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氰化法提金
用含氧的氰化物溶液,浸出矿石或精矿中的金银,再从浸出液中提取金银的方法称为氰化法。氰化法自年诞生至今已有多年的时间,目前仍然是从细粒金矿石中提取金银的主要方法。其突出的优点是工艺成熟,金的提取率高,对矿石的适应性强。
氧化法的主要过程可分为氰化浸岀、金银沉淀、金泥处理和氰化贫液处理四个步骤。其中氧化浸出步骤是整个氰化法的核心。
(1)氰化浸出氰化浸出是固体金颗粒与含氧的割化物溶液之间的多相反应过程。反应发生在相界面上,属于一个电化学腐蚀过程。根据氧化原电池的电动势的大小,矿物中的金属氰化浸出的顺序(从易到难)是:铜、金、银、钯。铂不能被氰化。
金的氰化浸出过程由五步组成:溶剂质点(氧分子和CN=)通过扩散层扩散到固体金表面;溶剂质点在金表面上吸附;被吸附的溶剂与金在相界面上发生电化学反应,金从其表面的阳极区失去电子,同时氧从阴极区得到电子;生成物[Au(CN)r.H2O2、OH:]解吸;生成物通过扩散层离开界面。上述五个步骤中,第一和第五步是扩散过程,第二和第四步是吸附过程,第三步是电化学反应过程。割化反应的总速率由最慢的一步决定。由于吸附过程很快达到平衡,因此氰化反应的速率主要由扩散和电化学反应决定。
影响浸出速率的因素很多,包括割化液中割化物、氧和杂质的浓度,金粒暴露的程度、大小和形状,矿浆的黏度、搅拌速度和温度等。增大溶液中氰化钠的浓度,可以加速金的溶解。在氟化物浓度较高时,增加溶液中的氧浓度可以增加溶金速率。氰化液中杂质的种类和含量也影响溶金速率。Fe(CN)厂、适量的铅、锌离子和氢氧化钙能加速金的溶解;S2-、黄药、Fe(CN)厂、Cu2+以及过量的铅、锌离子和氢氧化钙,都容易在金表面形成硫化金、磺酸金、不溶性氰化物及过氧化钙薄膜,造成金表面钝化,降低金的溶解速率。氰化浸出时,溶液中的氰化物浓度、磨矿细度、矿浆浓度和搅拌速度等条件,通常通过实验和生产经验来确定。含碳矿石需先经化学氧化(如用氯气或次氯酸钠)或加煤油抑制,再氧化。
(2)金银沉淀经过氰化浸出步骤后的矿浆必须进行固液分离和尾矿洗涤。常用倾析法、过滤或流态化法从矿浆中分出含金溶液。目前常用的分离流程包括矿浆浓密(常用钯式浓密机)、过滤(一般底流用真空过滤机,溢流用压滤机)和洗涤三道作业。采用多级逆流倾析法洗涤,金、银的洗涤率可达99%。为了提高浸出率,一般工厂多釆用二浸二洗或三浸三洗流程。有的生产厂还采用带式过滤机、漏斗澄清器等设备以强化固液分离过程。所产的贵液一般金含量为g/m。
从割化浸出液(贵液)中提取金银,可以采取电解沉积法,金属锌、铂沉淀法,活性炭及离子交换吸附法等。目前,各国普遍釆用的是锌丝、锌粉置换沉淀法。其特点是反应速率快,金银沉淀完全。但要求严格控制割化液中溶解氧、游离割化物、碱和杂质浓度。
锌置换金银沉淀的过程是一个电化学反应过程。在锌与含金氧化液的相界面上,锌是阳极而溶解产生Zn(CN)r,而溶液中的Au(CN)T则在固体锌的表面上还原成金,成为阴极。
