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中南大学 硕士学位论文 重金属离子强化氰化浸金电化学及应用研究 姓名李骞 申请学位级别硕士 专业矿物加工工程 指导教师姜涛 20040501 摘要 本文采用动电位极化等方法研究了微量重金属离子对金氰化溶解电 化学行为的影响。结果表明，金的阳极溶解速度随圆盘电极转速和温度的 增大而增大，随p H 的增大而减小；氧的阴极还原速度与溶解氧的浓度成 正比，添加适量的过氧化氢会大大加快阴极反应速度。添加重金属铊、铋， 银、汞及铅离子会大大拓宽金的活性溶解电位区，显著强化金的阳极溶解。 研究发现，铅离子强化金溶解的最佳浓度为1 0 一5 M ，汞、银和铋离子的最佳 浓度为1 05 M ，而铊离子在1 0 6 M ～1 0 一4 M 浓度范围内则随着浓度的增加而 浸出速率一直增大。 在详细研究了重金属离子存在条件下金的阳极溶解和氧的阴极还原 行为的基础上，构造了重金属强化氰化溶金的混合电位模型，提出了只有 在辅以阴极强化的条件下，重金属离子才能最大限度强化金的氰化溶解的 观点。 重金属离子强化实际矿物浸出的研究支持了混合电位模型研究的结 果。对硫化物金精矿而言，由于含有大量的耗氧矿物，会消耗大量的氧气， 只有在添加过氧化氢作为辅助氧化剂的基础上，重金属离子对金的浸出才 有强化作用；对于氧化物金矿，仅添加重金属离子时就有强化作用，如果 添加过氧化氢作为辅助氧化剂与重金属离子协同强化时，金的浸出率大幅 度提高。本研究为重金属离子强化氰化浸金提供了理论依据和技术基础。 关键词金；氰化浸出；重金属离子；强化；电化学 A b s t r a c t T h ee 虢c t so fs m a l lq u a n t i t i e so f h e a l - ，ym e t a li o n so ng o l dc y a n i d a t i o n h a v eb e e ns t u d i e db yu s i n ge l e c t r o c h e m i c a lt e c l l I l i q u e sa n dl e a c h i n go fg o l d o r e s ．E 1 e c t r o c h e m i c a l i n v e s t i g a t i o ns h o w s t h a ta 1 1 0 d i cd i s s o l u t i o nr a t eo fg o l d i n c r e a s e sw i t h t e m p e r a t u r e a I l d s t i r r i n gs p e e d ，b u t d e c r e a s e sw i mp H ． C a t h o d i cr e d u c t i o nr a t eo fo x y g e n i sp m p o r t i o n a lt ot h eo x y g e nc o n c e n t r a t i o n i nm es 0 1 u t i o n ，a I l d 恤ec a m o d i cr e d u c t i o nr a t ei ss i g n i f i c a l l t l yh i 曲e ri nt h e p r e s e n c eo fp e r o x i d e t h 叭i 1 1a b s e n c eo fi t ．A d d i t i o no f h e a v ym e t a lt h a l l i Ⅵn ， b i s m u t h ，s i I v e r ，m e r c u U a n dl e a dw i l l g r e a t l y w i d e n p o t e n t i a l z o n eo f a c t i v a t i o nd i s s o l u t i o no fg o l da n ds i g n i f i c a l l t l yi m p r o v et h ea n o d i cc u n e n t d e n s i t y ．