二氧化硫脲还原电解废液回收金试验

目前，以载金炭为原材料，解吸、电积、提纯工艺生产黄金在国内获得广泛应用，国内此类黄金冶炼厂大约有30家，产金量占全国矿产金产量的30%以上。载金炭在解吸—电积过程中将产生含金的电解废液。生产实践证明，采用活性炭吸附法、离子交换法和常规还原剂还原法回收电解废液中的金，主要存在回收效果差的问题。二氧化硫脲是一种新型还原剂，具有稳定性好、还原能力强、贮藏与运输安全、无污染性等优点。二氧化硫脲广泛用于纺织、造纸、感光材料、化妆品等工业领域^[1]。然而，二氧化硫脲还原金方面的研究未见有文献报道。因此，研究开发二氧化硫脲还原提金技术具有重要的学术价值和应用价值。

1 试验部分

1.1 试验原料

电解废液为某黄金冶炼厂载金炭在解吸—电积过程中产生的含金废液，金浓度为8.64mg/l、铜浓度为1140mg/l、氰化物浓度为410mg/l、游离氰浓度为51mg/l、氨氮浓度为1480mg/l、总碱度(以caco₃计) 为1.27mol/l、出水温度为75～80℃，其中二氧化硫脲为工业级，纯度≥96%以上。

1.2 试验方法

量取1000ml电解废液于4个烧瓶中，在设定温度、搅拌条件下加入一定量的二氧化硫脲还原反应一段时间，反应结束后，过滤，取滤液分析检测金浓度。

1.3 试验原理

二氧化硫脲(thiourea dioxide)学名为亚氨基-氨基-甲基亚磺酸(同分异构体为甲脒亚磺酸)，分子式为ch₄n₂o₂s，简称td、tudo或tud，溶液中存在2种互变异构体^[2]。

在酸性和常温下，二氧化硫脲主要是以异构体(ⅰ)形式存在，此时其性质很稳定，不易分解，还原电位也低。在碱性和加热(50℃以上)情况下，二氧化硫脲转化为异构体(ⅱ)的形式，这时性质较活泼，表现出强烈的还原性，分解成尿素和次硫酸。

二氧化硫脲作还原剂的半反应为(nh₂)₂co+so₃^2-+2h₂o+2e (nh₂)₂cso₂+4oh^-。

二氧化硫脲作为还原剂的标准电极电势未见报道过，但在碱性条件下，20℃和80℃的电极电势实测值分别为-1040mv和-1180mv。

已知au(cn)₂^-+e au+2cn^- e^Ө【au(cn)₂^-/au】= -669mv^[3]

由上述两者电极电势可知，二氧化硫脲在碱性、加热条件下还原金氰络合物的反应热力学趋势较大。即在碱性、加热条件下，二氧化硫脲可将金氰络合物中的金还原成单质金，其化学反应式为(nh₂)₂cso₂+ 2au(cn)₂^-+ 4oh^- 2au↓+ (nh₂)₂co+ so₃^2-+4cn^-+ 2h₂o。

2 试验结果与讨论

2.1温度对金还原效果的影响

在溶液碱度为1.27 mol/l、还原时间为10 min、二氧化硫脲用量为1.0g/l的条件下，研究了还原温度对金还原效果的影响，试验结果见图1。

图1 金的还原率、残余浓度与还原温度的关系

由图1可知，还原温度小于90℃时，金的还原率随着还原温度的升高而升高，且还原温度控制在80～90℃时，金的还原率高达98.61%；进一步提高还原温度，金的还原率降低，其原因可能是二氧化硫脲在过高温度下发生了分解反应，从而导致实际与au(cn)₂^-反应的二氧化硫脲减少。因此，综合考虑金的还原效果及电解废液的出水温度，还原温度控制在80℃为宜。