氰化液中如有其他金属存在,其他金属被锌置换由易到难的顺序为:铂、钯、银、金、铜。含金氧化液中的游离氰化物、碱有利于金、银的置换沉淀,而游离氧、贱金属、可溶硫化物会妨碍锌的溶解与金的析出。置换过程中,应控制溶液的pH值在9.4-10.5,温度不低于10°C,用锌粉置换时控制溶液的游离氰化钠含量在0.%0.%(用锌丝时控制在0.05%—0.08%),应先脱氧至0.6—0.8mg/L以下。锌丝置换在沉淀铂中进行,每生产lkg金需耗锌丝4—20kg。锌粉因比表面积大,沉金效率比锌丝高得多,每生产1kg金仅消耗锌粉1.5—5kg。置换后贫液一般含金低于0.05g/m3。这些置换后贫液一部分返回割化系统,一部分经净化后排放。
(3)金泥处理金泥处理的目的是除去金泥中的绝大部分杂质,得到金含量为80%90%的金银合金或直接得到成分为99.9%的金或银。
锌粉置换后得到的金泥,其成分取决于贵液成分和沉淀的条件,一般含金银总量为20%—40%、锌18%—42%、铜1%—9%、铅7%—12%、少量的硫化物和二氧化硅等杂质。金泥处理的方法可分为火法和湿法两种。
金泥的火法处理一般包括酸溶(10%—15%硫酸溶液)除锌、铜等可溶物质.焙烧(一般最高温度为°C)脱水及使硫化物、硫酸盐、氰化物等变成氧化物,转炉熔炼使杂质造渣并获得合质金(金银合金)等作业。品位高的锌粉金泥(锌粉置换)烘干后可直接进转炉熔炼。
湿法处理金泥的方法近年来已在南非、澳大利亚等国家普遍采用,即用盐酸溶锌后,在盐酸或氯化钠溶液中通氯气溶解金,后以SO2、Na2SO3还原得到纯度99.9%的金,金的收率为98%;从氯化银沉淀中提银。中国已有采用控制电位选择氯化浸出金和氨浸提银的工艺。这种工艺能较快地获得金、银成品,并且缩短生产周期和提高实收率。
(4)氰化贫液处理加锌沉淀后的残液称为贫液或脱金液,尚含少量的金、银和氧化物(包括游离氰化物和配合氧化物)。这种贫液经调整割化物含量后,可返回浸出作业。由于贫液体积增加,杂质浓度升高,必须排出一部分贫液。这部分贫液被称为含氰污水,一般含氰化钠0.5—1g/L、硫代氰酸盐0.4—0.9g/L。对其处理的方法一般是先回收,后净化。即先回收利用90%以上的氰化钠后,再将残存氰化物净化脱氰,达到排放标准后排放。我国规定観化物在地面水中的含量必须在0.05mg/L以下,含氰污水必须在0.5mg/L以下才能排放。
含割污水中的氰化物可用硫酸法和硫酸锌-硫酸法便之再生。前者是往贫液中加入硫酸,使CN-转化为HCN(沸点26.5℃)逸出,在吸收器中用碱NaOH或Ca(。H)2吸收,得到含氰浓度为15%20%的割化物溶液,再生回收率在96%以上;后者是加入硫酸锌获得割化锌,与硫酸作用,使氧化氢逸出,用碱液吸收。硫酸锌-硫酸法与硫酸法相比,具有酸化体积小、硫酸锌可返回使用、氰化物总回收率高(约90%)等优点。含氰污水经氰化物再生处理后残留的氧化物可用氧化、吸附等方法破坏除去。常用的方法是在碱性介质中(pH=8—9),加入漂白粉、漂白精[Ca(OCl)2〕或次氯酸钠(NaOCI)等氧化剂,将CN-逐步氧化为CO2及氮气,漂白粉用量为CN-/C12=1/2.73,为理论量的3—8倍。也可釆用加碱通氯净化或用SO2再通空气的方法脱除氧化物。
氰化法提金的缺点是景化物剧毒、污染环境和浸出速率慢。经过改进和强化后,炭浸法、树脂矿浆法和堆浸法等新的无过滤氰化工艺逐步应用于氰化法提金,逐步完善了从観化尾液中回收氰化钠和净化污水的方法,使氰化法仍具有很强的生命力。