T h es u i t a b l ec o n c e n t r a t i o no fh e a v ，m e t a l i o n sf o r 廿l ea c t i V a t i o ni s f o u l l dt ob e1O ‘6 Mf o rl e a d ，a n d1O 。5 Mf o rb i s m u t h ，m e r c u r ya n ds i l v e r ，b u t g o l dd i s s o l u t i o nm t ei r I c r e a s e ss t r a i 曲t l yw i t ht l l a l l i u m c o n c e n t r a t i o nw i t h i n t h er a n g eo f10 ～．10 ’4 M ．B a s e do nr e s e a r c hr e s u l t so na n o d i ca n dc a t h o d i c p r o c e s s ，m i x e d p o t e n t i a lm o d e l so fg o l dd i s s o l u t i o ni nt 1 1 ep r e s e n c eo fh e a V y m e t a li o n sh a V eb e e nc o n s t r u c t e d ．A Ⅵe w p o i n ti sp r o p o s e dt h a to 芏1 1 y b e i n g a s s o c i a t e dw i t hc a t h o d i ce 1 1 1 h 觚c e m e n tb yu s i n ga s s i s t a n ts u c ha sh y d r o g e n p e r o x i d ed oh e a V y m e t a li o n se n h a n c e 9 0 1 dd i s s o l u t i o ni nc y a n i d es 0 1 u t i o n st o t h eg r e a t e s te X t e n d ． L e a c h i n gp r a c t i c e o fg o l do r ea n dc o n c e n n ’a t e s u p p o r t t h em i x e d p o t e n t i a lr e s u l t ．A st os u l 矗d eg o l dc o n c e n t r a t e s ，w h i c hc o n t a i nal a r g ea m o u n t l I o fo X y g e n c o n s 啪i n g s u l f i d e m i n e r a l s ， t h e h e a V y m e t a li o n sj u S ts h o w f u n c t i o no fs t r e n g t h e n i n gg o l d1 e a c h i n go n l yh y d r o g e np e r o x i d e i su s e da s a u x i l i a r yo X i d a n t ，A st o o X i d eg o l do r e s ，t h ea d d i t i o no fi n d i V i d u a lh e a v y m e t a l i o n ss h o w sm ef u n c t i o no f s t r e n 垂h e n i n g ，w h i l ea d d i n g 协eh e a V y m e t a l i o n sa 1 1 d p e m x i d es i n m l 协e o u s l y t h e 9 0 1 d d i s s o l u t i o nr a t e i m p r o v e s i g n i f i c a n t l y ．