金银冶金学课件5氰化浸出.ppt

第五章第五章 氰化浸金氰化浸金 氰化概述氰化概述 氰化过程热力学氰化过程热力学氰化过程动力学氰化过程动力学 工业条件下影响氰化速度的因素工业条件下影响氰化速度的因素 氰化物水解和保护碱氰化物水解和保护碱内容提要内容提要氰化概述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）粗金粒（0.07mm）细金（0.010.07mm）微粒（0.010.07mm）氰化法是以碱金属氰化物（KCN、NaCN）的水溶液作溶剂，浸出金、银矿石中的金、银，然后从含金、银的浸出液中提取金、银的方法尽管氰化物有剧毒，但是氰化法在提金方法中仍占统治地位因为氰化法的成本低，金回收率高，对矿石的适应性强氰化概述氰化法演变史1782年斯奇尔（Scheele）在实验室中制备了KAu(CN)2 KAg(CN)21805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=4KAu(CN)2+4KOH氰化法演变史1887年McArthur（麦克阿瑟）和Forrest（佛利斯特）获得氰化法提金的专利。

氰化法提金并非指用氰化物溶解金，他们的主要发明不在于金的溶解而在于怎样从溶有金的氰化物溶液中将金提取出来，其主要关键点是使用了用锌片来置换金美国的默丘尔公司1891年第一个成功将其应用随后在南非广为应用氰化法演变史氰化浸金原理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 (5-1)2Me+4NaCN+H2O2=2NaMe(CN)2+2NaOH (5-2)在水溶液中，金的标准电位非常高Au+e=Au (5-3)E0=1.69V 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)2-(5-4)稳定常数为：当溶液中有CN-存在时，Au+的活度（Au+）急剧降低氰化浸金原理250C时，金的电位方程（能斯特方程）为：E=1.690.059lgAu+金属金与Au(CN)-2 构成的半电池反应为：Au(CN)-2+e=Au+2CN-标准电位为Au(CN)-2 和CN-均为1时，金在该溶液中的电位。

氰化浸金原理溶液中Au(CN)-2 和CN-均为1时，溶液中Au+可表达为：金的电位为：=-0.60V氰化浸金原理在氰化物溶液中，金的标准电位急剧地下降，选择适当的氧化剂将金氧化在碱性溶液中，使用最广泛的氧化剂为O2，其有关半电池反应为：O2+2H2O+4e=4OH-O2+2H2O+2e=H2O2+2OH-H2O2+2e=2OH-氰化浸金原理溶解反应：2Au+4CN-+2H2O+O2=2Au(CN)-2+2OH-+H2O2 G0=-87815J（自由能变小）K2.471015（平衡常数）反应：2Au+4CN-+H2O2=2Au(CN)-2+2OH-G0=-299150J（自由能变小）K2.741052（平衡常数）如如此此之之大大的的平平衡衡常常数数或或标标准准自自由由能能减减小小表表明明，在在热热力力学学上上金金的的溶溶解解反反应应十十分分容容易易进进行行，即即在在氰氰化化物物溶溶液液中中金金十十分分容容易易被被氧氧化化，以以Au(CN)Au(CN)-2 2 配离子的形式进入溶液配离子的形式进入溶液 氰化浸金原理对银可以得到类似的结论溶解反应：2Ag+4CN-+2H2O+O2=2Ag(CN)-2+2OH-+H2O2 n nGG0 0=-30900J=-30900J（自由能变小）（自由能变小）n nK K3 3 10105 5（平衡常数）（平衡常数）n n反应：反应：n n2Ag+4CN2Ag+4CN-+H+H2 2OO2 2=2Ag(CN)=2Ag(CN)-2 2+2OH+2OH-n nGG0 0=-243000J=-243000J（自由能变小）（自由能变小）n nK K5 5 101042 42（平衡常数）（平衡常数）pH和pCN的关系可用下式换算：pH+pCN=9.4 lgA+lg(1+10pH-9.4)CN-总=10-2mol/L下pH与pCN的相关数值 pH024689.41014pCN11.49.47.45.43.42.321）用氰化物溶液溶解金银，生成配离子的电极电位，比游离的金银离子的电极电位低得多，所以氰化物溶液是溶解金银的良好溶剂和配合剂;2）金银被氰化物溶液溶解形成Au(CN)2-,Ag(CN)2-配离子的反应线、，几乎都落入水稳定区中，即线和之间，这说明这两种配离子在水溶液中是稳定的;3）金比银易溶解，不形成配离子时金的电位高于银，但形成配合 物 后，Au(CN)2-的 电 位 比Ag(CN)2-低得多，从热力学角度来看在氰化物溶液中金比银容易溶解;4）在pH910后，pH对电位的影响较小；氰化物溶金的曲线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=910的电位差最大，也就是G0的负值最大，反应进行最彻底，故氰化控制pH在910间；8）pH9.4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金的动力学实质上是电化学溶解过程 2Au+4NaCN+2H2O+O2=2NaAu(CN)2+2NaOH+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 溶解质量/mg需用时间/min氰化物氧气氰化物过氧化氢金105103090银515180氰化浸金动力学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CNO-CN-+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氰化浸金动力学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 氰化浸金动力学2Au+4CN-+O2+2H2O2Au(CN)-2+H2O2+2OH-金氰化反应的速度常数k与温度T的关系 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：lgk=-3.432-氰化浸金动力学A2CNDCN-CN-的扩散系数 扩散层的厚度 CN扩散层外（本体）CN-浓度 CN0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CN0 0，则有氰化浸金动力学在阴极区，O2 向阴极表面扩散的速度为DO2 O2 的扩散系数O2 扩散层外（本体）O2 的浓度O20扩散层内O2 的浓度A1 阴极区的面积 A1(O2-O2 0)氰化浸金动力学化学反应很快，在扩散层内O2 00，则有用VAu表示金的溶解速度，则有（金的溶解速度为O2 消耗速度的2倍）=A2 A1O2 VAu=2 CN=A1 O2 氰化浸金动力学阴极区面积A1和阳极区面积A2为 令阴、阳极的总面积A为：A=A1+A2 =+氰化浸金动力学金的溶解速度VAu为游离CN-浓度很低时，DCN-CN-的扩散系数趋于0 即氰化浸金动力学游离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：即氰化物浓度很高时，金溶解速度主要取决于溶液中氧的浓度 氰化浸金动力学氰化时金的溶解速度与氰化物浓度和氧压之间的关系 氧压为3.4*105Pa氧压为7.4*105Pa氰化过程中氧气浓度和CN-浓度都不可能很高，故有一最佳的比值。

