氰化渣中硫脲浸金實驗研究本科畢業(yè)論文

1、shandong畢業(yè)論文氰化渣中硫脲浸金實驗研究摘 要論文采用傳統(tǒng)的對比試驗的方法對堿性環(huán)境下硫脲浸取氰化渣中的貴金屬金的各種重要的影響因素進行了實驗探索和現(xiàn)象討論，并結(jié)合前人的科學研究結(jié)果對實驗浸取條件進一步明確和精細化。從而得到如下成果：通過不同堿度環(huán)境下的實驗得出了堿性環(huán)境下硫脲浸金的最適宜ph值，從實際生產(chǎn)的角度既提高了金的浸出率又節(jié)省了堿度調(diào)節(jié)藥劑的使用量，從而節(jié)約成本減少設(shè)備腐蝕；通過理論分析，找到了硫脲浸金的反應(yīng)中的各種反應(yīng)機理，從而對反應(yīng)進行優(yōu)化設(shè)計選取了多種穩(wěn)定劑，并通過試驗驗證找到了最佳穩(wěn)定劑硅酸鈉和最佳反應(yīng)用量；立足實際生產(chǎn)通過實驗找到了反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系從而加快了

2、工業(yè)上的實際生產(chǎn)效率，即在最小的金損失和一定的生產(chǎn)周期情況下提煉到更多的金。根據(jù)文獻綜述已知亞硫酸鈉類的物質(zhì)具有穩(wěn)定硫脲抑制分解的作用，所以要從這類物質(zhì)中找到合適的穩(wěn)定劑和確定穩(wěn)定劑的最佳用量本文從理論上分析了穩(wěn)定劑的作用機理，同時通過實驗找到了合適的穩(wěn)定劑和穩(wěn)定劑的和利用量，本實驗已經(jīng)給出了一直最佳穩(wěn)定劑及用量。同時本文還對浸金時間和溫度進行了實驗探究，從而找到了最優(yōu)化浸金時間和適宜的浸取溫度，為了減少資源消耗，浸取溫度的選擇在工業(yè)上有很大的實踐意義。關(guān)鍵詞：硫脲浸金，堿性，氰化渣，na2sio3abstractthis paper expresses the various importa

3、nt influencing factors by experimental exploration and phenomena discussion which adopted the traditional the method of contrast experiment to leach gold by thiourea with cyanide residue in alkaline environment. this paper also makes the experimental leaching conditions more clear and fine combined

4、with previous research results. and obtained the following results：through the different alkalinity environment experiments of thiourea leaching of gold this paper get the most suitable ph . from the aspect of actual production, this paper both improve the leaching rate of gold and save the consumpt

5、ion of alkalinity adjusting reagent, thereby save the investment and reduce equipment corrosion；through the theoretical analysis, this paper found various reaction mechanisms of thiourea leaching reaction , in order to find a bast stabilizer this paper design a variety of response selection of stabi

6、lizers, and find the best stabilizer of sodium silicate and optimum dosage by experiments； this paper find the relationship between the reaction rate and reaction time based on the actual production through experiments and thereby speeding up the industrial actual production efficiency, get more gol

7、d with the smallest gold loss and a shortest production cycle . from the literature we know that some kinds of material like sodium sulfite can stop the thiourea from inhibiting decomposition, so this paper find suitable stabilizer and the optimal dosage of stabilizer and analyzed the stabilizing me

8、chanism theoretically, at the same time through experiment to get a suitable stabilizing agent and usage of stabilizer. at the same time this paper also had the leaching time and temperature studied, so as to find the optimum leaching time and suitable leaching temperature, in order to reduce the co

9、nsumption of resources. the selection of leaching temperature in industrial has great practical significance.keywords： gold leaching with thiourea; alkaline; cyanide residue; na2sio3目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第一章 引 言11.1 課題的背景和意義11.1.1 傳統(tǒng)浸金方法11.1.2 硫脲浸金的發(fā)展概況31.2 堿性硫脲浸金的研究81.2.1 硫脲浸金過程基礎(chǔ)工藝研究進展81.2.2 亞硫酸鈉

10、類促進堿性硫脲穩(wěn)定性的作用機理10第二章 實驗部分142.1 試劑和儀器142.1.1 主要試劑142.1.1 儀器設(shè)備142.2 堿性硫脲浸金的試驗方法步驟142.2.1 硫脲浸金ph為變量時142.2.2 金標準曲線的繪制172.2.3 硫脲浸金時間為變量時172.2.4 硫脲浸金穩(wěn)定劑為變量時172.2.5 硫脲浸金浸出溫度為變量時182.2.6 硫脲浸金穩(wěn)定劑用量對浸出的影響18第三章 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析193.1 ph為變量時實驗結(jié)果分析193.2 浸取時間為變量時實驗結(jié)果分析203.3 穩(wěn)定劑類型為變量時實驗結(jié)果分析213.4 浸取溫度為變量時實驗結(jié)果分析223.5 穩(wěn)定劑用量為變

11、量時實驗結(jié)果分析23第四章 實驗結(jié)論25參考文獻26致謝28第一章 引 言1.1 課題的背景和意義1.1.1 傳統(tǒng)浸金方法汞混法1可以說是最古老的浸金方法了，它具有兩千多年的歷史，現(xiàn)在有許多更環(huán)保的方法逐漸替代了它，但是今天仍然有少部分的金砂礦浮選和脈金礦回收依然用到它，混汞的工藝比較簡單分為內(nèi)混汞和外混汞兩種方法，國外也有一種特殊的混汞方法，混汞的工藝包括了汞浸濕金微粒和 汞齊反應(yīng)兩個階段。自十九世紀人們發(fā)現(xiàn)在酸性環(huán)境下氰化物溶液對金具有溶解作用2以來，濕法冶金的技術(shù)就得到了人們的關(guān)注并得到較大的發(fā)展和完善。隨著科技水平的提高及人們研究方法的不斷創(chuàng)新，氰化提金技術(shù)更是得到了不斷創(chuàng)新，氰化堆浸

