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第2 4 卷第4 期2 0 0 4 年0 8 月矿冶工程M I N I N GA N D 玎玎A IJ ．U R G 卫C A LE N G D 砸E R D I ；V 0 1 ．2 4 №4A u g u s t2 0 0 4铊离子强化金精矿氰化浸出的研究李骞，杨永斌，金勇士，黄柱成，姜涛 中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙4 1 0 0 8 3 摘要通过对混合电位模型的研究，提出了铊离子对金氰化溶解只有在辅以阴极强化的条件下才具有显著强化作用的观点。以某硫化物金精矿为对象进行的强化氰化浸出试验表明，不加人辅助氧化剂时，铊离子对氰化浸金的强化作用并不显著；加入H 2 q作为辅助氧化剂时，取得了显著提高金浸出率的效果。对于常规氰化浸出4 8h 只有5 4 ．8 9 ％金浸出率的金精矿，采用铊离子和H ，0 ，协同强化时，经过一段4h 、二段1 2h 总共1 6h 的两段浸出，即可达到9 2 ％以上的金浸出率。关键词金矿；氰化浸出；铊离子；过氧化氢中图分类号盯1 1 1 ．3文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 0 4 0 4 0 0 5 3 0 4I n v e s t i g a t i o no nE n h a n c e m e n to fC y a n i d eL e a c h i n go fG o l dC o n c e n t r a t eb yT h a l l i u mI o n sL IQ i a n ，Y A N GY o n g b i n ，J I NY o n g - s h i ，H U A N GZ h u c h e n g ，J I A N GT a o C o l l e g eo fR e s o u r c e sP r o c e s s i n ga n dB i o - e n g i n e e r i n g ，C e n t r a l | s D 砒U n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，H u n a n ，吼讹A b s t r a c t B ym o d e ls t u d yo fm i x e dp o t e n t i a l ，av i e w p o i n ti sp u tf o r w a r dt h a tt h a l l i u mi o n sh a v eo b v i o u se n h a n c i n ge f f e c to nc y a n i d ed i s s o l u t i o no fg o l do n l yw h e nt h e ya r ea s s o c i a t e dw i t hc a t h o d i ce n h a n c e m e n t ．At e s ti sm a d ef o ri n t e n s i f y i n gc y a n i d el e a c h i n go fg o l dc o n c e n t r a t eo fac e r t a i ns u l p h i d eO l e e ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h a l l i u mi o n sh a v en o to b v i o u se n h a n c i n ge f f e c to nc y a n i d el e a c h i n go fg o l dw i t h o u ta u x i l i a r yo x i d a n t ．O n l yb ya d d i n gH 20 2a sa u x i l i a r yo x i d a n t ，ad r a m a t i ci n c r e a s ei nl e a c h i n gr a t i oo fg o l dc a nb ea c h i e v e d ．