硫酸根存在下硫代硫酸铵溶液浸出硫化金精矿中金的动力学研究

硫酸根存在下硫代硫酸铵溶液浸出硫化金精矿中金的动力学研究 硫酸根存在下硫代硫酸铵溶液浸出硫化金 精矿中金的动力学研究 第|卷第1期中国有色金属9g4年3月 lso 硫酸根存在下硫代硫酸铵溶液 浸出硫化金精矿中金的动力学研究? L/ 曹昌琳 (中国科学院化工咱金研究所北京109080) 摘要一Tf=弓/弓 古铜的氨性硫代硫酸铵溶液浸取台锕醢化金精矿中垒的反应过程分为前期反应,后期反应两 个阶段.前期为界面反应控制,后期为反应剂通过固体反应产物层的扩散过程控制.整个浸取过 程都受载金矿物腐蚀反应所控制.体系中醢酸铵可能有阿种作用:?NH+与NHs组成缓冲液;? 剂谓壹壤矽关键词堕垡堕墼金浸眨硫化矿;喾—象耳 含铜的氨性硫代硫酸盐溶液浸取金的动力 学已有不少人研究过.张文阁等用核心收缩 模型解释了硫代硫酸盐溶液浸出矿石中金,银 过程的基本动力学特征.同时指出铜离子是活 性的易再生的浸矿剂.姜涛等0.用测定金属 腐蚀速度的方法研究硫代硫酸盐溶液浸金的动 力学规律并用电化学催化机理来解释,即氪 在阳极催化了硫代硫酸根与金的络合反应,铜 氨络离子在阳极催化了氧的还原反应龚乾 等【.曾提出用硫代硫酸盐一硫酸盐溶液代替硫 代硫酸盐一亚硫酸盐溶液浸出金.本文就是在 硫酸根存在下研究硫代硫酸铵溶液浸出硫化矿 中金的动力学特征.试图了解硫酸根对浸金动 力学的影响硫化矿中载金矿物多为黄铁矿, 黄铜矿.黄铁矿最难分解,因此金溶解过程的 基本特征应与黄铁矿分解过程的基本特征有联 系. 本文试图用黄铁矿的氧化规律来解释浸出 矿石中金的动力学数据. 1实验仪器和方法 试料为经浮选后的含铜硫化金精矿. 80wt.一通过200目筛.其全分析结果见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 金精矿经显微镜观察,含有下列物相:黄铁 矿,黄铜矿,辉铜矿,斑铜矿,孔雀石,褐铁 矿.咏石主要为石英和方解石.含金物相主要 是黄铁矿,黄铜矿,斑铜矿实验容器为500 mL四口圆底玻璃瓶,用电动机带动玻璃浆叶搅 拌器.实验过程中通入一定量的空气.四口瓶 表1硫化金精矿化学全分析结果 元素Au’AgCaOMr2h20Na20MgOc l2?22D — (【】 元素Pbznsl啦AI203cS 托 ??30-I.T (wt一】 *Au,Ag的单位为g/’t ?本谭题为59074]6国家自然科学基叠资助课题;于1992年6月2g 口收到初稿 第4卷第1期羹乾等:硫酸根存在下硫代硫酸镀溶渣程出圭的动力学 研究 置于恒温水浴中,水浴温度波动?1C.气体 先经过同一浓度的氨溶液预饱和.实验时先将 配好的浸取用液放入四口瓶中.在恒温水浴中 缓慢搅拌加热十分钟,使溶液达到要求的温 度,然后通空气,加矿样,计算时间.加矿样5 rain后取溶液样分析金浓度.一般每隔15rain 取样一次,每次取样2mL.用原子吸收法直接 测定金.文中浸出速度数据以溶液分析结果计 算,浸出率以实验结束时浸渣分析结果计算. 浸取用液用分析试剂配制.硫代硫酸铵溶液过 滤后使用. 2实验结果 含铜硫化金精矿中金在含铜的氨性硫代硫 酸铵一硫酸铵溶液中溶鹪的一般情况见图1.从 图上可明显看到,金溶解可分两个阶段.最初 5min快速溶解.以后熔解速度显着降低.1.5 , 2h后金溶鹪过程停止.以图】的数据代入 不同的浸取模型进行计算.所得结果见图2. ? 詈\ 壬 缝 浸取时间/rain 圉l溶液中金浓度随时间的变化 试验条件;07mol/L(NH4),液:固16 】.0mol/LNH3?H2o,50C m5mol/LNH?)2so1,850mifl’, 4g/Lcu,0.7L/min空气 从图2看出,整个过程分为两个阶段.浸 取5min后到金溶解结束可用反应物通过固体 反应产物层扩散过程描述.即图2中模型3. 浸取时间/rain 圉2浸取模型 】一!】一(】n)×l0: 21一?In(】一)一[】一(1一)一×】0. 3一一1{(1一口)xo一Hf×抽 式中u为浸出率(),f为时间(mln) 初看模型1也很合适,但细看起来,模型1在 60min后就偏离线性另外用磨得更细的矿石 浸出时,模型1就更多地偏离线性,如图3所 示,所以用模型3不用模型1.根据图2,以后 实验数据都用K,两个常数表示.s为浸 取前5min金的平均溶解速度(tool/s).目是 按模型3求出的常数(rain’.).它包括反应物的 摩尔体积,反应物在固体产物层中的扩散系 浸取时间/mi. 