在化浸出矿浆中,各种贱金属离子和杂质的总含量常高出金银总量数十倍。在此情况下若想制成一种只吸附金银而不吸附贱金属和其他杂质的“特效树脂”,也许是不或许的。故挑选提金树脂时,应尽量要求树脂对金和杂质的吸附容量比,显着高于矿浆溶液中所含金和杂质的浓度比。据文献报导,经前苏联、南非和我国等国实验筛选出的用于从化液或矿浆中吸附金的阴离子交流树脂的特性列于表1。
表1 几种强碱和弱碱性阴离子交流树脂的特性
类型
牌号
基体材料
官能团①
强碱基团含量∕%
孔结构
强碱性
AM-11
乙烯-二
季胺
77~81
大孔
AM
乙烯-二
季胺
凝胶
AB-17
乙烯-二
季胺
大孔
A101DU
乙烯-二
季胺
IRA-400
乙烯-二
季胺
717
乙烯-二
季胺
弱碱性
AM-2B
乙烯-二
叔胺、季胺
50.0
大孔
AП-2
乙烯-二
叔胺
35.5
大孔
AП-3
乙烯-二
叔胺
27.0
大孔
365B
乙烯-二
叔胺、季胺
A378
乙烯-二
叔胺
16.5
IRA-93
乙烯-二
叔胺
5.8
AH-18
乙烯-二
叔胺
IRA-68
酸胺
叔胺
2.4
704
乙烯-二
叔胺、季胺
大孔
A7
酚醛
仲胺
0.6
A30B
环氧多胺
叔胺
14.7
A305
环氧多胺
混合胺
11.2
A260
脂肪胺
混合胺
3.0
MG-1
酸-二
混合胺
3.9
①混合胺为伯、仲、叔胺的混合物,有时还含有少数季胺基团。
从上表中看出,这些树脂的特性存在显着差异,它们对金等的吸附功能也存在显着差异:
一、强碱性树脂是运用最早的季胺碱型阴离子交流树脂。它是由树脂官能团中的固定离子(R)经过反离于(X)与溶液中的金属络阴离子进行交流而发生吸附反响的:
RX+Au(CN)2- RAu(CN)2+X-
一起,溶液中的银和很多贱金属络阴离子也按上式反响而吸附于树脂上,并吸附CN-。因而,强碱性树脂虽具有大的吸附容量,但对金、银的挑选性吸附较差,载金树脂的解吸目标也较差,且树脂强度低。这些都限制了强碱性树脂在提金上的广泛运用。在这些强碱性树脂中,研讨得较多的是AB-17、IRA-400和国产树脂717等,它们具有较好的机械强度和较好的吸附、解吸动力学性质,但对金的挑选性较差,一般只占总吸附容量18%左右。表2列出了IRA-400树脂从单一化络合物中吸附金、银、铜等的吸附容量。
表2 IRA-400对单一化结合物的交流容量
金属
吸附金属容量∕mg·g-1
Au
659.1
Ag
340.8
Ni
106.9
Cu
82.1
Zn
81.6
Co
76.3
Fe(Ⅰ)
48.8
二、弱碱性树脂主要为叔胺碱型游离基式弱碱性阴离子交流树脂。它的挑选性比强碱性树脂好得多,但吸附容量小。因而,它不能直接与阴离子进行交流,而需在运用前先进行叔胺基团的质子化。即先进行酸处理,使其完成解离平衡:
R'+H+ R'H
此刻,它的解离常数Ka为:
Ka=
取对数则为:
lgKa=lg〔H+〕+lg ,
当 lg =0时,pKa=pH,
此刻,树脂约有50%的官能团质子化。当pH≥pKa+1时,树脂最多只要10%官能团质子化。当pH≥pKa+2时,树脂最多只要1%官能团质子化,也就是最多只能运用树脂总交流容量的1%。
一般,化浸出液的pH值在9.5~11之间,若树脂的pKa=pH≥10则较抱负。故人们一直在根究组成pKa≥10的弱碱性阴离子交流树脂。而如今已制成的弱碱性树脂经质子化后pKa值最多达5~8之间,用它从化液中吸附金,其吸附容量是极低的。若将化液pH值调整至8以下,虽可进步树脂的吸附容量,但它又对金的浸出晦气。若改为化后调整pH<8,它不光耗费酸,还或许逸出有害气体HCN。
在未能组成出pKa≥10的弱碱性树脂前,人们把要点转向所谓“双官能团(或称“混合碱”)”树脂组成上。即让叔胺型弱碱性树脂中或多或少含一些强碱性季胺基团(由相邻的叔胺官能团交联而成)。这种双官能团树脂能够在pH值较高的溶液中吸附金。且树脂的官能团为聚合大阳离子,它与Au(CN)2-构成离子对,也能在高pH值溶液中使树脂的pKa值上移。故弱碱性双官能团阴离子交流树脂经质子化后,其吸附反响为:
R'HX+Au(CN)2- R'HAu(CN)2+X-
