金矿样品焙烧若干问题的探讨

金矿试样的焙烧，常是湿法提取和湿法测定金的重要步骤。国内外都进行了一些研究，随着实践的深入和发展，就其某些主要问题进行更加系统、深入地研究和认识，也是必要和有益的。

一、焙烧的意义

1、焙烧有利于金的完全浸出和溶解，

直接浸出或溶解矿石中金虽然较为省事，但它一般只适合于氧化程度高、不含有机炭的试样，然而在大多数情况下，试样中常含有硫化物、砷化物、蹄化物和有机物，有的金样品中有机炭高达7%，一些有机物(炭、腐殖酸等)、硫化物(黄铁矿、黄铜矿、.黑坳铜矿、辉铋矿、方铅矿等)，砷化物(毒砂等)常是金的载体矿物。当这些矿物大量存在时，如用含氧化剂的混合溶剂处理，其有效性、经济性、安全性及操作的简便性，远不及焙烧法。这是因为混合溶剂常不能将硫、砷化物都氧化至高价，有的硫仅被氧化呈单质状态，它们也不能将有机物全部、彻底去除，有的有机物转变成单质炭或硝基衍生物。由于这些物质具有较强的还原性、吸附性、包裹性或络合性，致使金不能

完全进入溶液，浸出率明显偏低。而焙烧可完全除去有机物，硫、砷化物，有利于金的浸出和溶解。此外，焙烧还能使某些含水矿物失去结晶水，在矿粒中形成许多空洞和通道，使试样形成多孔状，此表面大大增加。焙烧还能使某些包裹体破裂，使溶剂能更好地与金接触，亦有利于金的浸出和溶解。

2、焙烧何消除或减少一部分干扰物的影响

焙烧还可除去汞、铊、碲等对某些方法测金的干扰，能使银生成难溶于酸的硅酸银，减少银的于犹。

3、焙烧可减少熔剂的耗量

由于焙烧除去了低价硫、砷及有机物，并将金属铁(制样时引入)、低价铁、低价铜等氧化至高价，因而可节省大量氧化剂用量，同时还能缩短金的浸出周期。

二、焙烧是个复杂过程

由于试样的取样量大，同时处理的样品数多，供氧有限，因此，在空气中焙烧的初始阶段，虽有某些矿物被氧化，但就整个炉内而言，还原气氛占主导地位，这时硫化物、砷化物、有机物等将以热解为主:

黄铜矿CuFeS2=CuS+FeS

2CuFeS2=Cu2S+2FeS十S↑

黄铁矿FeS2=FeS+S↑

7FeS2=Fe7S8+6S↑

斑铜矿Cu5FeS4=CuS+2Cu2S+FeS

2Cu5FeS4=5Cu2S+2FeS+S↑

磁黄铁矿FenSn+3=nFeS十S↑

铜兰6CuS=3Cu2S+3S↑

黑坳铜矿4Cu2S.Sb2S=4Cu2S+Sb2S3

车轮矿3PbS·Sb2S3=3PbS+Sb2S3

毒砂FeAsS=FeS+As↑

有机物则变为化学性质比较稳定，对金具有还原性和吸附性的活性炭:

CX(H2O)y=xC+yH2O↑

此外，某些高价化合物可能被还原:

BaSO4+2C=BaS+2CO2↑

CaSO4+2C=CaS+2CO2↑

某些热解产物将重新化合:

As+S=AsS

随着还原物质的不断分解除去和炉内不断供氧及增温，炉内逐渐转为氧化气氛，这时，硫化物、砷化物、有机物等逐渐被氧化:

铜兰2CuS+O2 = Cu2S + SO2↑

辉铜矿2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑

Cu2S+2O2=Cu2O+5SO2↑

4Cu2S+10O2=4CuSO4+4CuO

金属铜 4Cu+O2=2Cu2O

赤铜矿2Cu2O+O2=2Cu2O

金属铁2Fe+O2=2FeO

氧化亚铁4FeO+O2=2Fe2O3

辉银矿Ag2S+O2=2Ag+SO2↑

辰砂HgS+O2=Hg↑+SO2↑

硫化铁3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2↑

单质砷4As+3O2=2As2O3↑

辉锑矿2Sb2S3+9O2=2Sb2O3+6SO2↑

活性炭C+O2=CO2↑

雄黄AsS+O2=As↑+SO2↑

雌黄As2S3+3O2=2As↑+3SO2↑ 2As2S3+9O2=2As2O3+6SO2↑

某些未完全热解的矿物，亦被逐渐氧化:

黄铁矿3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑

4FeS2+11O2=Fe2O3+8SO2↑

磁黄铁矿FenSn+3+O2=nFeS+SO2↑

毒砂FeAsS+3O2=FeAsO4+SO2↑

某些矿物将与某些反应产物相互作用，如黄铁矿与三氧化二铁、二氧化硫及炭相互作用;

FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2↑

3FeS2+2SO2=Fe3O4+8S↑

3FeSO2+12C+14O2=Fe3O4+12CO2↑+6S↑

试样中某些矿物亦可相互作用：

2Ag2S+2SiO2+3O2=2Ag2SiO3+2SO2↑

2CaF2+SiO2=SiF4↑+2CaO

CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑

某些反应产物亦将重新化合：

4Fe3O4+6As2O3+7O2=12FeAsO4

FeS+10Fe2O3=7Fe3O4+SO2↑

综上所述，试样在焙烧过程中，其中一些矿物将进行热解、脱水、氧化(还原)、挥发、重结晶、重新化合，焙烧确是一个极其复杂的过程。因此，控制合适的条件，实现焙烧的最佳化，是很值得研究的问题。

三、焙烧温度与升温速度

实验表明，虽然某些有机物、硫化物、砷化物开始热解氧化的温度一般在200~550℃，但焙烧温度低于600℃，有机物不易除去，硫化物残留量也较多，如焙烧温度大于700℃，虽然有利于有机物、硫化物热解氧化，尤其可以加速热稳性高的硫化物(方铅矿、闪锌矿等)的分解，但常引起某些矿物晶形的转变和体积的收缩，引起某些物质的熔融(若干物质的溶点见表1)，并加剧某些矿物间的反应，这些不仅会引起样品的烧结，还使可溶性硅酸急增，干扰测定。当烧结不严重时，可将样品重新粉碎，再进行分析，如样品严重烧结，甚致在瓷舟壁成釉，即使将样品重新粉碎，测得结果仍严重偏低。此外，焙烧温度过高易使砷呈砷酸盐留在焙砂中，影响金的测定和砷的回收。大量实践表明，对于分析样品焙烧温度，一般以600~650℃为宜，对于化冶样品，由于其粒度较粗，试验用样量大，焙烧温度可略高些。但一般不宜超过750℃。

试样的入炉温度，一股应控制在200℃以下，升温速度以小于500℃/h为宜。若入炉时温度过高，升温速度太快，砷金易形成低沸点的合金挥发损失，易使矿物体积收缩，比表面减小，还降低除炭、砷、硫的效果特别是有低熔点矿物时。高温使它们熔融将炭、硫、砷等粘结包裹，使焙烧难以完全，并影响金的浸出和溶解。大量实验表

明，采用低温、长时间的缓慢焙烧，较高温、短时的快速焙烧更为有效，即使某些热稳定性高的矿物，经长时间的焙烧，也将逐渐a氧化分解。

若干物质的熔点 表1