12、法、炭漿法和樹脂礦漿提金法等等先進的技術(shù)不斷涌現(xiàn)。同時冶金的研究者也著手從微觀方向找尋方法的原理，因而浸金的動力學研究對科技進步起到了巨大的推動作用。由于工藝操作流程簡單，氰化物等浸金原料價格相對較為便宜，富集能力強，溶金回收率高等諸多優(yōu)點3，氰化物浸金的方法就被作為一種最有效的金浸出藥劑而廣泛的應(yīng)用到冶金工業(yè)中，而今氰化堆浸技術(shù)是全球廣泛應(yīng)用使氰化提金在黃金工業(yè)中占有主導地位，據(jù)報道目前全球70%以上的黃金是用該方法生產(chǎn)得到的4-6。然而用氰化法浸金的不足之處自從人們開始使用時就得到了冶金科技工作者的關(guān)注，其中氰化物含有劇毒是其中最重要的一點，且對環(huán)境危害較大，并已經(jīng)造成了嚴重的污染，該法從

13、溶解動力學方面考慮也存在著反應(yīng)較慢的缺點，在間歇浸取工藝中導致了生產(chǎn)周期長的問題，隨著近幾個世紀對金礦資源的大量開發(fā)利用，易處理的金礦資源日益枯竭，新發(fā)現(xiàn)的金礦品位大多很低，難處理金礦石和含金量較少的金礦的富集利用顯得越來越重要。目前世界上所產(chǎn)的黃金僅有百分之七十左右來自易處理金礦，今后這種比例將進一步降低。經(jīng)過不斷的實踐黃金冶煉者從難處理的金礦石的預處理方法找到了一些可以提高黃金的浸取量方法。比如含砷硫化金礦就是一種較難處理的礦石，其在我國含量巨大并占到了金精礦的三分之一以上，目前的預處理手段大多采用氧化焙燒法，但無論是從工藝方面還是從設(shè)備上該方法都相對落后。焙砂的一次浸金率很低，對于重要影

14、響雜質(zhì)砷的處理方法也有悖于環(huán)保理念，我們大都采用特殊氧化焙燒法去除砷，將硫化砷熔融后直接排放。tuouinen和setala發(fā)現(xiàn)了硫酸化揮發(fā)法，減少了煙塵的排放。同時酸法加壓氧化預處理方法應(yīng)用也十分廣泛，其特點是比氧化焙燒法更加環(huán)保減少了排放，同時金的浸取率也有很大程度的提高，另一個優(yōu)點是加壓氧化可以在任何介質(zhì)中（堿性或酸性）使用。另外細菌氧化法也是個不錯的預處理方法，并已得到了小規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用7。在金礦中脈金礦石所占的比例也很大，特別是我國脈金礦占到了43%。國內(nèi)外從脈金礦石中提取金的方法主要有三種,即鋅置換法、炭漿法和樹脂礦漿法。某些脈金礦石金品位低,浮選富集很困難,目前國內(nèi)外通用氰化鈉浸

15、出，鋅粉置換法回收率低，且價格昂貴。如直接從氰化礦漿中提金,可省去固液分離,金回收率提高3-7以上。八十年代發(fā)明的新型樹脂礦漿法提金技術(shù)8,合成的提金樹脂,在礦漿體系中金容量可達7.5mg/g干樹脂，樹脂礦漿法具有金的吸附速度快,吸附容量大，可在室溫下進行解吸，樹脂抗有機物中毒的能力強,非常適于處理含有機物或浮選藥劑的礦漿,生產(chǎn)成本相應(yīng)低，同時樹脂耐磨性好，強度高，可再生性能優(yōu)異，使用壽命長等優(yōu)點從而得到廣泛運用。對一些低品位礦或難處理金礦用氰化物浸出不是浸出試劑的消耗過大就是受其它伴生金屬元素的影響嚴重，浸出效果很差。因此，尋找一種經(jīng)濟、清潔、快速而又高效的浸金方法己成為金礦冶煉領(lǐng)域的一個重

16、要課題及新的研究熱點，經(jīng)過幾十年的努力特別是近十年來的科技進步成果應(yīng)用到提金，冶金工作者已找到了一些方法和試劑，但鑒于金的特殊化學性質(zhì)、金礦伴生雜質(zhì)和氰化法浸金的所獨有的優(yōu)點，以及新試劑溶金的特性及成本環(huán)保方面等因素，在現(xiàn)在甚至將來，氰化法依舊是應(yīng)用最廣泛的提金方法9。目前非硫脲浸金的濕法煉金方法10還有水氯化法、丙二睛法、氨浸法、溴化法碘化法、硫代硫酸鹽法、石硫合劑法、二氧化氯法等。水氯化法是用較高濃度的氯化鈉作氧化劑，在酸性溶液中分解產(chǎn)生元素氯。在水溶液中溶解氯氣就能很快溶解單質(zhì)金。拓展的方法是將粗?；钚蕴颗c含穩(wěn)定炭質(zhì)的難浸金礦一起混勻攪拌。在酸性介質(zhì)中金以金氯配合物的形式浸出，然后被活性

17、炭粒化學吸附進而還原成金屬金，并附著在炭表面。載金炭很容易從細磨礦漿中篩出，進行金回收處理。該法優(yōu)點是對難浸礦石的預處理、浸出與回收金等工藝可以連續(xù)的進行試劑消耗量較低，經(jīng)濟上可行，而且浸出率高，設(shè)備簡單，經(jīng)過長時間的工藝改良和技術(shù)改進已基本適合工業(yè)化生產(chǎn)。丙二睛法是美國人首先提出的，在堿性環(huán)境中丙二睛的水解產(chǎn)物能和金生成一種穩(wěn)定的配合物，丙二睛和金的配合物粒度遠大于炭質(zhì)的孔徑，所以該配合物可以很容易的從碳化金礦上剝離，因此溶金率較高，但丙二睛有劇毒，不能工業(yè)化生產(chǎn)，已有報道指出它的衍生無毒物可以浸金。氨浸法是一個使用較少的方法，研究結(jié)果表明在極難浸取的金礦的浸取上氨浸法具有很大的優(yōu)勢，它可以

