TBP从加表面活性剂的碱性溶液中萃取金.pdf

第5 9 卷第4 期 20 07 年11 月 有色金属 N 0 I f e r r o L L sM e m l s V 0 1 ．5 9 。N o ．4 N o v e m b e r2007 T B P 从加表面活性剂的碱性溶液中萃取金 马亮帮1 一，范必威2 ，宁丽荣1 1 ．中石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 2 14 15 1 ； 2 ．成都理工大学材料与化学化工学院，成都 6 10 0 5 9 摘要研究以T B P 从加入表面活性剂的碱性含金溶液中萃取金。考查平衡p H 值、有机相组成、表面活性剂C P B 等对荦取 率的影噙以及萃取容量。用3 0 ％T B P 7 0 ％磺化煤油作有机相，金的萃取率在9 8 ％以上，实际应用的相比可达1 1 1 ，萃取容量超 过1 4 9 ／L 。 。 关键词冶金技术；A u I ；溶剂萃取；表面活性剂；解吸液 中图分类号T F 8 3 1 ；T F 8 0 4 ．2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 4 0 0 7 8 0 4 溶剂萃取法是从核工业开始发展起来的湿法冶 金新技术，已被应用于从矿浆中提取金的研究。长 期以来，由于缺乏从碱性溶液中萃取阴离子且具有 良好选择性的萃取剂而间断。自从M o o i m a n 等发 表了萃取金的有趣结果后，从碱性氰化液中萃取金 的研究就成了较活跃的课题之一，已取得较好的效 果。按萃取剂分类主要有磷类、胺类、季铵盐、胍类 萃取体系以及亚砜和胺类等构成的协萃体系。许多 有关萃取体系的研究表明，弱酸性或中性介质对萃 取[ A u C N 2 ] 一较有利，但金的工业氰化液为碱性 p H 1 2 ～1 4 ，所以提高对[ A u C N 2 ] ．的萃取率及 对其他氰化络阴离子的选择性，是研究的重点。有 文献研究表明【l - 5 J ，表面活性剂的加人可提高A u I 的萃取率，但大部分以分析纯氰化亚金钾配制试 验料液，未见以实际工业氰化液为原料的试验报道。 依据文献研究uJ ，考察了从载金炭上解吸下的 勰吸液为实验样品的萃取试验条件，加入表面活性 剂后可提高A u I 的萃取率，且相比可达到1 1 1 ，萃 取容量达到1 4 9 ／L ，为从碱性解吸液中萃取金的实 际应用提供了可靠的试验依据。 1实验方法 1 ．1 主要试剂及料液 氰化亚金钾[ m A D C N 2 ] ，磷酸三丁脂 T B P ， 溴化十六烷基吡啶 C P B 为分析纯试剂，磺化煤油 用市售煤油精制，料液为用碱性乙醇溶液配成的解 收稿日期2 0 0 7 0 l 一0 9 作者简介马亮帮 1 9 7 7 一 ，男，甘肃酒泉市人，硕士生，主要从事 分离科学与技术等方面的研究。 吸液，在一定温度、时间下从载金炭上解吸金后得到 的含金的碱性溶液，p H ≈1 4 。 1 ．2 磺化煤油制备【6 j 市售煤油常含有活泼的烯烃及少量含氮的碱性 化合物，一般用浓硫酸处理可以除去。处理过程是 将市售煤油与冷的浓硫酸充分混合两次。待澄清分 离后，再用5 ％碳酸钠溶液洗去残留的酸，最后用水 洗到中性即可。硫酸和碳酸钠溶液的用量一般是被 处理煤油体积的1 ／5 左右。磺化煤油的密度为 0 ．7 9 9 ／c m 3 左右，芳烃含量不大于l O ％。 1 ．3A u I 料液配制 、 将氰化亚金钾[ K A u C N 2 ] 溶于水中，加入适 量氢氧化钾，配制成所需浓度的含金A u I 的待萃 水相溶液 溶液p H ≈- 1 0 ，浓度一般在2 0 0 , u g ／m L 左 右 无特别说明时，料液就是指该溶液 。 1 ．4 萃取操作 除部分试验外，均取5 m L 有机相于6 0 m L 分液 漏斗中，用预定p H 的水溶液预平衡两次 用解吸液 做试验时除外 ，加入5 m L 预定p H 待萃水相，再加 入与[ A u C N 2 ] 一等摩尔比的表面活性剂C P B 后， 振荡1 0 m i n ，分相后测定萃残液中金的浓度，同时平 行测定一份待测水相 求萃取率时相互对比 。 1 ．5 萃余液中金的测定 取一定体积的萃残液于5 0 m L 烧杯中，在电热 板上加热至近干，加王水、浓盐酸进行介质转换，再 用1 ％盐酸溶液定容于容量瓶中，原子吸收光谱法 测定，再用差减法计算萃取率。 1 ．6 原子吸收光谱法测金条件 测定仪器为G G X ．6 A 型原子吸收分光光度计。 万方数据 第4 期 马亮帮等T B P 从加表面活性剂的碱性溶液中萃取金 7 9 辐射源为金空心阴极灯，灯电流4 m A ，波长 2 4 2 ．