氰化過程的物理化學(xué)

1、 第第5章章 氰化過程的物理化學(xué)氰化過程的物理化學(xué)1 5.1 氰氰化過程熱力學(xué)化過程熱力學(xué) 5.2 氰氰化過程動力學(xué)化過程動力學(xué) 5.3 工業(yè)條件下影響氰化速度的因素工業(yè)條件下影響氰化速度的因素 5.4 氰化物水解和保護堿氰化物水解和保護堿5.1 氰化過程熱力學(xué)氰化過程熱力學(xué)2氰化物氰化物溶液溶解金銀的機溶液溶解金銀的機理：理： (1) 金溶解反應(yīng)分兩步完成：金溶解反應(yīng)分兩步完成：第一階段：溶金、產(chǎn)生第一階段：溶金、產(chǎn)生 H2O2：實際占：實際占85%182982222229822298229822221017. 4.2)(2)(.)()(. 7)(24298.27222)( K kJ2410

2、6-G OHOH CNAu2OHCN4 OAu 2 kJ616-G gO OkJ711-G V0.61-E CNAu2e -CNAu kJG V0.145-E OHOHeOHgO oooooo溶溶解解溶溶解解） 5229822229822982210364 46300- 2 24 2 7711- 0.61- 2 2 42 182.75- 0.947- 22 .KkJ.GOH)CN(AuCNOHAukJ.GVE)CN(Aue-CNAukJGVEOHeOHooooo） 第二階段：第二階段：H2O2再用于溶金再用于溶金：實際占：實際占15%3(2) 一步溶一步溶金金反應(yīng)反應(yīng)7129822229822

3、298229822107 .)(42)(.)()(2)(448277.154442)( 1.82 K kJ406-G OH4 CNAuOHCN8 OAu4 kJ616-G gO OkJ35.42-G V0.61-E CNAu e -CN Au kJG V0.401 E OHe OH gO oooooo溶解溶解溶解溶解） 金的反應(yīng)以第一階段反應(yīng)為主，但仍然很容易自發(fā)進金的反應(yīng)以第一階段反應(yīng)為主，但仍然很容易自發(fā)進行，而銀則是兩個階段都徹底進行。行，而銀則是兩個階段都徹底進行。4圖5-1 氰化法溶金的電位pH圖1、氰化物溶液是金、銀的良好溶劑和絡(luò)合物。、氰化物溶液是金、銀的良好溶劑和絡(luò)合物。2、反

4、應(yīng)線、反應(yīng)線9、10在線在線1和和2之間的水穩(wěn)定區(qū)。之間的水穩(wěn)定區(qū)。3、金的絡(luò)合物離子比銀的穩(wěn)定，溶金比銀容易。、金的絡(luò)合物離子比銀的穩(wěn)定，溶金比銀容易。4、pH 9-10時時9與與1、3的垂直距離最大，溶解最的垂直距離最大，溶解最 為有利。為有利。5、9及其下邊平行線說明，絡(luò)離子活動低電極電及其下邊平行線說明，絡(luò)離子活動低電極電 位低。容易反應(yīng)。位低。容易反應(yīng)。6、9和和10線在線在1和和3線下，氧和雙氧水都是推動溶線下，氧和雙氧水都是推動溶 解的氧化劑。解的氧化劑。7、低濃度、低濃度9線與線與2線相交的區(qū)域表示溶解產(chǎn)生氫氣，線相交的區(qū)域表示溶解產(chǎn)生氫氣， 其它范圍則是絡(luò)合金被還原。其它范圍

5、則是絡(luò)合金被還原。8、線、線15表示用強氧化劑（雙氧水）時氰基的氧化。表示用強氧化劑（雙氧水）時氰基的氧化。9、線、線11表示生成表示生成劇劇毒的毒的HCN。5.2 氰化過程動力學(xué)（電化學(xué)腐蝕）氰化過程動力學(xué)（電化學(xué)腐蝕）5圖圖2 金在氰化物溶液中的溶解金在氰化物溶液中的溶解陰極區(qū)陰極區(qū)陽極區(qū)陽極區(qū)6 的的擴擴散散速速度度。溶溶液液中中的的擴擴散散速速度度；溶溶液液中中CNO2422222ODCNDOCNDDAVOCNOCNAu ；高高時時，當當；低低時時，當當22122212OKODAVCNCNKCNDAVCNOAuCNAu 氰化溶解的速度主要取決于：氰化溶解的速度主要取決于：V 反應(yīng)速度；

