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非氰及無毒藥劑浸金方法簡介

 流星13 2016-07-01


一,、水氯化法

該方法的工業(yè)應用早于氰化法,但氰化法的應用使得該法沒有得到應有的發(fā)展,。隨著非氰化浸金法研究的發(fā)展,,水氯化法重新受到冶金學家的重視。其浸金的化學反應方程式如下:

2Au+3Cl2+2HCl→2HauCl4

由反應可知金被氯氧化并且與氯離子配合,,因此稱其為水氯化法浸金,。用作水氯化法氧化劑的主要是氯及其含氧酸的鹽。由于氯的活性很高,,不存在金粒表面的鈍化問題,。因此與氰化法相比,金的浸出速率快得多,。

上述是早期氯化法,,隨后又有很多改進。Newment公司采用類似Tervitt Canyon選金廠的氯化過程,,并于1988年4月將其改造成“閃速”氯化系統(tǒng),。研究證明“閃速”氯化金浸出率提高6%,氯氣消耗量降低25%,。

秘魯和法國曾報道了一種金的鹽水浸出法(Brine浸出法)新工藝,,即用高濃度的氯化鈉溶液和硫酸為介質,以二氧化錳作氧化劑,,在溶液中產(chǎn)生元素氯,快速浸出金,。

從現(xiàn)有資料看,,有關用氯氣進行浸出的改進報道并不多見。水氯化法中氯氣泄露問題使研究者尋求其他氧化劑代替氯氣,。研究較多的是用氯酸鈉,、次氯酸鈉和高錳酸鉀等氧化劑在氯鹽體系中浸出金。

有文獻介紹用次氯酸鈉一步加壓氧化處理難浸礦石的方法,。硫化物被分解的同時金銀溶解,,并可同時用碳吸附或用其他方法回收。也有文獻報道了利用氯化硫和二氯化硫從黑砂中提取金,,該法溶金具有較高的效率,,能達到金的完全溶解和提取。

有文獻將氰化法,、硫脲法與水氯化法進行了比較,,氰化法試劑的單耗為氯化法的1.5倍,而硫脲法試劑的單耗為氯化法的25倍,。水氯化法提金工藝費用最低,。該工藝的特點是浸出速率快,、能耗低、設備簡單,、成本低,、回收率高。其最大問題是Cl2易泄露,。當前水氯化法體系的研究趨勢是尋求代替氯氣的氧化劑和強化水氯化法浸出,,向無污染方向發(fā)展。

二,、溴化法和碘化法

金在溴-溴化物中的溶解反應如下:

2Au+3Br2+2Br-→2AuBr4-

溴-溴化物浸出機理與氯-氯化物相似,。Shaff在1881年就申請了有關用溴提金工藝的專利(美國專利No.267723),但是直到近些年由于環(huán)保和礦石性質變化等原因,,此工藝才受到重視,。近些年國外的研究較多,也發(fā)表了不少文章,,宣稱要以生物浸出-D法和K法等溴化浸出法與氰化浸出法相抗衡,,并強調此種方法不污染環(huán)境。

用溴-溴化鈉溶液浸泡法從紫木函原生礦中提金的研究表明,,浸泡15~20d,,金的浸出率達90%,并可利用氯氣使溴再生,。用氯化鈉-溴水方法浸出含硫金礦焙砂,,金回收率達97%以上。中科院新疆化學研究所利用溴化物作催化劑來加快次氯酸鈉-氯化鈉體系的浸金速率,,取得了令人滿意的結果,。有關溴浸出金的動力學研究也有報道,在溴飽和條件下,,金的溶解速率為0.73mg·cm-2·h-1,,而在飽和氯條件下為0.63mg·cm-2·h-1。溴在反應中對金的溶解有選擇性,,當金礦石含有鐵,、銅、鉛,、鋅等金屬元素時,,溴可溶解>88%的金,而其他元素的浸出率<30%,。

溴化法是有利于環(huán)保的新工藝,,其特點是浸出時間短、金的回收率高,、藥劑費用與氰化法相近,、低污染,、溴可循環(huán)利用,與倡導的綠色冶金方向一致,。

