韓躍新 馬藝聞 朱一民 高 鵬 趙金菊 李建波

氰化提金是一種高效的、應用普遍的選金方式，其浸金尾渣不僅含有大量的劇毒氰化物，通常還含有一些有價金屬硫化物［1-2］。因此，無論從資源的高效利用還是從保護環(huán)境的角度，這些氰化尾渣都不適合直接向環(huán)境排放。雖然目前在氰化尾渣的回收利用工藝研究方面取得了一些成果［3-7］，但是理論研究少且不系統(tǒng)［8-10］，尤其關于CN－在特定礦物表面的吸附機理研究就更加鮮見。研究氰化過程中黃鐵礦對CN－的吸附規(guī)律，將有助于改善氰化尾渣中黃鐵礦的浮選效果，從而更有效地實現(xiàn)氰化尾渣的回收利用。

1 試驗原料、藥劑與儀器

黃鐵礦單礦物取自山東沂源福吉山銅礦，礦物經手選除雜、粉碎、制樣，得到－0.045 mm占93%的試樣，備用。

氰化鈉為化學純，用蒸餾水配制成濃度為24 mg/L的氰化鈉溶液，備用;pH調節(jié)劑NaOH，以及CN－濃度檢測所用試劑AgNO3、KI、EDTA等均為分析純。

試驗所用FuHua 78－1型磁力加熱攪拌器為浙江金壇市富華儀器有限公司制造，TGL－16G型離心分離器為上海安科精密儀器廠制造，PHS－3C型pH計由上海盛磁儀器有限公司制造，CN－濃度檢測所用AA－6300型石墨爐原子吸收分光光度計由日本津島公司制造，740－FTIR型傅立葉紅外光譜儀由美國PE公司生產。

2 試驗方法

(1)黃鐵礦吸附CN－的影響因素試驗。將100 mL氰化鈉溶液加入250 mL錐形瓶中，然后加入定量的黃鐵礦樣品，用NaOH溶液調節(jié)礦漿pH值至預設值，在常溫下攪拌吸附一定時間(攪拌器轉速為1 200 r/min，)離心分離 5 min(轉速為 3 960 r/min)后用移液管精確量取出5 mL上清液置于25 mL具塞比色管中，采用原子吸收法間接測定吸附后溶液中CN－的濃度，按下式計算吸附率和吸附負載:

其中，Q為吸附率，%;C0為吸附前溶液中CN－濃度，mg/L;Ce為吸附平衡后上清液中CN－的濃度，mg/L;Γ為吸附負載，mg/g;V為吸附試驗用CN－溶液的體積，L;m為吸附試驗用黃鐵礦的質量，g。

(2)紅外光譜分析。取2份黃鐵礦樣品，每份均為1 g，其中1份在氰化鈉溶液中吸附5 min，離心分離5 min(轉速為3 960 r/min)，濾去上層清液，用20 mL去離子水洗滌3次，自然干燥得到吸附氰根離子的黃鐵礦樣品。然后將吸附前后的2份樣品分別與100 mg光譜純的KBr均勻混合、壓片，用740－FTIR型傅立葉紅外光譜儀進行紅外光譜測定。

3 結果與討論

3.1 黃鐵礦吸附CN－的影響因素研究

3.1.1 吸附時間

取5 g黃鐵礦置于盛有氰化鈉溶液的錐形瓶中，用NaOH調節(jié)溶液pH=9.0，在常溫下攪拌吸附不同時間，試驗結果見圖1。

圖1 吸附時間對吸附率的影響

從圖1可以看出，達到吸附平衡所需的時間非常短，僅需1 min，說明該吸附過程相當快速，最大吸附率達90.28%;進一步延長吸附時間，吸附率微幅下降，說明吸附與解吸同時存在。

3.1.2 溶液的pH值

取5 g黃鐵礦置于盛有氰化鈉溶液的錐形瓶中，用NaOH調節(jié)溶液pH值，在常溫下攪拌吸附5 min，試驗結果見圖2。

圖2 溶液pH值對吸附率的影響

從圖2可以看出，在試驗pH范圍內，氰根離子的吸附率和吸附負載波動較小，表明黃鐵礦對氰根離子的吸附受溶液pH值變化的影響較小，因此，后續(xù)試驗繼續(xù)在pH=9.0的溶液中進行。

3.1.3 黃鐵礦用量

黃鐵礦用量試驗的氰化鈉溶液為100 mL，pH=9.0，常溫下攪拌吸附5 min，試驗結果見圖3。

圖3 黃鐵礦用量對吸附率的影響

從圖3可以看出，隨著黃鐵礦用量的增加，吸附率呈先快后慢的上升趨勢;黃鐵礦用量小于5 g/L時有最大吸附負載量，為3.81 mg/g，這有助于確定實際浸金過程需加入的NaCN量。