弱碱性阴离子交流树脂,在前苏联研讨得最多的是AM-2B、AП-2、AП-3和AH-18等,其间运用于化树脂浆法出产工厂的简直都选用AM-2B树脂。
AM-2B树脂为大孔径(孔径10~20nm占90%)、双官能团(强碱季胺基团和弱碱叔胺基团之比为1∶1)阴离子交流树脂。该树脂的基体由用氯代甲醇处理过的乙烯和对二乙烯基的共聚物组成,其间,含10%~12%对二乙烯基,因而能确保树脂所需求的机械强度。并借胺化反响往阴离子交流树脂的基体中引进约1∶1的强碱性季胺碱和弱碱性叔胺碱活性基团。如以R表明树脂基体,则它的分子式为:
因为该树脂为大孔结构,所以能进步树脂内的离子分散速度,然后加速过程中总的离子交流速度,大大改进树脂的动力学特性。AM-2B型树脂的特性为:对氯离子的交流容量3.2mg(当量)/g,粒度0.6~1.2mm,树脂比表面积32m2∕g,干树脂松密度0.42g∕cm3,产品树脂含水量52%~58%,树脂在水中的膨胀系数2.7,运送储藏温度小低于5℃。新树脂运用前,先用3~4倍体积的0.5% HCl或H2SO4溶液洗刷除掉组成过程中的化学物质,并除掉洗刷过程中发生的含细碎树脂组成的泡沫。
鉴于AM-2B树脂兼有比其他弱碱性树脂好的挑选性、机械强度和吸附、解吸目标,故在前苏联得到广泛运用。运用AM-2B树脂在工厂化液中进行吸附,金的吸附容量达12.8mg∕g,金与杂质总吸附容量之比为1∶1.63。而与它比照的强碱性AM树脂,金的吸附容量只5.7mg∕g,金与杂质总吸附容量之比为1∶10.23。两者比照,后者的挑选性低得多。
选用上海树脂厂出产的乙烯型704弱碱性阳离子交流树脂,进行化液实验室扩展实验时,每克干树脂吸附金银的总容量达25.085mg∕g,Cu、Fe、Zn、Ni为9.30mg∕g,金银与杂质总吸附容量之比为1∶0.37,具有很高的挑选性。
北京化工冶金研讨院,1983年组成的双官能团353E型树脂,用于日处理0.5t金精矿提金扩展实验,金的吸附和解吸率平均达99%。其后又组成的365B型树脂,本钱较低,功能更好,金的吸附率达99.5%,干树脂载金容量平均达21.55mg/g。
AП-2型树脂是由12%对二乙烯基和60%的共聚物组成基体的混合碱阴离子交流树脂,粒度0.4~1.5mm。它的其它功能在稍后的“树脂吸附金银的工艺流程”中加以介绍。
AH-18型树脂是前苏联研制成的发二甲胺作活性基的弱碱性阴离子交流树脂,它对金吸附的挑选性较好,一般占总吸附容量的50%~60%,但机械强度差,且树脂的再生功能也欠好。
南非在人工制造的pH=11的化液中,对弱碱性酚醛树脂A7、双官能团树脂IRA-93和强碱性季胺树脂A101DU进行了比照吸附实验,成果如表3。从表中看出:三种树脂的总交流容量以A101DU最大,A7最小;对金的挑选性以IRA-93最好,A7最小。他们的结论是:含有一定量季胺基团的双官能团弱碱性树脂,是现在最好的提金树脂。
表3 三种树脂的吸附分配系数
金属
树脂牌号
A7
IRA-93
A101DU
Au
710
3230
18950
Ag
90
210
2210
Co
120
170
21170
Cu
20
100
3880
Ni
10
510
24400
Fe
115
240
4260
Zn
13370
1080
46000
(Au+Ag)∶杂质
1∶17.04
1∶1.55
1∶4.70
但应指出的是,树脂对金的挑选性吸附远不如活性炭。据Л.С.伊万诺娃等的实验,将AM-2B树脂装于吸附柱中,经过2192份(比容)含Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Fe的化液,树脂上各组分的分配率Au+Ag只占19%,而AY-50活性炭经过2145分化液,炭上金+银的分配率到达94%(见表4)。
表4 Ay-50活性炭对金、银及杂质的吸附分配率
化液经过量(比容)
炭吸附量/%
(Au+Ag)∶杂质
Au
Ag
Ni
Cu
Zn
Fe
1
0
3
3
32
57
5
3∶97
10
2
5
4
27
59
3
7∶93
92
10
28
23
24
15
0
38∶62
242
14
42
13
17
13
1
56∶44
496
23
60
12
3
2
0
83∶17
953
33