8 r i m ，狭缝1 ．0 r i m ，空气流量7 ．5 L ／m i n ，燃气 Q H 2 流量1 ．5 L ／m i n 。 i。，}’。． 标准系列的配制。称取0 ．1 0 0 0 9 海绵金，用少 许王水溶解，加入5 m L5 ％氯化钾溶液，在水浴上蒸 发至湿盐状，再加1 m L 浓盐酸，在水浴上蒸至无酸 味。用l m o l ／LH C l 溶液移入1 0 0 m L 容量瓶中，摇 匀定容。此溶液含金l m g ／m L 。 取1 0 m L 上述溶液，加入5 ％H C l 溶液定容于 1 0 0 m L 容量瓶中，此时溶液金的浓度是1 0 0 ／- g ／m L 。 分别吸取1 0 0 p g ／m L 的溶液0 ，1 ．0 ，3 。0 ，5 。0 ，7 ．0 ， 9 ．0m L 于5 0 m L 容量瓶中，加入5 m L5 ％的H C l 溶 液，用水定容。此为金标准系列。 2 试验结果与分析 2 ．1 平衡p H 对金萃取率的影响 在水相中加人C P B [ A u C N 2 ] ．摩尔比 用p 表示 约为1 1 的表面活性剂后，在不同的p H 值下 测定其萃取率，考查最佳酸度条件 有机相含5 0 ％ T B P ，结果如图1 所示。 由图1 可以看出。加入表面活性剂C P B 和不 加表面活性剂萃取效果有很大差别。加入表面活性 剂后萃取率在p H 值2 ～1 4 范围内都大于9 8 ％，基 本不受p H 值的影响，而不加表面活性剂的萃取率 则不超过4 0 ％。同时，据试验现象发现，加入表面 活性剂后，分相速度快 1 ～2 m i n ，而无表面活性剂 时，分相较慢 大约2 h 。这说明表面活性剂可明显 提高萃取率，且可改善分相时间。⋯ ’ 图Ip H 值对金萃取率的影响 F i g ．1E f f e c to fp HO i lg o l de x t r a c t i o n 2 ．2 有机相中T B P 浓度对金萃取率的影响 当水相中表面活性剂的量按C P B [ A u C N 2 ] 一 的摩尔比确定为．| B 1 1 。6 时，用磺化煤油作为稀 释剂，改变T B P 的浓度，观察T B P 对金萃取率的影 响，结果如图2 所示。由图2 可知，加入表面活性剂 C P B 后，1 0 ％T B P 对金的萃取率大于9 0 ％，而2 0 ％ T B P 对金的萃取率大于9 8 ％，继续增大T B P 的浓 度，萃取率变化不大。所以从工业经济的角度考虑， 采用3 0 ％T B P 7 0 ％磺化煤油作有机相较合适。后 续试验均采用3 0 ％T B P 7 0 ％磺化煤油作有机相。 图2T B P ％对萃取率的影响 F i g ．2 E f f e c to fT B Pc o n c e n t r a t i o nO i lg o l de x t r a e t i o n 2 ．3 摩尔比9 对萃取率的影响 用解吸液作为料液，由予p H 对萃取率影响不 大，又因为解吸液的p H 值不低于1 4 ，故不再对有机 相进行预平衡。在实际应用的含金溶液中，表面活 性剂的量不能只考虑溶液中的含金量，因为溶液中 存在的能与表面活性剂反应的离子比较多。所以用 纯氰化亚金钾和解吸液分别作为料液，在达到9 8 ％ 以上的萃取率时所需的C P B 量是不一样的。用 3 0 ％T B P 7 0 ％磺化煤油作为有机相，p H 1 2 ～ 1 4 ，改变摩尔比，得到不同萃取率，见图3 。 厦尔比 图3 摩尔比对萃取率的影响 F i g ．3 E f f e c to fC P B [ A u C N 2 ] ．m o l a rr a t i o O ne x t r a c t i o no fg o l d 由图3 可见，萃取率达到9 9 ％时，用解吸液作 料液时C P B 的消耗量 1 2 ．2 大于用氰化亚金钾配 制的料液的C P B 用量 1 1 ．1 。说明解吸液中有部 分离子消耗C P B ，从而使卢增大。 ． 2 ．4 相比对萃取率的影响 ‘考查相比对金萃取率的影响，改变W ／O 值，观 察金的萃取率是否随相比的改变而改变，结果如图 4 所示。有机相与水相的比在1 1 1 以内，对萃取率 影响不大。若继续增大相比，E ％仍有可能大于 万方数据 有色金属第5 9 卷 9 8 ％，这有待进一步研究证实。 图4 相比对萃取率的影响 F i g ．4 E f f e c to fp h a s er a t i oo ng o l de x t r a c t i o n 2 ．5 磺化煤油和煤油对萃取率的影响比较 用磺化煤油和煤油分别作为稀释剂，分别对用 氰化亚金钾配制的料液和解吸液进行萃取，比较磺 化煤油和煤油对萃取率的影响，结果如表1 所示。 