18、在較短的時間內(nèi)迅速浸取，一般浸取率都超過94%，用亞鐵例子作為氧化劑時，在室溫下就有良好的浸金表現(xiàn)。溴化法碘化法的工作原理和水氯化法相同其溶金率高達88%，浸取用的溴可以循環(huán)使用，由于其環(huán)保的特點越來越受到重視，但技術(shù)發(fā)展還比較緩慢。硫代硫酸鹽法11是個比較普通的工藝，由于其對浸取溫度要求比較高，且消耗量巨大，工藝技術(shù)進步不太大，也是最沒有前景的。石硫合劑法是我國科技工作者獨創(chuàng)的浸金方法，浸金劑用石灰和硫磺合成，原料來源廣泛，浸金時有效成分主要是多硫化鈣和硫代硫酸鹽的混合物，由于多硫化物與硫代硫酸鹽對金的浸出性能優(yōu)異，因此，該方法具有良好的發(fā)展前景。但該法的后續(xù)處理工藝技術(shù)還不太成熟，浸金后的

19、分離比較復雜。二氧化氯法溶金速率比丙二睛法、硫脲法、氨浸法和溴化法等都快，但稍慢于碘化法。經(jīng)過測試后其浸金的浸出率高達90%以上，而且適應(yīng)于很多那處理的金礦如氧化型金礦。1.1.2 硫脲浸金的發(fā)展概況1941年前蘇聯(lián)科學家普拉克辛等人首先提出用硫脲溶解金，但在當時，未能引起人們的足夠重視。直到20世紀七十年代，由于氰化提金和傳統(tǒng)提金方法的局限性引發(fā)的環(huán)保問題日益突出，硫脲浸金技術(shù)才開始在世界各地受到足夠的重視。前蘇聯(lián)、南非和美國等國家在硫脲提金方面做了大量的實驗和理論研究。在這個時期的提金理論研究方面，groenrwald對金在酸性硫脲中的溶解速度進行了細致深入的研究，證明硫脲溶金速度與其它浸

20、取劑相比是很快，且cu、as、sb、pb等伴生元素對浸取反應(yīng)的干擾小。而bilston、charley、reddy則對浸取電位及反應(yīng)機理進行了研究，較系統(tǒng)地解釋了硫脲浸金的整個化學反應(yīng)過程。在實際浸礦工藝研究方面，gabra最早對硫脲法和氰化法做對比實驗，在室溫下，一個大氣壓，分別用硫脲0.5、硫酸0.5、亞鐵離子0.1和氰化鈉0.5、氧化鈣0.5兩種方法處理含碳的砷黃鐵礦，得到結(jié)果顯示浸取時間為05h時硫脲一組比氰化鈉一組金浸取量高0.5ppm。同期pyper和eudrix及groenwald等也對一些含金礦進行了硫脲浸金工藝實驗研究，但效果都不是很理想12。hbaashi等人曾從動力學的角

21、度對硫脲及氰化物溶解貴金屬金銀進行了深入研究，并較為一致地認為在非強氧化劑存在的條件下，它們的溶金過程原理是一個電化學反應(yīng)，根據(jù)電化學金屬腐蝕原理和擴散作用原理，他們提出了過著名的電化學擴散過程控制模型，并通過實驗得出了硫脲在礦石表面的擴散系數(shù)13，以后的眾多學者都借鑒了這一研究成果。但該模型的假設(shè)條件是陰陽極電子的轉(zhuǎn)移速度比硫脲分子及氧氣通過薄膜邊界的傳遞速度要快，反應(yīng)產(chǎn)物能迅速的擴散而不影響反應(yīng)的繼續(xù)進行，并且金粒的表面就是陰陽極的反應(yīng)面，故其具有一定的局限性。kudyrk和wadswohrt在試驗結(jié)果及上述理論的基礎(chǔ)上，提出了hybridcontrol動力學模型。該模型比hbaashi等

22、人的模型有了較大的改進，但仍未能考慮到實際工業(yè)生產(chǎn)中伴生金屬礦物及脈石等復雜物質(zhì)的作用。puall及filmerl等在考慮了伴生金屬礦物的電化學作用基礎(chǔ)之上，提出了陽極鈍化情況下的理論分析，該機理對于工業(yè)生產(chǎn)的實際指導意義不言而喻，但是仍然不夠全面且缺乏有充分說明意義的定量分析。事實上，由于成膜作用及原電池作用，礦物中的絕大多數(shù)硫化物及含硫衍生物均能降低溶金速度，由于金和各種硫化物對氧的陰極還原的催化作用程度有所不同，史守民14等人提出通過電化學催化或許可以抑制甚至消除硫化礦物及其衍生物對金浸出的阻礙作用，恢復金本來可以達到的浸出速度和浸出率。史守民等人通過電化學催化實驗得到了較高的浸出速度和

23、浸出率。八十年代初，加布拉15對含金黃鐵礦進行的酸性硫脲浸金動力學研究，在20到60攝氏度范圍內(nèi)酸性硫脲浸金，金的浸出率與三價鐵和硫脲的濃度分別成零次和一次關(guān)系，與硫酸的反應(yīng)級數(shù)是零，由阿累尼烏斯公式測得了反應(yīng)的活化能，較低的活化能說明了金的浸取反應(yīng)主要受擴散的影響，在最佳條件下，半小時內(nèi)能溶解百分之九十的金一小時的溶金率高達百分之九十五，加布拉還分別對硫酸鐵濃度，硫脲濃度，硫酸濃度，溫度，洗滌速率，固液比，氧化劑種類及濃度，等外界因素對浸金速率的影響進行了相對詳細的研究，并確定了酸性硫脲浸金的最佳條件。加拿大籍華人陳登文在處理難以處理的含碳泥質(zhì)礦石時，采用焙燒和濃硫酸預處理，用酸性硫脲浸出，

24、金的回收率達95%，硫脲與硫酸的消耗分別為1.52kg/t和70kg/t礦石。美國比蘭特工程公司研究指出，硫脲法在許多實際生產(chǎn)工藝中取代氰化提金工藝是可以贏利的。該公司已完成了半工業(yè)化試驗，初步設(shè)計了工藝流程并成功地進行了小型試驗車間生產(chǎn)。另外，貝爾特工程公司在用硫脲法從礦石和精礦提取金銀方面也有很大進展，但其處理的重點是高品位金精礦。這項工作的關(guān)鍵在于藥劑的循環(huán)再生與返回使用以后及貴金屬的沉淀方法。同一時期，澳大利亞維多利亞就地產(chǎn)金有限責任公司進行了就地硫脲浸金試驗。試驗中，首次將硫脲和硫代硫酸鹽以及鐵氰化物的混合物溶液應(yīng)用到“壓入抽出”試驗16中，借以從深覆蓋的沖積型礦床中提取金。在蒙塔哥