G o l dc o n c e n t r a t ei so b t a i n e db yc o n v e n t i o n a lc y a n i d el e a c h i n gf o r4 8h ，w i t hal e a c hr a t i oo f5 4 ．8 9 ％．H o w e v e r ，b yu s i n gH 20 2t oa s s i s tt h a l l i u mi ne n h a n c e m e n to fc y a n i d el e a c h i n g ，al e a c hr a t i oo fa b o v e9 2 ％c a nb eo b t a i n e di nt w o s t a g el e a c h i n g ie ，t h ef i r s ts t a g ef o r4ha n dt h es e c o n ds t a g ef o r1 2h ，t o t a l l i n g1 6h o ft h eg o l dc o n c e n t r a t e ．K e yw o r d s g o l do r e , ；c y a n i d el e a c h i n g ；t h a l l i u mi o n ；h y d r o g e np e r o x i d e氰化法是目前国内外处理含金矿石的主要方法，目前世界上新建的金矿中约有8 0 ％都采用氰化法提取【lJ 。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。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，纯氧工艺、过氧化氢助浸工艺心。o 等加强氧化的措施已获得应用。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，由于金的浸出通常受氧的阴极还原过程所控制，因此这些阴极强化措施取得了较好的效果。据报道，铊等一些重金属元素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，而且可以抑制钝化，增大活性溶解的电位区间‘6 。3 。本文以某浮选硫化物金精矿为对象，通过运用混合电位模型，研究了铊强化浸金的相关技术措施。1 试验原料及方法1 ．1 原料与试剂试验原料为某浮选硫化物金精矿，其多元素分析结果见表1 。从表1 可知，该金精矿A u 和A g 品位比较高。矿物分析表明，该金精矿主要矿物为黄铁矿、石英、长石；次要矿物为磁黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、绿帘石、白云石、方解石、绿泥石；微量矿物为斑铜矿、辉铜矿、辉银矿、自然金、银金矿、自然银、①收稿日期2 0 0 4 - 0 4 ．1 2基金项目霍英东青年教师基金资助项目作者简介李骞 1 s r 7 5 一 ，男，甘肃静宁人，硕士，主要从事矿物加工研究。 万方数据 矿冶工程第2 4 卷伊利石、高岭石、绢云石。磁黄铁矿、白铁矿属于快速氧化的硫化铁矿物[ 8 』，对氰化过程有着严重的危害；含铜矿物斑铜矿、辉铜矿虽然含量较少，但它们都是氰化易溶的铜矿物【9 J ，对氰化浸出也有较大影响0 】。实验所用试剂氰化钠、硝酸铊、双氧水、氢氧化钠为分析纯，生石灰和氨水为化学纯。表1 金精矿的元素分析和矿物组成 质量分数 ，％A u l ’A 9 1 ’c uF eSZ nP b5 7 ．8l0 2 01 ．0 53 1 ．1 03 8 ．2 01 ．3 70 ．4 71 单位为g ，t 。1 ．2 试验方法电化学试验采用旋转圆盘电极在2 7 3 型恒电位仪上进行。工作电极由纯度为9 9 ．9 9 9 ％的金粉制作而成，参比电极用甘汞电极，输出数据时通过电脑程序将电极电位转换成氢标电位，辅助电位采用铂片电极。试验中所有的溶液均采用二次蒸馏水配置。溶液p H值采用p H S 一3 C 型酸度计测定，溶解氧浓度采用J I B一6 0 7 型溶氧仪测定。浸出试验在X J T 型搅拌机上进行，采用⑦1 5 0n l l n5 0n l l ／l 锥型球磨机磨矿，每次试验矿样量为5 0 9 。