基于控制硫代硫酸盐消耗的强化浸金研究.pdf

中图分类号婴窆墨2 U D C 硕士学位论文 学校代码 Q 墨兰呈 密级公珏 基于控制硫代硫酸盐消耗的强化浸金研究 I n t e n s i f i c a t i o no fT h i o s u l f a t eL e a c h i n go fG o l dB a s e do n C o n t r o l l i n gT h i o s u l f a t eC o n s u m p t i o n 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 副指导教师 王丹 矿物加工工程 资源的综合利用 资源加工与生物工 程学院 姜涛教授 杨永斌副教授 论文答辩日期趁 ；兰颦 答辩委员会主 中南大学 二。一三年五月 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名 ．至盘E t 期- 呸．年互月卫日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名址导师签名臻日期丑年上月L 日 硕士学位论文摘要 基于控制硫代硫酸盐消耗的强化浸金研究 摘要近年来硫代硫酸盐提金技术越来越受到人们的重视，它作为 一种最重要的非氰提金技术，具有无毒、使用简便、浸金速度快、浸 金指标高、对杂质不敏感等优点。但是在其工业化进程中仍遇到一些 问题 1 缺乏切实有效的从硫代硫酸盐浸金液中回收金的技术； 2 氨水易挥发、难分解的特性带来了一系列的环境问题； 3 硫代硫酸 盐的消耗量大致使成本偏高。其中硫代硫酸盐消耗量成为限制其发展 的主要因素。因此，本研究探索常温常压下硫代硫酸盐消耗分解机理， 研究硫代硫酸盐消耗控制的技术，从而获得强化硫代硫酸盐浸金的技 术手段。 本论文探讨了模拟浸金体系和实际浸金体系下不同因素对硫代 硫酸盐稳定的影响特性，发现铜氨配合物不仅是硫代硫酸盐浸金不可 或缺的因素，也是促进硫代硫酸盐消耗的主要因素。基于硫代硫酸盐 消耗特性，进一步研究了硫代硫酸盐浸金的消耗控制技术，发现添加 剂N a C l 、N a 2 S 0 3 、C M C 、腐植酸 F 、S D B 均能显著地降低硫代硫 酸盐的消耗率。在实际硫代硫酸盐浸金体系中发现添加剂N a C l 、 N a 2 S 0 3 、C M C 、F 、S D B 都能显著地降低硫代硫酸盐的消耗量，其中 对浸金率的影响表现为N a 2 S 0 3 显著地阻碍了金的溶解，N a C l 和S D B 对浸金率影响不明显，而C M C 、F 能够有效地提高硫代硫酸盐浸金 的浸出率。在硫代硫酸盐的强化浸金试验中发现C M C 能将硫代硫酸 盐消耗量从4 2 ．4 k g ／t 降低到1 4 ．2 k g ／t ，金的浸出率从7 8 ．7 ％提高到 8 0 ．0 ％；F 能将硫代硫酸盐的消耗量从4 2 ．4 k g ／t 降低到2 1 ．6 k g ／t ，金的 浸出率从7 8 ．7 ％提高到7 9 ．6 ％，因此添加剂C M C 、F 具有控制硫代硫 酸盐消耗和强化浸金的双重效果。本文的研究结果将会对硫代硫酸盐 提金技术的工业化发展起到一定的推动作用。 图5 7 幅，表8 个，参考文献7 l 篇 关键词硫代硫酸盐；浸出；消耗率；浸金率；添加剂 分类号T D 9 8 2 I I 硕士学位论文 A B s T R A C T I n t e n s i f i c a t i o no fT h i o s u l f a t eL e a c h i n go fG o l dB a s e do n C o n t r o l l i n gT h i o s u l f a t eC o n s u m p t i o n A b s t r a c t I nr e c e n ty e a r st h eg o l dl e a c h i n gt e c h n i q u eo ft h i o s u l f a t eh a s r e c e i v e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n ．T h i sa p p r o a c hs h o w sm a n ya d v a n t a g e s a so n em o s ti m p o r t a n tn o n - c y a n i d et e c h n i q u e ，s u c ha sn o n - t o x i c ，e a s eo f u s e ，f a s ts p e e da n dh i g hq u a l i t yo fg o l dl e a c h i n g ，n o n s e n s k i v et o i m p u r i t i e sa n dS Oo n ．