25、取得的一項專利中，描述了用6080的酸性硫脲溶液從含硫物料中回收金銀的方法。在薩爾賽格的專利中，介紹了從砷黃鐵礦中回收金銀的方法，其過程是原料經(jīng)兩段焙燒產(chǎn)出燒渣，在70用硫酸預浸，再用酸性硫脲溶液在該溫度下浸出。這兩項專利均應(yīng)用較廣。但其也有局限性，比如熱的酸具有很高的危險性也不太符合環(huán)保理念。八十年代中期，為了降低硫脲用量而不影響浸出率，如前所述schulze發(fā)明了一種硫脲浸金新流程17，據(jù)報導，該流程可解決硫脲消耗量高和金銀回收率不穩(wěn)定的問題。其特點是在浸出礦漿中通入so2，并用硫脲洗滌浸渣。硫脲作為一種易被氧化的有機物，就給料而言，在浸出礦漿中通入so2可解決藥劑不易破壞和鈍化問題，根據(jù)

26、實驗計算，100kg濕料和1000kg干料（含金35g），加so2 0.5kg，h2so4 5kg，硫脲1.5kg，h2o2(30%) 0.75kg的條件下，金的提取率可達98%，經(jīng)三段活性碳吸附，金的回收率為97.9%，金的總回收率在95%以上。schulze在降低硫脲耗量的研究中提出在浸金過程中于礦漿中通入足夠的so2，可以有效地抑制二甲硫脲的不可逆分解，從而使硫脲的損失減少到最低程度，這一研究成果大大提高了硫脲浸金的應(yīng)用價值。此后，仍有許多關(guān)于硫脲法提金的研究報導，但都只是對前人工作的進一步完善，理論研究方面已無重大突破。1981年日本的筱藤佐吉等人18以工業(yè)上工藝生產(chǎn)為實際出發(fā)點進行了

27、大量的酸性硫脲浸金探索實驗研究，他對條件進行了系統(tǒng)的研究，測定了ph、溫度、硫脲濃度及fe3+的濃度的影響效果，并得出了浸出時間對浸出率的影響數(shù)據(jù)，并詳細分析了各種外部因素影響浸出率的內(nèi)因。并得出了浸金電勢的最佳值范圍為150一250mv。當電勢250mv時，硫脲會迅速損失，當電勢小于150mv根據(jù)能斯特方程，硫脲溶解金的能力將會喪失。高溫不利于硫脲的穩(wěn)定，溫度應(yīng)控制在50以下，同理溫度過低也會影響反應(yīng)速率，操作時ph值宜低于1.5，一旦ph值過高，溶金速度顯著下降。但過低的ph值會導致硫脲的分解加重，一般硫脲濃度越高，浸金率越高。據(jù)報道，國外學者hisky等19在研究硫脲溶解混合硫精礦時，發(fā)

28、現(xiàn)硫脲損耗在兩部分一是硫脲被礦石大面積的表面吸附另一部分是自身氧化分解，前者約占80%，后者約占20%。同期國內(nèi)學者夏光祥20也發(fā)現(xiàn)浸出中硫脲最高損失量可高達90%。在解決硫脲自身氧化分解損失方面，冶金工作者找到了一些方法，如fen法和mtl法，還有使硫脲的初級氧化產(chǎn)物還原的skw法21。skw法是西德時期skw公司發(fā)現(xiàn)的，他們用二氧化硫作為還原劑減少硫脲的消耗，實驗證明，在硫脲浸金的實際應(yīng)用中如果溫度較高那么硫脲會大量分解，硫脲大多先分解為二硫甲脒，這是向礦漿中通入適量的二氧化硫，會還原二硫甲脒，二氧化硫的通入速度控制在礦漿總量的一半左右，使其中的二硫甲脒一直保持在被氧化的狀態(tài)，就能實現(xiàn)高浸

29、出率和低硫脲損耗。一直以來另一個重要的研究課題就是如何阻止大部分的硫脲在礦石表面的吸附或在浸出礦漿脫金后如何使硫脲從礦石表面解吸并循環(huán)使用。我國黃金資源豐富，但提金的工業(yè)技術(shù)相對落后與西方國家，七十年代，國內(nèi)學者章建民、薩本嘉及長春冶金研究所的研究人員也進行了大量研究工作，為國內(nèi)硫脲法的推廣應(yīng)用做出了巨大貢獻。1974年長春黃金研究所對酸性硫脲提金進行了比較系統(tǒng)試驗，根據(jù)化學平衡原理，若使使反應(yīng)向溶金的方向進行就得使金的濃度保持在低水平，他們用逐步加入金礦漿的方法，并創(chuàng)新了硫脲浸金的另一種方法“鐵置換沉積一步法”，即iil法22，將鐵板懸掛在浸出槽內(nèi)進行置換反應(yīng)，并在表面接近飽和后取下鐵板機械

30、刮取金，這種方法的浸金的回率高達98%。鐵溶入酸性硫脲中后形成三價鐵離子是一種溫和的氧化劑，硫脲的分解產(chǎn)物可以將鐵氧化而本身還原為硫脲實現(xiàn)循環(huán)再生，循環(huán)再生率可高達80一95%。硫脲鐵漿法中的鐵不僅起到了框架載體的作用，而且起到催化金和硫化物結(jié)合沉淀的作用。1982年新英格蘭鏑公司投產(chǎn)了一每班處理八噸精礦的硫脲浸金廠，金金礦的品位為每噸含金30到40克，浸出時間僅為五分鐘，間歇作業(yè)，硫脲的消耗為每噸兩公斤，浸出的效果十分好，用活性炭回收金，得到含金量每噸2到8公斤的載金炭，貧液用雙氧水調(diào)整氧化還原電位，并達到循環(huán)使用的目的，該方法脫金溶液較易處理，溶金的速率十分快，而且具有很強的選擇性。197

