一、硫氰酸盐的性质
金可以用硫氰酸盐浸出。后者是焦化厂的副产品,廉价易得,过程中不会释放出氨气。用硫氰酸盐法,SCN -能在室温下解离,与Au+和Ag+形成稳定的络合物。氧化剂(二氧化锰等。)加入酸性(pH 1 ~ 2)溶液中能分解含金矿物(FeS2等。)并释放单体金,可以加快金银的浸出速度,提高浸出率。但随着溶液pH值的升高,载体矿物中的金不易解离,会使金的浸出率不断降低。在浸出过程中,硫氰酸盐性能稳定,基本不会污染环境。
根据文献记载,光照、pH、CuS、PbS、Fe3+、Fe2+等。对硫氰酸铵影响不大,而可溶性铜盐(如CuSO4)影响较大,用量随加入量的增加而迅速增加。将0.1~1.0g硫酸铜5H2O加入100ml ph为1的2.5%氯化铵溶液中,1h后取样测定氯化铵的消耗量。0.1g是1%,0.4g是5.5%,0.6g是8%,1.0g是25.5%。MnO _ 2对硫氰酸盐也有很大影响,特别是在强酸溶液中,其消耗量随着MnO _ 2加入量的增加和时间的延长而增加。在100毫升pHl的2.5% NH4SCN溶液中加入0.5克MnO2时,5 HN4SCN的消耗量约为3%;当MnO2增加到2.0g,持续5h,消耗增加到8%左右。即便如此,在酸性溶液中加入MnO2也能氧化矿石或精矿中的FeS2,使包裹的金解离成单体,有利于提高金的浸出率。
二、硫氰酸盐溶解金银的机理
硫氰酸盐溶解金银是一个电化学腐蚀过程。当使用硫氰酸盐浸出含黄铁矿的硫精矿时,加入氧化助剂(MnO2等。)进入体系可以将FeS2分解为Fe2 ++并进一步氧化为Fe3++。因此,金银溶解的电化学过程是:
Fe3 ++ EFE 2+出现在阴极区,而Au+2SCN-Au (SCN) 2-+E在阳极区反应生成络合离子进入溶液。
在实验中,将制备的Au3+、Au+、Ag+、Fe3+、Fe+和NaSCN加入到带有夹套的五颈烧瓶中。在25℃电磁搅拌和氮气保护下,用H2SO4和NaOH作为pH调节剂,用UJ-25电位计测量不同pH值下每对电极的电动势。图1是相关电对的测量ph-电位和MnO2∕Mn2++electric对ph-电位的计算曲线。从图中可以看出,在pH < 3的溶液中,Au(SCN)4∕Au对的电位约为0.41V,远低于Au++Au对的标准电位1.68V,有利于金的溶解。Ag (SCN) 2-/Ag对约为0.07V,低于金线,有利于银的溶解。fe3+∕Fe2+的电位约为0.67V,是金氧化浸出的良好氧化剂。而MnO2∕Mn2++pair在强酸溶液中的电位比Fe3+/Fe2+高,所以加入MnO2不仅能有效氧化FeS2,还能不断将Fe2+氧化为Fe3+。
图1 25℃时Au (Ag)-SCN-H2O体系的pH-电位图
条件:金(SCN) 2-=银(SCN) 2-= 10-4摩尔/升
SCN-=0.4mol∕L
金的探索性浸出:将100g马仑金矿硫金精矿置于三口烧瓶中,加入200ml 5%的NaSCN溶液和适量软锰矿,在室温下搅拌浸出不同时间的pH值、电位、铁含量和金浸出量。见表1。表1金在硫氰酸钠+二氧化锰体系中的浸出量及各种条件的变化
时间
5分钟15分钟30分钟1h2h3h4h5h∕g L-1
0.260.680.910.941.061.351.401.67∕g L-1
0.000.000.000.000.030.060.080.1010-6
14.1×10-6
15.8×10-6
17.4×10-6
20.0×10-6
20.1×10-6
20.1×10-6
从上表可以看出,在系统中不加入铁离子的情况下,浸出液中铁含量的逐渐增加是由于精矿中的FeS2被MnO2氧化,生成的Fe2 ++被MnO2氧化成Fe3 ++使得MnO2消耗过快。金的溶解主要是通过Fe3+的氧化实现的:
Fe S2+MnO 2+4H+Fe2 ++ Mn2 ++ 2H2O+2s 0