H o w e v e r ，也e r ea r es t i l ls o m ep r o b l e m si n i t s i n d u s t r i a l i z a t i o np r o c e s s ，s u c ha s 1 c o n s u m i n gt o om u c ht h i o s u l f a t e i n c r e a s e st h ec o s t ； 2 ah o s to fe n v i r o n m e n t a li s s u e sa p p e a rw i t ht h e v o l a t i l i z a t i o no fd i f f i c u l t - t o - d e c o m p o s ea m m o n i a ； 3 e f f e c t i v et e c h n i q u e o fg o l dr e c o v e r i n gf r o mt h i o s u l f a t el e a c hl i q u o rw a sn o te s t a b l i s h e d ． C o n s i d e r i n gt h ec o m p l e x i t yo ft h i o s u l f a t el e a c h i n gs y s t e m ，t h e r e f o r e ，t h i s s t u d yw i l le x p l o r et h em e c h a n i s mo fc o n s u m p t i o na n dd e c o m p o s i t i o no f t h i o s u l f a t ea tn o r m a lt e m p e r a t u r e sa n dp r e s s u r e sa n do p t i m i z et h ep r o c e s s c o n d i t i o n sw i t hal o wc o n c e n t r a t i o no ft h i o s u l f a t e ． T h es t u d yd i s c u s s e dt h ei n f l u e n c ec h a r a c t e r i s t i co fd i f f e r e n tp r o c e s s p a r a m e t e r so nt h es t a b i l i t yo f t h i o s u l f a t ei nt h es i m u l a t e dl e a c h i n gs y s t e m a n dt h ea c t u a ll e a c h i n gs y s t e m ，a n df o u n dt h a tc o p p e r - a m m o n i ac o m p l e x W a Sn o to n l yt h ee s s e n t i a lf a c t o ro fg o l dl e a c h i n gw i t | lt h i o s u l f a t eb u ta l s o t h em a i ne l e m e n to fp r o m o t i n gt h ec o n s u m p t i o no ft h i o s u l f a t e ．B a s e do n t h e c o n s u m p t i o n c h a r a c t e r i s t i co ft h i o s u l f a t e ，t h e s t u d y f u r t h e r i n v e s t i g a t e dt h ec o n t r o lt e c h n o l o g yo fc o n s u m p t i o no ft h i o s u l f a t e ，a n d f o u n dt h a ta d d i t i v e so fN a C I ，Y a 2 S 0 3 ，C M C ，h u m i ca c i d F a n dS D B c o u l ds i g n i f i c a n t l yr e d u c et h ec o n s u m p t i o nr a t eo ft h i o s u l f a t e ．I nt h e a c t u a l l e a c h i n gs y s t e mC M Ca n dFe f f e c t i v e l yi m p r o v e dt h eg o l d l e a c h i n g r a t e c o m p a r e dw i t hN a C la n dS D B ．B yc o n t r a s t ，N a 2 S 0 3 o b v i o u s l y d e p r e s s e dt h e d i s s o l u t i o no fg o l d ．