31、9年陳文等創(chuàng)新了硫脲從氰化難以處理的含碳泥質(zhì)氧化金礦中提取黃金的工藝。并指出此類礦石用硫脲直接從其含金浮選精礦中提金的效果不佳,需要先經(jīng)焙燒再用硫脲浸出才能獲得與氰化法基本相當?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟指標,其金的浸出率達95.79,置換率達98.99,金的總收率達94.82,處理一噸金精礦的主要材料消耗費約42.4252.48元。對于特定礦種的浸取也有許多研究，比如上海大學的研究者柳志龍23等人在研究黃鐵礦用酸性硫脲浸取方面有很多成果，他們采用酸性硫脲從黃鐵礦精礦中浸金時最佳工藝條件為：硫脲濃度l546gl,三價鐵濃度1559 gl，硫酸濃度0.494moll ，浸取溫度30 ，固液比1：6，浸出時間4h。

32、浸出率可達889。并研究了礦粒大小對浸取的重要影響。我國科學家黃禮煌等人24早在1980年，從理論上討論得出了硫脲溶金的基本化學反應(yīng)，并用熱力學和分子擴散理論解釋了影響硫脲溶金的主要外部環(huán)境因素，如反應(yīng)介質(zhì)ph值、金屬雜質(zhì)含量、硫脲濃度、初期浸取溫度、氧化劑類型、雜質(zhì)類型、硫脲濃度與溶液含氧量的比值等，同時探索了提高溶金效率、減少硫脲損耗的方法。1981年在以上基礎(chǔ)試驗和理論的指導下他們于發(fā)明了用于酸性硫脲浸金的“電積一步”法，該方法對其理論作出了詳盡闡述，研究并論證了影響該工藝技術(shù)進行實際工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟指標的主要因素及其交互作用。為完善上述理論桂林工學院應(yīng)用化學系教授彭鐵輝25對酸性硫脲溶液

33、浸出金的最佳ph值進行了精細計算，并從實驗得出:在298k時，金的浸出率達到峰值時，此時ph值等于2.36，但同時硫脲的分解轉(zhuǎn)化率也達到峰值，ph值的下降或升高，都會導致金浸出率的降低和硫脲損耗的減小。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物礦物和浸取液的初始濃度得知其不影響最佳ph制得位置。目前來看制約酸性硫脲浸金進行工業(yè)化生產(chǎn)的兩大主要原因是硫脲的消耗和設(shè)備的腐蝕，因此，很多科技工藝研究人員緊緊圍繞降低酸性硫脲浸金中減少硫脲損耗及設(shè)備防腐開展了一些研究工作，取得了一定的成果。程瑞學等人26從量子化學的角度出發(fā)探討了硫脲浸金的微觀機理，通過研究了硫脲的微觀結(jié)構(gòu)，論證了硫脲浸金的基本反應(yīng)過程原理和實驗過程中需要特別關(guān)注

34、的細節(jié)問題，如介質(zhì)溶液ph值、氧化劑的類型等。郭觀發(fā)等人根據(jù)循環(huán)伏安和恒電流階躍方法以及分子擴散理論研究了硫脲浸金機理，實驗表明:硫脲首先擴散并吸附在金顆粒的表面，金原子擁有可以容納一對孤對電子的空軌道而接受硫原子的一對孤對電子并形成配合物;在金表面發(fā)生電子轉(zhuǎn)移形成au(sc(nh2)2)十;一個硫脲分子與au(sc(nh2)2)十形成穩(wěn)定的au(sc(nh2)2)2且向溶液中迅速擴散，最后一步速度較慢是浸金過程的速度控制步驟。我們可以很明顯的金在硫脲溶液中的溶解有過氧化鈍化現(xiàn)象，低硫脲濃度下次級反應(yīng)不明顯。對硫脲提金溶解動力學的研究，進一步證明了so2在酸性硫脲浸出過程中的電化學還原催化作用

35、機理，并完善了酸性硫服浸金理論。對于高鐵含金的工業(yè)渣特別是生產(chǎn)硫酸時所產(chǎn)生的硫酸燒渣，其金的品位高達1.16g/t。中南大學化學化工學院化工冶金所的趙剛，王帥等人27用加有氰化鈉、硫代硫酸銨和添加劑的酸性硫脲浸取，經(jīng)過浸出條件實驗總結(jié)，得出硫脲酸浸法浸出硫酸燒渣中au的優(yōu)化條件為：硫酸濃度10%，浸出時間2h，硫脲濃度10g/l，浸出溫度50，液固比3:1。在此條件下，金的浸出率高達90%，且可以回收一定量的ag。1.2 堿性硫脲浸金的研究1.2.1 硫脲浸金過程基礎(chǔ)工藝研究進展 為了克服酸性硫脲浸金的各種缺點，從而使硫脲浸金正真的應(yīng)用到工業(yè)上來，科學工作者開始研究在堿性環(huán)境中硫脲浸金的可行性

36、，開始就有人武斷地表示堿性硫脲浸金的可能性為零，因為硫脲在堿性環(huán)境中極不穩(wěn)定，易不可逆的分解為硫化物和氨基氰，而且前人做的研究都表明硫脲浸金的介質(zhì)ph值必須小于178，否則金很難溶解。我們?nèi)绻朐趬A性環(huán)境下用硫脲浸金，那必須先解決穩(wěn)定劑的問題，經(jīng)過大量的實驗探索，終于發(fā)現(xiàn)了亞硫酸鈉類物質(zhì)具有抑制堿性硫脲分解的作用，但抑制分解的能力效果有限，我們還需要從反應(yīng)機理微觀角度來討論并找到正真高效廉價的穩(wěn)定劑。 1984年長春黃金研究院的工程師薩本嘉、張方宇、程華等人28著重的對堿性介質(zhì)中硫脲溶金作了一些探討。在硫脲溶液中,加入氧化劑過氧化鈉,在ph值等于13的條件下,鼓入氧氣進行一系列溶金試驗:硫脲濃