T h i s r e s e a r c hh a so 髓r e dt h et h e o r e t i c a la n dt e c h n o l o g i c a l f o u n d a t i o nf o rt l l e a p p l i c a t i o n o fh e 孙7m e t a li o n si n s t r e n g t l l e ng o l d c y a n i d a t i o n ． k e y w a r d s g o l d ；c y a n i d a t i o n ；h e a 、了 m e t a l i o n s ；e n h a n c e m e n t ； e l e c t r o c h e m i s 时 I I I 刖i 氰化法是目前国内外处理含余矿石的主要方法。自1 8 8 7 年丌始，用氰化物溶液 从矿石中浸金至今已有1 0 0 多年的历史。浸出剂成本低、金浸出率高是氰化浸金法在 提金领域长期占据支配单位的根本原因。目前世界上新建的金矿中约有8 0 ％都采用氰 化法。随着含氰废液处理技术的不断完善，氰化法仍将是今后相当长时期内的主要浸 金方法。但氰化法还存在浸金速率慢 一般需2 4 小时以上 的问题。近几十年来， 为了加快浸金速率，提高生产率，国内外黄金工作者进行了大量的研究。纯氧、过氧 化氢等加强氧化的措施已获得应用，提高了金的浸出速率。 众所周知，金的浸出本质上是一个电化学过程，即氧化剂在阴极还原、金在阳 极氧化溶解，金的浸出是阴极过程和阳极过程共同作用的结果。强化浸金过程实质 上是通过强化电极过程来实现的。纯氧、过氧化氢等加强氧化的措施均属阴极强化 措施。要最大限度强化浸会过程还必须同时强化金的阳极溶解。 据报道，铅、铊离子等重金属离子对金的阳极溶解过程具有明显的催化作用， 不仅可以大大提高阳极电流密度，而且可以抑制金的钝化，增大其活性溶解的电位 区间。然而，由于对上述重金属离子强化浸金的行为了解较少，这些作用在浸金实 践中还较少得到有效的利用。 本文系统的研究了无重金属离子时氰化浸金的电化学行为及重金属离子存在时 氰化浸金体系中的电化学行为特征，建立了重金属离子存在时金氰化溶解的混合电 位模型。然后，将纯金体系下的理论研究结果应用于实际矿石及精矿浸出中，研究 了几种重金属离子强化硫化物金矿和氧化物金矿氰化浸出的行为和技术条件，显著 提高了会的浸出率，缩短了浸出时间。本研究为提高氰化浸金速率提供了新思路。 l V 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名查堡日期出 生年上月上日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根 据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名 孝是 导师签名主盗日期蝉年五月L 日 第一章文献综述 第一章文献综述 氰化法是目前国内外处理金矿物原料应用最广泛的方法。自1 8 8 7 年开始，用 氰化物溶液从矿石中浸金至今已有1 0 0 多年的历史。二十世纪初，氰化法提金在 工业上得到推广应用。目前世界上新建的金矿中约有8 0 ％都采用氰化法提取“’。 氰化法之所以经久不衰，主要是因为它工艺简单、成本低廉、回收率商“1 。 氰化法的实质是用碱金属或碱土金属氰化物【K C N 、N a C N 、c a c N 2 】的稀溶 液，在有氧存在的条件下，从矿石中溶解金，溶解的金再用金属锌置换，或用离 子交换树脂或活性炭吸附”1 。这个工艺不可避免的产生氰化物废水和氰化残渣“1 。 因此，广大提金工作者长期以来致力于非氰化提金的研究，并且开发出了几种具 有应用前景的非氰化提金工艺，但还存在着操作条件过于苛刻，浸出剂价格昂贵、 消耗大等问题0 1 。在今后相当长一段时期内氰化法还将是提金的主要方法。因此， 深入研究如何缩短浸出时间、降低氰化物用量、进一步提高浸出率，仍有重要的 现实意义。 1 ．1 金氰化溶解的物理化学基础 自氰化法问世以来，关于氰化浸金机理的研究就～直都是学者们关注的课题， 主要理论有埃尔斯纳 E 1 s n e r ，1 8 4 6 年 的氧论、珍尼 J a n i n ，1 8 8 8 ，1 8 9 2 年 的氢论、波特兰得 B o d l a n d e r ，1 8 9 6 年 的过氧化氢论、克里斯蒂 c h r i t y ， 1 8 9 6 年 的氰论以及汤普森 T h o m p s o n ，1 9 3 4 年 的腐蚀论”1 。