，在原液品位同樣高，電積時(shí)間同樣長時(shí)，碳纖維陰極回收金的效果會(huì)更好。 比表面積大者，亦空隙 度較大者，它的提金率也比較大 。碳纖維的比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，這種比表面積的差異也正是碳纖維的電解性能優(yōu)于鋼棉 的主要原因。 碳纖維和鋼棉的基本參數(shù)看表３ － 2， 因此，陰極材料選擇碳纖維（ TZ） 。將碳纖維繩打折，有尼龍絲從玻璃管的一頭穿入，從另外一頭穿出，引導(dǎo)碳纖維繩穿入玻璃管 10mm。斷面用各級(jí)砂紙磨平，用氧化鈰拋光，另一端插入電線，引出電極線，封好電極槽。使用時(shí)把碳纖維電極安裝在 PS4 溶出分析電 極架上。而且石墨成本比其他兩種 低從經(jīng)濟(jì)上更實(shí)惠。顯然，溶液中2)(CNAua越低，氫氣在陰極析 出的可能性越大，氫氣的析出空耗電能，降低電流效率，影響金的沉積，因而是不希望的，但在主金屬濃度很低的條件下是不可避免的。因此， 氰化浸出液進(jìn)行電解之前， 可不進(jìn)行 pH 的調(diào)節(jié)，即可將氰化浸出液進(jìn)行直接電在陽極上釋放出氧氣和氰化物緩慢地氧化成氰酸鹽。因此正交試驗(yàn)時(shí)可以考慮取 、 和 做正交 試驗(yàn)。 23 電解槽的確定 圓柱電解槽與常用巨型電解槽相比，金溶液與陰極接觸時(shí)間短，可降低電解濃度極化，提高 作業(yè)時(shí)間從電場分布 特點(diǎn)看，陰極區(qū)電場密集，有利于金的析出。電解槽有效容積為 1000mL，設(shè)計(jì)規(guī)格為 φ1212mm，電極間距取 10mm。然而這一速率有著一個(gè)極限，因?yàn)樗才c電解質(zhì)的電化學(xué)特性以及在沉積期間的流體動(dòng)力學(xué)條件有關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)由電荷轉(zhuǎn)移的活化作用控制時(shí)，電子轉(zhuǎn)移過程的速率可由 Butler Volume方程式 描述： i= ( )( /1()/(0 RTanFRTanF eei ?? ? （ 1） 式 中 ： a為傳質(zhì)系數(shù)。隨著過電位的增大，一些組分在靠近陰極處的濃度由于放電和金屬離子的還原而降低。在沉積期間金屬離子在相間被放電，并且這些離子被借助于流體動(dòng)力學(xué)流動(dòng)、遷移和擴(kuò)散而從主體溶液到達(dá)表面的離子所取代。/ 2 scmmol 以及存在于電解液中的已被沉積在陰極表面的雜質(zhì)與電流密度有關(guān) 。如果電流密度充分地提高，那么擴(kuò)散作用就不足以取代金屬離 24 子，并且在界面處的濃度能下降到零。 )(溶液AuCNC 和 )(陰液AuCNC 分別為在溶液中與在陰極處的 AuCN濃度。極限電流密度為 48 A/m2。 金濃度為 100mg/L，回收至廢液中金濃度為 ，回收率為 %。 K為法拉第常數(shù)， 0T? 為 T溫度下電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位。根據(jù)生產(chǎn)中電沉積作業(yè) 的溫度范圍 [26]列出了 25～150 C? 間隔 25C? 的 0T? 計(jì)算值如表 表 陰極反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電極電位值（ V） 25C? 50C? 75C? 100C? 125C? 150C? ? ??2CNAu — — — — — — 可能陽極反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電位計(jì)算 陽極區(qū)以 ?CN 、 ?OH 為主，其他離子濃度相對很小。設(shè)若解 析液中 NaOH濃度為1%wt，則溶液中 ?H 濃度為： ?HC=－OHWCK ② ② 式中 WK 為水的離子積常數(shù)，在 25C? 、 100C? 、 150C? 時(shí) WK 的值分別 1％ wt時(shí)，近似認(rèn)為 1000g溶液的體積為 1升，則－OHC＝ ， ?H 濃度對應(yīng)為 4 1410? 、 1210? 、 1210? mol/l。 （ 2） 金屬絡(luò)離子的陰極放電 考慮到實(shí)際生產(chǎn)中一般控 制解吸電解尾液中含金 1g/m3左右，若廢液最高金濃度為250g/m3,而解析液中 NaCN濃度 1％ wt,并近似認(rèn)為 1000g溶液的體積為 1升，利用 ③ 式求得表。若以解析 液中 NaOH濃度為 1％ wt計(jì)算，得反應(yīng)（ 3）在各溫度下的電極電位如表 。 表 理論分解電壓（ V） 25C? 50C? 75C? 100C? 125C? 150C? Au:100g/m3 欲使電沉積過程正常進(jìn)行，外加直流電壓必須大于 理論分解電壓 ，此外還要克服濃差極化 產(chǎn)生的反電勢、電解液及離子膜內(nèi)地電阻壓降等，故實(shí)際操作壓電槽電壓總是大大高于理論分解電壓 ，而且隨電積時(shí)間的延長而逐漸升高，常在 — 10伏范圍內(nèi)變動(dòng)。 28 亞硫酸鈉 濃度 的確定 32SONa 的還原作用原理其實(shí)質(zhì)是 2SO 的還原作用 ， 反應(yīng)如下 : 32SONa +2HCl→2NaCl + 32SOH 2SO + OH2 2 4HAuCl +3 2SO +6 OH2 =2Au +8HCl+3 42SOH 反應(yīng) 中除 Au、 Ag、 Pt、 Rh被還原外，其余金屬元素不被還原。 Pt、 Rh含量甚微，對載金碳、合質(zhì)金的 Au含量測定的影響可忽略不計(jì)。 在相近 的電解制度下，添加了亞硫酸鈉后，提金率明顯提高。由亞硫酸鈉在反應(yīng)中的原理可知亞硫酸鈉的需要量不會(huì)很多根據(jù)電荷平衡知亞硫酸鈉的添加量在 2～ 7 g/L 之間，正交試驗(yàn)中取 3 和 6 g/L做正交試驗(yàn)。 表 正 交 試驗(yàn)條件各水平的安排 因素 水平 pH 值 A 電流密度 (A/m2) C 理論分解電壓 （ V） E 時(shí)間 （ h） F 亞硫酸納添加量 (g/L) G 1 2 3 16 24 32 5． 118 5． 071 4． 341 2 4 6 29 分析方法 氰化液中、金積及主要雜質(zhì)元素用原子吸收分光光度計(jì)法分析，游離 CN用容量法分析。其工藝流程見圖 . 粗 金 加入適量的新配王水 溶 解 金 加入硫酸的靜置 待硫酸鉛氧化銀沉淀完全 過濾分離 濾 渣 濾 液 加熱 加鹽酸 趕硝酸 回收銀 加還原劑 T 還原出金粉 反復(fù)洗滌后烘干 傾倒上部廢液 純金粉 圖 30 金粉純度的測試 將自己提純制得的金粉用火試金法測定金的純度， 6 次測定平均值為 %，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 %； 用原子吸收法測定金粉中銀、鉛、銅時(shí)均未檢出。 將自己提純的金粉與外購光譜純金各稱 100μ g/ml的金標(biāo)準(zhǔn)貯備液 ,再分別配成 、 、 、 g/ml 的金標(biāo)準(zhǔn)系列 ,利用火焰原子吸收光譜法分別測其吸光值 ,繪制工作曲線 ,結(jié)果表明兩條曲線完全重合 ,證明用本法提純的金粉可 作為單位內(nèi)部金基準(zhǔn)物質(zhì)用 。經(jīng)計(jì)算用該法回收提純 高 純金粉需耗成本 25 元左右 ,而外購 %的高純金 需 500 元左右 ,所以本法回收提純金的成本較低 ,經(jīng)濟(jì)效益顯著 。 作為一個(gè)工科生本次畢業(yè)論文作為大學(xué)畢業(yè)的最后一關(guān)，我閱讀了很多文獻(xiàn)并借助校園網(wǎng) 瀏覽了很多資料。在各技術(shù)分析和選擇電沉積的試驗(yàn)過程中，劉書敏師兄給我很大的幫助。 32 致 謝 這次論文中，我要感謝宋老師一直以來的指導(dǎo)，感謝劉書敏師兄在論文中的幫助，雖然和宋老師的見面不多但每次見面都讓我的知識(shí)得到不同的豐富。在這次編寫論文當(dāng)中我學(xué)到了很多大學(xué)沒有學(xué)到的東西，讓我在工作的起點(diǎn)得到一個(gè)加油的機(jī)會(huì)。 謝謝父親的電話讓我在大學(xué)四年中學(xué)會(huì)了關(guān)心家里， 謝謝學(xué)院給我一個(gè) 如此 好的提升自己學(xué)術(shù)能力的天堂。 33 參考文獻(xiàn) [1] 王嵐 .黃金選礦年評 [Ａ ].第四屆選礦年評報(bào)告會(huì)文集 [Ｃ ].北京 :中國選礦科技情報(bào)網(wǎng)出版社 ,146,147148. 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