37、度、氧化劑濃度、溫度和鼓氧時間等的變化對溶金的影響。通過上述試驗,對在堿性介質(zhì)中硫脲溶金取得了一定的進展,尤其對含金廢料中金的再生具有一些優(yōu)點,但存在溶金速度慢和硫脲耗量大等問題,沒有太大的工業(yè)實際運用價值。 堿性硫脲浸金中的氧化劑需要溫和的氧化劑，這主要基于熱力學的角度，我們要氧化劑的氧化電勢大于038v，硫脲浸金的反應(yīng)才能進行。浸金中氧化劑的選取是氧化電勢的需要，根據(jù)電化學腐蝕原理，加入氧化劑在金的表面形成為電池，使金自然溶解，氧化劑的氧化電勢越高，它的溶金能力就越強，但是氧化能力太強就會是硫脲分解為元素硫，硫氧化物，從而增加了硫脲的消耗。所以我們要找到合適的氧化劑用量，既維持了氧化溶解金

38、的反應(yīng)的正常進行，有減少硫脲的不必要損失。經(jīng)實驗分析得知硫脲的自身分解產(chǎn)物二硫甲脒具有溫和氧化劑的功效。和酸性環(huán)境中類似強氧化劑如高錳酸鉀等會使硫脲分解加劇，并且這些氧化劑價格昂貴不適合大規(guī)模使用。廉價的氧化劑氧氣的溶解度又十分小，于是經(jīng)過大量實驗得出了鐵氰化鉀，硫代硫酸鈉等溫和氧化劑是比較適合的氧化劑。下一節(jié)中我們重點討論穩(wěn)定劑及其作用機理。在金的回收方面目前金回收的方法29主要有：沉積法，活性炭吸附法，離子交換法，電解法，金屬置換法，加氫還原法，溶劑萃取法等。在工業(yè)實際生產(chǎn)中我們大多采用活性炭吸附硫脲與金的配合物，由于活性炭的制造方法成本等都比較適合，活性炭吸附配合物具有吸附量大分離容易等

39、優(yōu)點，金和硫脲形成的配合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適合長期吸附操作，炭吸附法又分為炭漿法和炭浸法，前者是在浸出后將活性炭加入吸附槽內(nèi)進行吸附，后者是將活性炭加入浸出槽內(nèi)吸附，活性炭的動力學和熱力學研究早已見諸報端。離子交換樹脂法是一個比較有前景的研究，它具有很多優(yōu)點，動力學性能優(yōu)秀，吸附速度快，吸附量高，分離性能優(yōu)良，現(xiàn)在也出現(xiàn)了很多離子交換樹脂，胡曉玲30等研究了d001cc強酸性離子交換樹脂，在酸性硫脲浸金中對金銀配合物的吸附作用較好，而且可以重復利用，多次利用性能改變不大。溶劑萃取法對許多貴金屬有良好的選擇性，萃取劑石油亞砜等來源較廣泛，價格低廉，使用煤油作為稀釋劑，萃取率較高，很有研究前景。其它回收

40、方法也各有優(yōu)點。1.2.2 亞硫酸鈉類促進堿性硫脲穩(wěn)定性的作用機理1975年hansch等31借助計算機化學輔助技術(shù)建立結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系表達式，目前此方法被大量應(yīng)用到藥物研發(fā)實驗中，他們創(chuàng)立了有機化合物結(jié)構(gòu)與活性的定量關(guān)系即定量構(gòu)效關(guān)系，現(xiàn)在定量構(gòu)效關(guān)系已經(jīng)研究了200多個分子結(jié)構(gòu)參數(shù)，其中的量子化學參數(shù)具有明確的物理意義，且能夠從分子水平上詳細的解釋各種相互作用，可以全面的分析受體電子結(jié)構(gòu)。電子密度是靜電力強弱的衡量標準，決定物質(zhì)的活潑性和基本性質(zhì)，在分子間的電子云表示分子間作用力，分子軌道上的電子分布能指示反應(yīng)的活性，分子的最高有電子占據(jù)軌道homo的能量水平表征分子失去電子的難易程度，同時

41、分子最低空余軌道lumo的能量水平表征分子得到電子的能力。二者的差值即代表分子的穩(wěn)定性，相差愈大結(jié)構(gòu)愈穩(wěn)定，在三維空間內(nèi)分子的空間立體效應(yīng)也影響分子的穩(wěn)定?，F(xiàn)在我們從微觀角度看酸性或堿性硫脲浸金實驗32，堿性硫脲浸金與酸性相比硫脲的穩(wěn)定性很差，要實現(xiàn)堿性環(huán)境下硫脲浸金就必須找到一個合適的穩(wěn)定劑減少硫脲的消耗。經(jīng)大量實驗已知亞硫酸鈉類物質(zhì)具有穩(wěn)定劑的作用，于是研究它們的構(gòu)效關(guān)系成為一個熱點，從分子力學角度的最穩(wěn)定的水溶液中的硫脲結(jié)合水異構(gòu)體如下圖11硫脲分子碳氮單鍵已轉(zhuǎn)化為碳氮雙鍵，并會轉(zhuǎn)化為二硫甲脒，造成硫脲的損失。圖11 硫脲分子的結(jié)合水最穩(wěn)定構(gòu)型圖12 水溶液中硫脲異構(gòu)紅外光譜圖同時紅外光

42、譜也測定了硫脲的分子異構(gòu)，如圖12所示吸收峰1即使碳氮雙鍵的吸收峰，既證明了硫脲的異構(gòu)存在。已知文獻中的堿性硫脲最穩(wěn)定構(gòu)形和含亞硫酸鈉的堿性溶液中的構(gòu)形如圖13，圖14與酸性環(huán)境下形成共價鍵不同，堿性環(huán)境中不能形成共價鍵，但在含有亞硫酸鈉的堿性溶液中硫脲分子的氫可以與亞硫酸中的氧形成氫鍵如圖14的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，成環(huán)使硫脲的分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。在化學穩(wěn)定性方面，硫脲在堿性環(huán)境中的分解率隨堿度的上升而增加，加熱條件下分解會更嚴重，在室溫下無氧化劑的堿性溶液中硫脲的分解并不嚴重。在酸性環(huán)境中，硫脲的分解隨酸度的增加而增加，同時溫度越高分解越快，但比堿性環(huán)境中慢，在ph值小于2時分解作用會逐漸明顯，在酸性溶