3.2 紅外光譜分析

試驗利用吸附氰根離子前后黃鐵礦樣品的紅外光譜特征峰差異，研究了黃鐵礦表面對氰根離子的吸附機理。黃鐵礦表面吸附氰根離子前后的紅外光譜見圖4。

從圖4可以看出，黃鐵礦樣品吸附氰根離子前，在3 452 cm－1附近的強吸收峰為 S—OH中 O—H(游離)的伸縮振動峰，在2 923 cm－1附近的弱吸收峰為O—H(締合)的伸縮振動峰，在1 640 cm－1附近的弱吸收峰為OSO的不對稱伸縮振動峰，在1 090 cm－1附近的較強吸收峰為SO的伸縮振動峰。黃鐵礦樣品吸附氰根離子后，在3 448 cm－1附近有O—H(游離)吸收峰，在2 920 cm－1附近的O—H(締合)吸收峰增強，說明氰根與O—H有氫鍵吸附作用;在2 357 cm－1附近出現(xiàn)—C≡N的弱伸縮振動峰，在1 646 cm－1附近的OSO不對稱伸縮振動峰和在1 090 cm－1附近的SO伸縮振動峰略有減弱。由此說明在試驗條件下，氰根離子能夠與黃鐵礦發(fā)生吸附，且吸附較為穩(wěn)定。

圖4 黃鐵礦表面吸附CN－前后的紅外光譜

研究結果表明，吸附氰根離子的樣品雖經去離子水洗滌3次，仍有氰根離子殘留在黃鐵礦表面，說明氰根離子與黃鐵礦表面有很強的鍵合吸附作用。因此，從氰化浸渣中浮選黃鐵礦時，要選擇極性較強的有機藥劑為捕收劑。

3.3 黃鐵礦氰化吸附等溫模型

以3.1.1節(jié)吸附平衡后上清液中CN－的濃度Ce與對應的吸附負載Γ的比值為縱坐標、Ce為橫坐標繪制黃鐵礦吸附CN－的動力學曲線，結果見圖5。

圖5 Ce/Γ－Ce關系曲線

根據(jù)圖5擬合的黃鐵礦氰化吸附曲線方程為Ce/Γ = － 0.016 9+0.029 52 Ce，相關系數(shù) R=0.998 8，符合Langmuir吸附等溫模型。說明黃鐵礦表面均一，各處的吸附能相同;這種吸附是單分子層的化學吸附，當黃鐵礦表面的氰根離子飽和時，其吸附率達到最大值90.28%;黃鐵礦表面各吸附點間沒有氰根離子的轉移運動;達到動態(tài)平衡狀態(tài)時，吸附和脫附速度基本相等。

上述研究結果說明，對于氰化礦物浮選，在選擇捕收劑時要充分考慮礦物表面性質發(fā)生的變化，這對氰化黃鐵礦后續(xù)浮選的藥劑制度、浮選pH值等關鍵參數(shù)的選擇和確立有一定的指導作用。

4 結論

(1)黃鐵礦對氰化鈉的吸附很快，5 g黃鐵礦吸附100 mL、24 mg/L的NaCN溶液，1 min即可達到吸附平衡，最大吸附率達到90.28%。

(2)氰化尾渣pH值通常為8～11，在該pH范圍內，黃鐵礦對氰根離子的吸附效果波動很小。

(3)紅外光譜分析結果表明，吸附過氰根離子的黃鐵礦顆粒經去離子水洗滌3次仍有明顯的—C≡N弱伸縮振動峰，說明氰根離子與黃鐵礦有很強的鍵合吸附作用。

(4)擬合得到的黃鐵礦對氰根離子的吸附規(guī)律符合Langmuir等溫模型，表明黃鐵礦顆粒對氰根離子的吸附過程以單分子層化學吸附為主，這有助于開展氰化后黃鐵礦的浮選研究。

［1］ 高 遠，王繼民，吳 昊，等.氰化尾渣綜合利用研究［J］.材料研究與應用，2010，4(2):156-160.

［2］ 高俊峰，李曉波.我國氰化尾渣的利用現(xiàn)狀［J］.礦業(yè)工程，2005，3(4):38-39.

［3］ 周東琴.某氰化尾渣中金的浮選回收試驗研究［J］.有色礦冶，2009，25(1):15-17.

［4］ 楚憲峰，朱 磊，吳向陽，等.氰化尾渣資源化應用的清潔生產技術研究［J］. 環(huán)境科學研究，2008，21(6):72-74.

［5］ 朱 磊，康廣鳳，李淑芬，等.氰化尾渣多元素資源化回收技術研究［J］. 環(huán)境科技，2010，23(2):5-11.

［6］ 路明福，溫建波.氰化尾渣綜合回收工藝及實踐［J］.黃金，2010，31(10):52-54.

［7］ 徐承焱，孫春寶，莫曉蘭，等.某黃金冶煉廠氰化尾渣綜合利用研究［J］.金屬礦山，2008(12):148-151.

［8］ 何 敏，朱國才，蘭新哲，等.D296R陰離子交換樹脂吸附氰化物的物理化學研究［J］.金屬礦山，2004(12):62-65.

［9］ Polcik M，Kittel M，Hoeft J T，et al.Adsorption geometry of CN on Cu(III)and Cu(III)/O［J］.Surface Science，2004，563(6):159-168.

［10］ Chen Y，Chen J h.The first-principle study of the effect of lattice impurity on adsorption of CN on sphalerite surface［J］.Minerals Engineering，2010，23(5):676-684.