2Fe2++MnO2+4H+ 2Fe3++Mn2++2H2O
Au+Fe3++2SCN- Au(SCN)2-+Fe2+
在表中,当浸出时间达到3小时时,金的浸出量没有增加,这可能是由于氧化助剂MnO2的耗尽造成的。但在上述条件下,MnO2可能不仅起到氧化助剂的作用,在浸出初期,当Fe3+浓度还较低时,部分MnO2可能直接作为氧化剂溶解部分金:
Au+MnO 2+2s cn-+4H+Au(SCN)2-+Mn2 ++ 2H2O
银的溶解反应和金一样,可以写出类似的反应式。
也有研究者指出,利用Fe3 ++和氧气作为氧化剂,可以将金溶解在硫氰酸盐溶液中生成Au(SCN)2-。但Fe2+也会与SCN -结合形成硫氰酸亚铁,增加硫氰酸盐的消耗,尤其是Fe3+浓度较高时。因此,氧化剂应根据总量适量或分批添加。
Au+Fe3 ++ 4 SCN-Au(SCN)2-+Fe(SCN)2
3.硫氰酸盐浸金小型试验
小规模系统研究硫氰酸盐浸金,首先浸出含Au59.3g∕t、Ag144g∕t、Fe21.27%、Cu1.3%、Pb1.7%和S34.8%的浮选精矿,不含砷和碲。条件试验规模为:精矿10g,软锰矿(MnO 224%)0.5g,5% NH4 SCN 20ml,室温振荡3h。不同pH条件下金和银的浸出率如表2所示。
表2 pH值对金银浸出的影响
10g矿样条件试验后,扩大半工业试验采用100g精矿,固液比为1∶2,50g/L氯化铵,0.5mol/L硫酸,加入5g软锰矿,室温搅拌3h。金和银的浸出率分别为92.24%和84.58%。当搅拌浸出时间延长至7h时,金和银的浸出率分别为94.97%和84.50%。鉴于溶液中软锰矿在强酸条件下氧化消耗较快,扩大中试浸出时间可延长至7h,金浸出率为94.97%,这可能是搅拌操作带来的空气体中的氧气不断将Fe2 ++氧化为Fe3+的结果。
同时,在小规模试验中进行了各种方法的对比试验,结果如表3所示。
表3不同溶剂浸出金银的对比试验结果
中间试验是在上述小试验的基础上进行的。所用原料为马仑金矿浮选硫精矿,其主要成分为:金64.00~72.85克∕ t,铜5.76~11.00%,铅1.93~2.00%,铁≥30%,硫≥35%。试验规模为每批1t精矿,共9批。含4% ~ 5%硫氰酸钠的溶液用于浸出。固液比为1∶2。在连续搅拌下,加入1t精矿粉和50kg软锰矿(含MnO 235.98%),并加入H2SO4,在操作过程中保持pH值在1 ~ 2,然后搅拌浸出4h。之后加入NaHCO3调节pH值至4 ~ 5过滤,滤渣用水洗涤,洗涤液放入储槽返回系统使用。
向浸出液中加入H2SO4或HCl调节pH值至接近2,每立方米加入1kg锌粉,搅拌置换30分钟。在抽吸和过滤后,将滤液和洗涤液合并,并补充NaSCN用于下一批浸提。
锌置换产生的金泥在500 ~ 600℃煅烧,然后用稀硫酸或盐酸浸出除去锌、铜、铁等杂质,再用王水溶解,用硫酸亚铁还原。海绵金在焦炭炉中与硼砂一起在坩埚中熔化,并生产出纯度为93-97%的金锭。
试验结果:金的浸出率为89.88% ~ 94.67%(平均91.74%),硫氰酸钠消耗∕ t(平均5.60kg∕t)精矿3.26 ~ 9.00 kg,与小型试验结果一致。每1g置换金平均消耗锌粉38.97g,置换金回收率97.12% ~ 100%(平均98.79%)。锌粉消耗高主要是因为锌粉在强酸溶液中与酸反应生成硫酸锌或氯化锌。浸出渣洗涤4次,金的总洗涤率为99.57% ~ 100%。金泥中金的回收率为93.51% ~ 97.89%。
为了检验半工业试验结果,对上述精矿进行了氰化浸出对比试验。浸出条件为pH≥10,氰化钠消耗9.56kg∕t精矿,搅拌24h后金浸出率为88.80%。与这两种方法相比,硫氰酸盐法有很多优点。
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