表1 煤油和磺化煤油作稀释剂的比较 T a b l e1 C o m p a r i s o no fk e r o s e n ea n ds u l p h o n a t e k e r o s e n ea 5d i l u e n t 由表1 可知，对于氰化亚金钾溶液来说，用煤油 和磺化煤油作稀释剂对E ％影响不大，但对于解吸 液要使E ％达到9 8 ％以上。必须用磺化煤油作稀释 剂。由此可推断，煤油中的硫化物 硫醇 或胶质，会 阻碍T B P 对金的萃取。从而使萃取率下降。 2 ．6 萃取容量 用5 m L 3 0 ％T B P 7 0 ％磺化煤油 作有机相， 对2 0 份5 m L 料液 [ A u ] 7 5 8 , u g ／m L ，口 l 2 ．2 ， p H 1 4 连续萃取，有机相中金的浓度一直呈上升 趋势，至2 0 次时有机相金的浓度达到1 4 m g ／m L ，但 仍未达到饱和，见图5 。 ， j 如 暑 ≮ 蜘 袖 罄 { I l } 图5 萃取容量 F i g ．5L o a d i n gc a p a c i t y 2 ．7 最佳条件试验结果 平行多次对解吸液进行萃取，验证最佳条件，结 果如表2 所示，表2 验证了最佳条件。在酸度p H ≈ 1 4 ，稀释剂为磺化煤油，T B P 浓度为3 0 ％，摩尔比8 为1 2 ．2 ～2 ．8 8 ，相比1 1 ～2 ．5 条件下，萃取率都 在9 9 ％以上，对从碱性解吸液中萃取一价金的实际 应用提供了可靠的试验依据。 表2 综合条件试验结果 3 0 ％T B P 7 0 ％磺化煤油 T a b l e2R e s u l t so fo p t i m a le o n d i t i o n ， 萃取级数 1234567 料液含金总量以g 6 5 5 54 1 7 04 1 7 04 1 7 04 1 7 0．1 2 3 3 01 3 5 6 3 萃余液含金总量／p g 7 53 63 6 ．53 4 ．53 0 ．56 7 ．58 7 O ／W1 Il l1 1l I1 l l 2 l 2 ．5 口1 2 ．21 2 ．8 81 2 ．8 81 2 ．8 81 2 ．8 81 2 ．3 61 2 ．3 3 E ／％9 9 ．3 59 9 ．1 49 9 ．1 29 9 ．1 79 9 ．2 7 ‘ 9 9 ．4 5 9 9 ．3 6 2 ．8 萃取机理分析 表面活性荆C P B 易电离成具有表面活性的大 体积的阳离子和亲水性阴离子，且阳离子的一端为 疏水性的烷基，另一端为亲水性的基团，如图6 a 所示。若加有机相 T B P 稀释剂 混相，由溶解度 相似相溶原理。阳离子的疏水性端易进入有机相，而 水化作用较强的亲水性端则保留在水中，形成表面 带正电荷的水包油油滴，如图6 b 所示。’ 由于T B P 油滴表面带有大量的正电荷，相互间 存在电荷排斥力，遂形成严重的乳化体系。若加入 面电荷密度较小的易进入油滴的阴离子 如S C N 一， c t o f 则油滴表面正电荷消失，乳化被破坏而分相。 碱性氰化液中的[ A u C N z ] 一，由于面电荷密 度小，离子比电荷参数为0 ．2 ，水化作用弱，易与表 面活性剂阳离子一同进入有机相，形成电中性离子 对，还可释放出一份配对能，补偿了阴离子[ A u J C N 2 ] 一的转移能。若按[ A Ⅱ C N 2 ] 一C P B 的摩 尔比为1 1 ．1 加入表面活性剂，则[ A u C N 2 ] 一被 选择性萃取，有机相分相好，界面清晰。’ 万方数据 第4 期马亮帮等T B P 从加表面活性剂的碱性溶液中萃取金 8 1 a b0 9 O e o √_ 乇圆三二 图6 带正电荷的胶团结构模型 ， ’ F i g ．6S t r u c t u r em o d e lo fm i c e U ew i t hp o s i t i v ec h a r g e 文献[ 1 ] 认为[ A u C N 2 ] 一与C P B 按化学计 金，分相速度快。在解吸液实际应用中，表面活性剂 量摩尔比1 1 形成电中性离子对。推断其总的萃取 摩尔比p 要适量加大 卢 1 2 ．2 ，才能使金的萃取 反应式为C P B [ A u C N 2 ] - m T B P 错C P B [ A u率达到9 8 ％以上。相比在1 1 1 时萃取率仍大于 C N 2 ] 一 m T B P 。， 3结论 在碱性氰化液中按摩尔比加入表面活性剂萃取 参考文献 9 8 ％，有机相载金容量较高，金含量达到1 4 9 ／L 仍 未饱和。