硫脲又称硫化尿素,是一种白色而有光泽的菱形六面结晶体,味苦,微毒,无腐蚀作用。分子式为SC(NH2)2,相对分子质量76.12,密度1.405g/cm3,熔点180~182℃。它易溶于水,在20℃水中的溶解度为9%~10%,25℃为14%,能满足硫脲浸出金对浓度的任何要求。硫脲的水溶液呈中性,无腐蚀作用。
硫脲在碱性溶液中不稳定,易分解成硫离子和氨基氰而消耗,氨基氰又可水解为尿素:
SC(NH2)2+2NaOH Na2S+CNNH2+2H2O
CNNH2+H2O CO(NH2)2
且在碱性介质中,硫脲分解生成的S2-还可与溶液中的Au+、Ag+及Cu2+等各种金属阳离子生成硫化物沉淀。
在酸性(pH1~6)溶液中硫脲具有还原性质,但它的配制液经较长时间存放,自身也能氧化生成多种产物,故通常应现配现用。如在室温下的酸性介质中,硫脲放置时间过长就能自行氧化为二硫甲脒或者二聚硫脲:
或者 2SC(NH2)2 (SCN2H3)2+2H++2e (1)
2SC(NH2)2 (SCN2H4)22++2e (2)
而(SCN2H3)2∕SC(NH2)2电对的标准电位为0.42V,比25℃时硫脲溶金过程 Au(SCN2H4)2+∕Au电对的标准电位0.38V高,故氧化生成的二硫甲脒在适当pH值的溶金过程中,实际上又成为活性氧化剂,并使自身还原成硫脲。在室温的酸性介质中,硫脲还会氧化生成S0和HSO4-、SO42-等氧化态较高的产物,但它们的反应速度很慢。N.P.芬克尔斯坦(Finkelstein)还证实,即使在pH<4的溶液中,硫脲也少量发生酸分解而生成H2S:
SC(NH2)2 H2S+CNNH2
硫脲的稳定性主要取决于介质的pH值、硫脲浓度和温度。在适宜的温度下,当硫朦浓度一定时,随着介质pH值的下降硫脲趋向于更稳定;反之,当介质的pH值一定时,随着硫脲浓度的增大,硫脲越易被氧化。为保持硫脲在溶金过程中的稳定性,提金作业宜采用低pH值的硫脲溶液。也只有降低溶液的pH值,才能适当地提高溶液中的硫脲浓度。
温度的提高虽能加快硫脲溶金的初始速度,但它会严重影响硫脲的稳定性,使得溶金速度随时间的延长而不断下降,甚至无效。在多数文献中,选定的硫脲溶金介质温度不高于25℃,虽它不一定是最佳的选择,但试验证明,随着介质(不论是酸性、中性或碱性)温度的升高硫脲的氧化速度会加快。当将硫脲液加热时,便会发生水解而生成氨、二氧化碳和液态H2S:
SC(NH2)2+2H2O 2NH3+CO2+H2S
H2S还可进一步分解成S0。当煮沸硫脲液时,硫脲便快速水解而生或S2-、S0、HSO4-和SO42-等而失效。