6、反應(yīng)速度；A 固液相接觸面積；固液相接觸面積；D 擴散系數(shù)；擴散系數(shù)； 擴散層厚度。擴散層厚度。722122ODACNDAVOCNAu CNODDOCN242金的溶解速度最大。金的溶解速度最大。反應(yīng)達到平衡時：反應(yīng)達到平衡時：溫度溫度 KCN %DCN- cm2/sDO2 cm2/sDO2 / / DCN-181.7210-52.5410-51.48250.032.0110-53.5410-51.76270.01751.7510-52.2010-51.26平均值平均值 1.8310-52.7610-51.50表表2 氰根和溶解氧的擴散系數(shù)氰根和溶解氧的擴散系數(shù)861083.11076.2455

7、2 OCN 最最大大。時時，實實驗驗證證實實：最最大大；時時，理理論論上上：即即：AuAuVOCNVOCN4 . 76 . 4622相當于相當于 NaCN濃度濃度為為 0.01% 。 ，應(yīng)使應(yīng)使MCN331056. 11026. 06 MLmgO321026. 0/2 . 8 常壓、室溫下，空氣飽和的氰化液中，常壓、室溫下，空氣飽和的氰化液中，5.3 工業(yè)條件下影響氰化速度的因素工業(yè)條件下影響氰化速度的因素95.3.1 氰化物濃度和氧濃度氰化物濃度和氧濃度5.3.2 攪拌攪拌5.3.3 溫度溫度5.3.4 金粒大小和形狀金粒大小和形狀5.3.5 礦漿粘度度的影響礦漿粘度度的影響5.3.6 金粒

8、的表面薄膜金粒的表面薄膜5.3.1 氰化物濃度和氧濃度氰化物濃度和氧濃度101、礦、礦漿中氰化物的濃漿中氰化物的濃度度 最佳濃度約為0.01%，但實際中為了消除雜質(zhì)干擾 一般為：0.02%0.05%或更濃。2、氰化物的消耗、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。氰氰化液中化液中CN和和HCN的的 比值與比值與pH值的關(guān)系值的關(guān)系11d. 氰化礦漿中應(yīng)保持一定的氰化礦漿中應(yīng)保持一定的 CN 剩余濃度剩余濃度的的消消耗耗也也增增加加。比比增增加加，固固液液隨隨NaCNe. 浸出金銀所消耗的氰化物浸出金銀所消耗的氰化物；需需理理論論上上：NaCNg.Aug50

9、1f. 機械損失機械損失跑、冒、滴、漏、固液分離、洗滌等作業(yè)的損失。跑、冒、滴、漏、固液分離、洗滌等作業(yè)的損失。氰化作業(yè)中，氰化物的用量一般為理論量的氰化作業(yè)中，氰化物的用量一般為理論量的 20200倍倍。銅礦物、硫化鐵礦物、砷銻礦物等及其分解產(chǎn)物與銅礦物、硫化鐵礦物、砷銻礦物等及其分解產(chǎn)物與CN反應(yīng)；反應(yīng)；c. 伴生組分消耗氰化物伴生組分消耗氰化物12。很少量的金銀的氰化溶解只消耗；耗大量的伴生組分的氧化分解消氰化過程中，22OO 常溫、常壓下，水中的 O2 濃度為 510 mg/L。 帕丘卡槽(空氣攪拌浸出槽)的礦漿中O2濃度比機械攪拌槽中高高 2 3 倍倍。氰氰化槽中礦漿含氧量與充氣時間

10、的關(guān)系化槽中礦漿含氧量與充氣時間的關(guān)系3、氧濃度、氧濃度5.3.2 攪拌攪拌13加強攪拌能加強氰根及氧的擴散，因此可以大大強化氰化過程。5.3.3 溫度溫度 提高溫度會增強擴散但同時減低氧的濃度，以及污染環(huán)境，特別是降低浸出液的純度，增加氰化物損耗。14金金浸出速度與礦漿溫度的關(guān)系浸出速度與礦漿溫度的關(guān)系 (0.25%KCN液液)85最大最大因此，綜合而言一般因此，綜合而言一般為為室溫室溫浸出。浸出。5.3.4 金粒大小和形狀金粒大小和形狀15 微微粒粒金金細細粒粒金金粗粗粒粒金金特特粗粗粒粒金金金金粒粒的的分分級級：mmmm 37)4(7537)3(49575)2(495)1( 浸浸溶溶。體

