有色金属冶炼废水处理二次污泥中银的硫氰酸铵浸出动力学.pdf

24卷第1期
化学研究
中国科技核心期刊
2013年1月
CHEMICAL RESEARCH
hxy@henu.edu.cn
有色金属冶炼废水处理二次污泥中银的硫氰酸铵浸出动力学
陈云,李文婕,余训民”,李庆新,关洪亮
(武汉工稈大学环境与城市建设学院,湖北武汉430074)
摘要:以硫氰酸铵作为浸银剂,从除砷提铜后的有色金属冶炼废水处理的二次污泥中提取银,研究了银的浸出
过程动力学.结果表明,硫氰酸铵浸出银的过程符合收缩核动力学模型,浸出活化能E为14.87kJ?mol~1,扩
散系数D为2.3×10-5exp(-1487/RT)cms?molP5“s-.根据该模型可知,硫氯酸铵漫出银的决定步骤是固
体膜扩散
关键词:有色金属;冶炼废水;二次污泥;银;硫氰酸铵;浸出过程;动力学
中图分类号:X703
文献标志码:A
文章编号:1008-1011(2013)01-0088-04
Kinetics of silver-leaching with NH SCN for secondary
sludge from nonferrous metal smelting wastewater
CHEN Yun, LI Wen-jie, YU Xun-min, LI Qing-xin, GUAN Hong-liang
(School of Environment and Civil Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan430074, Fubei, China)
Abstract: Ammonium thiocyanate was used as a silver-leaching agent to extract silver from ar-
senic-free anode sludge secondary sludge coming from nonferrous metal smelting
wastewater. The kinetics of the silver-leaching process from the treated secondary sludge was
studied. Results indicate that the Leaching process of silver by ammonium thiocyanate can be
described with the unreacted core contracting model, and corresponding leaching activation en-
ergy is 14.87 KJmol and diffusion coefficient D is 2. exp(-1 487/RT)cm.mo
S". According to the model, it can be inferred that the leaching reaction rate is mainly deter
mined by the solid membrane diffusion rate
Keywords: nonferrous metal; smelting wastewater; secondary sludge; Ag; ammonium thiocya
nate; leaching process; kinetics
有色金属治炼废水主要采用中和沉淀法进行处理,这种方法会产生大量污泥,污泥中含有大量有毒
有害的物质如砷、氟、铅和镉等,是环境二次污染源之一.同时该污泥中也含有可回收利用的金属如金、银
铜及稀有金属等,是重要的二次资源.国家已将有色金属的回收利用列为发展循环经济的重点行业,因此
回收利用有色金属冶炼废水处理污泥中的金属具有非常重要的意义.作者课题组近年来对湖北某有色金属
有限公司冶炼废水及废水处理污泥无害化、资源化进行了较深入的研究,并取得了一系列的成果-7.闫茂
群等”'以硫氰酸铵为浸银剂,采用正交试验、单因素优化实验对某有色金属冶炼厂二次污泥进行了浸银研
究,得到了最佳工艺路线与浸出反应条件,并对浸出反应的级数进行了研究.本文作者主要是在已有数据的
基础上对该浸出过程的表观动力学机理进行了探讨,确定了该过程的控制步骤,并得出了浸出过程的表观活
收稿日期;2012-07~19
作者简介:陈云(1988-),女,硕士生,主要从事环境新材料、废物资源化利用和水环境化学污染控制的研究.?通讯联系人:E-mail
118429271049.comn
第1期
陈云等:有色金属冶炼废水处理二次污泥中镮的硫氰酸铵浸出动力学
化能和扩散系数
1实验部分
硫氰酸镀浸出银的原理
从载银矿物中浸出银的浸出剂一般采用NH4SCN或 NASN,硫氧酸盐是一种类鹵化物,价格低廉,且
浸出过程中不会释放有毒气体氨在常温下使用硫氰酸盐法即可离解产生SCN与Ag'生成较稳定的配合
物.将氧化剂(MnO2等)加人到酸性(pH=1~2)溶液中可以使载银矿物分解释出单体银,使银的浸出速率
得到提高.但随着溶液pH的升高,载银矿物中银的解离过程变得困难,银的浸出率也逐渐下降.在银的浸
出过程中,硫氰酸盐的性质较稳定,对环境基本上不会产生污染.使用硫氰酸盐作浸出剂,添加MnO2作氧
化剂在酸性条件下浸出银的总反应为):
Mno2 +2ag+4SCN-44H=Mn*+2ag(SCN)2 +2H% O
银的溶解是个电化学腐蚀过程,在含有MnO2作氧化剂的硫氰酸盐溶液中加入银片,银片会分为阴极区
和阳极区,这样在银表面上就会形成一个微电池,阴极区即正极,发生Mn+被还原成Mn2+的反应,而阳极
区即负极,银发生氧化反应即以配合物Ag(SCN)2的形式溶解
2污泥样品来源及主要成分
所用的污泥为湖北某有色金属治炼厂的生产废水经石灰/铁盐法处理和酸浸除砷处理后产生的二次污
泥,该污泥的主要成分及含量见表
表1所用污泥主要化学成分一览表
Table 1 The main chemical ingredient list of the test sludge
成分
Cu/%0
Pb/%o
Zn/%4
Ag(g/t)
Au(g/t)
As/%o
干含量
0.36
1.18
1.21
152.30
11.70
0,43
1.3实验方法
称取30g烘干的二次污泥样品于250mL烧杯中,按一定液固比,在一定的pH条件下,加入一定浓度
的浸银试剂,于恒温水浴锅中在一定的温度下搅拌反应,反应完成后取出冷却抽滤,滤液中的银含量用双硫
腙-苯萃取吸光光度法测定.以浸取剂硫氰酸盐的用量、浸出温度、氧化剂MnO2用量、固液比等为参数,采用
正交试验和单因素优化试验方法,选取最佳的浸银工艺并探讨该浸出过程的表观动力学机理.
2结果与讨论
2.1浸出过程的动力学基础
银的浸出反应属于液固非均相反应,液固多相反应过程的浸出速率与反应过程中的许多因素有关,如反
应温度、反应物、生成物在界面处的浓度、搅拌速率以及固相的表面积等.对液固多相反应机理一般采用收
缩未反应核模型来描述,此过程主要包括以下几个阶段:①浸出剂经过固体表面液膜层向固相表面扩散;
②浸出剂进一步扩散通过固体膜;③浸出剂与固体颗粒发生化学反应;④被溶解物经固相产物层由反应表面
向外扩