55
11
1
0
0
88∶12
2145
53
41
6
0
0
0
94∶6
2512
55
39
6
0
0
0
94∶6
3454
80
20
0
0
0
0
100∶0
表1 几种强碱和弱碱性阴离子交流树脂的特性
类型
牌号
基体材料
官能团①
强碱基团含量∕%
孔结构
强碱性
AM-11
乙烯-二
季胺
77~81
大孔
AM
乙烯-二
季胺
凝胶
AB-17
乙烯-二
季胺
大孔
A101DU
乙烯-二
季胺
IRA-400
乙烯-二
季胺
717
乙烯-二
季胺
弱碱性
AM-2B
乙烯-二
叔胺、季胺
50.0
大孔
AП-2
乙烯-二
叔胺
35.5
大孔
AП-3
乙烯-二
叔胺
27.0
大孔
365B
乙烯-二
叔胺、季胺
A378
乙烯-二
叔胺
16.5
IRA-93
乙烯-二
叔胺
5.8
AH-18
乙烯-二
叔胺
IRA-68
酸胺
叔胺
2.4
704
乙烯-二
叔胺、季胺
大孔
A7
酚醛
仲胺
0.6
A30B
环氧多胺
叔胺
14.7
A305
环氧多胺
混合胺
11.2
A260
脂肪胺
混合胺
3.0
MG-1
酸-二
混合胺
3.9
①混合胺为伯、仲、叔胺的混合物,有时还含有少数季胺基团。
从上表中看出,这些树脂的特性存在显着差异,它们对金等的吸附功能也存在显着差异:
一、强碱性树脂是运用最早的季胺碱型阴离子交流树脂。它是由树脂官能团中的固定离子(R)经过反离于(X)与溶液中的金属络阴离子进行交流而发生吸附反响的:
RX+Au(CN)2- RAu(CN)2+X-
一起,溶液中的银和很多贱金属络阴离子也按上式反响而吸附于树脂上,并吸附CN-。因而,强碱性树脂虽具有大的吸附容量,但对金、银的挑选性吸附较差,载金树脂的解吸目标也较差,且树脂强度低。这些都限制了强碱性树脂在提金上的广泛运用。在这些强碱性树脂中,研讨得较多的是AB-17、IRA-400和国产树脂717等,它们具有较好的机械强度和较好的吸附、解吸动力学性质,但对金的挑选性较差,一般只占总吸附容量18%左右。表2列出了IRA-400树脂从单一化络合物中吸附金、银、铜等的吸附容量。
表2 IRA-400对单一化结合物的交流容量
金属
吸附金属容量∕mg·g-1
Au
659.1
Ag
340.8
Ni
106.9
Cu
82.1
Zn
81.6
Co
76.3
Fe(Ⅰ)
48.8
二、弱碱性树脂主要为叔胺碱型游离基式弱碱性阴离子交流树脂。它的挑选性比强碱性树脂好得多,但吸附容量小。因而,它不能直接与阴离子进行交流,而需在运用前先进行叔胺基团的质子化。即先进行酸处理,使其完成解离平衡:
R'+H+ R'H
此刻,它的解离常数Ka为:
Ka=
取对数则为:
lgKa=lg〔H+〕+lg ,
当 lg =0时,pKa=pH,
此刻,树脂约有50%的官能团质子化。当pH≥pKa+1时,树脂最多只要10%官能团质子化。当pH≥pKa+2时,树脂最多只要1%官能团质子化,也就是最多只能运用树脂总交流容量的1%。
一般,化浸出液的pH值在9.5~11之间,若树脂的pKa=pH≥10则较抱负。故人们一直在根究组成pKa≥10的弱碱性阴离子交流树脂。而如今已制成的弱碱性树脂经质子化后pKa值最多达5~8之间,用它从化液中吸附金,其吸附容量是极低的。若将化液pH值调整至8以下,虽可进步树脂的吸附容量,但它又对金的浸出晦气。若改为化后调整pH<8,它不光耗费酸,还或许逸出有害气体HCN。
在未能组成出pKa≥10的弱碱性树脂前,人们把要点转向所谓“双官能团(或称“混合碱”)”树脂组成上。即让叔胺型弱碱性树脂中或多或少含一些强碱性季胺基团(由相邻的叔胺官能团交联而成)。这种双官能团树脂能够在pH值较高的溶液中吸附金。且树脂的官能团为聚合大阳离子,它与Au(CN)2-构成离子对,也能在高pH值溶液中使树脂的pKa值上移。故弱碱性双官能团阴离子交流树脂经质子化后,其吸附反响为:
R'HX+Au(CN)2- R'HAu(CN)2+X-
弱碱性阴离子交流树脂,在前苏联研讨得最多的是AM-2B、AП-2、AП-3和AH-18等,其间运用于化树脂浆法出产工厂的简直都选用AM-2B树脂。