I nt h er e i n f o r c e m e n t e x p e r i m e n to fg o l dl e a c h i n gw i t ht h i o s u l f a t e ，d u et ot h ea d d i t i o no fC M C t h ec o n s u m p t i o no ft h i o s u l f a t ed e c r e a s e df r o m4 2 ．4 k g ／tt o1 4 ．2 k g ／t ，a n d g o l dl e a c h i n gr a t ei m p r o v e df r o m7 8 ．7 ％t o8 0 ．0 ％；W 砒1t h ea d d i t i o no fF t h ec o n s u m p t i o no ft h i o s u l f a t ed e c r e a s e df r o m4 2 ．4 k g ／tt o21 ．6 k g ／t , a n d ⅡI 9 0 1 d1 e a c h i n gr a t e i m p r o v e df r o m7 8 ．7 ％t o 7 9 ．6 ％．T h e r e f o r e ，t 1 1 e a d d i t i o n 。fC M Ca n dFa c h i e v e db o t ht h ec 。n t r o l 。f c o n s u l n p t i 。n0 f t h i o s u l f a t ea n dt h e r e i n f o r c e m e n to fg o l d l e a c h i n g ．T h er e s u l tm a v ∞ ‰“o t h ed e V e l o p m e n to ft h ei n d u s t r i a l i z a t i o no fg o l d l e a c h i n g t e c h n i q u et os o m ee x t e n t ． K e y w 。r d s ，n l i 。s u l f a t e ；L e a c h i n g ；c 。n s u m p t i 。nr a t e ；G o l dI e a c h i n gr a t e ； A d d i t i v e C l a s s i f i c a t i o n T D 9 8 2 I V 硕士学位论文目录 目录 原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．V 1 文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 金的性质与用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 金的资源状况及其特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．3 金的主要浸金方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．3 ．1 氰化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．3 ．2 非氰浸金方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 ．4 硫代硫酸盐法提金技术研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 - 4 ．1 硫代硫酸盐法提金的发展史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 ．4 ．2 硫代硫酸盐工业化存在的问题及研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 1 ．5 本研究的目的意义和基本思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 试验原料及研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 2 ．1 试验原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．1 ．1 金精矿焙砂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 2 ．1 ．2 化学试剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．2 研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 ．1 试验仪器设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 ．2 硫代硫酸盐浸金消耗特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 7 2 ．2 ．3 硫代硫酸盐浸金强化试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 硫代硫酸盐法浸金消耗特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 3 ．