将 分别对CN-和O2 进行微分，当金的溶解速度达到最大时氰化浸金动力学则有：上述两式相比，有：氰化浸金动力学即：溶液中氰化物浓度与氧气浓度之间有一个合适的比值，可使金的溶解速率达到最大氰根和氧气的有关扩散系数数值 TKCN(%)DCN/(10-5cm2/s)DO2(10-5cm2/s)DO2/DCN181.722.541.48250.032.013.541.76270.01751.752.201.26平均值1.832.761.5氰化浸金动力学如果DCN和DO2都取平均值，则：DCN1.8310-5cm2/secDO2=2.7610-5cm2/sec平均值比为：CN-、O2浓度的最佳比值为：氰化浸金动力学室温(250C)和常压下，1L水溶解8.2mgO2，相当于0.25710-3mol/L溶金最大速度的出现，KCN浓度等于60.25710-3mol/L或0.01%的时候 金银溶解最佳时氰化物和氧气浓度的比值 MeT（0C）O2（103mol/L）CN（103mol/L）CN/O2 Au251.286.04.69250.271.34.86251.288.86.8Ag249.5556.05.85244.3525.05.75氰化浸金动力学 氰化浸金的主要影响因素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0.020.05%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在氰化实践中，用低浓度氰化物溶液处理含金矿石时，有利于金、银的溶解，且各种非贵金属的溶解速度和数量将会大大降低，从而减少氰化生产的药剂消耗在氰化物浓度较低时，金的溶解速度只取决于氰化物溶液的浓度；相反，氰化物浓度较高时，金的溶解速度取决于溶液中氧的浓度为了强化金的浸出过程，提高氧在溶液中的浓度，可以通过富氧溶液或在高压下进行氰化来实现一般情况下，当进行渗滤氰化，精矿氰化和循环使用贫液浸出时，采用较高的氰化物浓度；相反，在搅拌浸出、全泥氰化和溶液中杂质含量较低条件下，应该采用较低的氰化物浓度氰化浸金的主要影响因素 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温度 温度从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这两个互相矛盾的作用在很大程度上抵消了温度的影响，故表面活化能很小。

氰化物温度过高，还会导致氰化成本提高，污染环境，降低浸出液的纯度氰化浸金的主要影响因素 在0.25%KCN溶液中金的溶解速度与温度的关系 氰化浸金的主要影响因素 金粒的大小和形状 金粒的大小和形状是决定氰化速度的最重要因素之一粗金粒金溶解速度小，不适于氰化法提金；对于粒度范围介于701um的细粒金，在浸出前经过磨矿，一般都能够得到单体分离或从伴生矿物的表面上暴露出来，用氰化法处理可以取得很好的效果在矿石中，金粒形状有浑圆状、脉状或树枝状、内孔穴和其它不规则形状浑圆状的金比表面积小，浸出速度慢，金的浸出率会逐渐降低；片状的金，浸出过程中金的浸出量接近一致；内孔穴的金，表面积增加，金的浸出率逐渐升高氰化浸金的主要影响因素Au Cp PyAuAuAu 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矿浆粘度高会阻碍金粒与溶液间的相对流动，大大降低金的溶解速度在矿浆温度等条件相同下，矿浆粘度主要是由矿浆浓度和含泥量决定矿泥分原生矿泥和次生矿泥原生矿泥是矿床中的高岭土一类的矿物；次生矿泥是在采矿、选矿和运输等生产过程中，尤其是磨矿时生成的一些极细。