氰化过程的物理化学

1、 第第5章章 氰化过程的物理化学氰化过程的物理化学1 5.1 氰氰化过程热力学化过程热力学 5.2 氰氰化过程动力学化过程动力学 5.3 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 5.4 氰化物水解和保护碱氰化物水解和保护碱5.1 氰化过程热力学氰化过程热力学2氰化物氰化物溶液溶解金银的机溶液溶解金银的机理：理： (1) 金溶解反应分两步完成：金溶解反应分两步完成：第一阶段：溶金、产生第一阶段：溶金、产生 H2O2：实际占：实际占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） 第二阶段：第二阶段：H2O2再用于溶金再用于溶金：实际占：实际占15%3(2) 一步溶一步溶金金反应反应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） 金的反应以第一阶段反应为主，但仍然很容易自发进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。行，而银则是两个阶段都彻底进行。4图5-1 氰化法溶金的电位pH图1、氰化物溶液是金、银的良好溶剂和络合物。、氰化物溶液是金、银的良好溶剂和络合物。2、反

4、应线、反应线9、10在线在线1和和2之间的水稳定区。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。、金的络合物离子比银的稳定，溶金比银容易。4、pH 9-10时时9与与1、3的垂直距离最大，溶解最的垂直距离最大，溶解最 为有利。为有利。5、9及其下边平行线说明，络离子活动低电极电及其下边平行线说明，络离子活动低电极电 位低。容易反应。位低。容易反应。6、9和和10线在线在1和和3线下，氧和双氧水都是推动溶线下，氧和双氧水都是推动溶 解的氧化剂。解的氧化剂。7、低浓度、低浓度9线与线与2线相交的区域表示溶解产生氢气，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。其它范围

5、则是络合金被还原。8、线、线15表示用强氧化剂（双氧水）时氰基的氧化。表示用强氧化剂（双氧水）时氰基的氧化。9、线、线11表示生成表示生成剧剧毒的毒的HCN。5.2 氰化过程动力学（电化学腐蚀）氰化过程动力学（电化学腐蚀）5图图2 金在氰化物溶液中的溶解金在氰化物溶液中的溶解阴极区阴极区阳极区阳极区6 的的扩扩散散速速度度。溶溶液液中中的的扩扩散散速速度度；溶溶液液中中CNO2422222ODCNDOCNDDAVOCNOCNAu ；高高时时，当当；低低时时，当当22122212OKODAVCNCNKCNDAVCNOAuCNAu 氰化溶解的速度主要取决于：氰化溶解的速度主要取决于：V 反应速度；

6、反应速度；A 固液相接触面积；固液相接触面积；D 扩散系数；扩散系数； 扩散层厚度。扩散层厚度。722122ODACNDAVOCNAu CNODDOCN242金的溶解速度最大。金的溶解速度最大。反应达到平衡时：反应达到平衡时：温度温度 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 氰根和溶解氧的扩散系数氰根和溶解氧的扩散系数861083.11076.2455

7、2 OCN 最最大大。时时，实实验验证证实实：最最大大；时时，理理论论上上：即即：AuAuVOCNVOCN4 . 76 . 4622相当于相当于 NaCN浓度浓度为为 0.01% 。 ，应使应使MCN331056. 11026. 06 MLmgO321026. 0/2 . 8 常压、室温下，空气饱和的氰化液中，常压、室温下，空气饱和的氰化液中，5.3 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95.3.1 氰化物浓度和氧浓度氰化物浓度和氧浓度5.3.2 搅拌搅拌5.3.3 温度温度5.3.4 金粒大小和形状金粒大小和形状5.3.5 矿浆粘度度的影响矿浆粘度度的影响5.3.6 金粒