1 搅拌速度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 3 ．2 浸出时间对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 3 ．3 硫代硫酸盐浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．4p H 对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 2 3 ．5 铜离子 I I 对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．6 氨水浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．7 铜氨配合物对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．8 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 硫代硫酸盐浸金消耗控制技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 3 4 ．1 _ 降低硫代硫酸盐浸金消耗的探索试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 4 ．2 添加剂浓度降低硫代硫酸盐消耗率的作用特性和效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 V 硕士学位论文目录 4 ．2 ．1N a C I 浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 4 ．2 ．2N a 2 S 0 3 浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 4 ．2 ．3C M C 浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 4 ．2 ．4 腐植酸 F 浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 4 ．2 ．5S D B 浓度对硫代硫酸盐消耗率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 5 硫代硫酸盐法浸金强化技术研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 5 ．1 硫代硫酸盐浸金的基础特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 5 ．1 ．1 搅拌速度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 5 ．1 ．2 液固比对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 5 ．1 ．3 浸出时间对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 5 ．1 ．4 硫代硫酸盐浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 5 ．1 ．5p H 对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 5 ．1 ．6 铜离子浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．1 ．7 氨水浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 5 ．2 强化硫代硫酸盐浸金的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 5 ．2 ．1N a C l 浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 l 5 ．2 ．2N a 2 S 0 3 浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 5 ．2 ．3C M C 浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．2 ．3 腐植酸 F 浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 5 ．2 ．