该体系的缺点是不易反萃，可考虑减压蒸 馏回收大部分稀释剂和T B P 后，残渣焚烧回收金， 在工业上有较好的经济价值及实用价值。 [ 1 ] 潘学军，陈景．碱性氰化液中加表面活性剂用T B P 萃取金的研究[ J ] ．稀有金属，2 0 0 0 ，2 4 3 9 0 9 5 ． [ 2 ] 闫文飞，马刚，翁诗甫，等．表面活性剂从碱性氰化液中萃取金的机理研究[ J ] ．北京大学学报2 0 0 0 ，3 6 4 4 6 1 4 6 7 ． [ 3 ] 杨项军，陈景，吴瑾光，等．水相添加表面活性剂C T A B 对T B P 萃取低浓度金的影响[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 2 ，6 1 2 1 3 0 9 1 3 1 3 ． [ 4 ] 黄保贵，张天喜，周维金，等．十六烷基三甲基溴化铵／己醇体系萃取分离金[ J ] ．化学试剂，2 0 0 1 ，3 3 3 1 2 9 1 3 1 ，1 5 5 ． [ 5 ] 李奇伟，余建民，陈景．用硼氢化钠和硫脲从T B P 一∞M A B C l 2 H 2 6 载金有机相中反萃金的研究【J ] ．贯金属，2 0 0 2 ，2 3 ． 3 3 2 3 4 ． [ 6 ] 王开毅，成本诚，舒开银．溶剂萃取化学[ M ] ．长沙中南工业大学出版社，1 9 9 1 1 0 1 0 2 ． G o l d I E x t r a c t i o nb yT B Pf r o mA l k a l i n eS o l u t i o nw i t hS u r f a c t a n t M AL i a n g - b a n 9 1 一，F A NB i - w e i 2 ，N I N GL i - r o n 9 1 1 ．W u x iR e s e a r c hI n s t i t u t eo f P e t r o l e u mG e o l o g y ，S I N O P E C ，W u a c i2 1 4 1 5 1 ，J i a n g s u ，C h i n a ； 2 ．C h e n g d uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，C h e n g d u6 1 0 0 5 9 ，C h i n a A b s t r a c t ．T h es o l v e n te x t r a c t i o np r o c e s so fg o l d I f r o ma l k a l i n es o l u t i o nw i t hs u r f a c t a n ti na q u e o u sp h a s eb yT B Pi s i n v e s t i g a t e d ．T h ee f f e c t so fv a r i o u sf a c t o r s ，s u c ha se q u i l i b r i u mp H ，c o n s t i t u t i o no fo r g a n i cp h a s e ，C P ．B [ A u C N 2 ] ’m o l a rr a t i o n ，a q u e o u s ／o r g a n i cp h a s er a t i o ，o nt h eg o l de x t r a c t i o na r ed e s c r i b e d ．T h eg o l d I e x t r a c t i o n r a t ei sm o l et h a n9 8 ％b yu s eo f3 0 ％T B Pd i l u t e db ys u l p h o n a t ek e r o s e n e ，a q u e o u s ／o r g a n i cp h a s er a t i oc a nb e a sh i g ha s1 1 1i n r e a le x p e r i m e n t ，t h el o a d i n gc a p a c i t yo ft h eo r g a n i cp h a s ei sm o r et h a n1 4 9 ／L ． K e y w o r d s m e t a U u r g i c a lt e c h n o l o g y y ；g o l d I ；s o l v e n te x t r a c t i o n ；s u r f a c t a n t ；a l k a l i n es o l u t i o n 万方数据