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回收金用吸金樹脂

  傳統上使用活性碳吸附金子。珍貴的金會被活性碳吸附于表面,再藉由洗滌或直接焚燒以回收金。使用離子交換樹脂回收貴金屬比活性碳還具有多方面的優勢, 因為藉由特殊制造過程中, 我們可以在其結構上的有效官能基上置入具有選擇性的離子,以選擇性的吸附此貴重金屬。因此,由于具有經濟考慮優勢, 離子交換樹脂普遍被使用于貴金屬回收。而大部份使用陰離子交換樹脂來交換吸附貴金屬。

     用氰化物萃取金的過程中, 金會以陰離子的氰化金型式存在,既Au(CN)2- ; 再經由強堿或弱堿的陰離子交換樹脂交換回收。如 Tulsion® A-21S(強堿),Tulsion® A-27mp(強堿)及Tulsion® A-2X mp (弱堿) 。
(a) 強堿離子交換樹脂方面的應用 :
此型的強堿型陰離子樹脂具有四級銨的官能基,在高pH 值的溶液中,藉由交換氯離子的相反離子來吸附Au(CN)2- ; 其反應機構如下:
XxxNR3 *X + Au(CN)2-   ---->  xxx NR3 * Au(CN)2 + X
再藉由更強的陰離子樹脂或是用其它的化學反應, 將吸附的金洗滌出。通常最經濟實惠的替代反應是用氰化鋅或是用硫代氰酸鹽將金洗出, 如下:
XxxNR3*Au(CN)2 + SCN+   ----> xxxNR3*SCN + Au(CN)2
XxxNR3*Au(CN)2 + Zn(CN)4 2+   ---->  [xxxNR3*]2 Zn(CN)4 + 2 Au(CN)2
不管以上是用何種方法洗滌出金錯化物,此強酸型陰離子樹脂最終都必須用硫酸或硫酸鐵將其轉換回硫酸鹽型式,以利下一次的金吸附的反應機構模式。其回復的反應機構如下:
XxxNR3*Au(CN)2 + SC(NH2)2 + 2H2SO4  -->  xxxNR3*HSO4 + 2 HCN+[Au{SC(NH2)2}2]+HSO4-
b) 弱堿型陰離子交換樹脂的應用 :
另一種是用弱堿型的陰離子交換樹脂。由于此弱堿型的陰離子樹脂都是以自由基型式存在, 所以
必須先用酸處理之后, 再用來吸附金。其反應機構如下:
XxxNR2 + HX  ----> xxxNR2H*X-.
XxxNR2 H+X + Au(CN)2  ----> XxxNR2 H+Au(CN)2 +XXxxNR2
H+Au(CN)2 + NaOH  ----> XxxNR2 + Na+Au(CN)2 + H2O
因為離子交換樹脂的高交換容量且可以得到較高的處理量, 對于小型的操作系統模式, 通常都會用焚燒來取代洗滌的方式來回收金。
Tulsion® A-21 S 是一款聚苯乙烯架構的強堿型陰離子交換樹脂。它具有優越的化學性能的特殊的銨官能基,并且由于其天然的無裂紋特性而具有優異的操作性能。對于弱酸,強無機酸和鹵化物等具有極佳的操作性能。廣泛的應用于金礦,電鍍,廢電子回收金等行業,具有高交換容量,低泄露,強選擇性等優勢,甚至可以在搞鈷鎳等的環境下,提取吸附氰化金等貴金屬。


典型特性(TYPICAL CHARACTERISTICS): Tulsion® A-21 S             
型式/Type                            強堿性陰離子交換樹脂/Strong base anion exchange resin
主體結構/Matrix structure            交聯聚苯乙烯/Cross-Linked Polystyrene
物理型式/Physical form               濕潤球狀/Moist Spherical beads
離子型式/Ionic form                     氯/Chloride
總交換容量/Total exchange capacity           1.3 meq/ml
目數/Screen size USS(wet)                    16 to 50
粒徑/Particle size                            0.3 - 1.2 mm
濕度/Moisture content                         54±3%
PH范圍/PH range                                0 - 14
反洗密度/Backwash settled density             42 - 44lbs/ft3(670 - 710 g/L)
溶解性/Solubility                               不溶/Insoluble in all common solvents


操作條件特性(TYPICAL OPERATING CONDITIONS): Tulsion® A-21 S             

最大操作溫度/ Max Operating temperature                  60℃
樹脂床高度/Resin bed depth                          800 mm
最大流速/Maximum service flow                     60 m2/hr/m2
逆洗膨脹空間/Backwash expansion space                  60 - 75%
逆洗流速/Backwash flow rate                           5 - 10 m?/hr/m?
再生劑/Regenerant                                         NaOH
再生程度/Regeneration level                         40 - 160 g/l
再生劑濃度/Regenerant concentration                4-5%
再生流速/Regeneration flow rate                         5- 10 m?/hr/m?
再生時間/Regeneration Contact time                  30- 60 min
再生慢流速/Regeneration slow rinse                  2 BV minimum
慢沖洗流速/Slow rinse flow rate                       再生流速/At regeneration flow rate
快/Fast                                        工作流速/At service flow rate
快沖洗量/Fast Rinse Volume                       4- 6 BV


測試(TESTING):                     Tulsion® A-21 S               
離子交換樹脂的抽樣和測試是按標準的測試程序,即ASTMD - 2187和IS - 7330,1998.