碘法浸金工藝在國內(nèi)研究報道不多,,主要用在工業(yè)廢料金的回收方面。Frinkel Stein等論證了AuI2-配合物比AuCl4-配合物更為穩(wěn)定,,碘化物是一種浸金的優(yōu)良配位劑,。A.Davis的研究表明,在Au-II2-H2O和Au-I--ClO--H2O兩個體系中,,I3-是主要的氧化劑,,并且指出ClO-和I-相遇時就會生成I2(s)。

QI.P.H用旋轉圓盤技術研究了影響碘-碘化物體系溶金速率的因素,,給出反應速率方程:


計算出反應活化能Ea=34.4kJ·mol-1,。在c(I2)=5×10-3mol·L-1和c(NaI)=10-2mol·L-1時,金的溶解速率為2.1×10-9mol·cm-2·s-1,。

碘化法浸金過程一般在弱堿性介質中進行,,設備防腐易于解決,加之藥劑用量少,,污染輕,,是非常有前景的金浸出方法。

三,、硫代硫酸鹽法

硫代硫酸鹽浸金的化學反應方程式如下:

2Au+4S2O32-+H2O+0.5O2=2Au(S2O3)23-+2OH-

S2O32-在酸性溶液中可以被氧化,,其產(chǎn)物依次為S4O62-→H2SO3→S2O62-→SO42-,但是在堿性條件下S2O32-卻非常穩(wěn)定,。試驗證明在硫代硫酸鹽法浸金過程中,,銅離子和氨具有催化作用。為了保持S2O32-在溶液中穩(wěn)定存在并使溶液中的銅成為銅氨配離子,,必須保持一定數(shù)量的游離氨,浸出液也必須保持pH>9.2,。在溶液中有游離氨時,,銅主要以Cu(NH3)2+和Cu(NH3)42+的形態(tài)存在,溶液中沒有游離氨或單獨用硫代硫酸鈉浸出時,,Cu則以Cu(S2O3)35-存在,。

姜濤的研究進一步揭示了金的陽極溶解機理:NH3優(yōu)先擴散到金粒表面與金離子配合,生成氨配離子進入溶液后被S2O32-取代而形成更穩(wěn)定的金硫代硫酸根配離子,。在硫代硫酸鹽法浸金動力學研究中揭示了在金的浸出過程中銅,、氨具有催化作用。

熱力學研究及試驗證實硫代硫酸鹽法浸金過程需在堿性介質中進行,,因此對設備無腐蝕,。該工藝浸金速率高,,所用試劑毒性不大,但是硫代硫酸鹽體系的熱穩(wěn)定性比較差,,浸金劑耗量大,,允許溫度波動范圍窄,其使用受到限制,。

四,、硫脲法

近十幾年來,國內(nèi)外對硫脲法的研究報道較多,。主要工藝有硫脲碳漿法,、硫脲樹脂法、硫脲鐵漿法和硫脲電積法等,。

用硫脲提取貴金屬有很大的優(yōu)越性,,因其低毒、浸金速率快,、試劑易再生,,對砷、銻,、銅,、硫等影響氰化浸出的礦物組成不太敏感而受到研究者關注。

當有硫脲存在時,,Au+/Au電對的電極電勢由1.68V降為0.38V,,很顯然,金容易被氧化溶解于硫脲溶液中,。

由于電對SC(N2H3)2/SC(NH2)2與Au[SC(N2H4)2+]/Au的標準電極電勢(0.42V和0.38V)接近,,因此要使金氧化溶解而又不氧化硫脲,就要選用合適的氧化劑,,并適當調整有關物質的濃度,。硫脲法常用的氧化劑是Fe(Ⅲ)鹽類和空氣氧。

在酸性(pH<1.5)條件下,,采用Fe3+作為氧化劑,,浸金反應如下:

Fe3++SC(NH2)2+Au→Au[SC(NH2)2]++Fe2+

硫脲本身也部分被氧化,生成二硫甲脒,,反應為:

2SC(NH2)2 [SC(N2H3)2]+2H++2e-

E0=0.42V

中間產(chǎn)物二硫甲脒以一定速率分解導致硫脲不可逆的消耗,。在酸性介質中硫脲自身也會發(fā)生分解、水解等副反應,,加大了硫脲的用量,。

據(jù)報道,法國1977年開始用硫脲法從鋅焙砂中提取金銀,墨西哥科羅拉多礦從1982年起用硫脲法進行黃金生產(chǎn),。在我國硫脲-鐵板置換工藝經(jīng)多次工業(yè)化試驗后,,已在廣西某礦通過國家鑒定并轉入工業(yè)生產(chǎn)。

硫脲提金工藝尚需進一步完善,。其中很重要的一點就是硫脲的藥劑用量和價格都高出氰化法很多,。另外,推廣使用硫脲法在技術上也存在一些障礙,,特別是在氧化條件下硫脲會氧化分解成二硫甲脒,。

針對傳統(tǒng)硫脲浸金中存在的主要問題,有人提出用磁場強化硫脲浸金的方法,,取得了很好的效果,。文獻研究表明SO2的加入可改進硫脲浸出法的效率,SO2在浸出過程中可以使二硫甲脒還原為硫脲,。另據(jù)報道,,廣西龍水金礦浮選金精礦采用加溫硫脲碳漿法提取金,金的浸出率達94.26%,,金的回收率達90.2%,。研究表明,降低硫脲用量,,提高金的浸出率的主要條件是適當?shù)臏囟?、氧化劑、吸附劑等因素的有機結合,。

五,、石硫合劑法(LSSS)

此法是我國首創(chuàng)的新型無氰提金技術,所用浸金試劑由石灰或Ca(OH)2與硫磺合成,。該試劑具有無毒,、易于合成、浸金速率快,、在堿性介質中使用,,因而對設備和材質要求不高等優(yōu)點。LSSS浸金時有效成分主要是多硫化鈣(CaSx)和硫代硫酸鹽,,由于多硫化物與硫代硫酸鹽都適于金的浸出,,因此,該方法具有良好的浸金性能,。在浸金過程中,多硫根離子Sx2-具有氧化和配合的雙重作用,,而S2O3-可做配位體,,其主要的溶金反應如下:

6Au+2S2-+S42-→6AuS-

8Au+3S2-+S52-→8AuS-

6Au+2HS-+2OH-+S42-→6AuS-+2H2O

8Au+3HS-+3OH-+S52-→8AuS-+3H2O

2Au+4S2O32-+H2O+0.5O2→2Au(S2O3)23-+2OH-

另外研究者對含銅氨的石硫合劑提出電化學-催化機理,即NH3在陽極催化多硫根離子和硫代硫酸根離子的配合反應,,Cu(NH3)42+在陰極催化氧的還原反應,。

總而言之,,石硫合劑法具有藥劑價廉易得、浸金速率快,、對難處理礦浸出率高,、適應性強、無毒無污染等特點,,但后續(xù)工藝還不完善,,有待進一步研究。

六,、二氧化氯法

作者在對現(xiàn)有各種浸金方法進行比較分析的基礎上,,首次提出用ClO2-Cl--H2O體系從礦石中浸金的新方法。在中性及堿性條件下浸金反應為:

5Au+17Cl-+3ClO2+6H2O→5AuCl4-+12OH-

動力學試驗表明,,浸金反應對ClO2呈1級反應,,對Cl-呈0.5級反應,反應的活化能Ea=28.99kJ·mol-1,,反應受擴散過程控制,。ClO2溶金速率比氰化法、水氯化法和溴化法都快,,但稍慢于碘化法,。

用該方法浸出某典型氧化型金礦,金的浸出率達95.5%,,而常規(guī)氰化法對該礦樣的浸出率只有91.4%,。

ClO2作為強氧化劑在水處理方面已經(jīng)獲得廣泛應用,在工業(yè)和民用領域作為消毒劑和漂白劑也得到廣泛應用,。由于ClO2氧化性強,、經(jīng)濟實用、對人體和環(huán)境無害,,二氧化氯法是一種很有發(fā)展前景的綠色浸金工藝,。


七、新型環(huán)保藥劑

近年來市場上出現(xiàn)了許多新型環(huán)保藥劑,,成為一種新的方向,。

除以上介紹的各種非氰提金工藝外,還有硫氰酸鹽法,、細菌浸出法,、腐殖酸法等,限于篇幅,,不再贅述,。

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