CN116103506A - 环保水溶性金还原剂与提炼金的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种水溶性的金还原剂，包含：氯化钠(7wt％‑10wt％)、硫酸(4wt％‑6wt％)、草酸(4wt％‑15wt％)、亚硫酸(1.5wt％‑6wt％)、亚硫酸钠(2.5wt％‑18wt％)、以及余量的水。一种从原矿砂中提炼金的处理方法，包含一组金氧化的步骤、以及一组金还原的步骤，该组金还原步骤乃是透过上述水溶性的金还原剂进行操作。此种水溶性的金还原剂可在酸性或弱碱性条件下进行金还原的反应，能使水溶液中剥离出的金离子的还原反应，得到完全的进行。

Description

环保水溶性金还原剂与提炼金的处理方法
【技术领域】
本发明关于一种环保金还原剂，可以应用在提取矿砂中的固态金。本发明还关于一种提炼金的处理方法。
【背景技术】
从金矿中提取(或精炼)金的处理方法，大致上可以分为两个步骤，其一为金氧化步骤，以取得金离子，接着，进行将金离子还原成固态金的步骤。在上述的处理中，使用较环保无污染的试剂、或使用较少步骤能在较短时间内获得纯度较高的固态金，容易被列为提炼金制程中的改善方向。
据此，在金氧化步骤之前会将金矿中的金(Au)以外其他金属分离或移除，此步骤的产物是固体金泥。接着可以透过氰化物或氯化物(或同时通入氯气)将固体金泥所含的固态金溶解，形成金离子错合物，接着进行金离子的还原步骤。
在金离子的还原步骤中，可以透过加入还原剂的方式进行，此时，反应溶液中金离子的还原率将会决定性的影响最终产物的产率。
【发明内容】
本发明提供一种环保金还原剂，包含：7wt％～10wt％的氯化钠(NaCl)、 4wt％～6wt％的硫酸(H2SO4)、4wt％～15wt％的草酸(H2C2O4)、1.5wt％～6wt％的亚硫酸(H2SO3)、2.5wt％～18wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。
此外，金还原剂可以含有8wt％的氯化钠(NaCl)、5wt％的硫酸(H2SO4)、6wt％的草酸(H2C2O4)、2.5wt％的亚硫酸(H2SO3)、10wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。
此外，金还原剂可以含有8wt％的氯化钠(NaCl)、5wt％的硫酸(H2SO4)、12wt％的草酸(H2C2O4)、5wt％的亚硫酸(H2SO3)、15wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。
本发明的水溶性金还原剂可以在弱碱性或酸性的条件下进行金离子的还原反应，能使金离子的还原反应得到全面性的进行。
本发明还提供一种从矿砂中提炼金的处理方法，包含一金氧化步骤以及一金还原步骤，其中：该金氧化步骤包含利用一氧化剥金剂将一矿砂所含的一固态金(Au)溶解，以取得一含金泥混合液体，该氧化剥金剂包含氯离子(Cl-)，该金还原步骤包含于该含金泥混合液体中加入上述之金还原剂。
此外，其中在该金氧化步骤之前更包含一除杂步骤，该除杂步骤是利用酸性溶液，将矿砂中固态金(Au)以外的固态金属氧化后除去。
此外，该氧化剥金剂包含3～8wt％的硫酸(H2SO4)以及3～12wt％的氯化钠(NaCl)。
【实施方式】
于本实施态样中公开一种金还原剂，金还原剂包含：7～10wt％的氯化钠 (NaCl)、4～6wt％的硫酸(H2SO4)、4wt％～15wt％的草酸(H2C2O4)、1.5wt％～6wt％的亚硫酸(H2SO3)、2.5wt％～18wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。此外，金还原剂的pH值为2～8。
在一实施态样，金还原剂的NaCl可以是约8wt％或9wt％，H2SO4可以是约 4.5wt％、5wt％或5.5wt％，H2C2O4可以是约5wt％、8wt％、9wt％、11wt％或13wt％， H2SO3可以是约2wt％、3wt％、4wt％或5wt％，Na2SO3可以是约3wt％或5wt％。金还原剂的pH值可以是约2.5、3.0、4.0或5.5，具体配方可参考表一的配方GM208- A。
