金物种在矿物表面的吸附作用

2016-06-13
研发部

                                           金矿石

   矿物表面对金的吸附作用主要受两方面的因素制约:1、金在流体中溶解存在的形式、所带电荷及其稳定性;2、矿物表面带电性、表面基及其吸附场所的有效性。

    Renders和Seward(1989)的研究显示,在流体中金以AuHS0和Au(HS)2-形式被砷和锑的硫化物胶体表面所吸附, 而且AuHS0被优先吸附并构成一个表面配合物。同时运用197Au穆斯鲍尔波谱也证实了金被吸附到Au2S3和Sb2S3矿物表面上,并构成一个线性三原子配合物。而形成这种双重配位的表面配合物,可明显增加Au(I)的稳定性(Cardile et al,1993)。Schoonen等(1992) 的研究表明,黄铁矿对金的吸附比针铁矿更有效,而影响黄铁矿和针铁矿表面对金产生不同的吸附效能的因素主要有两个:第一,在针铁矿表面缺乏可使Au(I)还原成单质Au(0)的可氧化基。第二,硫化物表面Au-S键合的雄定性高于抓化物表面Au-O键合的稳定性。

       金在溶液中的存在形式是影响矿物表面对金吸附的重要因素。Jean和Bancroft(1985)以及Lakin et al.(1974)的研究表明,在硫化物矿物表面,溶液中以AuCl4-和AuBr2-形式存在的金,快速地还原成单质 Au(0);而以Au(S2O3)23-形式存在的金,很少被吸附,Au(CN)2-则根本不被吸附。这是由于从AuCl4-,AuBr4-,Au(S2O3)23-到Au(CN)2-稳定性逐渐增加的缘故。并且Sakharova等人认为溶液中Cl-浓度和pH值的增加,金在黄铁矿表面的沉淀速率和数量的减少,也都与金在溶液中存在形式的变化有关。针铁矿(Machesky 1991)和石英(Mitsyuk 1991)表面对AuCl4-的吸附比对Au(S2O3)23-的吸附快得多。Bachesky(1991)认为对AuCl4-和Au(S2O3)23-的吸附密度不仅不同,而且这两种形式与针铁矿表面的相互作用也不同.由于溶液的离子强度对吸附AuCl4-影响不大, 致使AuCl4-构成内轨型配合物,而Au(S2O3)23-则构成外轨型配合物,相对“庞大”的Au(S2O3)23-产生的位阻,也可能是其与矿物表面较弱相互作用的一个原因。而且Mitsyuk等(1991)也将石英表面对Au(S2O3)23-吸附所产生的低吸附密度归因于位阻现象。如果金在溶液中主要以Au(HS)2-形式存在,而不是以AuHS0,那么可氧化矿物表面对金的吸附将大为减少,Renders和Seward(1989)将产生这种情况的原因归因于静电压力的影响。而且研究表明,在pH<3.5时,Au以AuHS0形式存在,此时Au2S3和Sb2S3矿物表面不带电;而当pH>3.5,Au以Au(HS)2-形式存在,此时Au2S3和Sb2S3矿物表面均带负电。此外,金在溶液中溶解存在的形式,对金以何种方式(表面配合作用方式或还原吸附方式)被吸附到黄铁矿表面起着控制作用。在溶液中金若以线型Au(I)配合物形式存在(其配位体多为CN-,HS-和S2O32-),则在溶液中和黄铁矿表面不需要一个氧化还原电位。与此相应,在溶液中若金以Au(I)-OH-Cl 形式存在,将总有一个氧化还原电位差存在。而且黄铁矿表面对金的吸附在海水中相对于在脱离子水中明显减弱,其影响因素不仅归于溶液中对抗吸附物和对抗吸收剂的存在,而且归因于Au在溶液中溶解存在形式的变化。

       位阻效应也有重要影响。Au(I)-氯化物形式的空间构型是平面正方形, 由于沿着每个方形边的空间距离(0.323nm )与针铁矿表面的A型氢氧基的距离(0.304nm)基本相近。因此,这些氢氧荃对于具双牙齿的配位构成一个理想的“样板”。而Au(S2O3)23-由于是一个大的线性阴离子,其与针铁矿表面的氢氧基配位比较困难。此外,溶液中每单位体积矿物表面的丰度,配分亲数的数量级, 溶液的pH值或有机颗粒的存在对金被黄铁矿和针铁矿表面吸附均有影响.研究表明,在0.01MNaCl溶液中,当pH从4到7 , 溶液中AuCl4-逐渐让位于其水解产物:AuCl2OHH2O0,AuCl3OH-,AuCl2(OH)2-和AuCl(OH)3-,说明随着pH增加矿物表面吸附作用也随之增加,最后pH= 6~ 7时, AuCl(OH)3-是溶液中金的主要存在形式(Maehesky et al,1991)。

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