现在被大多数人所 接受的观点是金的氰化溶解，即文献[ 3 ，6 ] 上提到的反应式 4 A u 8 N a C N 0 2 2 H 2 0 4 N a A u C N 2 4 N a 0 H 1 ～1 现代研究表明，上式的反应还未能反映金溶解的本质，金的溶解本质上是电 化学反应。“。 电化学现象广泛地存在于含金矿石的处理过程中。由于自然界中绝大多数金 以单质形态存在，因而任何浸出体系中金的溶解在本质上均为电化学腐蚀过程， 可用图卜1 所示的模型表示。 所谓电化学腐蚀过程就是在N a c N 溶液中，金发生氧化反应构成阳极过程， 而氧在金上进行还原反应构成阴极过程，阴极和阳极之间仅由A u 连接起来组成一 个短路的原电池。反应式如下 硕士学位论文第一章文献综迷 阳极区 阴极区 A u A u e A u 2 c N 一争A u c N i 0 2 2 H 2 0 2 e } H 2 0 2 2 0 H 凰 诌 g 图卜1 金在浸出剂溶液中溶解的电化学模型 x 为没出刺，H ”为氧化刘 1 2 卜_ 3 1 ．1 ．1 金在氰化物溶液中的阳极行为特征 许多作者研究了金在氰化物溶液中的电流一电位关系，但从图卜2 中不难看 出，所得结果并不完全一致。观察图中曲线可知当电位在一0 ．7 ～0 ．8 V 的范围 内变化时，金在氰化物溶液中的电流一电位曲线，除其中一条外，其它都有多个峰 值。尽管峰的相对高度各不相同，但峰的位置基本一致，它们处于电位为一O ，4 ， O ．3 ，O ．6 v 的附近，很少出现超过三个峰的情况。因此，一般认为金在氰化物溶 液中的阳极氧化生成了三种钝化产物。 一价金离子与氰根离子形成的络合物比三价金的络合物稳定，因此，许多作 者为简化起见，都假定金在氰化物溶液中的阳极溶解反应式为 A u 2 C N A u c N i e 1 5 K u d r y k 和K e l l o g g 嘲用电量检测法证实了这一假设。K i r k ㈨”等人在含有 o ．1 m o l 几K o H 和o ．1 m o l ／LK c N 的溶液中精确控制条件，做了大量电量法试验， 得出以下结论在一0 ．6 5 ～0 ．5 5 V 的电位范围内，金在氰化物溶液中的电化学溶解 是一个单电子转移的反应；电位高于这个范围时，则生成A u ⅡI 物质。E i s e n m a l l “” 也把他们观察到的电位大于0 ．4 V 时电流增大的现象归因于A u I I I 物质的生成。 硕士学位论文 第一章文献综述 ≤以；逊敝 f } ～●} V O ．2 O ．6 ，V 图1 2 金在碱性氰化物溶液中阳极溶解的电流一电位曲线 1 川- 0 7 7 m 0 1 几C N 一，p H 。1 2 2 _ o ．1 肿l 儿C N - ，0 ．1 m 0 1 几o H 3 珈．2 m o l 几C N 一．D H 1 2 4 0 - 0 4 ∞l 儿c N 一，p H 2 1 2 ；5 叫．0 5 1 1 1 0 l ／LC N 一，5 5 ℃ 6 O ．1 珊0 l ／Lc N ’，D H U 7 O ，2 m o l 儿c N 一．0 ．2m o l ／L 明一，6 l ℃。 除注明外，其他温度为2 0 ℃。 通过测定一O ．4 v 处峰区内不同电位下的电流及恒电位下电流随氰化物浓度的 变化情况，c a t h r o 和K 0 c h “2 1 提出该区内的溶解反应机理 A u C N 一 A u C N 一 e A u c N “。 c N 一 A u C N j 1 6 1 7 其中第一步为整个反应的速率控制步骤。随着p H 值的升高，峰电位明显下降 的原因是生成的氢氧化金或碱式氰化金导致了金的钝化。但是M a c A r t h u r ““和 K i r k 。3 等人研究认为在一0 ．4 V 的电位下生成氢氧化物的可能性不大。 M a c A r t h u r 认为氧化过程生成～种中间表面产物，可能是一种吸附态的氰 化金 A u c N 。。 ，当表面被完全覆盖时，氧化反应速率受这种中间产物的化学溶解 速率控制。也就是说。他认为钝化是由A u c N “产物层引起的。