包裝(PACKING):                     Tulsion®  A-21 S              

Super Sack

1000 lit

Super Sack

35 cft

MS drums

180 lit.

MS drums

7 cft

HDPE lines Bags

25 lit.

HDPE lines Bags

1 cft

 

測試說明:                Tulsion A-21S        

 

1. 前言

        對于實驗室用于測試A-21S樹脂的吸附氰化金效果及交換容量的實驗 , 一般均是采用直立式透明的玻離管 。于進口及出口管端加上控制流量的閥門以能調節流量來測試及決定A-21S的操作交換容量 , 然后計算出實際的吸附氰化金樹脂使用量及桶槽的規格等。上端的 Connector 可以用來轉換成逆洗(Backwash)及采水。

   測試用溶液或是清洗用的水分別用不同的管子 (Tube) 連結到此設備 , 然后以重力方式經由控制閥門 (Screw Clip Valve) 送到此玻離管并藉由微量的流量計來計錄及計算流量 (請參考以下的實驗用圖 B) 

     測試用的溶液樣本以瓶子或燒杯填裝 , 每次取樣的時間以不超過1Hrs 為最理想 。Tulsion A-21S離子交換樹脂為交聯聚苯乙烯單體 ,具有吸附氰化金等專用的官能基。此樹脂為吸附氰化金等專用樹脂,其官能基對于氰化金等離子的吸附具有很強的電子親和力(Affinity) , 因此絕大部分的氰化金等離子都會被此樹脂吸附掉。 測試用的溶液分別以批次分別慢慢的倒入已裝填A-21S的玻璃管, 來當成是連續性的采水部驟。整個氰化金交換反應在最上層的樹脂床是最快的, 直到上層A-21S的交換容量慢慢耗盡后 ,才由最下層的A-21S樹脂繼續交換其它剩余的氰化金等離子 因此當測試用的溶液由上往下經過樹脂床時 ,會有一個有效的交換區 , 直到所有的A-21S樹脂的交換容量完全耗盡為止。 下圖A顯示每個交換過程。

2. 測試A-21S的交換容量過程

     此測試步驟為決定A-21S的吸附氰化金操作交換容量 ,以運用于正式的工業用途。并可藉此步驟決定A-21S的交換終點及效果。如下 :

Ø 決定交換氰化金離子的交換容量 

Ø 如何使用A-21S

Ø 決定采水流量

Ø 使用過后的樹脂特性  

目的 :

      最終目的是測試A-21S吸附氰化金的效果,并計算出A-21S吸附氰化金的總工作交換容量 , <氰化金 gms / A-21S ml >

實驗器材及步驟 :

           1. 玻璃管的尺寸 : 1”直徑及120 cm  , 或是更大的直徑120 cm的玻璃管;

2. 首先 ,先用純水填滿玻璃管到一半的高度 , 取適當的欲測試的A-21S數量 , 慢慢填入此玻璃管 (注意 : 請務必用純水來填充A-21S 。請務必小心填充樹脂 , 以避免樹脂外漏到管外, 減少誤差。 

3. 連接額外的管路 (如圖 B所示) 到此玻璃管頂端 , 并以純水逆洗此樹脂床至少40%的樹脂床高度 , 逆洗10 – 15 分鐘 (mins)(請使用原廠的A-21S樣本)

4. 逆洗過后 , 排掉純水 ,讓樹脂靜置沉降過后 , 請小心記錄樹脂床高度

5. 分析原水水質

6. 出水水質的氰化金含量標準 , 請自訂 

7. 采水流速 : 5–20 BV/Hr

8. 開始采水測試直到預先設定的出水水質的氰化金含量標準為止。

9. 記錄此采水流量。按預先設定的固定時間,分析此處理過后的水質;或按預先設定的出水水質要求,分段分析此水質。 

10. 當水質達到預先設定的標準時,終止此采水。然后計算此A-21S的總工作交換容量 

11. 計算此工作交換容量并轉換成 <可交換金克數 (mgs) / 每公升(Liter)A-21S樹脂>計算公式如下 : A-21S工作交換容量<金g/L A-21S> =(原水總氰化金含量ppm x總采水量)/( ml of A-21S 數量)

12. 測試幾次采水 (Cycle) 求平均數

13. 在每次采水 (Cycle)  , 以預先設定的逆水總水量及純水 , 先逆洗樹脂床 10 mins.
 B (Table B) 所列為取樣1000 ml A-21S, 出水水質為 2 ppb 氰化金, 所作的測試表格。實際決定的樹脂量 , 將會有所改變。可以參考其表格制作

 Table "A" Operating Parameters

Step
Liquid Flow BV/H
Volume BV/H Time (min)
Backwash

DM Water

(CCR)

Till 40% expansion 2 10-15
Slow Rise

DM Water

CO-CU


4
4 10
Service Flow

Influent

 

5-20 Test Test

 Table "B" Operating Parameters

Cycle No:   A-21S         Volume:1000 mL

Date:                              Bed high: 1200 mm

Start time:                      Termination time:

Sample

Sr.No.

Service Flow

BV/H

Volume

collected Lits

ppb

Others
1        
2        
3        
4        

Total Volume

  Liters    

注意 :   a) 請每隔1小時再取原水水樣作重復測試 

            b) 所有的測試數據 , 請以表 B 做為記錄參考依據

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