5_氰化过程的物理变化

溶解质量 /mg 需用时间/min 氰化物＋氧气 5~10 15 氰化物＋过氧化氢 30~90 180
金10 银5
反应:
2Au+4NaCN+H2O2 =2NaAu(CN)2+2NaOH



为一缓慢过程 大量过氧化氢时，会将氰根氧化为对金不起 作用的CNOCN- +H2O2=CNO-+H2O 在金的浸出过程中，主要按生成H2O2反应进 行，即金在氰化物溶液中除生成Au(CN)2-外， 还生成H2O2。
2V Au A2 DCN [CN ]


令阴、阳极的总面积A为： A=A1+A2 2VAu VAu = 2D [O ] + D [CN ]
O2 2
CN

金的溶解速度VAu为
VAu
{DCN [CN ] 4 DO [O2 ] }
2
2 ADO2 [O2 ] DCN [CN ]

2
2 ADO2 [O2 ] DCN [CN ]
分别对[CN-]和[O2 ]进行微分，并令
dVAu 0 d [CN ]
dVAu 0 d [O2 ]

则有：
DCN [CN ] 1 ( DCN [CN ] 4DO2 [O2 ])
4 DO2 [O2 ] ( DCN [CN ] 4 DO2 [O2 ])
在0.25%KCN溶液中金的溶解速度与温度的关系

5.3.4 金粒的大小和形状 5.3.5 矿浆粘度 氰化矿浆的粘度会直接影响氰化物和氧的扩 散速度，并且当矿浆粘度较高时，对金粒与 溶液间的相对流动会产生阻碍作用 5.3.6 金粒表面的薄膜 ⑪ 硫化物薄膜 ⑫ 不溶性氰化物膜 ⑬ 黄原酸盐膜



金银在氰化物溶液中的溶解本质上是一个电 化学腐蚀过程
在阳极区： 2Au(CN)2- +2e =2Au +4CN
在阴极区： O2+2H2O+2e=H2O2+2OH总的反应为： 2Au +4CN-+O2+2H2O＝2Au(CN)-2 + H2O2+2OH-


金氰化反应的速度常数k与温度T的关系
250C时，金的电位方程（能斯特方程 ） 为：

E=1.69＋0.059lgαAu+ 金属金与Au(CN)-2 构成的半电池反应为： Au(CN)-2 +e =Au +2CNRT Au( CN ) 0
E Au( CN ) / Au E
2 Au ( CN ) 2 / Au

F
8）pH<9.4时，氰化物主要以HCN 存在，在pH>9.4时则主要以CN-存 在；

9）强氧化剂的存在能将CN-氧化，增加氰 化物的消耗； 10）锌能从氰化液中置换出金。
5.2 氰化过程动力学


金的动力学实质上是电化学溶解过程 2Au+4NaCN+2H2O+O2=2NaAu(CN)2+2Na OH+H2O2 对于银的溶解，同样可以写出类似的反应式 金、银在氰化物溶液中的溶解速度

5.3.2 搅拌

溶金过程在大多数情况下都具有扩散控制 的特征。因此，所有加速CN-与O2 扩散的因素， 都应当是强化氰化过程的可能途径。

5.3.3 温度 两个方面影响氰化过程，一方面提高温度将导 致氰根和氧气扩散系数增大和扩散层减薄；另 一方面会降低氧的溶解度从而降低溶液中氧的 浓度。


d [CN ] DCN dt
A2[CN]
在阴极区，O2 向阴极表面扩散的速度为
d [O2 ] DO2 A1([O2 ]-[O2 ]0) dt
DO2 －O2 的扩散系数 [O2 ]－扩散层外（本体）O2 的浓度 [O2]0－扩散层内O2 的浓度 A1 —阴极区的面积


化学反应很快，在扩散层内[O2 ]0→0，则有
4）在pH<9~10时， Au(CN)2-,Ag(CN)2-配离 子的电位随着pH的上升而直线下降，在此范 围内，提高pH，对溶解金银有利，但当 pH>9~10后，pH对电位的影响较小；



5）氰化物溶金的曲线⑨及下方的平行曲线说明， 在pH相同时，金配离子的电极电位，随着配离子 活度降低而降低。银也具有同样的规律; 6）O2 /H2O线在金线、银线之上，说明O2 是溶解金银的良好氧化剂； 7）溶金半电池与O2 /H2O组成的原电池， 在pH=9~10的电位差最大，也就是ΔG0的负值 最大，反应进行最彻底，故氰化控制pH在9~10 间；
第5章 氰化浸金
矿石中金的提取方法： 重选 混汞， 湿法冶金 细粒金