K i r k 等人没有提出 这个峰区的溶解和钝化机理，但他们在其它峰的机理研究中也提到了A u C N 。。这一’ 产物。E i n s e n m a n ⋯的研究也支持金的氧化及还原都要通过A u c N 。。吸附层这一观 点。P a n 和w a n “”认为氢氧根离予在金表面上的吸附是产生钝化的原因，但实验证 据不够充分。综上所述可以确定，某种形式的中间表面产物 A u C N a 。。 是引起金 电极在一O ．4 V 处峰区钝化的原因。 C a t h r o “”的研究表明重金属离子 如铅、汞、铋和铊离予等 即使在浓度 非常低时，都会对金的钝化程度产生影响。图卜3 是C a t h r o 关于铊离子影响一O ．3 5 v 处峰的研究结果。很显然，当铊离子存在时，至少在这个峰上，没有发生钝化现 象。 硕士学位论文第一章文献综迷 图卜3 铊离子对金在o ．0 4 m 0 1 ／L 氰化钠溶液中 电流一电位曲线的影响 1 ．1 ．2 氰化浸金体系的阴极过程 氰化浸金体系中阴极过程包括A u c N i 的阴极还原和氧的阴极还原两个部 分。图1 4 是用金圆盘电极在几种脱氧溶液中测得的A u C N ；还原的电流一电位 曲线““。在无A u c N ；的情况下 曲线a ，一1 ．O V 以下的阴极电流是由于水还原 为氢所致在电位大于一O ．4 v 时出现的小的阳极电流是由于金的溶解所致。在添 加A u c N i 的溶液中，一0 ．5 V 以下 曲线b 所显示的阴极电流是由下列反应所 致 A u c N i e _ A u 2 C N 一 1 8 A u c N ；的还原率随着电位的下降而增加，直到近一1 ．O V 时反应受A u C N ；向金 表面的传质控制为止。在更负的电位下，电流的增加是因为氢同时析出。添加微 量的硝酸铅 3 m g ／L 导致曲线向电位正方向显著漂移，即铅盐的添加强化了 A u c N ；的还原。采用汞及铊也获得了类似的结果。 理论上，在p H 值为l O 的溶液中，电位低于O ．6 3 V 时氧即开始还原。但是由 于这一过程在动力学上的惰性，即使在金电极上也有极大的过电位。因此，在碱 性溶液中氧的还原仅在负电位下才能以较大的速度进行，当电位低于一O ．4 v 时， 还原过程受扩散控制。 在无氰化物时，氧在碱性溶液中的还原是通过形成中间产物过氧化氢而进行 的 0 2 2 H 2 0 2 e H 。0 2 2 0 H 一 1 9 4 硕士学位论文 第一章文献综述 黑。 蚀 一l ，OO ．5 ，二j E 勿 堂 鼍 3 鑫 * 埘 胛 9 图卜4 金旋转圆盘电极在0 ，0 0 5 m 0 1 ／LN a c N 和o ．0 0 5 m o l 儿c a O H 溶液中的电流一电位曲线 过氧化氢进一步还原为氢氧根离子的程度，取决于溶液的p H 值、搅拌条件、 电位以及溶液中存在的微量重金属离子的量等因素。 氰化物存在时，氧的还原速度～般较慢，如图卜5 的曲线a 所示。添加少量 的重金属离子可显著提高金的阳极溶解速度和氧的阴极还原速度 如图卜5 的曲 线b 所示 。 一“瓮罴“／h ∥ 爪．f ；_ _ j 疹I ／ g { ≥ 雠 豁 域 哥| 图卜5 在N ＆c N 溶液中氧在金旋转圆盘电极上还原的循环伏安曲线 第一章文献综迷 11 3 金氰化溶解的混合电位模型 图卜6 是简单的氰化浸金的“混合电位”模型。它表明金在氰化物溶液中 的阳极溶解同时伴随着氧的阴极还原。在没有施加任何外部电流时，浸没于充气 的碱性氰化物溶液中的金粒表面将发生氰化溶解，金的溶解速率由阳极过程速率 等于氧的阴极还原速率这一要求所决定。这样，金的溶解将在图l 一6 所示的电位 为中。处发生，这个由。就成为混合电位。 电瘴 八 颤鹱过程 ／电位 I1 ／／ 明擞过程 Q 2 H 4 2 0 H 一 图卜6 金在氰化物溶液中溶解的混合电位模型 1 ．2 强化氰化浸金研究现状及进展 氰化浸金工艺中普遍存在着速度慢的问题，常规氰化法一般需要2 4 至4 8 小 时或更长时间。浸出速度慢已严重制约了氰化工艺的进一步发展，妨碍了黄金产 量的增加。国内外为提高浸金速度已进行了大量的研究工作，已报道的能够提高 浸金速率的方法有氨氰助浸、加温加压助浸、机械活化浸出、富氧浸出和过氧 化物助浸、添加重金属离子等。