图3浸取模型 】,8意义同凰2; 矿石粒度<300日,其它条件同图 中国有色金属0g4年3月 数,反应物浓度,颗粒半径等因子.实验时间 一 般都为1.5h. 2.1硫酸铵浓度的影响 在浸出液中加入硫酸铵,可加快浸取速度 并提高浸取率(见表2).其关系可归纳为K;? [(NH4)2SO{],目oc[(NH|)2so|].加入 硫酸铵后,浸金过程基本特征没有什么变化. 即整个浸取过程无论是加硫酸铵还是不加硫酸 铵都可分为两个阶段.溶液中硫酸铵浓度过高 对浸取不利. 表2硫酸铰浓度影响 试验莱件同图1 2.2搅拌速度的影响 搅拌速度与浸出速度之间的关系可归纳为 K5oc9.3×1002,,目oc1.1×10甜”!,co为 搅拌速度(rain). 2.3温度影响 温度在20,60C范围变化时金幔出速度 和浸出率都随温度升高而升高.但升高幅度不 大.由5计算得活化能3.1kJ?tool.由 计算得活化能为10kJ?mol温度对目影 响比较明显. 2.4硫代硫酸铵浓度的影响 实验结果可表示为:K.cc[(N}I{)SO. Kcc[(NH)Sod”硫代硫酸根的浓度变化对 Ks的影响很小这表明S!o只是作为金的 络台剂,不参与控制步骤反应,而络合作用是 较快的. 2.5氢氧化铵浓度的影响 初步实验表明,甩不含自由氨的含铜硫酸 铵溶液浸取含铜硫化金精矿中金,金提出率非 常低.加0.5tool/L氯后垒提出率显着提高; 继续加氯,浸取率虽有提高但不显着.Ks? EN,a3]01;Kt?ENH3]】. 26铜离子浓度的影响 实验结果符合下列关系:K;?Ecu”]., ..[c一.空气输入量对;几乎没影 响.对Ktg影响显着.K目?.Qo为空气输入 量.为常数,约0.5. 2.7矿石粒度的影响 这里所谓矿石粒度皆指上一级筛与下一级 筛孔直径的平均值粒度对实验结果影响归纳 为Ks一4×10寺,一3.11×101I-为 平均直径.,,为固体产物层厚度.砖随粒度增 大而减小.粒度减小对K目影响有两方面:一 是扩散面增加对反应有利;另一是初期反应加 速.固体反应产物增加,对后期反应不利.两 者谁占优势,就显示谁的影响. 3讨论 3.1主要的反应系列 浸取系统中除Szo;一被氧化分解的一系列 反应外,主要涉及金氧化溶解络合反应,载金 矿物氧化等.载金矿物主要为黄铜矿,黄铁 矿.根据黄铁矿,黄铜矿在氨性硫酸铵溶液中 阳极氧化规律的研,在实验条件下(一 0l5V),黄铁矿的腐蚀电流极小,实际上是氧 在其上放电.黄铜矿的腐蚀电流达1.6×10 A/cm.据姜涛等.一测定结果,在同样条件下 金的腐蚀电流约2,8×10mA/cm可以看 到黄铁矿最难分解.要浸出黄铁矿中所包含的 金.首先要使黄铁矿分解.经扫描电镜分析, 矿石中金除部分呈单体金外.大部分嵌布在黄 铁矿中,少量赋存在黄铜矿和斑铜矿中.因此 硫代硫酸铵溶液浸取金的动力学过程应为黄铁 矿腐蚀反应所控制.X光衍射分析表明浸取渣 中黄铜矿的峰高比原矿的低说明浸取过程中 黄铜矿受到破坏.黄铁矿峰高虽未明显变化, 但扫描电子显微镜上拍的照片表明:浸取后黄 中国有色金届994年3月 NH在抑制pH升高的同时还增加NHa?HO 浓度NHa?HzO浓度增加有利于稳定二价铁 氨络合物,铜氨络合物,金氨络合物,促进黄 铁矿分解.文献还指出(NH.)SO中so;一能 抑制s嘎,sol的氧化分解. 下列反应式定性地解释了黄铁矿阳极氧化 电流与实验变量间的关系: FeS2+16OH—Fe”+2so:4-8H2O+14e FeS2—Fe+2So+2e Fe+2NH3~Fe(NHa); Fe(NH3)l+3OH一 ~Fe(OH)3’+2NHs?H2o+e NHs?H2O~-NH,++OH 在含铜的氨性硫代硫酸铵溶液中,二价铜 氨络离子起氧化剂作用,氧使二价铜离子再 生.因此应有; Cu抖+2NH3?H2o—cu(NHs)+2H2O Cu(NH3)+e—’’1u(NI-I~) {oz+2e十HO~2OH 用这一系列反应可定性地解释金溶解速度与各 变量间的关系.(NH)2S0.对目的影响比 (NH)sOs小,说明S哦与金的络合作用对 金的后期溶解过程有影响. 参考文献 张文闭,王振忠,李玉砖有色金属,1987.39(4):71--76 姜涛等.黄金,1992,13(1):35—38 姜涛等.黄金,1991,12(10):32—36 龚乾,胡洁雪.89103529X1989. 龚乾,胡洁雪,瞅强,刘劲捂等.中国化学会第七届全 国电化学会议文集.1993.9. 胡洁雪.羹乾等.化工怕金,1991,12(4)301—305.