11、體解解離離或或暴暴露露則則可可氰氰化化經(jīng)經(jīng)磨磨礦礦、焙焙燒燒等等呈呈單單微微粒粒金金細細粒粒金金浮浮選選法法預(yù)預(yù)回回收收；多多以以混混汞汞、重重選選法法、粗粗粒粒金金特特粗粗粒粒金金 不不易易溶溶解解。被被副副產(chǎn)產(chǎn)物物薄薄膜膜包包裹裹的的金金純純金金表表面面最最易易溶溶解解；渾圓狀、片狀、脈狀或樹枝狀、內(nèi)孔穴及其他不規(guī)則形狀中渾圓狀的金最難溶。渾圓狀、片狀、脈狀或樹枝狀、內(nèi)孔穴及其他不規(guī)則形狀中渾圓狀的金最難溶。5.3.5 礦漿粘度的影響礦漿粘度的影響16 過過程程中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的礦礦泥泥。、破破碎碎、磨磨礦礦等等次次生生礦礦泥泥：礦礦石石在在運運輸輸嶺嶺土土之之類類的的粘粘土土礦礦；原原生生

12、礦礦泥泥：礦礦床床中中的的高高礦礦泥泥包包括括 。使使浸浸出出金金的的速速度度；使使浸浸出出劑劑擴擴散散速速度度；使使礦礦漿漿粘粘度度礦礦泥泥的的不不良良影影響響： 。固固量量宜宜礦礦泥泥含含量量高高時時，礦礦漿漿含含；固固量量宜宜礦礦泥泥含含量量少少時時，礦礦漿漿含含%25203330一般，對攪拌浸出的礦漿：一般，對攪拌浸出的礦漿：5.3.6 金粒的表面薄膜金粒的表面薄膜金粒表面的薄膜會鈍化氰化過程。 1、硫化物薄膜 金表面易生成硫化亞金薄膜。 2、過氧化鈣薄膜 石灰做保護堿過量時與雙氧水生成不容性膜。 3、不溶性氰化物膜 難溶的金屬氰化物膜（過多鉛鹽及銅）。 4、黃原酸鹽薄膜 超過0.4p

13、pm時就生成難溶膜。要用濃密機或過濾機脫藥。18氰化物是弱酸和強堿生成的鹽。溶解時會發(fā)生水解。氰化物是弱酸和強堿生成的鹽。溶解時會發(fā)生水解。 CN- + H2O = OH- + HCN結(jié)合水的離子積可以得到氰化鈉的水解率。在結(jié)合水的離子積可以得到氰化鈉的水解率。在0.01%時，水解時，水解7.6%5.4 氰化物水解和保護堿氰化物水解和保護堿 在有堿存在下氰化鈉的水解率會大幅度抑制，如表5-3所示，加入氧化鈣后水解率都很低。生成中加入少量的堿（CaO或NaOH）來保護氰化物免受水解分解，故稱為保護堿。保護堿。 用量維持pH9.4，過多影響沉淀金。生成中一般CaO 0.03-0.05%； 保護堿還

14、可以中和氰化過程中產(chǎn)生的硫酸、碳酸； 使亞鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀，減少氰基消耗。 此外，還能起絮凝劑的作用。第6章 氰化物溶液與伴生礦物的作用 6.1 鐵礦物鐵礦物 6.2 銅礦物銅礦物 6.3 砷、銻礦物砷、銻礦物 6.4 鋅、鉛、汞礦物鋅、鉛、汞礦物 6.5 其它礦物其它礦物 6.6 氰化物溶液的疲勞氰化物溶液的疲勞伴生組分在氰化過程中的行為伴生組分在氰化過程中的行為21 程程中中帶帶入入的的鐵鐵粉粉等等；第第三三類類：礦礦石石碎碎、磨磨過過、氫氫氧氧化化物物等等；化化物物、硫硫化化物物、硫硫酸酸鹽鹽第第二二類類：各各種種賤賤金金屬屬氧氧石石英英、硅硅酸酸鹽鹽；第第一一類類：含金銀的礦物