近年来随着对氰化浸金理论的研究以及各种高效 设备的使用，氰化浸金速率较以前已有了很大的提高。 1 2 ．1 氨氰助浸工艺 从1 9 0 1 年H u n t 首次提出用氨氰体系浸出铜金矿石以来，该工艺得到了长足 的发展“”。氨氰浸金工艺是指在氰化时加入氨，使其在形成A u C N i 的同时，生 成铜氨配离子c u N H 3 ； ，此有利于金的浸出和铜的沉淀，从而减少氰化物的无 益消耗。美国和澳大利皿相继报道过用该体系成功地从各种铜金矿石中选择性浸 6 硕士学位论文第一章文献综述 出金的例了。1 9 8 6 年有一小型尾矿处理厂使用N H 。／C N 体系浸出含铜金矿石，获得 了成功。在毛里塔尼亚的A k j o u j t 工J ‘，使用N H 。／C N 作浸出剂处理T o r c o 离析焙 烧J 的铜金尾矿。我国珲春金铜矿采用氨氰体系浸出，使金浸出牢提高了3 8 ．9 8 ％， 铜浸出率仅为2 ．0 2 ％。用氨氰体系对精矿进行炭浸，指标优于直接浸出。黑龙江省 老柞山金矿采用氨氰浸金技术处理含铜金矿石 含铜0 ．3 5 ％ ，工业试验的结果表 明，在氰化钠用量降低的情况下，金回收率提高了6 ．3 8 ％，既降低了氰化物的消 耗，又大幅度提高了金的浸出率“⋯。文献[ 1 9 ] 用一套旋转石英晶体微量天平研究 了在含有c u ”和氨的溶液中铜利金的溶解速率，研究表明氨对于金和铜的浸出速 率只有很小的影响，而往氰化溶液中加入C u ”则明显降低了这两种金属的浸出速 率，c u ”和氨达一适当比例时金的浸出速率明显提高，用电位p c N 图能说明氨和 铜对氰化浸出的影响。巴西c V R D 工艺中心对复杂铜金矿石进行了氨助浸试验研 究。第一种工艺采用氨助浸氰化堆浸工艺，结果表明降低了氰化物耗量，增加了 低品位金铜矿石的反应动力学；第二种采用氨浸浮选和减少氰化浸出组成的工艺， 结果表明，在处理商品位铜金矿石时可使两种金属达到较高的回收率，经济上可 行‘“。 1 ．2 ，2 加温加压助浸工艺 加压氰化法是综合利用流体力学、空气动力学原理，在高压空气作用下，将 压缩空气以射流状态均匀弥散到矿浆中，形成强力旋搅，使固、液、气三相充分 接触，使浸出所需的氧气和氰化物迅速扩散到矿物表面发生氰化反应，缩短浸出 时间，以显著提高金浸出率。 1 9 7 8 年西德鲁奇化学冶金公司研究了加温加压一管道氰化浸出，浸出1 5 m i n 可使金浸出率达到9 4 ％～9 6 ％。时至今日，加温加压浸出工艺的优点被工业生产所 证实。加温加压条件下金能迅速溶解，浸出时间仅1 5 ～3 0 m i n ，且金的浸出率高， 可处理复杂的含金矿石和难浸矿石，还能减少氧和氰化物的损耗。F i l b a s t 气体 剪切反应器是新研制的一种在线加压浸出系统。该反应器能产生非常高的剪切力， 从而达到使金快速溶解所需的溶解氧浓度和压力。目前，已有4 个金矿正在使用 F i l b a s t 工艺处理各种类型的矿石，包括几乎不能处理的含高活性磁黄铁矿、砷 黄铁矿和形成高粘度矿浆的风化粘土矿石。1 ] 。薛光。2 1 研究了加压氰化法提取金银 的工艺。 硕士学位论文 第一章文献综述 1 ．2 ．3 机械活化浸金 机械活化浸金工艺””就是在磨矿的同时加入浸金剂进行氰化浸出。球磨能使 金粒充分暴露且保持新鲜。在矿物原料细磨过程中，机械作用力所引起的物理化 学过程与作用力强度及矿物特性有关，其结果导致矿物原料物理化学性质的变化， 即机械活化作用。机械活化不仅能缩短工序，而且能改善浸出条件。球磨过程中 的强烈搅拌，在动力学上对浸出有利。应用前景非常乐观。 阂小波。4 1 研究了含砷金精矿机械活化氰化新工艺。研究表明在搅拌球磨机 中同时进行硫化矿物的碱 N a o H 分解和金的氰化浸出，可使某含砷难处理金精矿 金的浸出率达到8 3 ，4 ％；而采用传统的氰化提金工艺金浸出率只有5 ．6 ％，常规充 气碱预处理后氰化金浸出率也仅有1 5 ．8 ％。另外，此工艺的氰化浸出时间比常规 氰化缩短近3 ／4 ，只需6h 即可完成。杨华明等人””研究了搅拌磨机械化学氰化的 浸金工艺，考察了磨矿细度、液固比、氰化钠用量和助浸剂 H 。O 。 对金浸出率的影 响。结果表明与常规氰化浸金工艺相比，机械化学氰化浸出金可大大缩短浸出 时间，降低氰化钠用量6 0 ％，金浸出率提高1 0 ％。 