43、液中硫脲表現(xiàn)還原性，可被氧化成多種物質(zhì)，常溫下可以較容易地被氧化為二硫甲脒以及元素硫和硫酸根，氧化過程較為緩慢，反應(yīng)方程式：2sc（nh2）2（scn2h3）22h2e-cnnh2s2h2e-sc（nh2）圖13 堿性浸取介質(zhì)中硫脲分子的異構(gòu)體圖14 含亞硫酸鈉堿性介質(zhì)中硫脲的最穩(wěn)定構(gòu)型在堿性硫脲中硫脲易分解為硫化物和氨基氰，氨基氰分解為尿素，方程式為：sc（nh2）2+2naoh=nas+cnnh2+2h2ocnnh2+h2o=co（nh2）2在硫脲的堿性溶液中，硫脲可以與許多金屬陽離子生成硫化物沉淀，所以硫脲具有很強的選擇性，只要穩(wěn)定存在就能應(yīng)用提金。通過pm3方法32計算得到的分子軌道圖

44、和相關(guān)數(shù)據(jù)如下：單一的硫脲分子中軌道主要分布在硫原子上，硫脲中的硫原子是硫脲分子中最活躍的部分，硫脲的分解一定硫原子的行為有關(guān)。硫脲的最高占據(jù)軌道homo能量為8.618071ev，最低空分子軌道lumo能量為0.270706ev。如酸性溶液中有共價鍵的存在，聯(lián)氫硫脲異構(gòu)體的最高占據(jù)軌道homo能量為9.576731ev，最低空分子軌道lumo能量為0.390146ev。堿性水溶液中硫脲最高占據(jù)軌道homo能量為3.403572ev，最低空分子軌道lumo能量為5.775981ve。軌道能量數(shù)據(jù)比較表明:酸性溶液中硫脲較為穩(wěn)定，堿性溶液中硫脲不穩(wěn)定，分子中硫易反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，這便是堿性硫脲

45、不穩(wěn)定的根本原因。在亞硫酸鈉存在的堿性環(huán)境中，硫脲分子的最高占據(jù)軌道homo能量為4.534400ev，低于3.403572ev的堿性溶液最高占據(jù)軌道能量，所以亞硫酸鈉類物質(zhì)具有穩(wěn)定作用，聯(lián)系紅外光譜可知這是由于硫脲分子形成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)同時形成了穩(wěn)定的硫氫鍵。第二章 實驗部分2.1 試劑和儀器2.1.1 主要試劑實驗使用的主要試劑及其純度等級和生產(chǎn)廠家如下：硫脲cp天津化學試劑廠硫酸ar北京化學試劑廠鹽酸ar天津化學試劑廠硝酸cp北京化學試劑廠雙氧水a(chǎn)r北京化學試劑廠硅酸鈉ar北京化學試劑廠氫氧化鈉ar北京化學試劑廠亞硫酸鈉ar北京化學試劑廠丙酮ar北京化學試劑廠高度去離子水2.1.1 儀器設(shè)備

46、gt16-3（原lg16-3）型高速離心機sty陶瓷電熱板df-101s型磁力攪拌恒溫水浴鍋等實驗基本設(shè)備用aa9000型原子吸收分光光度計測定浸取渣中的金殘余含量真空干燥箱，馬弗爐等2.2 堿性硫脲浸金的試驗方法步驟2.2.1 硫脲浸金ph為變量時第一步，取300毫升的燒杯11個分別編號a1、a2 a11，用移液管各加入25ml1moll-1的硫脲溶液和25ml1.5moll-1的nasio3溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，按編號加入1 moll-1的氫氧化鈉溶液45ml、35ml、25ml、20ml、15ml、10ml、5ml、2.5ml，和濃度為0.1的氫氧化鈉溶液20ml、10

47、ml、2.5ml共十一組，將各組燒杯加水稀釋到250ml，分別測試各溶液的ph值并記錄，取已經(jīng)過干燥研磨處理后的氰化渣分別稱量25g（精確到0.1g）加入燒杯中，加入磁子電磁攪拌中速，控溫在28浸取4h。第二步，將浸取漿液用定量濾紙過濾，洗液為蒸餾水，用鑷子取下濾餅，放到干凈干燥的表面皿上置于真空干燥箱中干燥2h，干燥溫度100，干燥時不應(yīng)隨意打開干燥箱。第三步，按照國標gb11067.2金含量測定方法，步驟如下：用電子天平稱取5.000g樣品（精確到0.001g）于250ml的燒杯中，加入事先配制好的硝酸（11）20ml（也可用濃硝酸代替），蓋上表面皿（表面皿的作用是防止金的蒸發(fā)損失，同時減

48、少水分蒸發(fā)防止蒸干燒杯），水浴加熱60溶解1h，取下，水洗表面皿和燒杯壁，加熱煮沸。向燒杯內(nèi)加入50ml定量濾紙漿，用玻璃棒攪拌均勻，過濾，用熱硝酸（298）洗滌燒杯玻璃棒沉淀6次，將沉淀濾餅放到蒸發(fā)皿上內(nèi)置于真空干燥箱內(nèi)干燥2h溫度100，取下干燥好的濾餅，放到50ml的坩堝上，置于電熱板上加熱灼燒，至濾紙燃燒為灰燼。然后再放到馬弗爐中高溫600灼燒15min，取下放冷。將灼燒后的灰燼放到100ml的小燒杯中，（必須保證小燒杯干燥，否則會造成液體飛濺，燒到人體衣物，若不小心濺到身上或皮膚上必須立即用大量的清水沖洗）向小燒杯中加入2ml的濃硝酸，用電爐加熱2min，然后加入6ml的鹽酸，加入時

49、要沿杯壁緩慢加入，并蓋上表面皿，這時液體會有飛濺，等液體快要消失時取下（不能烤糊了或過干了）放冷。注意此步驟中的用電爐不能過熱，防止大量液體飛濺，使反應(yīng)弱化。將小燒杯中導入少量水，溶解，并清洗表面皿和燒杯壁，（用盡量少的蒸餾水）將燒杯中的溶液固體倒入離心管內(nèi)，（可以分裝到多個離心管內(nèi)）進行離心，離心時應(yīng)當注意離心管均勻放置，高速離心15min，取下靜置24h，取下時應(yīng)注意不可晃動離心管，用注射針管將上清液移入25ml的容量瓶中，（注意不要移入沉淀等固體物質(zhì)，否則會堵塞原子吸收分光光度計的吸液管）定容后混勻，然后用原子吸收分光光度計測定金含量。2.2.2 金標準曲線的繪制原子吸收分光光度計用乙炔

