項(xiàng)朋志 劉 瓊 黃 遙 葉國(guó)華

(1.云南開(kāi)放大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院；2.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院)

氰化浸金工藝具有毒性，因此硫代硫酸鹽浸金體系作為無(wú)毒非氰體系受到重視[1-2]。在近幾十年來(lái)，很多研究團(tuán)隊(duì)致力于硫代硫酸鹽浸金的研究。研究表明，該浸金體系常溫下即可達(dá)到理想的金浸出效果[3-4]，有研究表明利用乙二胺代替氨水也可取得不錯(cuò)的效果。乙二胺能夠與許多過(guò)渡金屬離子形成穩(wěn)定的配位化合物，與銅相配合可以形成穩(wěn)定的配合物，降低銅離子的氧化性，降低硫代硫酸鈉的消耗，因此硫代硫酸鹽銅乙二胺體系具有潛在的使用價(jià)值。

基于硫酸鹽銅乙二胺體系電化學(xué)鮮有報(bào)道，基于分析化學(xué)角度，采用方波伏安法探究了硫酸鹽銅乙二胺體系電化學(xué)行為，探究銅離子、乙二胺及添加劑EDTA對(duì)金溶出的影響，為硫代硫酸鹽銅乙二胺浸金體系提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

所用試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 分析儀器

電化學(xué)分析采用mec-16多功能電化學(xué)分析儀(江蘇江分電化學(xué)儀器公司)， 采用三電極系統(tǒng)，其中鉑絲電極作為輔助電極，飽和甘汞電極作為參比電極，金電極或鉑電極作為工作電極。pH值采用PHS-25型pH計(jì)測(cè)定 (上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)。

1.3 浸出體系

結(jié)合文獻(xiàn)，硫代硫酸鈉濃度選擇為0.08 mol/L，銅離子濃度選定為0.002～0.01 mol/L，乙二胺濃度選為0.02～0.1 mol/L，pH值調(diào)到10左右。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 浸出體系電化學(xué)行為

在硫代硫酸鈉乙二胺銅浸金體系中鉑電極和金電極的方波伏安曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 硫代硫酸鈉乙二胺銅浸金體系中

由圖1可見(jiàn)，曲線(xiàn)1對(duì)應(yīng)為鉑電極，曲線(xiàn)2對(duì)應(yīng)為金電極，曲線(xiàn)2與曲線(xiàn)1最大的差別在于在電極電勢(shì)為0.2 V處，有一金的氧化峰，在曲線(xiàn)2中，電極電勢(shì)為-0.610 V對(duì)應(yīng)于硫代硫酸鈉還原峰，電極電勢(shì)為-0.424 V對(duì)應(yīng)于銅的還原峰，這兩處峰相對(duì)于曲線(xiàn)1來(lái)說(shuō)，更有特征性且電勢(shì)朝正方向移動(dòng)，這說(shuō)明金電極對(duì)于硫代硫酸鈉和銅的還原有良好的促進(jìn)作用，所以在硫代硫酸鈉乙二胺銅浸金體系中，金作為工作電極更具有特征性，在曲線(xiàn)2中出現(xiàn)的這3種峰可以作為該體系中監(jiān)測(cè)各種因素的信號(hào)。

利用金電極，對(duì)硫代硫酸鈉乙二胺銅浸金體系進(jìn)行循環(huán)伏安分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)，圖中出現(xiàn)了兩對(duì)準(zhǔn)可逆峰，其中峰b對(duì)應(yīng)于金的溶出峰，峰c對(duì)應(yīng)于硫代硫酸鈉的還原峰，峰e(cuò)對(duì)應(yīng)于銅(II)的還原峰。

2.2 銅濃度對(duì)金的溶出影響

圖2 硫代硫酸鈉乙二胺銅浸金體系中

(1)

Cu2++ 2OH-→Cu(OH)2

(2)

(3)

(4)

en+Cu+→[Cu(en)]+

(5)

(6)

采用方波伏安法評(píng)價(jià)當(dāng)條件一定時(shí)，銅的濃度對(duì)金的浸出影響，對(duì)金的溶出影響結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 銅離子對(duì)金的溶出電流的影響

(Cen=0.06 mol/L，CS2O32-=0.08 mol/L，pH=10)

由圖3可見(jiàn)，隨著銅濃度的增加，金的溶出峰先增加后減小，當(dāng)銅的濃度為0.004mol/L時(shí)，金的溶出峰最大，銅的濃度增大對(duì)反應(yīng)(1)、(6)有促進(jìn)作用，但反應(yīng)(2)、(3)、(4)顯然對(duì)金的溶出是不利的。一般說(shuō)來(lái)，基于銅在溶出過(guò)程中具有催化作用，銅的濃度增加對(duì)金的溶出是有利的[6]，但當(dāng)銅的濃度超過(guò)0.004mol/L時(shí)候，從圖3可以看出，金的溶出下降，原因可能是銅離子濃度更高將會(huì)消耗更多的硫代硫酸鹽，另外反應(yīng)(2)、(3)、(4)將會(huì)在金表面產(chǎn)生鈍化作用。

