硫脲溶解金、銀的影響因素.doc

為了確定酸性硫脲浸出金的最佳條件，加布拉分別對(duì)硫酸鐵濃度、硫脈濃度、硫酸濃度、溫度、洗滌速率、固酸比、氧化劑的種類及數(shù)量等因素對(duì)浸出速度及金提取率的影響進(jìn)行了詳細(xì)研究： 1)硫酸鐵濃度的影響 試驗(yàn)處理的含金黃鐵礦精礦的成分如表1。當(dāng)固酸比為30%時(shí)，用不同濃度的Fe2（SO4）3進(jìn)行試驗(yàn)獲得浸出速度與硫酸鐵濃度的關(guān)系如圖1。表1含金黃鐵礦精礦化學(xué)分析元素AuAgAsTFeSiCaAlSMgNaMnCuC含量508.5122.63.663.153.6615.71.691.510.280.041.05 由該圖可見，F(xiàn)e2（SO4）3的物質(zhì)的量濃度從0.0037mol/L（1.5g/L）增至0.0153mol/L(6g/L）時(shí)，金浸出速度增大，而濃度超過0.153mol/L后，浸出速度不再改變。 2)硫脈濃度的影響 硫脈濃度對(duì)金浸出速度的影響如圖2所示，浸出速度是隨硫脈濃度的增高而增大，且在0.197mol/L（15g/L）達(dá)到最佳值，即浸出時(shí)間60min，金的提取率約95%。 硫脲濃度最佳值由于原料及實(shí)驗(yàn)條件的不同，各研究者報(bào)道的數(shù)據(jù)有較大差異，國外的另一研究報(bào)告確定的硫脲最佳質(zhì)量濃度是4g/L，而我國近年較大規(guī)模工業(yè)試驗(yàn)采用的硫脲最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%-0.3%。 上圖2還表明，濃度過高會(huì)出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象。即當(dāng)溶金量達(dá)到最大值時(shí)，繼續(xù)提高硫脲濃度，溶金量反而有所降低。這是因?yàn)榱螂宸纸庠斐蓡钨|(zhì)硫在金表面析出和形成鈍化膜，從而阻礙金的溶解。 3)硫酸濃度的影響 金溶解可在硫酸、鹽酸和硝酸的硫脲溶液中進(jìn)行，但以硫酸硫脲溶液中最好。在酸度不大時(shí)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%-0.5%），溶解就能進(jìn)行，酸度為0.1%-2%時(shí)，金有較穩(wěn)定的溶解速度。硫酸在硫脲浸出金的過程中，不僅起配位作用，而且對(duì)硫脲的分解起保護(hù)作用，故它是一種調(diào)整劑也是一種保護(hù)酸。許多研究報(bào)告認(rèn)為，隨硫酸濃度的增高，金的浸出速度明顯上升，即pH控制越低，金的浸出率也越高。 圖3是加布拉研究繪制的。說明在不同的硫酸初始濃度下，浸出液pH隨時(shí)間的變化而不同。用濃度為0.0175mol/L的硫酸，在1h內(nèi)pH從3.25（250mV）提高到5.7（110mV），而用0.175mol/L的硫酸，pH從1（260mV）變至2.7（250mV），因而選定最佳硫酸濃度應(yīng)為0.175mol/L。 4）溶液中雜質(zhì)的影響 金礦石常伴生一些金屬礦物，在酸性硫脲溶液中銅、鉛、鋅、砷、銻、鐵亦隨同金一道進(jìn)人溶液。它們對(duì)金的溶解有抑制作用。在鹽酸介質(zhì)中鉛和鋅的危害最大，而在硫酸介質(zhì)中，鉛則生成硫酸鉛沉淀，對(duì)金的溶解沒有影響。銅和銻及其化合物與硫脲生成可溶的絡(luò)合物，使溶液中硫脲的濃度減小，引起金的溶解速度下降。砷和二價(jià)鐵的存在對(duì)金的溶解卻無明顯的影響。然而三價(jià)鐵的作用最為奇特，它具有較強(qiáng)的氧化能力（其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為+0.77V），可使硫脲氧化成促進(jìn)金溶解的二硫甲脒。 5)氧化劑的影響 在酸性硫脲體系中，可供選擇的氧化劑有硫酸鐵、氯化鐵、過氧化氫、過氧化鈉、臭氧、氧氣、空氣、溴酸鉀、重鉻酸鉀等，但過強(qiáng)的氧化劑將使硫脲氧化損失而不宜采用。加布拉對(duì)硫酸鐵、氧氣和空氣三種氧化劑對(duì)浸出速度的影響作了比較，得到圖4所示的一組曲線，表明采用硫酸鐵時(shí)金提取率最高，氧氣次之，而用空氣只比氧氣稍低一些。還應(yīng)指出，氧化劑的選擇及用量直接決定著溶液的電位，如美國卡林型金礦用酸性硫脲浸金試驗(yàn)確定溶液電位應(yīng)控制在+150mV。他還認(rèn)為提高電位未必獲得較高的金提取率。加布拉提供的電位范圍是+110+260mV，查理則指定為+140mV。 當(dāng)采用Fe3+作氧化劑時(shí)，F(xiàn)e2（SO4）3的質(zhì)量濃度控制在3g/L,加布拉提出應(yīng)以6g/L為限，再增大Fe3+濃度，金浸出速度不再提高。 還應(yīng)指出，F(xiàn)e3+氧化劑有一個(gè)特殊的方便條件，即當(dāng)處理黃鐵礦類型礦物時(shí)可以不必外加Fe3+氧化劑。 6)溫度的影響 加布拉研究指出，在2-35范圍內(nèi)，金的提取率隨溫度升高略有增加，金提取率的溫度系數(shù)為1.09-1.10，但溫度高至60時(shí)硫脲開始分解，反而使提取率下降（見圖5）。 7）固酸比的影響 在加布拉的試驗(yàn)條件下，50%的固酸比可獲得94%的金回收率，固酸比高于50%金的提取率降低。固酸比對(duì)浸金速度的影響見圖6。 關(guān)于硫脲溶金動(dòng)力學(xué)研究較一致的觀點(diǎn)是，在氧化劑存在下，金溶解于酸性硫脲溶液中的速度是由擴(kuò)散過程控制的。謝弗瑞(Shivrin)等人報(bào)道了金銀硫脲絡(luò)離子的擴(kuò)散系數(shù)（298K）。 DAu（TU）2+3.310-6cm2/s DAg（TU）3+4.710-6cm2/S D（TU）=1.110-6cm2/S 總之，從電化腐蝕及擴(kuò)散觀點(diǎn)分析硫脲溶金動(dòng)力學(xué)，主要與硫脲濃度及擴(kuò)散系數(shù)、氧化劑濃度及擴(kuò)散系數(shù)，金粒與溶液接觸面積及擴(kuò)散層厚度等因素有關(guān)。當(dāng)以氧氣作氧化劑時(shí)，若硫脲濃度較高而氧濃度較低，則金溶解速度隨氧濃度增高而加快。 這里需著重指出的是，當(dāng)處理含金礦石時(shí)，提高磨礦細(xì)度雖有利于增加金的浸出率，但又使與金伴生的其他雜質(zhì)元素也會(huì)更多地進(jìn)人溶液，因此磨礦細(xì)度必須適當(dāng)。 升高溶液溫度可提高硫脲的擴(kuò)散速度，增大擴(kuò)散系數(shù)；溶液溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響卻遠(yuǎn)不及于對(duì)反應(yīng)速度的影響。隨著溶液溫度的提高，硫脲的分解加快，與金一起溶解的雜