在一实施态样，金还原剂中的NaCl与H2SO4的比例固定，NaCl为约8wt％、 H2SO4为约5wt％，H2C2O4为6wt％～12wt％、H2SO3为2.0wt％～3wt％、Na2SO3为15wt％～17wt％。金还原剂的pH值可以是约7.5或8.0，具体配方可参考表一的配方GM208-C。
于本实施态样中，还公开一种从矿砂中提炼金的处理方法，包含以下步骤：
除杂步骤，将矿砂与一酸性溶液混合，酸性溶液的作用是将矿砂中的金属(例如：铜、铁、镁、铝、钴、锰、锌、铅)溶解并除去，并尽可能的使矿砂的固态金(Au)不溶解。在不影响固态金溶解度或金回收率的情况下，酸性溶液可以使用2N或4N的硝酸(HNO3)溶液。
金氧化步骤，利用氧化剥金剂将矿砂所含的一固态金溶解，以取得一含金泥混合液体。于本实施态样中，氧化剥金剂的作用原理是建立在水溶液氯化法提炼金元素，在一实施态样中，氧化剥金剂包含3wt％～8wt％的硫酸(H2SO4)以及 3wt％～8wt％的氯化钠(NaCl)，亦不以此为限。
金还原步骤，于含金泥混合液体中加入上述的金还原剂。本实施态样的金还原剂可以在酸性或弱碱性下进行还原反应，能使金离子的还原反应得到全面性的进行，使氧化剥金剂中金离子的还原率达到89～96％，具体而言，还原率可以是85％、89％、92％或95％。
在一具体示例中，金还原剂各成分的比例与pH值可如下表一所示。
表一金还原剂配方，各组成的浓度单位为重量百分比(wt％)
Figure BDA0003346900360000031
若将以上成分以穆尔数的比例表示，则NaCl：H2SO4可以是1～2.8：0.5～1.5，H2C2O4：H2SO3：Na2SO3可以是0.5～2.0：0.4～2：0.2～3.0。在一个具体示例中，例如以上的示例样品GM208-A，NaCl：H2SO4：H2C2O4：H2SO3：Na2SO3的比例为2.7:1.0:1.3:1.1:0.4。在一个具体示例中，例如以上的示例样品GM208-C，NaCl： H2SO4：H2C2O4：H2SO3：Na2SO3的比例为2.7:1.0:0.6:0.5:2.5。
于本实施态样中，金还原剂的制备方法为在适量的纯水中依序加入NaCl、 H2SO4、H2C2O4、H2SO3、Na2SO3，接着加入纯水配置成总量1000mL(以下称为一份试剂)，此时可以得到呈透明无色溶液，即是金还原剂。
在一具体示例中，提炼金的处理方法的各步骤分别描述如下：
(a)磨碎：原矿砂研磨成80-100目(mesh)备用。
(b)除杂：于反应釜中置入1500mL 2N硝酸(HNO3)，加热至85℃，取一公斤磨好矿砂置入反应釜中，维持固液比例为1：1.5，以150rpm/min搅拌加热2 小时。此时，二氧化氮(NO2，为红棕色气体)逸出，将二氧化氮导入氢氧化钠溶液中，用以除去NO2气体，以上反应的方程式列于(Eq1)(Eq2)。
(Eq1)
2M+4HNO3→2M(NO)3+2NO2+2H2O
M为三价金属离子(例如Fe3+,Co3+,Mn3+,Al3+)，且M不是金离子
(Eq2)
2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O
接着，去除反应釜中的上层液，用清水清洗下层固体金泥，静置待用。
(c)金氧化步骤，将H2SO4与NaCl以(H2SO4：NaCl＝5wt％：4wt％)配置100ml，配置H2SO4/NaCl溶液。配置氧化剥金剂为HClO3/NaClO3的混合物，使用量为(莫耳比)Au：HClO3/NaClO3＝1：3，依序将100ml H2SO4/NaCl固体金泥和氧化剥金剂加入500mL纯水中，此时固液比例为1：1.5，形成含金泥混合液体。
接着，以150rpm/min搅拌加热至85℃，搅拌加热1小时，此时的溶液呈现金黄色，对应的化学反应以(Eq3)表示。
(Eq3)
2Au+4NaCl+2HClO3/NaClO3+2H2SO4→2Na2SO4+2H2O+2HAuCl4 +5O2
(d)检测：以吸收光谱(UV-vis spectra)检验步骤(c)所得溶液，UV光谱显示在λ＝300nm的位置有一极明显的Au3+吸收峰，与标准溶液(HNaCl4)相比，换算后估计(c)溶液中含金量约有18mg～20mg，亦即在一公斤原矿砂中可提出约 18mg～20mg黄金，此数据与原矿砂中预估值的金含量(20克/吨)相似。
