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长石对氰化浸金的影响研究 ① 韩佳宏1,2, 李晓安1, 孟宇群3, 代淑娟1, 刘 辉1 (1.辽宁科技大学 化学工程学院,辽宁 鞍山 114051; 2.朝阳师范高等专科学校,辽宁 朝阳 122000; 3.中国科学院 金属研究所,辽宁 沈阳 110016) 摘 要 采用电化学试验及表面分析手段研究了不同粒级长石对氰化浸金的影响。 结果表明,长石减弱了金表面钝化膜的生成, 加快金的溶解速率,且粒级越细,促进作用越明显;长石粒级越细对溶液中金的吸附率越大,降低了金的回收率;部分金的氰化络合 物紧密吸附于长石表面,产生了“劫金”现象。 研究结果可为提高同类金矿中金的浸出速率及浸出率提供理论依据。 关键词 金; 线性扫描伏安法; 氰化浸金; 电化学; 长石; 劫金 中图分类号 TD953文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2020.03.021 文章编号 0253-6099(2020)03-0079-04 Influence of Feldspar on Cyanide Leaching of Gold HAN Jia-hong1,2, LI Xiao-an1, MENG Yu-qun3, DAI Shu-juan1, LIU Hui1 (1.School of Chemical Engineering, University of Science Technology of Liaoning, Anshan 114051, Liaoning, China; 2.Chaoyang Teachers College, Chaoyang 122000, Liaoning, China; 3.Institute of Metal Research, Chinese Academy of Science, Shenyang 110016, Liaoning, China) Abstract The influence of feldspar with different particle sizes on cyanide leaching of gold was studied by means of electrochemical testing and surface analysis. The results show that feldspar can weaken the formation of passivating films on the gold surface and accelerate the dissolution rate of gold. With the finer particle size, the feldspar will bring in more obvious acceleration effect. Besides, the feldspar with finer particle size shows a higher adsorption rate of gold from the solution, thus reducing the recovery rate of gold. As a result, part of the gold cyanide complex is closely adsorbed onto the surface of feldspar, leading to the phenomena of “preg-robbing”. This research can provide a theoretical basis for improving leaching speed and leaching rate of gold in similar gold mines. Key words gold; linear sweep voltammetry; cyanide leaching of gold; electrochemistry; feldspar; preg-robbing 氰化浸金工艺具有生产成本低、稳定性高和对矿 石适应性好等优点,在黄金提取中占据重要地位[1]。 含硅矿物在氰化浸出时会生成羟基化胶体等物质,产 生“劫金”现象[2]。 硅酸盐矿物和黏土矿物吸附带有 负电荷的胶体金[3]。 黏土矿物对碱性氰化溶液中金 的吸附为“包裹”作用。 高岭石晶体边缘通过化学作 用对金的络合离子吸附[4-5]。 硅酸盐在氰化浸出中消 耗氰化物,增加浸出剂用量[6]。 长石是地表岩石最重 要的造岩矿物[7],也是金矿石中常见的脉石矿物,在 氰化浸金过程中,长石的存在,会改变氰化浸出环境, 影响金的浸出效果。 本文采用电化学试验及表面分析 手段研究了不同粒级长石对氰化浸金的影响。 1 试 验 1.1 试验材料 试验用长石取自湖北省黄冈市英山大别山矿业开 发有限公司,采用 X 射线衍射分析样品中的矿物组 成,结果见图 1。 由图 1 可以发现,长石在 XRD 图中 具有明显的特征峰,其他矿物由于含量极低,在 X 射 线衍射结果中未能体现。 采用 X 射线荧光光谱(XRF)测定长石单矿物的 化学成分及含量,结果如表 1 所示。 ①收稿日期 2020-01-13 基金项目 国家自然科学基金(51574146) 作者简介 韩佳宏(1989-),男,辽宁朝阳人,讲师,博士研究生,主要从事金矿选冶理论与新技术研究。 通讯作者 代淑娟(1967-),女,辽宁新民人,教授,博士,主要从事难处理金选冶及菱镁矿选矿研究。 第 40 卷第 3 期 2020 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.40 №3 June 2020 5030107090 2 / θ ; 6; 图 1 长石的 XRD 分析图谱 表 1 长石 X 射线荧光光谱分析结果(质量分数) / % H2ONa2OMgOAl2O3SiO2SO3K2O 0.044.150.1217.4267.280.02410.22 TiO2Fe2O3 CuO As2O3Rb2O SrOCaO 0.0170.3740.0040.0030.0520.0020.214 由表 1 可知,长石样品中主要含有 SiO2、Al2O3、 K2O、Na2O,长石的特征元素含量大,同时其杂质元素 含量很小,纯度较高。 结合 XRD 分析及 XRF 分析结 果,此长石满足试验对单矿物的纯度要求。 1.2 仪器设备及药剂 金电极由金粉(99.99%)制成 Φ3 mm 6 mm 的 圆柱状,通过导电含银树脂镶嵌在带有螺纹的套筒内, 外围覆盖环氧树脂所构成。 金电极转速可调,每次试 验结束,依次用 10 μm 金相砂纸、1.0 μm、0.3 μm 和 0.05 μm 氧化铝粉对电极表面进行抛光,并进行超声 清洗,使电极表面产生镜面光泽。 参比电极选择饱和 甘汞电极(SCE),对电极采用铂电极。 电化学工作站 采用荷兰 IVIUM 公司生产的 Vertex One EIS,电化学 测试采用三电极体系,电极型号为 ATA-1B 型旋转圆 盘电极。 将金电极、饱和甘汞电极(SCE)和铂电极共 同放置于含有电解质的电解槽(容积为 50 mL)内。 原 子吸收光谱仪型号为 AAnalyst 200,由美国 Perkin- Elmer 公司制造。 试验主要药剂有 KCN(沈阳市试剂二厂,分析 纯),NaOH(天津市恒兴试剂,分析纯),KNO3(西陇化 工股份有限公司,分析纯)。 1.3 试验方法 1.3.1 长石对金氰化溶解的电化学研究方法 采用线性扫描伏安法研究 Au-Si 体系中的电极过 程动力学特性。 控制电极电位以恒定的速度变化,即 dE/ dt 为常数,同时测量通过电极的电流就可得到线 性扫描伏安曲线,在阳极极化过程中,扫描速率为 1 mV/ s,所得电流密度曲线可用于判断金的溶解特性。 在碱性条件下,浸出剂为 KCN,在电解质 0.1 mol/ L 的 KNO3中分别加入不同粒级的长石,以确定不同粒级 的长石对金溶解的电化学影响。 1.3.2 长石对金的吸附试验 电化学试验后产品经过离心固液分离,利用原子 吸收法测定上清液中金的浓度,通过计算确定不同粒 级长石对溶液中金的吸附率,判断不同粒级长石对金 吸附的规律及影响。 吸附率计算式如下 η = C1 - C 2 C1 100%(1) 式中 η 为吸附率;C1为常规氰化浸金的金浓度;C2为 加入长石吸附后的金浓度。 1.3.3 长石吸附金的表面形貌分析 使用蔡司 ZEISS ��IGMA HD 场发射扫描电子显 微镜表征试样微观形貌,与 X 射线能谱仪(EDS) 结 合,分析样品中元素种类与质量分数。 在干净的样品 台上首先将粉末样品粘附在导电胶带上,吹走未粘贴 在导电胶上的样品,在样品表面喷镀上 Pt,喷镀时间 为220 s,测试扫描电压15 kV,然后放进仪器内观察长 石与氰化浸金溶液作用后的吸附结构和含量等情况。 2 结果与讨论 2.1 不同粒级的长石对氰化浸金反应速率的影响 在 KCN 浓度 0.02 mol/ L、长石用量 0.017 g、pH≈ 11.0、温度 20 ℃、电极转速 500 r/ min 的条件下,考察 不同粒级长石对金阳极溶解的影响,氰化浸金体系下 金溶解的线性伏安曲线如图 2 所示。 E vs SHEV 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.6-0.7-0.5-0.4-0.2-0.1-0.30.00.1 45,A m-2 ; -0.250.15 mm; -0.150.075 mm; -0.0750.053 mm; -0.0530.044 mm; -0.044 mm; 图 2 金电极在不同粒级长石体系下的线性扫描伏安曲线 由图 2 可知,在-0.7 ~ 0 V 电位区域中,金的阳 极溶解极化曲线均出现了一个电流峰。 在电流峰的 左侧,金阳极溶解电流密度随电极电位升高而提高, 在电位-0.18 V 附近时电流密度达到最大值,即在该 电位条件下,氰化浸金速率最快;而当电极电位高于 峰值电位时,电流密度随电极电位升高而下降。 这 是因为金阳极溶解过程中产生的中间产物 AuCN 配合 08矿 冶 工 程第 40 卷 物在电极表面形成了覆盖层[8],表面形成的无穷直线 链AuCNAuCN降低了晶状 AuCN 的可溶 性,使电极表面发生了钝化现象,阻碍了反应的进 行[9]。 在电流峰的左侧,金发生活性溶解的速率大于 钝化速率;而在电流峰的右侧,金表面钝化现象逐渐增 强。 