1 9 8 9 年中国科学院金属所研制出塔式磨浸机，对河北省某蚀变岩型氧化矿石 进行了机械活化氰化提金工艺的研究。对粒度小于3 m m 的原矿石经5h 的浸出， 当磨矿粒度为一7 4 u m 的占9 5 ％时，金浸出率可达9 3 ．8 ％。可见机械活化浸金工艺能 强化氰化浸出效果，有效缩短浸出时间。山西省五台殿头黄金冶炼厂采用Tw 型塔 式磨浸机对含砷难浸金精矿进行机械活化氰化浸出，处理量为3 0 t ／d ，在磨矿细 度9 5 ％～9 8 ％一4 0 0 目条件下，金浸出率提高了8 ％，金回收率达8 7 ％～8 8 ％。该设备 具有强化浸出、提高金浸出率的优点。⋯。辽宁省丹东振安金矿采用T w l O A 型 塔式磨浸机，成功地提高了其二段磨矿细度和金氰化浸出率，氰化尾渣含金品位 降至0 ．2 ～0 ．3 9 ／t ，平均降低了O ．2g ／t ，金的浸出率提高了4 ．8 ％，达到9 2 ．9 ％～ 9 5 ．2 ％。“。吉林省桦甸金矿黄金冶炼厂使用Tw 型塔式磨浸机后表明，采用该设备 使冶炼厂生产规模从2 5 t ／d 、9 0 ％一2 0 0 目扩大到5 0 t ／d 、9 0 ％一3 2 5 目技改的各项目 标，设备选型非常成功。该设备运行平稳，操作简便，高效节能，且能提高金浸 出率，产出投入比较高m “。 1 ．2 ．4 富氧浸出和氧化剂助浸 氧在氰化浸金中起了极其主要的作用。为提高金的浸出效果，应尽可能的改 善供氧条件，采用加大充气量”’，充氧工艺㈨，液氧工艺⋯“1 ，由此延伸出了加 氧炭浸工艺和加氧树脂浸出工艺，都能提高矿浆中溶解氧含量，从而提高金的溶 硕士学位论文 第一章文献综述 解速度。 近几年来，在矿浆中充空气改为充氧以提高氧溶解浓度，强化氰化浸出，提 高浸出效果的方法，即富氧浸出提金工艺 c I L 0 ，在国内外被广泛采用。实践证 明富氧浸出工艺只要5 ～6 h 就能得到与炭浸工艺 c I L 2 4 ～2 8 h 相同的浸出率， 金浸出率一般可提高1 ％～3 ％，可降低氰化物用量1 0 ％～3 0 9 6 ，从而提高浸出设备处 氆量办一倍以上，节省了建设投资，降低了生产成本。山东乳山金矿⋯1 进行了矿 石预氧化处理、阶段磨浸提金工艺研究。结果表明在碱性介质中，用氧气藏空 气预氧化处理精矿，可消除伴生矿物的竞争干扰作用、降低氰化物消耗量、减少 金表面的钝化和污染、缩短浸出时间、提高金的浸出率。刘汉钊””介绍了变压吸 附制氧和富氧浸出金银的原理、设备、特点和实例。河北东坪金矿采用充富氧工 艺后。设备投资低1 6 1 ．6 万元，总投资低2 1 6 ．5 万元，且金回收率得到提高，年 增效益5 4 万元；陕西马鞍桥金矿采用富氧工艺后，炭浸工艺处理量扩大到5 0 0 t ／d ， 大大节省了基建费用和设备费用；河北省张家口金矿欲采用富氧炭浸工艺，将炭 浆J I 的生产能力扩大一倍。分析表明，采用炭浸可节省投资2 8 0 万元。因此，富 氧浸出是强化金银浸出的有效方法。V P s A 变压吸附制氧机组具有价格低、生产成 本低等多项优点，适于在工业中使用。 具有代表性的助浸工艺是在浸出过程中使用氧化剂，各种氧化剂必须满足 一定的要求。5 ’⋯。首先，它不能与氰化物反应，在各种氰化物浓度下，它都必须 能在溶液中很稳定的存在；其次，它必须在金的阳极溶解电位范围内具有氧化活 性，而且要能与氰化反应产物共存；另外，它必须易溶、稳定而且不易被金的表 面吸附，以免由此引起阳极钝化。在各种氧化剂中，目前使用较多的除氧外就是 双氧水。研究表明双氧水对提商含高硫、高硫高铜和高硫含砷等多种硫化物金 矿石的浸出速度和浸出率有明显效果。需要指出的是；双氧水助浸时，溶液中溶 解氧的含量并不一定比充入纯氧时高，但仍能达到很好的助浸效果。这是因为 1 过氧化氢直接参与溶金反应； 2 过氧化氢新分解出来的活性氧具有很强的 反应活性，加速了浸金过程； 3 浸金过程的自由基反应机理认为，过氧化氢被 催化分解出来的具有极强反应活性的自由基，促使了浸金反应的发生。 文献[ 3 7 ] 论述了H 2 0 z 在氰化提金工艺中的应用。认为在有H 2 0 存在条件下，金 的氰化速率受p H 的影响很大，温度对氰化过程也有重要影响。在使用H 舡和较高 温度下进行氰化时，氰化速率受到氰化物迁移的限制，而在较低的温度时它受化 学控制。