(e)金还原步骤：将步骤(c)获得的上层液倒至另一反应釜中，加热至70℃，将1mL的前述的实施态样的金还原剂加入反应釜中，加热2小时，接着冷却、静置，得到黄棕色沉淀。
(f)检测：使用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)的能量色散X射线谱(Energy dispersive spectra of X-ray,EDX)作检验，结果显示，有明显的 Au(Mα)特征峰在EDX 2.15eV出现，SEM的EDX表征说明，黄棕色沉淀中含有 Au成份的固体。
使用一份金还原剂GM208-A，处理预估含金量为20g的1公吨的矿砂中，可以足够还原(提炼)而获得89％的黄金(即17.8g)。
使用一份金还原剂GM208-C，处理预估含金量为20g的1公吨的矿砂中，可以足够还原(提炼)而获得94％的黄金(即18.4g)，比现有技术(大陆矿冶与冶金工程期刊2010，V30,N1,pp44-46。次氯酸钠-碘化物浸金的实验研究)所获得总量(85～88％的黄金)还要高。
于本实施态样中同时使用了多种金还原剂(草酸(H2C2O4)、亚硫酸(H2SO3)、亚硫酸钠(Na2SO3))，各成分的作用所述：
草酸(H2C2O4)为有机双质子酸，pH值介于1.25～4.28之间，其还原力来源是介由草酸根(C2O4 2-)氧化为CO2释放出两个电子。当pH值愈接近第二质子酸释放浓度时(pH<3.8)，还原能力便开始下降。
亚硫酸(H2SO3)为无机双质子酸，pKa1＝1.857，pKa2＝7.172，其还原力来源是藉由亚硫酸根(SO3 2-)化为硫酸根(SO4 2-)，释放出两个电子。亚硫酸在金还原剂的另外一个作用是维持溶液的酸性，使pH值小于7.2。
亚硫酸钠(Na2SO3)为弱碱性还原剂，pH介于8.0～10.0之间，其还原力来源也藉由亚硫酸根(SO3 2-)化为硫酸根(SO4 2-)，释放出两个电子。将亚硫酸和亚硫酸钠配在一起有两个目的，其一是稳定亚硫酸根(SO3 2-)的离子浓度，其二是确保还原反应会持续进行(勒沙特列原理，Le Chatelier principle)。
故于本实施态样中将酸性和弱碱性还原剂混合而获得的金还原剂，能使金离子的还原反应得到全面性的进行，且此种提炼金的处理方法不使用氰化物，也较为环保。
值得一提的是，本实施态样的金还原剂也可以使用在其他种用来将金离子还原的既有技术中，不一定要使用在从矿砂中提炼金。
【符号说明】
无。

Claims (7)

1.一种金还原剂，包含：7～10wt％的氯化钠(NaCl)、4～6wt％的硫酸(H2SO4)、4wt％～12wt％的草酸(H2C2O4)、1.5wt％～6wt％的亚硫酸(H2SO3)、2.5wt％～18wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。
2.如权利要求1所述的金还原剂，其中该金还原剂为约8wt％的氯化钠(NaCl)、约5wt％的硫酸(H2SO4)、约5wt％的草酸(H2C2O4)、约2.5wt％的亚硫酸(H2SO3)、约18wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。
3.如权利要求1所述的金还原剂，其中该金还原剂为约8wt％的氯化钠(NaCl)、约5wt％的硫酸(H2SO4)、约12wt％的草酸(H2C2O4)、约5wt％的亚硫酸(H2SO3)、约2.5wt％的亚硫酸钠(Na2SO3)以及、余量的水。
4.一种从矿砂中提炼金的处理方法，包含一金氧化步骤以及一金还原步骤，其中：
该金氧化步骤包含利用一氧化剥金剂将一矿砂所含的一固态金(Au)氧化溶解，以取得一含金泥混合液体，该氧化剥金剂包含氯离子(Cl-)，该金还原步骤包含于该含金泥混合液体中加入权利要求1至3中任一项所述的金还原剂。
5.如权利要求4所述的处理方法，其中在该金氧化步骤之前更包含一除杂步骤，该除杂步骤是将该矿砂与一酸性溶液混合，不溶解于该酸性溶液的该矿砂包含该固态金(Au)。
6.如权利要求5所述的处理方法，其中该酸性溶液包含硝酸(HNO3)。
7.如权利要求4所述的处理方法，其中该氧化剥金剂包含3～8wt％的硫酸(H2SO4)以及3～12wt％的氯化钠(NaCl)。
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