添加了长石的金表面膜层的峰电流对应的溶解电 位几乎没有变化;在-0.25 mm 粒度范围内,随着长石 粒级减小,金发生溶解的起始电位越低,金阳极溶解所 受阻力减小,金电极表面膜层溶解峰电流密度由常规 氰化浸出时的 1.60 A/ m2增加到 1.95 A/ m2,提高了金 的溶解性能,活性溶解区间明显变宽,增大了溶解电流, 即加快了金的溶解速率。 另外,未溶解的长石颗粒与旋 转金电极之间有摩擦力的作用,破坏了金电极表面的钝 化膜,使其较易脱落,同时,强化了 CN-、O2和[Au(CN)2]- 的扩散,金电极钝化减缓,有利于金的进一步溶解。 2.2 长石粒级对氰化浸金吸附率的影响 产物经过离心固液分离,通过原子吸收分析液相 中金离子的浓度变化,由式(1)计算出长石对溶液中 金的吸附率,判定不同粒级的长石表面活性。 不同粒 级长石对氰化浸金吸附率的影响如表 2 所示。 表 2 不同粒级长石对金的吸附率 粒级/ mm吸附率/ % -0.25+0.15 0.18 -0.15+0.075 1.70 -0.075+0.053 2.94 -0.053+0.044 4.08 -0.044 5.80 由表 2 可以发现,在-0.25 mm 粒度范围内,长石粒 级越细,长石对氰化物溶液中金的吸附率越高。 这是因 为长石粒级越细,表面积增加,长石表面产生了大量的 点缺陷,同时长石水解作用增强,析出 SiO2呈胶体溶 液或形成蛋白石(SiO2nH2O),以及大量的 SiOH 和 SiOSi,部分可形成难溶于水的高岭石,其中析 出的 SiO2胶体及溶液中的 SiOH、SiOSi 与金的 络合物吸附,可能均为单层覆盖和多层吸附相结合的 吸附模式与文献[10]的研究结果一致。 长石与氰化 金溶液能够发生吸附,即说明氰化浸金的过程中有部 分长石会吸附已经溶解的金,降低了金的回收率。 文 献[11]发现在研磨机械活化作用下,石英与氰化浸金 溶液中的金有强烈的吸附作用,这种作用随着研磨细 度增加而增强。 文献[12]对斜长石吸附金的机械活 化规律进行了研究,发现随着斜长石磨矿细度增加,研 磨作用对斜长石有机械活化作用,促进了斜长石对金 溶液中金的吸附,同时,斜长石和金溶液中的金在研磨 作用下有新的化学结构形成,既有物理吸附又存在化 学吸附。 因此可以判断,硅酸盐矿物通过吸附溶液中 金的氰化络合物,降低了金的浸出率。 2.3 长石体系下氰化浸金的 SEM 和 EDS 分析 在 KCN 浓度 0.02 mol/ L、金粉用量 0.025 g、pH≈ 10.5、温度 20 ℃、搅拌转速 300 r/ min 的条件下,加入 长石,经过搅拌作用后,洗涤、烘干,采用扫描电子显微 镜对长石体系下固体表面产物的形貌及微观组成成分 进行分析,结果如图 3 所示。 图 3 长石体系下氰化浸金的 SEM 图 由图 3 可知,金通过氰化物的连接紧密吸附于长 石表面的一个端点处,还有一些长石和金颗粒分散于 体系内,SEM 图像中某一微区的能谱分析图谱如图 4 所示,对应的分析结果见表 3。 420681012 64keV N O Fe Si Au Al Na K Fe Fe Au C 图 4 EDS 能谱分析 表 3 能谱分析元素含量结果(已归一化) 元素质量分数/ %原子分数/ % C47.3161.27 N7.197.98 O25.2324.53 Na1.390.94 Al1.400.80 Si5.032.79 K2.090.83 Fe0.180.05 Au10.170.80 18第 3 期韩佳宏等 长石对氰化浸金的影响研究 由表 3,结合图 4 结果,表明长石表面主要含有 Au、 C、N、Si、O、Na、Al、K、Fe 等 9 种元素,其中 C 原子分数 高达 61.27%,其原因一方面是导电胶上的碳污染,另一 方面是碱性氰化物溶液中[Au(CN)2]-里的 C 元素,Si、 O、Na、Al、K、Fe 来源于样品中的长石组分,N 原子分数 为 7.98%,表明此处存在氰根离子,长石表面被氰化物 包裹,金颗粒通过氰根与长石相连,可知在金粉溶解过 程中形成的 AuCN 钝化膜和溶解后的[Au(CN)2] -吸 附到长石表面上,也可能是硅酸盐矿物在碱性条件下 所含氧化铝呈高比表面积和高吸附活性的絮状,其对 [Au(CN)2] -具有一定吸附亲和力,因而氰化溶液中 的[Au(CN)2] -就趋向于被硅酸铝盐微粒吸附富集, 产生“劫金”现象,降低了金的回收率。 3 结 论 1) 金氰化溶解的电化学试验结果表明,添加长石 后的金表面膜层的起始溶解电位比常规氰化浸金明显 降低,长石粒级越细,氰化浸金溶解速率越快,未溶解 的长石与旋转金电极之间在摩擦力的作用下,能够使 钝化膜脱落,强化了 CN-、O2和[Au(CN)2] -的扩散, 有利于金的进一步溶解。 2) 在-0.25 mm 范围内,长石粒级越细,长石对溶 液中金的吸附率越大,即溶液中的金吸附到长石表面, 产生了“劫金”作用。 3) 在碱性条件下,氰化浸金过程中生成的 AuCN 钝化膜阻碍了金的进一步溶解。 长石能够与 AuCN 作 用,减弱钝化膜的生成,提高氰化浸金速率;同时长石 可与金及其络合物吸附,即金的氰化络合物与长石之 间具有相互作用。 参考文献 [1] 李俊平. 黄金选矿的技术现状及发展趋势[J]. 矿业工程, 2012, 10(1)26-28. 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