重选法和混汞属于物 理方法，适合于提取 粗颗粒金
湿法冶金主要过程包括两个方面：

溶解（氧化、化学溶解） 沉积（电沉积、置换、沉淀）

氰化法演变史：




1782年 斯 奇 尔 （ Scheele ） 在 实 验 室 中 制 备 了 KAu(CN)2 KAg(CN)2 1805年 哈根（Hagen）提出金在氰化钾溶液中溶解的 事实 1843年 巴格拉齐昂（Barparuoh）发表了KCN溶金的 研究工作，并指出氧气对溶解金、银有利。
Me T（0C）
Au
25
25 25
1.28
0.27 1.28 9.55 4.35
6.0
1.3 8.8 56.0 25.0
4.69
4.86 6.8 5.85 5.75
Ag
24 24
5.3氰化速度的主要影响因素

5.3.1 氰化物浓度和氧浓度 氰化过程中[CN]/[O2 ]的比例为6时有利于 浸出，在室温和常压下，浸金游离氰化钾 的最佳浓度为0.01%，溶银为~0.02%。 但实际上工业上大多采用氰化物的浓度为 0.02~0.05%或更浓一些。这是因为矿石 含有可与CN-作用和可以与氧气作用的伴生 矿物，使氰化物和已溶解在溶液中的氧气 无益地消耗在这些副反应上。
0.03 0.0175
平均值



如果DCN和DO2 都取平均值，则： DCN＝1.83×10-5cm2/sec DO2 =2.76×10-5cm2/sec 平均值比为：
DO2 DCN 2.76 10 1.5 5 1.83 10
5

CN- 、O2浓度的最佳比值为：

[CN ] 4 1.5 6 [O2 ]


(6-3)

工业上常用的强氧化剂（例如硝酸）的电位都比它低，因而都不 能使金氧化。
金能与许多配体（如氰根，氯离子等）形成 配合物，

Au+ + 2CN- =Au(CN) 稳定常数为：
2
-
(6-4)


Au( CN ) Au

2
2 CN
10
38.75
当溶液中有CN- 存在时，Au+ 的活度（αAu+） 急剧降低。

1
上述两式相比，有：
DCN [CN ] 1 4 DO2 [O2 ]

即：
DO2 [CN ] 4 [O2 ] DCN

氰根和氧气的有关扩散系数数值
T 18 25 27 KCN(%) DCN/(10-5cm2/s) 1.72 2.01 1.75 1.83 DO2(10-5cm2/s) 2.54 3.54 2.20 2.76 DO2 /DCN 1.48 1.76 1.26 1.5
ΔG0=-87815J K＝2.47×1015 反应： 2Au+4CN-+H2O2 =2Au(CN)-2+2OHΔG0=-299150J K＝2.74×1052
解接 金近 银工 业 条 件 位 －下 的 图 氰 化 物 溶 系液 电溶 Au(Ag) CN-―H2O
-pH
pH和pCN的关系可用下式换算：
lgk=-3.432
762 T

相应的活化能为 15kJ/mol，说明氰化过 程属于典型的扩散控制过程 在阳极区，CN-向金表面扩散的速度为： d [CN ] DCN A2 ([CN ] [CN ]0 ) dt
DCN-－CN-的扩散系数 δ－扩散层的厚度


[CN]－扩散层外（本体）CN-浓度 [CN]0－扩散层内CN-的浓度 A2 —阳极区的面积 由于化学反应速度很快，所以[CN]0 →0， 则有
1846年 埃尔斯纳（Elsner）发表了一篇实验报告，指 出金有氰化物溶解必须要有氧气
有关的反应式为： 4Au+8KCN+2H2O+O2=4 KAu(CN)2+4KOH
5.1 氰化过程热力学

5.1.1热力学 金银在氰化物溶液中的溶解，曾经提出了许多理论，现普遍认为 金银(Me)的氰化可以写成下列两个反应： 2Me+4NaCN+2H2O+O2=2NaMe(CN)2+2NaOH+H2O2 (6-1) 2Me+4NaCN+H2O2 =2NaMe(CN)2+2NaOH 在水溶液中，金的标准电位非常高。 Au+ + e =Au E0=1.69V (6-2)
游离CN-浓度很低时
V Au 2 ADO2 [O2 ]DCN [CN ]
4 DO [O2 ]
2

即

V Au
ADCN [CN ] 2

游离CN-浓度很低时，金的溶解速度只随CN-浓 度的增加而增加 游离CN-浓度很高时，第二项可忽略，则有：
VAu 2 ADO2 [O2 ]DCN [CN ]