4S D B 浓度对硫代硫酸盐浸金的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 6 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 8 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 攻读硕士期间主要研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 4 致{ 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 V I 硕士学位论文 1 文献综述 1 文献综述 1 ．1 金的性质与用途 金是元素周期表中I B 族元素，原子序数为7 9 ，原子量为1 9 7 。纯金具有金 黄色的金属光泽【1 ] 。自然界中，金常因含有其他金属元素而呈现不同的颜色，一 般当金中含有银、铂时颜色会变浅，含有铜等杂质金属时，金的颜色会变深【2 】。 金是一种很软的金属，易锻造、易延展。1 9 的金可以拉成3 4 2 0 m 以上长的 金丝，金可以碾成厚度为0 ．0 0 1 m m 的透明或透绿色的金箔【3 】。纯金的密度较高为 1 9 ．3 2 9 ／c m 3 。纯金的抗拉强度与预处理有关，一般在1 0 3 0 k g ／m m 2 之间，其抗压 强度为1 0 k g ／m m t 2 1 。金是热和电的良好导体，导热性仅次于银。黄金的熔点是 1 0 6 3 ℃，熔融金有较强的挥发性，随着温度的升高，它的挥发性不断增耐3 1 。 金的化学性质比较稳定，金在空气中完全不变，但是自然金表面常常会覆盖 一层铁氧化物薄膜，使金的颜色呈现褐色、深褐色或黑色。金不溶于酸也不溶于 碱，具有很强的抗腐蚀性。然而，金能够溶于混酸王水中，其它一些溶剂也能够 溶解金，它们是氰化物溶液、硫氰化物溶液、硫脲溶液、硫代硫酸盐溶液等，这 些溶剂尤其是氰化物是工业上提取金的试剂[ 4 1 。 金是人类最早使用的一种贵金属，由于金的稀少和不易获得，古人早期把黄 金作为装饰品，如金杯、金项链、金耳环等等，彰显皇宫贵族的权势。随后由于 黄金的化学稳定性和美丽的颜色及金属光泽，黄金一直作为货币金属使用。随着 社会的发展，尽管黄金是理想的货币材料，但是如今黄金很少作为流通货币使用， 而是大量作为储备、支付手段。 黄金具有极强的抗腐蚀性，是良好的电热导体，其对红外线的反射力接近 1 0 0 ％。原子核中具有捕获中子的有效截面，极易被加工成超薄片、微米金粉和 金丝，而且能够制成超导体和有机金等。随着现代工业化和高新技术产业的不断 发展，这些黄金所特有的物化性质使其广泛用于电子工业、电气工业、化工、 医疗、宇航、通讯等领域。 1 ．2 金的资源状况及其特点 金在地球中分布很少，它在地壳中的丰度为4 1 0 一，相当于银的1 ／2 0 ，铂的 1 ／1 3 ，远低于铜、铅、锌。据2 0 0 8 年的资料显示全球己查明黄金资源总量约为 1 3 ．7 4 万t ，探明黄金储量约为4 ．7 万t ，其中其它金属矿床共伴生资源占1 5 ％- 2 0 ％。 金矿的储量主要分布在南非、中国、俄罗斯、澳大利亚、美国、秘鲁等国家与地 硕士学位论文 1 文献综述 区，其中南非已查明资源储量为3 ．1 万t ，是全球最大的黄金资源拥有国，约占 世界储量的一半以上p J 。 金主要来源于脉金、多金属伴生金矿和砂金，其中脉金占7 0 ％，伴生金矿占 2 5 ％，砂金矿占5 ％。含金铀砾岩矿床是世界上储量和产量最大的脉金矿床，主 要分布在南非，约占世界黄金储量的6 0 ％【5 】。伴生金矿多为含铜、镍、铅、锌、 银等多种有色金属和贱金属的复杂矿床，金可以作为副产品加以回收。砂金矿床 是由砾石、砂和其他含有用矿物与金或残积物组成，这类矿床由金的岩石经风化 和机械富集作用形成。此类矿床容易发现、开采、选冶，因此是人们最早期获取 黄金的重要资源。据悉世界上已产出的黄金有三分之二来自于砂金矿床。这类矿 石中又以冲积砂金矿分布最广，储量最大。 表1 - 1 世界黄金资源分布情况 T a b l e l - 1T h ew o r l dg o l dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o n 1 ．3 金的主要浸金方法 1 ．3 ．1 氰化法 氰化法是以氰化物的水溶液作溶剂，从含金矿石中浸出金银，然后再从含贵 金属的氰化浸出液中提取金银。氰化法浸出金银因其工艺简单、成本低廉等优点， 是目前国内外最常用的一种提取金银的方法。早在1 8 4 6 年E l s n e r 就报道了金能 够溶解到氰化物的碱性溶液中。随后在18 8 7 年由M a c A r t h e r 发明的专利氰 2 硕士学位论文 1 文献综述 化法浸金工艺的问世。如今世界上约9 0 ％以上的金是采用氰化法提取‘6 1 。氰化法 的主要机理是在含氧的溶液中，零价金属被氧化为金属离子，然后这些金属离 子与氰根离子形成配合物【7 1 。其化学反应式如下 4 A u o 0 2 8 C N ‘ 2 1 4 2 0 4 [ A u C N 2 】’ 4 0 H “ 1 ．1 进入2 1 世纪以来，氰化法存在的主要问题是当其用于浸出难处理金矿或含 有有害杂质的复杂金矿时，它的药剂消耗量特别大而且金的浸出率低。更重要的 是，随着全球易处理金矿资源的枯竭，难处理金矿必将会成为未来湿法冶金的主 体。