先经球磨机磨至金精矿粒度一7 4 肿占9 9 ．5 0 ％，然后将矿浆倒入容积为4 0 0m L 的玻璃浸出槽中，加水至给定的矿浆液固比。根据试验要求进行搅拌浸出，加生石灰 C a O 调D H 。浸出结束后，用真空过滤机过滤矿浆，滤饼采用电热干燥箱干燥。采用原子吸收光谱法对浸出渣和滤液进行分析。通过计算确认金属平衡后，按下式计算金的浸出率叼1 c - 一{ | 萋署 耄差芎} 差蚤雾} 涨，t o o ％1 2L 卜原矿蚕习丽开艇函霜砸，则U U ％2 结果与讨论2 ．1 铊强化浸金的混合电位模型图1 为铊强化金氰化溶解的混合电位模型。从图1 可以看出，在氰化物溶液中加入1 1 0 。m o l ／LT I 时，不仅金的阳极溶解电流密度大大提高，而且活性溶解的电位区域也明显扩宽。从阴极曲线来看，加入H 20 2 以后，阴极电流密度大大提高。值得注意的是，虽然加- 1 1 大大强化了金的阳极溶解过程，但是不加H 20 2 时，混合电位E 砣比k 所对应的电流密度并没有明显提高。这是因为2 个混合电位都落在氧阴极还原曲线接近平缓的区域，此时氧的阴极还原成为金溶解的控制步骤，因而采用阳极强化难以达到显著提高溶金速率的目的。加入H 20 2 以后，阴极过程也得到了强化，出现了一个新的混合电位E 帕，与E 破相比，对应的电流密度大大提高，因此，在采用r n 进行阳极强化时，需要辅以阴极强化才能很好地达到强化金氰化溶解的效果。p譬鸯。_E v s C H E N图1 铊的催化混合电位模型扫描速率为lm V ／s ，电极转数为4 0 0r ／m i n ，p H 1 1 ，试验温度为2 5 ℃。阳极曲线l N a C N0 ．0 1m o l ／L ，无氧；2 一N a c N0 ．叭m o l ／L ，T Il l O _ 。m o l ／L ，无氧；阴极曲线3 溶解氧浓度为3 ．5m s ／e ；卜溶解氧浓度为3 ．5 吲L ，H 2 0 20 ．0 2m o l ／L2 ．2 实际矿石浸出试验2 ．2 ．1无阴极强化剂时的铊离子强化浸金试验图2 为无阴极强化剂时常规氧化条件下的铊离子强化试验结果。常规浸出条件下，金的浸出率很低，当浸出2 4h 时，金的浸出率才达到4 4 ．6 0 ％，即使浸出时间达到4 8h ，金的浸出率才达到5 4 ．8 9 ％。由此可知，该矿较难浸出，采用常规氰化浸出难以达到较高的金浸出率，因而需要采取一定的强化措施。在浸出体系中添加1 1 0 。m o l ／L 的1 f 1 时，在浸出时间小于2 4h 时，金的浸出速率有所提高，但金浸出率提高的幅度并不显著，且当浸出时间达到2 4h 时，金浸出率与常规浸出相当接近，金的最终浸出率仍然很低。因此，在常规氧化条件下添加，1 1 对浸金的强化效果并不理想，这与由混合电位模型所得出的结论基本吻合。浸出时闻／h图2 无阴极强化剂时铊离子对氰化浸出的影响磨矿细度为一O ．0 7 4 m 9 9 ．5 0 ％；浸出液固比为5 1 ，初始N a C N 浓度为0 ．2 ％，p H 1 1 ；l 无铊离子；2 田 浓度1x1 0 5m o l ／L 万方数据 第4 期李骞等铊离子强化金精矿氰化浸出的研究2 ．2 ．2 有阴极强化剂时的铊离子强化浸金试验为了使，1 1 的强化作用充分显现出来，真正达到强化浸金的目的，有必要同时采用阴极强化，即加入辅助氧化剂进行协同强化。由于精矿中含铜量较高，因而进行了加氨水预处理试验，并在此基础上进行了以H 20 2 为辅助氧化剂的阴极强化助浸试验，以及阴极强化条件下的铊离子强化浸金试验，结果见表2 。由表2 可知，在常规浸出条件下增加氨水预处理后，金的浸出率几乎没有提高，而且在此条件下采用1 f 1 强化时几乎没有效果。加入心0 2 作辅助氧化剂后，2 4h 内金浸出率由4 6 ．9 l ％提高到6 4 ．7 0 ％，取得了显著强化浸金的效果。在添加H ，0 7 的基础上加入1 1 0 。5m o l ／LT 1 时，金浸出率由6 4 ．7 0 ％进一步提高到7 6 ．2 1 ％，r 1 1 l 的强化作用开始变得明显。因此，在同时加入辅助氧化剂的条件下，r n 对浸金过程具有很明显的强化作用，这又一次验证了由混合电位模型所得出的结论。