5.氰化过程的物理化学

相当于 NaCN浓度为 0.01% 。
8
5.3 工业条件下影响氰化速度的因素
5.3.1 氰化物浓度和氧浓度
5.3.2 搅拌
5.3.3 温度 5.3.4 金粒大小和形状 5.3.5 矿浆粘度度的影响 5.3.6 金粒的表面薄膜
9
5.3.1 氰化物浓度和氧浓度
1、矿浆中氰化物的浓度
最佳浓度约为0.01%，但实际中为了消除杂质干扰 一般为：0.02%～0.05%或更浓。
特 粗 粒 金 多以混汞、重选法浮 、选法预回收； 粗 粒 金 细 粒 金 经磨矿、焙烧等呈体 单解离或暴露则可氰浸 化溶。 微 粒 金
纯 金 表 面 最 易 溶 解 ； 金易 溶 解 。 被 副 产 物 薄 膜 包 裹 的 不
浑圆状、片状、脉状或树枝状、内孔穴及其他不规则形状中浑圆状的金最难溶。
6
反应达到平衡时：
V Au A DO2 1 A DCN ＝ [CN ] ＝ 2 [O2 ] 2

DO2 [CN ] ＝4 [O2 ] DCN
金的溶解速度最大。
表2 氰根和溶解氧的扩散系数
温度 ℃ 18
25 27 平均值
KCN % —
0.03 0.0175
DCN- cm2/s 1.72×10-5
e. 浸出金银所消耗的氰化物
理论上： 1 g Au — 需 0.5 g NaCN；
f. 机械损失 跑、冒、滴、漏、固液分离、洗涤等作业的损失。 氰化作业中，氰化物的用量一般为理论量的 20~200倍。
11
3、氧浓度
耗大量的O2； 伴生组分的氧化分解消 氰化过程中， 很少量的O2。 金银的氰化溶解只消耗
砷锑矿物对金银氰化过程极为有害，表现在二方面：
(1) 砷锑硫化物在碱性氰化 液中分解，消耗矿浆中 的CN 和O2； 表面形成薄膜，阻碍金 粒继续溶解。 ( 2) 分解生成的产物在金粒
图5-1 氰化法溶金的电位—pH图
4
5.2 氰化过程动力学（电化学腐蚀）
阴极区
阳极区
图2 金在氰化物溶液中的溶解
5
氰化溶解的速度主要取决于：
溶 液 中O2 的 扩 散 速 度 ； 溶 液 中 CN 的扩散速度。
V Au
{ DCN [CN ] 4 DO [O2 ]}
2.01×10-5 1.75×10-5 1.83×10-5
DO2 cm2/s 2.54×10-5
3.54×10-5 2.20×10-5 2.76×10-5
DO2 / DCN1.48
1.76 1.26 1.50
7
[CN ] 2.76 105 ＝ 4 ＝ 6 5 [O2 ] 1.83 10
22
(2) 铜矿物
与CN 作 用 的 ： 金 属 铜 、 氧 铜 化、 氢 氧 化 铜 、 碳铜、硫化铜等； 碱 式 酸 生 成 铜 氰 络 合 物 ： Na2Cu(CN ) 3 、Cu2 (CN )2 、Cu2 (CNS ) 2 等
23
(3) 砷、锑矿物(极有害)
4 Au O2 (溶 解) 8CN 2 H 2O ＝ 4 Au(CN ) 4 OH 2
E o＝ 0.401 V E o＝ - 0.61 V
o G298 ＝ 154.77kJ o G298 ＝ - 235.42kJ o G298 ＝ - 16.6 kJ
——————————————
在氰化过程中：
第 一 类 ： 不 与 CN 作 用 ； CN 和 O2 作 用 ， 消 耗 CN 、O2 ； 第 二 类 ： 大 部 分 可 与 第 三 类 ： 与 CN 和 O 作 用 ， 消 耗 CN 、O2 。 2
21
(1) 铁及铁矿物
不 与CN 作 用 的 ： 氧 化 铁 矿 物 ； 矿磁 铁 矿 、 针 铁 矿 、铁 菱矿 、 硅 酸 铁 等 ； 如 ： 赤 铁 、 ； (1) 硫 化 铁 矿 及 其 氧 化 产 物 与CN 作 用 的 ： 矿磁 黄 铁 矿 等 ； 如 ： 黄 铁 矿 、 白 铁 、 ( 2)磨 矿 过 程 中 混 入 矿 浆 铁 的粉。