因此，氰化法浸出金银面临极大的挑战【3 1 。 氰化物的使用是氰化法必须面对的一个严重的问题。众所周知，氰化物是剧 毒性物质，许多国家和地区已经禁止其使用，例如希腊、美国的科罗拉多、威斯 康辛州等[ 9 1 。虽然美国南部的部分地区和澳大利亚没有通过禁止使用氰化法的法 律，但是随着公众对环境安全的关注日益增大，越来越多的人反对使用氰化物， 许多矿产公司迫于巨大的压力，不得不使用严格的规章制度来处理含有氰化物的 矿物。但是这些措施都不能完全有效地避免氰化物事故发生。因为一系列氰化物 泄露事故的发生【1 0 】，氰化法的使用将会受到更多的限制。因此，有效的解决途 径是寻找一种环境友好型的药剂代替氰化物。 1 ．3 ．2 非氰浸金方法 氰化法因其工艺简单、适用性强、金银回收率高等优点，在其出现的一百多 年里得到了飞速的发展，长期在贵金属工业中占有统治地位。随着国内外对环境 问题的关注，氰化物的使用以及氰化法对某些难处理金矿的直接浸出效果差的缺 点日益凸显，越来越多的科研工作者开始研究非氰浸金方法，并致力于非氰、高 效、无毒、无污染提金技术的开发和应用。近年来人们研究比较多的非氰浸金方 法，主要有下面介绍的几种【i 1 , 1 2 ] 。 1 ．3 ．2 ．1 卤素及其化合物法浸金 1 氯化法 氯化法又称为液氯化法或水氯化法，是指在盐或酸的水溶液中加入氯或其他 的氯化剂，与金生成一种可溶性的金氯配离子的浸金方法。常见的氯化剂有氯气、 次氯酸钠、氯化铁等。氯化法是第一个湿法浸金的方法，早在1 9 世纪中叶氯化 法就已经形成工业化。但是，随后氰化法的广泛应用阻碍了它的发展。一直到上 个世纪7 0 年代，随着非氰化浸金法的研究和发展，这种工艺又重新得到重视[ 1 3 , 1 4 】。 硕士学位论文1 文献综述 氯是一种很强的氧化剂，能与许多元素发生反应。它既是金的氧化剂，也是 金的络合剂。早期水氯化法主要是采用氯气作为氯化剂，金被氯化而发生氧化并 与氯离子配合，它的浸金反应式为 2 A u 3 C 1 2 2 H C l ，2 H A u C l 4 1 - 2 由于氯的活性很高，金的表面不会钝化，因此氯化法的浸金速度很快，一般 只需要1 ～2 小时，适用于处理复杂难浸金矿，如碳质金矿、含砷金矿、酸洗预处 理金矿等等。 氯气浸出存在氯气泄漏问题、氯气生产环境差等缺点，迫使研究者寻找能够 替代氯气的氧化剂，研究较多的有次氯酸钠、氯化铁等氧化剂。 次氯酸钠浸金的过程是氧化碱浸过程，实质是利用次氯酸的氧化性浸金【”J 。 在次氯酸钠碱性浸金体系中，发生的主要化学反应为 2 A u 3 N a C l 0 3 H 2 0 _ 2 H 3 A u 0 3 3 N a C l H 3 A u 0 3 a q ． N a O H _ N a H 2 A u 0 3 H 2 0 N a H 2 A u 0 3 N a O H _ N a 2 H A u 0 3 H 2 0 N a H 2 A u 0 3 N a O H N a 3 H A u 0 3 H 2 0 1 ．3 1 ．4 1 ．5 1 ．6 在次氯酸钠浸金体系中，A u 3 与C 1 ’离子形成稳定的配合物A u C l 4 。。随着p H 的升高，它的稳定性变差，慢慢以A u O H 3 形式出现，而其是两性氢氧化物，在 强碱性溶液中又溶解，形成了H 2 A u 0 3 ’和H A u 0 3 2 ’，从而将金从矿石中浸出。 2 溴化法 溴与氯都是卤族元素，卤素变为卤离子时氧化电位高，能够溶解金，并且卤 离子 X 。 是A u 和A u 3 t 的强配位体。从热力学上来说，也有利于浸金反应的发 生。金在溴．溴化物溶液中发生的反应如下 2 A u 3 B r 2 2 B r _ 2 A u B r 4 1 7 早在1 8 8 1 年S h a f t 就发表了溴化法浸金的相关专利，但是直到上个世纪八 十年代由于环保问题、金矿石性质的改变等原因，溴化法才重新受到重视。随后， 加拿大和澳大利亚等国的研究人员相继发表了大量相关论文，其中比较典型的浸 出工艺有生物浸出．D 法和K - 法引。 生物浸出．D 法是一种以溴化钠与氧化剂配制的浸出剂，能用于弱酸性至中 性的溶液中金银的浸出，该方法的稀溶液无毒，试剂容易再生，并且能够生物降 4 硕士学位论文1 文献综述 解，对于大多数矿石浸出2 ．5 h 后浸出率就可以达到9 0 ％。但是该法存在溴蒸汽 易逸出，增加了试剂的消耗量，还会腐蚀设备，危害工作人员的健康。因此，该 法目前还处于实验室或半工业试验阶段。 K ．浸出法是由澳大利亚K a l i a s 公司发明的，实质上是一种将溴化物作为浸 出剂的新工艺。该工艺所用的试剂是一种专利，能在中性条件下浸金，不过这一 工艺还处在试验开发阶段，工业应用还有一定困难。 溴化法具有浸金速度快、抗p H 变化能力强、无毒、环保费用低等优点。对 于难处理金矿，氰化法一般是将金矿石在酸性介质中加压氧化预处理，然后氰化 浸出，增加了中和处理的工艺。但是溴化法能在酸性介质中浸出金，因此加压氧 化后可将溴直接加入矿浆中，然后用活性炭或树脂回收金，能够省去预先中和处 理工艺。 3 碘化法 碘是一种氧化性很强的氧化剂，它的浸金过程与溴化法类似，但是关于碘化 法浸金的文献较少，也没有工业应用的实例。