8、的表面薄膜金粒的表面薄膜5.3.1 氰化物浓度和氧浓度氰化物浓度和氧浓度101、矿、矿浆中氰化物的浓浆中氰化物的浓度度 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。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 比值与比值与pH值的关系值的关系11d. 氰化矿浆中应保持一定的氰化矿浆中应保持一定的 CN 剩余浓度剩余浓度的的消消耗耗也也增增加加。比比增增加加，固固液液随随NaCNe. 浸出金银所消耗的氰化物浸出金银所消耗的氰化物；需需理理论论上上：NaCNg.Aug50

9、1f. 机械损失机械损失跑、冒、滴、漏、固液分离、洗涤等作业的损失。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氰化作业中，氰化物的用量一般为理论量的 20200倍倍。铜矿物、硫化铁矿物、砷锑矿物等及其分解产物与铜矿物、硫化铁矿物、砷锑矿物等及其分解产物与CN反应；反应；c. 伴生组分消耗氰化物伴生组分消耗氰化物12。很少量的金银的氰化溶解只消耗；耗大量的伴生组分的氧化分解消氰化过程中，22OO 常温、常压下，水中的 O2 浓度为 510 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高 2 3 倍倍。氰氰化槽中矿浆含氧量与充气时间

10、的关系化槽中矿浆含氧量与充气时间的关系3、氧浓度、氧浓度5.3.2 搅拌搅拌13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。14金金浸出速度与矿浆温度的关系浸出速度与矿浆温度的关系 (0.25%KCN液液)85最大最大因此，综合而言一般因此，综合而言一般为为室温室温浸出。浸出。5.3.4 金粒大小和形状金粒大小和形状15 微微粒粒金金细细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级级：mmmm 37)4(7537)3(49575)2(495)1( 浸浸溶溶。体

11、体解解离离或或暴暴露露则则可可氰氰化化经经磨磨矿矿、焙焙烧烧等等呈呈单单微微粒粒金金细细粒粒金金浮浮选选法法预预回回收收；多多以以混混汞汞、重重选选法法、粗粗粒粒金金特特粗粗粒粒金金 不不易易溶溶解解。被被副副产产物物薄薄膜膜包包裹裹的的金金纯纯金金表表面面最最易易溶溶解解；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。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。5.3.5 矿浆粘度的影响矿浆粘度的影响16 过过程程中中产产生生的的矿矿泥泥。、破破碎碎、磨磨矿矿等等次次生生矿矿泥泥：矿矿石石在在运运输输岭岭土土之之类类的的粘粘土土矿矿；原原生生

12、矿矿泥泥：矿矿床床中中的的高高矿矿泥泥包包括括 。使使浸浸出出金金的的速速度度；使使浸浸出出剂剂扩扩散散速速度度；使使矿矿浆浆粘粘度度矿矿泥泥的的不不良良影影响响： 。固固量量宜宜矿矿泥泥含含量量高高时时，矿矿浆浆含含；固固量量宜宜矿矿泥泥含含量量少少时时，矿矿浆浆含含%25203330一般，对搅拌浸出的矿浆：一般，对搅拌浸出的矿浆：5.3.6 金粒的表面薄膜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0.4p

13、pm时就生成难溶膜。要用浓密机或过滤机脱药。18氰化物是弱酸和强碱生成的盐。溶解时会发生水解。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。在结合水的离子积可以得到氰化钠的水解率。在0.01%时，水解时，水解7.6%5.4 氰化物水解和保护碱氰化物水解和保护碱 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，加入氧化钙后水解率都很低。生成中加入少量的碱（CaO或NaOH）来保护氰化物免受水解分解，故称为保护碱。保护碱。 用量维持pH9.4，过多影响沉淀金。生成中一般CaO 0.03-0.05%； 保护碱还

14、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 铁矿物铁矿物 6.2 铜矿物铜矿物 6.3 砷、锑矿物砷、锑矿物 6.4 锌、铅、汞矿物锌、铅、汞矿物 6.5 其它矿物其它矿物 6.6 氰化物溶液的疲劳氰化物溶液的疲劳伴生组分在氰化过程中的行为伴生组分在氰化过程中的行为21 程程中中带带入入的的铁铁粉粉等等；第第三三类类：矿矿石石碎碎、磨磨过过、氢氢氧氧化化物物等等；化化物物、硫硫化化物物、硫硫酸酸盐盐第第二二类类：各各种种贱贱金金属属氧氧石石英英、硅硅酸酸盐盐；第第一一类类：含金银的矿物