表2 不同试验条件下铊对浸金的影响注预处理初始氨浓度为O ．7 5 ％，浸出液固比为5 1 ，浸出2 4h ，初始N a C N 浓度为0 ．2 ％，初始心0 2 浓度为0 ．3 ％，o H 1 1 。2 ．2 ．3 铊离子浓度对浸金的影响表3 列出了铊离子浓度对浸金的影响结果。在初始H 20 2 浓度为0 ．3 ％的条件下，当r 1 1 浓度低于1x1 0 。5m o l ／L 时，随着，1 1 浓度增大，金的浸出率明显增大；而当，n 浓度大于11 0 。m o l ／L 时，金浸出率随r 1 1 浓度的增加而变化的幅度较小。这一结果表明，1 1 强化浸金的效果只有在浓度低于1 1 0 。5m o l ／L 时才随浓度的提高有较大的增强。因此，达到较好强化效果所适宜的r n 浓度为1 1 0 ～m o l ／L 。表3 铊离子浓度对浸金的影响预处理3h ，初始氨浓度为0 ．7 5 ％，浸出液固比为5 l ，浸出时问2 4h ，初始N a C N 浓度为0 ．2 ％，初始H 2 q 浓度为0 ．3 ％，p H 1 1 。2 ．2 ．4 浸出时间对铊离子强化浸金的影响图3 示出了浸出时间对铊离子强化浸金的影响，其中曲线1为加N H 3 H z O 预处理条件下的H 20 2 强化试验结果，曲线2 为氨预处理和H 20 2 强化下的铊离子强化试验结果。在添加H 20 2 的基础上加入铊离子起到了显著强化浸金的效果，金的浸出速率明显加快。金浸出率在前4h 内增幅最大，此后增幅逐渐变小，超过1 2h 以后，金浸出率在铊离子强化下几乎没有变化，无铊离子强化时增幅也很微小。值得注意的是，金的最终浸出率都较低，即使在铊离子强化条件下，最终金浸出率也只有7 6 ．2 1 ％。因此，虽然同时采用铊离子和H 20 2 达到了显著强化浸金的效果，但是，对于所试验的金精矿，仍难以得到理想的金浸出率。毒＼槲弭嬲霉删浸出时间／h图3 铊离子和过氧化氢强化时浸出时间对浸金的影响磨矿细度为一o ．0 7 4n l l n9 9 ．5 0 ％；加氨预处理3h ；浸出液固比为5 1 ；初始N a C N 浓度为0 ．2 ％，p H 1 1 ，其它条件为l H 2 0 20 ．3 ％，无T 1 ；2 H 2 0 20 ．3 ％，1 1 2 1 1 0 5m o l ／L2 ．2 ．5两段强化浸金试验为了进一步提高金的浸出率，进行两段浸出试验。由于图3 中金的浸出主要发生在前4h ，因此两段浸出试验中将一段浸出时间固定为4 h ，考察第二段浸出时间对金浸出率的影响，见图4 。随着第二段浸出时间的延长，金的浸出率不断增大，最大浸出率达到9 4 ．1 ％。铊离子和H 20 2 协同强化时金浸出率明显高于单用H 20 2 时的水平，且前者第二段浸出时间／h图4 铊离子和过氧化氨强化时二段浸出时间对浸金的影响第一段浸出4h ，初始N a C N 浓度为O ．2 ％，初始啦0 2 浓度为0 ．3 ％，p H 1 1 ；第二段浸出初始N a C N 浓度为O ．2 ％，初始№0 2 浓度为0 ．3 ％，p H 1 l 。其它条件为l 两段都不加T I ；2 r 1 1 浓度为1 1 0 ～m o l ／L 。 万方数据 矿冶工程第2 4 卷浸出1 2h 即已达到9 2 ％以上的金浸出率，接近最终浸出率，而后者浸出时间超过1 2h 以后浸出率仍在继续提高，因此前者二段只需1 2h 即可完成浸出，而后者则需要更长时间，即使二段浸出2 4h ，金浸出率也略低于前者浸出1 2h 时的水平。由此表明，采用铊离子和H 20 2 协同强化氰化浸金时，不仅大大加快了浸金速率，缩短了浸金时间，而且使金的最终浸出率获得了显著提高。3 结论1 混合电位模型表明，铊离子对金阳极溶解过程具有很大强化作用，但由于常规氰化条件下，金溶解过程受氧的阴极还原所控制，只有在添加辅助氧化剂如H 20 2 的条件下，铊才对金氰化溶解具有显著的强化作用。2 在对金精矿的浸出中，不加辅助氧化剂时，铊离子对金的氰化浸出强化作用并不明显，而加入H 20 2作为辅助氧化剂后，铊离子可以显著提高金浸出率。对常规氰化浸出4 8h 只有5 4 ．8 9 ％金浸出率的金精矿，通过铊离子和H 20 2 协同强化，经～段4h 、二段1 2h 的两段浸出，总共只需1 6h ，即可获得9 2 ％以上的金浸出率，大大加快了氰化浸金速率，缩短了浸出时间。