常温、常压下，水中的 O2 浓度为 5～10 mg/L。
帕丘卡槽 ( 空气搅拌浸出槽 )
的矿浆中 O2 浓度比机械搅拌 槽中高 2 ~ 3 倍。
氰化槽中矿浆含氧量与充气时间的关系
12
5.3.2 搅拌
加强搅拌能加强氰根及氧的扩散，因此可以大大强化氰化过程。
5.3.3 温度
提高温度会增强扩散但同时减低氧的浓度，以及污染环境， 特别是降低浸出液的纯度，增加氰化物损耗。
auau105610261026常压室温下空气饱和的氰化液中53工业条件下影响氰化速度的因素531氰化物浓度和氧浓度532搅拌533温度534金粒大小和形状535矿浆粘度度的影响536金粒的表面薄膜531氰化物浓度和氧浓度101矿浆中氰化物的浓度最佳浓度约为001但实际中为了消除杂质干扰一般为
第 5章
其它矿物
6.6
氰化物溶液的疲劳
伴生组分在氰化过程中的行为
含金银的矿物的伴生组分：
石英、硅酸盐； 第 一 类 ： 氧物 、 硫 化 物 、 硫 酸、 盐氢 氧 化 物 等 ； 第 二 类 ： 各 种 贱 金 属 化 第 三 类 ： 矿 石 碎 、 磨 程 过中 带 入 的 铁 粉 等 ；
o G298 ＝ - 406.7kJ
K ＝ 1.82 1071
金的反应以第一阶段反应为主，但仍然很容易自发进 行，而银则是两个阶段都彻底进行。
3
1、氰化物溶液是金、银的良好溶剂和络合物。 2、反应线9、10在线1和2之间的水稳定区。 3、金的络合物离子比银的稳定，溶金比银容易。 4、pH 9-10时9与1、3的垂直距离最大，溶解最 为有利。 5、9及其下边平行线说明，络离子活动低电极电 位低。容易反应。 6、9和10线在1和3线下，氧和双氧水都是推动溶 解的氧化剂。 7、低浓度9线与2线相交的区域表示溶解产生氢气， 其它范围则是络合金被还原。 8、线15表示用强氧化剂（双氧水）时氰基的氧化。 9、线11表示生成剧毒的HCN。
——————————————
o G298 ＝ - 300.46kJ
2 Au H 2O2 4CN ＝ 2 Au( CN )2 2OH
K ＝ 4.36 1052
2
(2) 一步溶金反应
O2 ( g ) 2 H 2O 4e ＝ 4OH 2 Au 8CN - 4e ＝ 4 Au(CN ) 2 ）O2 (溶 解) ＝ O2 ( g ) ——————————
13
85℃最大
金浸出速度与矿浆温度的关系 (0.25%KCN液)
因此，综合而言一般为室温浸出。
14
5.3.4 金粒大小和形状
495 m ( 1) 特 粗 粒 金 75 495 m ( 2 ) 粗 粒 金 金粒的分级： 37 75 m ( 3 ) 细 粒 金 37 m ( 4 ) 微 粒 金
15
5.3.5 矿浆粘度的影响
高土 之 类 的 粘 土 矿 ； 原 生 矿 泥 ： 矿 床 中 的岭 矿泥 包括 输破 碎 、 磨 矿 等 次 生 矿 泥 ： 矿 石 在 运、 过 程 中 产 生 的 矿 泥 。
使矿浆粘度 ； 矿 泥 的 不 良 影 响 ： 使浸出剂扩散速度 ； 。 使浸出金的速度
[CN ] ＝ 6 时 ， V Au 最 大 ； 理论上： [O2 ] 即： CN ] 实 验 证 实 ：[ ＝ 4.6 ~ 7.4 时 ， V Au 最 大 。 [O2 ]
常压、室温下，空气饱和的氰化液中，
[O2 ]＝ 8.2 mg / L ＝ 0.26 103 M 应使 [CN ]＝ 6 0.26 103 ＝1.56 103 M，
5.1 5.2
氰化过程的物理化学
氰化过程热力学 氰化过程动力学
5.3
5.4