15、的伴生组分：含金银的矿物的伴生组分： 。、作作用用，消消耗耗和和第第三三类类：与与；、作作用用，消消耗耗和和第第二二类类：大大部部分分可可与与作作用用；第第一一类类：不不与与2222OCNOCNOCNOCNCN在氰化过程中：在氰化过程中： 22 。铁铁粉粉磨磨矿矿过过程程中中混混入入矿矿浆浆的的；、磁磁黄黄铁铁矿矿等等如如：黄黄铁铁矿矿、白白铁铁矿矿；硫硫化化铁铁矿矿及及其其氧氧化化产产物物作作用用的的：与与；铁铁矿矿、硅硅酸酸铁铁等等、磁磁铁铁矿矿、针针铁铁矿矿、菱菱如如：赤赤铁铁矿矿作作用用的的：氧氧化化铁铁矿矿物物；不不与与)2()1(CNCN(1) 铁及铁矿物铁及铁矿物23 等等、生生

16、成成铜铜氰氰络络合合物物：酸酸铜铜、硫硫化化铜铜等等；碱碱式式碳碳铜铜、氢氢氧氧化化铜铜、作作用用的的：金金属属铜铜、氧氧化化与与222232)()()(CNSCuCNCuCNCuNaCN(2) 铜矿物铜矿物24 。和和碱碱后后的的产产物物会会消消耗耗但但溶溶于于起起作作用用，不不直直接接与与锑锑的的常常见见矿矿为为：辉辉锑锑矿矿；和和的的产产物物会会消消耗耗但但氧氧化化后后中中，难难溶溶于于毒毒砂砂中中；易易溶溶于于雄雄黄黄雌雌黄黄砷砷的的存存在在形形式式常常为为23232)()()()(OCNCNSSbOCNOHCNFeAsSOHCNAsSSAs(3) 砷、锑砷、锑矿物矿物(极有害极有害)

17、 粒粒继继续续溶溶解解。表表面面形形成成薄薄膜膜，阻阻碍碍金金分分解解生生成成的的产产物物在在金金粒粒；和和的的液液中中分分解解，消消耗耗矿矿浆浆中中砷砷锑锑硫硫化化物物在在碱碱性性氰氰化化)2()1(2OCN砷锑矿物对金银氰化过程极为有害，表现在二方面：砷锑矿物对金银氰化过程极为有害，表现在二方面：25在氰化物溶液中，锌矿物的溶解率比铜矿物小。在氰化物溶液中，锌矿物的溶解率比铜矿物小。 。和和；会会消消耗耗作作用用弱弱的的：闪闪锌锌矿矿，与与等等；、生生成成：等等。、，如如：易易反反应应的的：氧氧化化锌锌矿矿物物与与23224423)(OCNZnSCNNaOHCONaCNZnSiOZnZnCOZnOCN(4) 锌、铅、汞矿锌、铅、汞矿物物26 亚铅酸盐对金的氰化有某些促进作用，亚铅酸盐对金的氰化有某些促进作用，所以金银的氰化浸出和锌置换沉积金时，常加入适量的铅盐，所以金银的氰化浸出和锌置换沉积金时，常加入适量的铅盐，以消除铜、硫、砷、锑等的硫化物的有害影响。以消除铜、硫、砷、锑等的硫化物的有害影响。 常用的铅盐为：常用的铅盐为：醋酸铅、硝酸铅醋酸铅、硝酸铅。 .OCNCNCN2和和中中溶溶解解较较快快，会会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响响较较小小；中中溶溶解解很很慢慢，对对氰氰化化提提金金属属汞汞在在27(5) 其他矿物：其他