在体系中加入某种离子可提高H 2 0 2 活性、缩小金的钝化区域，从而提高 金的氰化速率。澳大利亚P i n eG r e e kG o l d f i e l d s 公司一家4 0 0 0 t ／d 规模的选矿 9 硕士学位论文第一章文献综述 』一采用H 。0 z 助浸后，金的浸出率提高了9 ％，氰化物耗量降低了4 0 ％。南非东特兰 士瓦的两个金矿选厂，采用H 。O 助浸后，浸出6h 就能达到原工艺浸出2 4h 所能 达到的浸出率，且浸渣中含金量从1 ．1 9 ／t 下降到了O ．3 9 ／t 。南非O s p r e y 金矿采 用H 。O z 助浸后，在一年多的生产期间金的回收率平均提高了1 1 ．3 ％。我国广西龙 头山金矿采用H 。O 助浸后，金浸出率提高了4 ．3 1 ％。北美某厂对浮选精矿进行氰 化浸出，浸出5 ～9d ，金银的浸出率分别达到9 8 ％和9 0 ％，而采用H 。O 。助浸后，只 需原来l ／4 的时间，就可达到同样的金浸出率，银的浸出率也提高到了9 8 ％”1 。 巴布亚新几内亚用c a 0 。作氧化剂处理一种金银矿石，加入c a O 。O ．7 5 ～l f5kg ／t 后，银的浸出率提高了5 ％～3 0 ％，并可使氰化物用量降低3 0 ％。国外有人还研究了 使用过氧化氢和过氧化钙的A u p l u s 添加系统，该系统很容易将氧化剂引入金的浸 出系统。澳大利亚昆士兰州s e J n ”矿采用A u p J u s 添加系统使金的浸出率明显提 高。刘滨婵等人m ’对含多金属石英脉矿石 主要金属矿物黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、 闪锌矿、赤铁矿、金银矿等 进行氰化浸出试验，分别用H 。O 。、C a 魄、c a c l O 、B a 魄、 K M n O 。等氧化剂进行助浸，研究结果表明B a O ，作氧化剂效果最好，金、银的溶解 随其添加量的增加而升高，而氰化物的消耗不变。 我国黑龙江省老柞山金矿1 9 9 5 年1 2 月采用H O 。助浸取得较好效果，不仅节 省氰化物，而且明显地提高了金的浸出率。添加H 。0 2 后，氰化物单耗降低了 O ．5 k g ／t ，金的浸出率提高了l ，7 ％，每年多产黄金1 3 。3 k 。龙头山金矿针对其矿 石中金的粒度较粗，用现有设备所能达到的浸出时间不能满足要求，导致金浸出 率低的问题，进行了H 2 0 。富氧浸出工业试验，结果表明采用此工艺后金的浸出 率可提高4 ．8 1 ％，每年可增加经济效益6 0 ．6 5 万元“⋯。 1 ．2 ．5 重金属离子的影响 氰化物溶液中金溶解的钝化现象早已为人所知。G i b s o n ”曾在1 9 3 9 年提出， 金钝化可能是因为生成了A u c N 络合物；1 9 8 0 年，K i r l “”等人则提出，可能是金 的表面吸附了氢氧化物。在氰化物溶液中，不管是金的溶解或金的电解沉积，都 明显有A u c N a a 。中间物产生，该中间物中，氰化物通过离金表面最近的碳以直线的 形式吸附在金的表面 K u n i m a t s u 等人““，1 9 8 8 ；K o n g o l o 等人，1 9 9 0 。根据这 一模型，如果氰化物由单分子配位体转化为二合配位体，并通过它的氮端连接相 邻的金原子，金就会发生钝化。研究者们认为通过这种方式形成的无穷直线链 一A u c N A u c N _ 降低了晶状A u C N 的可溶性 G i b s o n ，1 9 3 9 。K i r k 和他的合作者 也曾在一系列的论文⋯”’ K i r k 等人，1 9 7 8 ，1 9 7 9 ，1 9 8 0 ；T h u r 9 0 0 d 等人，1 9 8 1 1 0 第一章文献综述 中指出，使金发生钝化的可能是氢氧化物而并非氰化物。总之，在氰化物溶液中， 金在溶解的过程中会发生钝化。国内外黄金工作者曾对添加重金属离了消除或抑 制金钝化现象做了比较详尽的研究。 众所周知，在有铋、铅、汞和铊等重金属离子存在的溶液中，金在第～个阳 极峰电位区的钝化受抑制 N i c 0 1 ⋯，1
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