工业条件下影响氰化速度的因素
氰化物水解和保护碱
1
5.1 氰化过程热力学
氰化物溶液溶解金银的机理：
(1) 金溶解反应分两步完成： 第一阶段：溶金、产生 H2O2：实际占85%
O2 ( g ) 2 H 2O 2e ＝ H 2O2 2OH E o＝ - 0.145 V E o＝ - 0.61 V 2 Au 4CN - 2e ＝ 2 Au(CN ) 2 ）O2 (溶 解) ＝ O2 ( g ) ——————————
2
2 A DCN DO2 [CN ] [O2 ]
V 反应速度； A 固液相接触面积； D 扩散系数； δ 扩散层厚度。
1 A DCN 当 [ CN ] 低 时 ， V ＝ [ CN ] ＝ K [ CN ]； Au 1 2 A DO2 当[CN ]高 时 ， V Au ＝ 2 [O2 ] ＝ K 2 [O2 ]；
用量维持pH˃9.4，过多影响沉淀金。生成中一般CaO 0.03-0.05%； 保护碱还可以中和氰化过程中产生的硫酸、碳酸；
使亚铁离子转化成氢氧化铁沉淀，减少氰基消耗。
此外，还能起絮凝剂的作用。
第6章 氰化物溶液与伴生矿物的作用
6.1
6.2 6.3
铁矿物
铜矿物 砷、锑矿物
6.4
6.5
锌、铅、汞矿物
o G298 ＝ 27.98kJ o G298 ＝ - 117.7 kJ o G298 ＝ - 16.6 kJ
—————————————— K ＝ 4.17 1018
o 2Au O2 (溶 解) 4 CN 2 H 2O ＝ 2 Au(CN ) G298 ＝ - 106.24kJ 2 H 2 O2 2OH
第二阶段：H2O2再用于溶金：实际占15%
H 2O2 2e ＝ 2OH
）2 Au 4CN - 2e ＝ 2 Au( CN )2
E o＝ - 0.947 V E o＝ - 0.61 V
o G298 ＝ - 182.75 kJ o G298 ＝ - 117.7kJ
——————————
2、氰化物的消耗 a. 氰化物的自行消耗，生成CO32-和NH3。 b. 氰化物水解。
氰化液中[CN－]和[HCN]的10 比值与pH值的关系
c. 伴生组分消耗氰化物 铜矿物、硫化铁矿物、砷锑矿物等及其分解产物与CN－反应； d. 氰化矿浆中应保持一定的 [CN－] 剩余浓度
液 随 比增加， NaCN 的 消 耗 也 增 加 。 固
一般，对搅拌浸出的矿浆：
含 量 宜 30% ~ 33%； 矿 泥 含 量 少 时 ， 矿 浆 固 含 量 宜 20% ~ 25%。 矿 泥 含 量 高 时 ， 矿 浆 固
16
5.3.6 金粒的表面薄膜 金粒表面的薄膜会钝化氰化过程。 1、硫化物薄膜
金表面易生成硫化亚金薄膜。
2、过氧化钙薄膜 石灰做保护碱过量时与双氧水生成不容性膜。 3、不溶性氰化物膜 难溶的金属氰化物膜（过多铅盐及铜）。
4、黄原酸盐薄膜
超过0.4ppm时就生成难溶膜。要用浓密机或过滤机脱药。
5.4 氰化物水解和保护碱
氰化物是弱酸和强碱生成的盐。溶解时会发生水解。 CN- + H2O = OH- + HCN↑ 结合水的离子积可以得到氰化钠的水解率。在0.01%时，水解7.6%
18
在有碱存在下氰化钠的水解率会大幅度抑制，如表5-3所示， 加受水解分解，故称为保护碱。
雌 黄( As 2 S 3 ) 易溶于 CN OH 中 ； 雄 黄( AsS ) 砷 的 存 在 形 式 常 为 毒 砂 ( FeAsS ) 难 溶 于 CN OH 中， 后产 物 会 消耗 CN 和O２； 但 氧 化 的 锑 的 常 见 矿 为 ： 辉 锑 ( 矿 Sb2 S 3 )， 不 直 接 与 CN 起 作 用 ， 但 溶 碱 于 后 的 产 物 会 消 耗 CN 和O2。