50、空氣火焰，波長置于324.8nm處，用蒸餾水調(diào)零，稱取純金0.1000g，置于100ml的燒杯中加入20ml王水，蓋上表面皿加熱溶解，取下水洗表面皿和燒杯壁，冷卻，移入1000ml的容量瓶中稀釋至刻度，混勻，待用。移取0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml的上述金溶液，分別移入100ml的容量瓶中，加入5ml的王水，稀釋至刻度，混勻。以水調(diào)零，測量標準液的吸光度曲線，作為標準曲線。然后測量個試樣金的濃度。2.2.3 硫脲浸金時間為變量時取300毫升的燒杯5個分別編號b1、b2、b3、b4、b5，用移液管各加入25ml1moll-1的硫脲溶液和25ml1.5moll

51、-1的nasio3溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入25ml氫氧化鈉溶液，將各組燒杯加水稀釋到250ml，取已經(jīng)過干燥研磨處理后的氰化渣分別稱量25g（精確到0.1g）加入燒杯中，加入磁子電磁攪拌中速，控溫在28浸取。浸取時間分別為1h、2h、3h、4h、5h。以下步驟與ph為變量時的第二步、第三步步驟一樣。測出四組不同浸出時間下的浸出率。2.2.4 硫脲浸金穩(wěn)定劑為變量時取300毫升的燒杯3個分別編號c1、c2、c3，用移液管向c1加入25ml1moll-1的硫脲溶液和25ml1.5moll-1的亞硫酸鈉溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入25ml氫氧化鈉溶液，用移液管向c

52、2加入25ml1moll-1的硫脲溶液和25ml1.5moll-1的亞硫酸鈉溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入15ml氫氧化鈉溶液，用移液管向c3加入25ml1moll-1的硫脲溶液和25ml1.5moll-1的亞硫酸鈉溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入2.5ml氫氧化鈉溶液，將各組燒杯加水稀釋到250ml，取已經(jīng)過干燥研磨處理后的氰化渣分別稱量25g（精確到0.1g）加入燒杯中，加入磁子電磁攪拌中速，控溫在28浸取。浸取時間為4h。以下步驟與ph為變量時的第二步、第三步步驟一樣。測出三組不同的浸出率與2.2.1中的硅酸鈉為穩(wěn)定劑時的浸出率數(shù)據(jù)比較。2.2.5 硫脲浸金浸出

53、溫度為變量時取300毫升的燒杯6個分別編號d1、d2、d3、d4、d5、 d6，用移液管各加入25ml1moll-1的硫脲溶液和25ml1.5moll-1的nasio3溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入25ml氫氧化鈉溶液，將各組燒杯加水稀釋到250ml，取已經(jīng)過干燥研磨處理后的氰化渣分別稱量25g（精確到0.1g）加入燒杯中，加入磁子電磁攪拌中速，控溫分別為20、25、30、35、40、45，浸取4h。以下步驟與ph為變量時的第二步、第三步步驟一樣。測出六組不同浸出溫度下的浸出率。2.2.6 硫脲浸金穩(wěn)定劑用量對浸出的影響取300毫升的燒杯4個分別編號f1、f2、f3、f4，用移液

54、管各加入25ml1moll-1的硫脲溶液,分別加入5ml1.5moll-1、15ml1.5moll-1、35ml1.5moll-1、45ml1.5moll-1的nasio3溶液,加入2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入25ml氫氧化鈉溶液，將各組燒杯加水稀釋到250ml，取已經(jīng)過干燥研磨處理后的氰化渣分別稱量25g（精確到0.1g）加入燒杯中，加入磁子電磁攪拌中速，控溫分別為28，浸取4h。加入25ml硅酸鈉的步驟在實驗堿度時已測到。以下步驟與ph為變量時的第二步、第三步步驟一樣。測出四組組不同浸出穩(wěn)定劑下的浸出率。第三章 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析原料中金的品位大約為5.6731g/t。3.1 ph為

55、變量時實驗結(jié)果分析表3-1 不同ph值下浸金結(jié)果試樣編碼氫氧化鈉加入量ml實測ph值金殘余檢測結(jié)果g/t浸取率%a14513.421.418375.00a23513.201.362175.99a32512.901.301177.06a42012.741.237478.19a51512.661.173579.31a61012.511.125680.16a7512.321.173479.32a82.511.881.236578.20a92.011.761.310276.90a101.011.411.367775.89a110.2510.931.418674.99以ph為變量時的硫脲浸金的結(jié)果如表3

56、-1，實驗的條件為：用移液管向燒杯內(nèi)各加入25ml1moll-1的硫脲溶液，25ml1.5moll-1的nasio3溶液,2ml過氧化氫，5ml的丙酮，加入磁子電磁攪拌中速，控溫在28，以氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值，根據(jù)表格我們得出如圖3-1的曲線，由于原漿液是金精礦而且漿液是使用氰化法提取的所以回顯比較強的酸性，加入定量的氫氧化鈉溶液后并不能得到特定的ph值的漿液，所以我們用電子數(shù)顯酸堿度儀進行實際ph值測定。圖中顯示堿性硫脲浸金和酸性硫脲浸金的結(jié)果圖像類似都有一個最佳ph值使浸出率達到最高水平，當溶液ph值為12.51時浸金率最大，大于或小于這一ph值都會使浸取率下降。結(jié)合國內(nèi)學者黃禮煌等人的研究，現(xiàn)分析原因為ph和金溶解電勢有直接關(guān)系，從au3+和au（oh）3存在化學平衡關(guān)系：3h2o+au3+=au（oh）3+3h+，我們要想得到更高的浸出率就必須使反應(yīng)向著有利于金溶解的方向進行，溶液中同時也存在水和溶解氧的化學平衡：o2+4h+4e=2h2o，2h2o+2e=2oh+h2酸堿度直接影響平衡，溶解氧對金的浸取起到了氧化的作用有助于金的浸出，再傾向更堿性的環(huán)境下這種作用會起到更大作用，但堿性環(huán)境同時也會降低被氧化的三價金離子的穩(wěn)定性作用，