据F r i n k e lS t e i n 等研究证明[ A t a 2 ] 。 配合物E k [ A u C h ] 。配合物更稳定，碘和碘化物是一种优良的无氰浸金剂。D a v i sA ． 研究了A u - I ‘- 1 2 - H 2 0 和A u - I - C 1 0 。．H 2 0 两个体系，发现体系中1 3 。是主要氧化剂， 并且r 和C I O 。相遇时会生成1 2 。另外据俄罗斯贵金属勘探研究院对金的阴离子配 合物[ A X 2 I ‘ 为阴离子 的稳定性研究表明C N 。远远 I 。 B r ． C I 。 N C S 。 N C O 。，金碘的配合物强度虽然比氰化物的差，但均强于溴、氯、硫氰化物。而 且与氰化物相比，碘和碘化物都是无毒，因此碘化法浸金应该具有很好的应用前 景。 卤族元素中，金碘配合物 A u l 2 。 在水溶液中是最稳定的。碘化法浸出金 的主要化学过程有 1 2 s 斗1 2 1 1 2 1 I 一_ 1 3 ‘ 2 A u I 。 1 3 ‘_ 2 A u l 2 。 1 3 ‘ 2 A u l 2 。_ 2 A u l 4 。 I ’ A u I I ‘_ A u l 2 ’ 1 ．8 1 ．9 1 ．1 0 1 ．1 1 1 ．1 2 金的溶解既是氧化过程，也是络合过程，因此金的溶解过程必须有氧化剂和 络合剂。在金- 碘- 碘化物体系中，1 3 。和I ’分别充当着氧化剂和络合剂作用。从上 式可以看出金的溶解生成了两种金碘配合物A u l 2 “ 和A u l 4 。。由于浸金体系中存 在过量的I ’，因此A u h ‘会发生歧化反应，生成A u I ，再与I ‘生成A u l 2 。，故在碘 化法浸金体系中金以A u l 2 “ 形式稳定存在。 硕士学位论文1 文献综述 李桂春【l6 】研究了某含碳原生金矿被焙烧预处理后，采用碘化法浸出4 个小 时，金的浸出率接近9 5 ％。但是国内研究较多的还是是利用碘化法回收工业废料 中的金。徐渠等人[ 1 7 ] 研究了碘化法从废弃印刷线路板中回收金的实验，回收金 的工艺条件为常温下浸出，碘的质量分数为1 ．1 ％，n 1 2 n I 。 1 1 0 ，双氧水的 质量分数为1 ．5 ％，浸出时间4 h ，固液比为1 1 0 ，p H 为中性不需要调节，此时金 的浸出率达到9 7 ．5 ％。碘化法浸出一般在中性条件下，不腐蚀设备，药剂使用量 少，浸出速度快，并且药剂无毒，能够回收使用，是比较有前景的一种无氰浸金 工艺。但是，碘化法的研究起步较晚，还需要深入的研究，来完善碘化法浸金理 论体系和浸金工艺。 1 ．3 ．2 ．2 硫脲法 硫脲 S C N H 2 2 是一种有机络合剂，它易溶于水，水溶液呈中性。硫脲在 碱性溶液中不稳定，很易分解成氨基氰、硫化物；在酸性溶液中，硫脲具有还原 性，能被氧化成二硫甲脒等多种产物。采用硫脲浸出金银是1 9 6 4 年前苏联的普 拉克新等人提出来的，但是一直到上个世纪7 0 年代硫脲法才得到重视，并在全 世界范围内掀起了硫脲法浸金的研究热潮【1 8 , 1 9 ] 。硫脲在酸性和有氧化剂的条件下， 硫脲浸出金的化学反应式为 A u 2 S C N H 2 2 - * A u [ S C N H 2 2 ] 2 e 。 1 ．1 3 硫脲法常用的氧化剂有三价铁盐、溶解氧、二硫甲脒和二氧化锰。在酸性溶 液中氧的氧化能力比较强，采用溶解氧作为氧化剂的浸金反应为 4 A u 8 S C N H 2 2 0 2 4 H _ 4 A u [ S C N H 2 2 ] 2 2 H 2 0 1 1 4 常温常压下，硫脲法采用氧气作为氧化剂时，由于浸出液中溶解氧浓度小， 致使金的溶解速度较慢。因此，为了加速金的溶解，常使用溶解度比较大的F e 3 离子和氧气的混合物作为氧化剂【2 0 】。在0 2 、F e 3 混合氧化剂中，F e ”是金溶解的 主要氧化剂，而0 2 的主要作用是将溶液中的F e 2 ．再次氧化为F e “ 。当然0 2 也参 与金的氧化，但是并不起主要作用。用0 2 、F e 3 混合氧化剂作为氧化剂，硫脲法 溶解金的主要反应式如下 A u 2 S C N H 2 2 F e 3 } A u [ S C N H 2 2 】2 F e 2 4 F e 2 0 2 4 H 一4 F e 3 2 H 2 0 6 1 - 1 5 1 - 1 6 硕士学位论文1 文献综述 与氰化法相比，硫脲法的优点包括毒性小、浸出速度快、对杂质不敏感。而 且硫脲法是在酸性介质中浸出【2 lJ ，因此它特别适用于处理那些需要在酸性条件 下预处理的难浸矿物，如用于微生物预处理的金矿 p H 为2 左右 。由于浸金液 中硫脲合金配离子是阳离子，适用于溶剂法萃取和离子交换法回收金，因此硫脲 法浸出液中金易于回收。但是硫脲的价格比较昂贵，并且自身不稳定容易氧化分 解，硫脲消耗量特别大。而且硫脲法在酸性介质中进行，容易腐蚀设备，基建投 资大。近年来硫脲更被列为可疑的致癌物，因此硫脲法短期内还很难取代氰化法。 1 ．3 ．2 ．3 硫氰酸盐 早在19 0 5 年，W l l i t e 就发表在有氧化剂存在的条件下硫氰酸盐能够溶解金 的文章。但是由于当时氰化法在提金