氰化浸出动力学及影响因素

贵金属溶解的电化学特性
阳极：Au +2CN-- e = Au(CN2)阴极：O2+2H2O+2e = H2O2+2OH电化学机理与纯化学过程机理间的基本差 别在于：在电化学腐蚀条件下，金属与反 应剂相互作用的总反应，可分为两个独立 的反应过程，见下图。
（1）阳极过程：金属以络离子形态进入溶液，并 释放出电子； （2）阴极过程：用某些氧化剂，吸收多余电子。 在氰化过程中用氧作起去极作用。 ➢ 金属表面阳极区和阴极区的微观划分，是腐蚀电 化学机理与普通电化学机理的另一区别。 ➢ 金属表面分为阳极区和阴极区，乃是由于其表面 的不均衡性所致。即使是在纯金属，其表面也不 均衡，因为其晶格结构总是有缺陷的。
上节回顾
氰化法提金的腐蚀论？ 氰化浸出试剂有哪些性质？
本节内容
理解氰化浸出动力学 掌握氰化浸出的影响因素
氰化浸出的动力学
氰化物水溶液浸出贵金属的过程是个多相反应过程。 反应速度受多相反应的普通规律的制约。 ➢ 反应过程 正扩散：溶于水中的气体氧和氰根向固体金粒表面 的对流扩散。扩散到金粒表面的CN-和O2被吸附； 被吸附的CN-和O2与金粒表面进行化学反应， 阳极区： Au+形成Au(CN)2阴极区：O2得到电子形成H2O2和H2O； 新生成的Au(CN)2-、 H2O2和H2O从金粒表面脱附。
浓度， 并且尽量保持[CN ] /[O2 ]的比值在6左右时， 才能达到理想的浸出效果。
贵金属溶解的电化学特性
贵金属与氧和氰化物离子相互作用是金属或 其合金与溶剂直接作用生成某种络合离子而 溶解，该过程不是纯化学过程，而是电化学 腐蚀过程。研究表明，金、银在氰化物溶液 中的溶解是短路原电池作用的结果，其中一 个电极是金粒，另一个电极是其中镶金粒的 某导电矿物。
]
4DO2 [O2 ]
1
2
A
D CN
[CN
]
K1[CN ]
说明: 当氰化物浓度低时, 金的浸出速度取决于氰化物浓度。
(2)当氧的浓度相对于氰化物浓度很低时， 可省去分母第二项， 即
T
2
A
D CN
DO2
[CN
]
[O2
]
D CN
[CN
]
2
ADO2 [O2 ]
K2[O2 ]
说明:当氧浓度远低于氰化物浓度时， 金的溶解速度取决于氧的浓度。
[CN ] [O2 ]
4
2.76 105 1.83105
6
说明： 矿浆或溶液中的氰根和氧的浓度比值达6左右时， 可使金的溶解速度
达到极限值， 单独增加其中之一的浓度也不可能再增加金的溶解速度。
许多实验数据表明:
(1)[CN ] /[O2 ]在4.6 ~ 7.4之间， 浸出效果最佳， 这与理论计算值是相符合的。 (2)要增加氰化物溶液中的溶解速度， 必须同时增加氰根和氧在水溶液中的
➢ 浸出作业中充入大量的氧气，同时也带入 大量的CO2，从而形成H2CO3而消耗碱。
为使矿浆pH值保持稳定，需加入CaO使其浓度维 持在0.01％---0.03％范围内。
4.1 矿浆pH值
（三）保持适宜pH值，防止HCN的生成
当pH≥10时，几乎所有的氰化物都以CN-的形式存在。 随pH值的减小，氰化物主要以HCN形式存在；当pH<7 时，几乎所有的氰化物都以HCN形式存在。氰化物被酸 消耗掉，并放出剧毒的HCN气体。
2 dt
dt
即： 1
2
DCN
A2
[CN
]
2
DO2
A1[O2 ]
因为与水接触的金属总面积A A1 A2， 代入得：
金的溶解速度T
2
A
D CN
DO2
[CN
][O2
]
D CN
[CN]Βιβλιοθήκη 4DO2[O2
]
}
(1)当氰化物浓度相对于氧的浓度很低时，
可省
去D CN
[CN
]，
即
T
2
A
D CN
DO2
[CN
]
[O2
(3)当金的溶解速度即取决于[CN
]又取决于[O2
]时,即
:
当D CN
[CN
]
4DO2
[O2
]，
[CN ] 4 DO2 ， 此时溶解速度达到极限值。
[O2 ]
DCN
例如:已知18 ~ 27℃之间O2与CN 扩散系数的平均值分别为2.76105 cm2 / s
和1.83105 cm2 / s， 则
➢逆扩散
脱附的产物向溶液内部扩散。 研究结果表明：化学反应、吸附和脱附的速度是 很快，而正、逆扩散速度较慢，所以氰化浸出速 度受扩散过程控制。 O2和CN-向金粒表面的正扩散是由浓度差引起的， 它服从于菲克定律。
d[CN ] dt
DCN
A2{[CN ] [CN ]i}
d[O2 ] dt
DO2
A1{[O2 ] [O2 ]i}
d[CN dt
]
和
d[O2 dt
]
—
—CN
和O2的正扩散速度，mol
/ s；
D CN
和DO2
— —CN 和O2的扩散系数，cm
2
/ s；
[CN ]和[O2 ] — —溶液内部CN 和O2的浓度，M；
[CN ]i 和[O2 ]i — —金表面处CN 和O2的浓度，M；
贵金属溶解的电化学特性
经试验证实了这种机理： （1）当导线接通瞬间，检流计指针偏向一边，表明有电流自
金片向黄铁矿流过，但时间不长就消失了。 （2）向黄铁矿鼓入氧气，则重新有电流通过直到停止氧为止。 试验证明了氧在氰化液中的作用，金在电极上释放电子，金 被氧化成[Au(CN2)]ˉ，析出的氧在黄铁矿表面吸收电子，还 原为过氧化氢(H2O2)。
A2和A1 — —阳极区和阴极区的表面积，cm 2；
— —能斯特界面层的厚度，cm。
[CN ]i 和[O2 ]i 趋于零（ 原因？），
d[CN ] dt
DCN
A2[CN ]
d[O2 ] dt
DO2
A1 [O 2 ]
则有：
当反应达平衡时， 金的浸出速度：
T 1 d[CN ] 2 d[O2 ] mol / cm2 s
4 影响氰化浸出的因素
➢ 矿浆pH值 ➢ 氰化物和氧的浓度 ➢ 温度 ➢ 粒度与形状 ➢ 矿浆粘度
4.1 矿浆pH值
（一）浸出适宜的pH值
在生产实践中，必须保持矿浆pH值在10.5-11.0 之间。碱量过大，pH值超过12，浸出率会降 低；碱量太少，当pH值小于9时，浸出率明显 下降。
4.1 矿浆pH值
（二）矿浆pH值波动原因
➢ 原矿成分
矿石中常含有硫化矿，它们被氧化后生成一些耗碱 物质。例如黄铁矿（FeS2），白铁矿（FeS2），磁 黄铁矿（FenSn+1）等矿物氧化，可生成H2SO4、 H2SO3、Fe(OH)3等而消耗碱。
➢ 生产用水
若水中含有某些酸，金属离子均可使矿浆中的OHˉ 降低。
4.1 矿浆pH值