15、的伴生組分：含金銀的礦物的伴生組分： 。、作作用用，消消耗耗和和第第三三類類：與與；、作作用用，消消耗耗和和第第二二類類：大大部部分分可可與與作作用用；第第一一類類：不不與與2222OCNOCNOCNOCNCN在氰化過程中：在氰化過程中： 22 。鐵鐵粉粉磨磨礦礦過過程程中中混混入入礦礦漿漿的的；、磁磁黃黃鐵鐵礦礦等等如如：黃黃鐵鐵礦礦、白白鐵鐵礦礦；硫硫化化鐵鐵礦礦及及其其氧氧化化產(chǎn)產(chǎn)物物作作用用的的：與與；鐵鐵礦礦、硅硅酸酸鐵鐵等等、磁磁鐵鐵礦礦、針針鐵鐵礦礦、菱菱如如：赤赤鐵鐵礦礦作作用用的的：氧氧化化鐵鐵礦礦物物；不不與與)2()1(CNCN(1) 鐵及鐵礦物鐵及鐵礦物23 等等、生生

16、成成銅銅氰氰絡(luò)絡(luò)合合物物：酸酸銅銅、硫硫化化銅銅等等；堿堿式式碳碳銅銅、氫氫氧氧化化銅銅、作作用用的的：金金屬屬銅銅、氧氧化化與與222232)()()(CNSCuCNCuCNCuNaCN(2) 銅礦物銅礦物24 。和和堿堿后后的的產(chǎn)產(chǎn)物物會會消消耗耗但但溶溶于于起起作作用用，不不直直接接與與銻銻的的常常見見礦礦為為：輝輝銻銻礦礦；和和的的產(chǎn)產(chǎn)物物會會消消耗耗但但氧氧化化后后中中，難難溶溶于于毒毒砂砂中中；易易溶溶于于雄雄黃黃雌雌黃黃砷砷的的存存在在形形式式常常為為23232)()()()(OCNCNSSbOCNOHCNFeAsSOHCNAsSSAs(3) 砷、銻砷、銻礦物礦物(極有害極有害)

17、 粒粒繼繼續(xù)續(xù)溶溶解解。表表面面形形成成薄薄膜膜，阻阻礙礙金金分分解解生生成成的的產(chǎn)產(chǎn)物物在在金金粒粒；和和的的液液中中分分解解，消消耗耗礦礦漿漿中中砷砷銻銻硫硫化化物物在在堿堿性性氰氰化化)2()1(2OCN砷銻礦物對金銀氰化過程極為有害，表現(xiàn)在二方面：砷銻礦物對金銀氰化過程極為有害，表現(xiàn)在二方面：25在氰化物溶液中，鋅礦物的溶解率比銅礦物小。在氰化物溶液中，鋅礦物的溶解率比銅礦物小。 。和和；會會消消耗耗作作用用弱弱的的：閃閃鋅鋅礦礦，與與等等；、生生成成：等等。、，如如：易易反反應(yīng)應(yīng)的的：氧氧化化鋅鋅礦礦物物與與23224423)(OCNZnSCNNaOHCONaCNZnSiOZnZnCOZnOCN(4) 鋅、鉛、汞礦鋅、鉛、汞礦物物26 亞鉛酸鹽對金的氰化有某些促進作用，亞鉛酸鹽對金的氰化有某些促進作用，所以金銀的氰化浸出和鋅置換沉積金時，常加入適量的鉛鹽，所以金銀的氰化浸出和鋅置換沉積金時，常加入適量的鉛鹽，以消除銅、硫、砷、銻等的硫化物的有害影響。以消除銅、硫、砷、銻等的硫化物的有害影響。 常用的鉛鹽為：常用的鉛鹽為：醋酸鉛、硝酸鉛醋酸鉛、硝酸鉛。 .OCNCNCN2和和中中溶溶解解較較快快，會會消消耗耗汞汞的的化化合合物物在在金金的的有有害害影影響響較較小??；中中溶溶解解很很慢慢，對對氰氰化化提提金金屬屬汞汞在在27(5) 其他礦物：其他