AM-2B树脂为大孔径(孔径10~20nm占90%)、双官能团(强碱季胺基团和弱碱叔胺基团之比为1∶1)阴离子交流树脂。该树脂的基体由用氯代甲醇处理过的乙烯和对二乙烯基的共聚物组成,其间,含10%~12%对二乙烯基,因而能确保树脂所需求的机械强度。并借胺化反响往阴离子交流树脂的基体中引进约1∶1的强碱性季胺碱和弱碱性叔胺碱活性基团。如以R表明树脂基体,则它的分子式为:
因为该树脂为大孔结构,所以能进步树脂内的离子分散速度,然后加速过程中总的离子交流速度,大大改进树脂的动力学特性。AM-2B型树脂的特性为:对氯离子的交流容量3.2mg(当量)/g,粒度0.6~1.2mm,树脂比表面积32m2∕g,干树脂松密度0.42g∕cm3,产品树脂含水量52%~58%,树脂在水中的膨胀系数2.7,运送储藏温度小低于5℃。新树脂运用前,先用3~4倍体积的0.5% HCl或H2SO4溶液洗刷除掉组成过程中的化学物质,并除掉洗刷过程中发生的含细碎树脂组成的泡沫。
鉴于AM-2B树脂兼有比其他弱碱性树脂好的挑选性、机械强度和吸附、解吸目标,故在前苏联得到广泛运用。运用AM-2B树脂在工厂化液中进行吸附,金的吸附容量达12.8mg∕g,金与杂质总吸附容量之比为1∶1.63。而与它比照的强碱性AM树脂,金的吸附容量只5.7mg∕g,金与杂质总吸附容量之比为1∶10.23。两者比照,后者的挑选性低得多。
选用上海树脂厂出产的乙烯型704弱碱性阳离子交流树脂,进行化液实验室扩展实验时,每克干树脂吸附金银的总容量达25.085mg∕g,Cu、Fe、Zn、Ni为9.30mg∕g,金银与杂质总吸附容量之比为1∶0.37,具有很高的挑选性。
北京化工冶金研讨院,1983年组成的双官能团353E型树脂,用于日处理0.5t金精矿提金扩展实验,金的吸附和解吸率平均达99%。其后又组成的365B型树脂,本钱较低,功能更好,金的吸附率达99.5%,干树脂载金容量平均达21.55mg/g。
AП-2型树脂是由12%对二乙烯基和60%的共聚物组成基体的混合碱阴离子交流树脂,粒度0.4~1.5mm。它的其它功能在稍后的“树脂吸附金银的工艺流程”中加以介绍。
AH-18型树脂是前苏联研制成的发二甲胺作活性基的弱碱性阴离子交流树脂,它对金吸附的挑选性较好,一般占总吸附容量的50%~60%,但机械强度差,且树脂的再生功能也欠好。
南非在人工制造的pH=11的化液中,对弱碱性酚醛树脂A7、双官能团树脂IRA-93和强碱性季胺树脂A101DU进行了比照吸附实验,成果如表3。从表中看出:三种树脂的总交流容量以A101DU最大,A7最小;对金的挑选性以IRA-93最好,A7最小。他们的结论是:含有一定量季胺基团的双官能团弱碱性树脂,是现在最好的提金树脂。
表3 三种树脂的吸附分配系数
金属
树脂牌号
A7
IRA-93
A101DU
Au
710
3230
18950
Ag
90
210
2210
Co
120
170
21170
Cu
20
100
3880
Ni
10
510
24400
Fe
115
240
4260
Zn
13370
1080
46000
(Au+Ag)∶杂质
1∶17.04
1∶1.55
1∶4.70
但应指出的是,树脂对金的挑选性吸附远不如活性炭。据Л.С.伊万诺娃等的实验,将AM-2B树脂装于吸附柱中,经过2192份(比容)含Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Fe的化液,树脂上各组分的分配率Au+Ag只占19%,而AY-50活性炭经过2145分化液,炭上金+银的分配率到达94%(见表4)。
表4 Ay-50活性炭对金、银及杂质的吸附分配率
化液经过量(比容)
炭吸附量/%
(Au+Ag)∶杂质
Au
Ag
Ni
Cu
Zn
Fe
1
0
3
3
32
57
5
3∶97
10
2
5
4
27
59
3
7∶93
92
10
28
23
24
15
0
38∶62
242
14
42
13
17
13
1
56∶44
496
23
60
12
3
2
0
83∶17
953
33
55
11
1
0
0
88∶12
2145
53
41
6
0
0
0
94∶6
2512
55
39
6
0
0
0
94∶6
3454
80
20
0
0
0
0
100∶0