銅的還原電流與銅的濃度關(guān)系見(jiàn)圖4。

圖4 銅的濃度對(duì)銅的還原峰電流的影響

(Cen=0.06 mol/L，CS2O32-=0.08 mol/L，pH=10)

由圖4可見(jiàn)，在濃度為0.002～0.010mol/L時(shí)，銅的還原電流與銅的濃度關(guān)系線(xiàn)性關(guān)系較差，其方程為y=0.658 1x+0.000 29(R=0.937 2)，銅離子濃度超過(guò)0.004 mol/L時(shí)，其還原峰將下降，這說(shuō)明增加的銅離子并沒(méi)有轉(zhuǎn)化成可被還原的形態(tài)，有可能轉(zhuǎn)化成難溶物，導(dǎo)致其還原峰下降；從圖3，圖4可以充分說(shuō)明，在該浸體系中銅的濃度并非越大越好，其最佳濃度可以控制在0.004 mol/L左右。

2.3 乙二胺濃度對(duì)金的溶出影響

關(guān)于乙二胺(en)的作用，Xia[5]認(rèn)為在整個(gè)浸出過(guò)程中，乙二胺(en)參與了以下反應(yīng):

(7)

(8)

(9)

(10)

根據(jù)方程式(7)～(10)，按理論來(lái)講，較大濃度的乙二胺(en)濃度對(duì)浸出濃度有利。乙二胺濃度對(duì)金的溶出峰的影響見(jiàn)圖5。

圖5 乙二胺濃度對(duì)金的溶出峰的影響

CS2O32-=0.08 mol/L，pH=10)

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)乙二胺(en)濃度為0.02～0.06mol/L時(shí)，金的溶出峰電流增大，當(dāng)其濃度增大至0.10mol/L時(shí)，金的溶出峰電流反而下降，即當(dāng)乙二胺(en)濃度為0.06mol/L時(shí)，金的溶出峰最大，這說(shuō)明乙二胺(en)濃度在一定范圍內(nèi)增加是有利于金的溶出，但過(guò)高的乙二胺(en)濃度有可能對(duì)金的溶出不利，原因可能是過(guò)高的乙二胺(en)濃度可能使溶液的pH值偏高，而pH值又影響到銅(II)和硫代硫酸鈉的濃度，這一點(diǎn)也可以從圖5中同樣可以看出；當(dāng)乙二胺(en)濃度為0.06～0.10mol/L時(shí)，不但金的溶出峰下降，銅(II)和硫代硫酸鈉的還原峰均下降；基于此，選擇合適的乙二胺(en)濃度是有必要的，從電化學(xué)角度所篩選的條件與文獻(xiàn)中實(shí)際工藝最佳條件基本相似[7]。

2.4 添加劑EDTA溶液對(duì)金的溶出影響

乙二胺四乙酸俗稱(chēng)為EDTA，文獻(xiàn)表明適量的EDTA的加入可促進(jìn)金的溶解。在含0.1mol/L硫代硫酸鈉、0.06mol/L乙二胺(en)和0.08mol/L硫代硫酸鈉的溶液中，考查不同濃度EDTA對(duì)金的溶出影響，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 添加劑EDTA濃度對(duì)金的溶出電流的影響

由圖6可見(jiàn)，適量的EDTA可以提高金的溶出，原因可能是銅離子與EDTA相結(jié)合，生成更加穩(wěn)定的Cu(EDTA)2-降低了氧化電勢(shì)，從而降低了對(duì)硫代硫酸鈉的氧化，減少了氧化產(chǎn)物的生成，避免了金溶出時(shí)產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，另外也可以使硫代硫酸鈉保持較高的濃度[5]，從而增加對(duì)溶出金的絡(luò)合作用。

總而言之，在該浸金體系中，適度的EDTA對(duì)銅離子有穩(wěn)定作用，減少了硫代硫酸鈉的消耗，減少了鈍化現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而提高了金的溶出。這一點(diǎn)與許姣[8]所研究的硫代硫酸鈉銅氨體系中EDTA 影響是類(lèi)似的。

3 結(jié) 論

采用方波伏安曲線(xiàn)研究了硫代硫酸鈉乙二胺銅浸金體系中銅離子濃度、乙二胺濃度、添加劑EDTA濃度各因素的影響，得出以下結(jié)論：

(1)在該浸金體系中，采用金電極作為工作電極不但出現(xiàn)了金的溶出峰，而且對(duì)于硫代硫酸鈉和銅的還原具有良好的促進(jìn)作用。

(2)銅的濃度超過(guò)0.004 mol/L時(shí)候，金的溶出下降。

(3)當(dāng)乙二胺(en)濃度為0.06 mol/L時(shí)，金的溶出峰最大，較高的乙二胺(en)濃度有可能對(duì)金的溶出不利。

(4)在該浸金體系中，適度的EDTA對(duì)銅離子有穩(wěn)定作用，可減少硫代硫酸鈉的消耗，減少鈍化現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而提高金的溶出。

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