氰化渣典型矿物对氰的吸附(2)
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【关键词】
【摘要】1.3 微观分析与表征 采用荷兰帕纳科分析仪器公司生产的X'pert PRO MPD型X射线衍射仪分析氰化渣的主要矿物组成,采用美国尼高力公司生产的740FT-IR红外光谱
1.3 微观分析与表征
采用荷兰帕纳科分析仪器公司生产的X'pert PRO MPD型X射线衍射仪分析氰化渣的主要矿物组成,采用美国尼高力公司生产的740FT-IR红外光谱仪对矿物表面的变化进行表征,分析矿物颗粒对氰的吸附机理。
2 结果与讨论
2.1 不同矿物对氰化物的吸附
2.1.1 吸附平衡时间的确定 取3个250 ml带塞锥形瓶,各加入100 ml含氰浓度为400 mg/L的溶液,然后分别加入40 g的天然FeS2、石英和混合硅酸盐矿3种吸附剂。在室温20℃条件下,以140 r/min振荡,每隔一定时间取样分析,用0.45 μm微孔滤纸过滤后,取滤液测定氰的浓度,直至溶液中氰浓度基本不变,得出各矿物吸附平衡曲线,实验结果如图2所示。
由图2可知,石英、硅酸盐矿物混合物和黄铁矿达到吸附平衡需要的时间分别约为10、20和30 min。因此,振荡45 min后再静置30 min能够满足所有矿物达到吸附平衡所需的时间。因此,在随后的所有实验中,设定振荡时间45 min为吸附剂对氰的吸附平衡时间。
图2 吸附平衡曲线Fig.2 Adsorption equilibrium curve
2.1.2 不同矿物对氰的吸附 图3是石英、复合金属硅酸盐、黄铁矿和模拟氰化渣对不同起始浓度含氰液在20℃所得到的吸附等温线。
由图3可以看出,不同矿物对氰的吸附特性不同。在组成氰化渣的典型矿物中,石英由于结构致密、表面光洁,物理和化学性能稳定,对氰几乎不产生吸附作用,后述内容不对其吸附特征做分析。硅酸盐矿物混合物由于颗粒细小、比表面积大,且带有电极性,往往具有强大的吸附能力。在一定浓度范围内,硅酸盐矿物对氰的吸附量随起始浓度的增加而增加,当起始浓度为800 mg/L时,硅酸盐矿物对氰的吸附量达到饱和值为1.03 mg/g,此时溶液中氰的平衡浓度为387.7 mg/L。天然黄铁矿是一种多孔介质矿物,孔隙体积可达14.0×10-3cm/g,孔隙平均直径在1~20 nm之间,孔隙比表面积约9.0 m2/g,这种多孔介质矿物具有极大吸附能力[21]。图3(b)显示黄铁矿对氰的吸附非常显著,一定范围内,其吸附量随含氰溶液起始浓度增加而持续增加。当含氰溶液的起始浓度约为7200 mg/L时,黄铁矿对氰的吸附趋于饱和,吸附量约为13.4 mg/g,此时溶液中氰的平衡浓度约为1850 mg/L,也就是说黄铁矿对氰的吸附量非常大,通常氰化浸出工艺条件下,矿浆中氰浓度很难满足其达到饱和吸附的要求。模拟氰化渣对氰具有很强的吸附力。在氰的浓度较低范围内,模拟氰化渣对氰的吸附量随含氰溶液起始浓度的增加而相应增加,当吸附液起始浓度约为6600 mg/L时,吸附趋于饱和,吸附量约为6.3 mg/g,此时吸附液的平衡浓度为4090 mg/L。比较不同矿物对氰的吸附发现,各矿物对氰的吸附量大小顺序是:q黄铁矿> q模拟氰化渣>q硅酸盐矿>q石英。
2.2 矿物及其复合矿对氰的吸附分析
图3 矿物对氰的吸附曲线Fig.3 Adsorption curve of minerals on cyanide
分析图3等温吸附曲线,除石英对氰几乎不发生吸附外,其他矿物和复合矿物都能对氰产生吸附,尤其以黄铁矿产生的吸附量为最大并远远大于其他矿物。虽然不同矿物及复合矿物对氰的吸附量各不相同,但从吸附类型来看,都属于第Ⅰ类型的吸附。
研究该类型可用Freundlich等温吸附方程和Langmuir等温吸附方程进行不同浓度氰的吸附平衡计算。
对于Freundich等温吸附,其方程表达式为
两端取对数,变形为
式中,q为单位质量矿物颗粒吸附氰的质量,mg/g;C为含氰液的吸附平衡浓度,mg/L;kF为吸附常数;n为描述等温吸附线的变化趋势。
对于Langmuir等温吸附,其方程表达式为
式(3)变形可得
式中,qm为饱和吸附量;kL为吸附系数,代表吸附能力的强弱。
分别将天然黄铁矿、硅酸盐矿物混合物和模拟氰化渣矿物的吸附实验数据与Freundlich等温吸附方程和Langmuir等温吸附方程进行线性拟合,结果如图4、图5所示。
根据拟合方程计算相关吸附特征值,比较不同矿物对氰的吸附特征,结果见表3。
图4 Freundlich吸附等温线Fig.4 Freundlich adsorption isotherm
表3 不同矿物对氰的吸附特征Table 3 Adsorption characteristics of different minerals for CN-Freundlich adsorption equation Langmuir adsorption equation Mineral q=kFC1/n kF 1/n R2 q=qmkLC 1+kLC qm kL R2 pyrite q=.02180..952q= silicate mixture q=.05270..851 0.01528C 1+0.0011C q= synthetic cyanide tailing q= 0.01538C 1+0.0141C q=0.01033C 1+0.0015C
文章来源:《矿物学报》 网址: http://www.kwxbzz.cn/qikandaodu/2020/1114/385.html
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