参考文献[ 1 ] 胡春融，杨凤．黄金选冶技术发展评述[ J ] ．黄金，2 0 0 0 ，2 1 1 2 9 3 7 ．[ 2 ] 陈卫．浅谈过氧化物助浸氰化提金[ J ] ．黄金，1 9 9 7 ，1 8 8 3 5 3 7 ．[ 3 ] 张金叶，王晓飞，陈金武，等．过氧化氢在氰化浸金中的应用[ J ] ．黄金，1 9 9 1 ，1 2 1 2 4 2 4 4 ．[ 4 ] 王丽莉．富氧氰化浸金作用机理及应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 0 4 1 8 2 1 ．[ 5 ] 金镜潭，印万忠，王学猛．过氧化物对含硫化物金矿石助浸的研究[ J ] ．国外金属矿选矿，1 9 9 7 3 3 0 3 5 ．[ 6 ] S a n d e n b e r g hRF ，M i l l e rJD ．C a t a l y s i so ft h el e a c h i n go fg o l di nc y a n i d es o l u T i o n sb yl e a d ，b i s m u t ha n dt h a l l i u m [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 1 ，1 4 1 1 1 3 7 9 1 3 8 6 ．1 7 jG u n n a nL ，C h i m e n o sJM ，F e r n a n d e zMA ．e t0 1 ．G o l dc y a n i d a T l o nw i t hp o t a s s i u mp e r s u l f a t e i n t h ep r e s e n c eo f a t h a l l i u m I s a l t [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 0 ，5 4 1 8 5 1 9 3 ．[ 8 ] 姜涛．提金化学 第一版 [ M ] ．长沙湖南科学技术出版社，1 9 9 8 ．[ 9 ] 常永强，周文峰，黄天贵，等．含金硫化矿加强预氧化的氰化浸出机理研究[ J ] ．矿产保护与利用，1 9 9 8 3 4 0 一4 3 ．[ 1 0 ] 周世杰，等．提高珲春金铜矿含铜金精矿强化浸出率的试验研究[ J ] ．黄金，1 9 9 9 ，2 0 4 3 8 4 0 ． 上接第5 2 页表2 不同温度与分解率条件下化学反应控制区速率M 与产的转移速率就越快。物层扩散速率也的比值 M ，KJ溅百面百 丌竽} 万百百丽1 2 ∞O ．0 1 6O ．0 4 60 ．1 1 20 ．1 2 55 ．9 4 l9 ．8 5 61 1 ．4 7 21 2 ．0 1 31 3 ．2 铬1 2 ．5 1 21 3 0 00 ．位l0 ．似O ．1 2 50 ．1 3 37 ．1 位l o ．9 6 41 2 ．5 1 81 3 ．8 6 61 4 。鼢1 3 ．巧1l 瑚0 ．嚼O ．嘧0 ．5 8 51 ．5 1 41 0 ．1 8 1 1 1 ．蹦1 3 ．5 7 51 4 ．酾1 5 ．1 3 31 4 ．0 8 6控制区的转移反应控制一内扩散控制3 结论1 基于单界面缩核模型建立的描述毒重石钡矿分解过程的数学模型是合理的，用此模型所做的数值解析结果与实验结果基本吻合。2 影响毒重石分解的主要因素是温度，温度越高达到同一转化率的时间就越短，分解率小于4 0 ％时限制环节为界面化学反应，此后转人内扩散控制。3 毒重石钡矿分解过程中存在控制环节的转移，温度对控制区的转移速率影响显著，温度越高，控制区参考文献[ 1 ] 马别厚，胡满成，王冀英．常温分解毒重石生产钡盐新工艺的研究[ J ] ，陕西化工，1 9 9 1 1 3 5 3 8 ．[ 2 ] 贾建业．川陕交界一带毒重石和钡解石矿的地质特征及开发利用[ J ] ．西北地质，1 9 9 3 2 2 0 2 2 ．[ 3 ] 何勇，李园丁．毒重石制备碳酸钡工艺研究[ J ] ．无机盐工业，1 9 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