碱法金矿堆浸浸出液的组份及其来源

金矿堆浸采用碱性氰化钠溶液作溶浸液，浸出矿石多为酸性不强的岩石。如果岩石的酸性较强，则要洗矿预处理，直至洗涤流出的洗涤水的pH≥9时，方能进行氰化钠浸出。因此，它的结垢情况要分为两个阶段来讨论，一是矿堆洗涤阶段，二是浸出阶段。如采用石灰造粒堆浸和预氰化（造粒时加入氰化钠溶液），则不再进行矿堆的洗涤。

酸性较强的矿石，在矿堆洗涤阶段的结垢很值得注意，尽管矿堆的洗涤水不进入后处理系统，不会引起炭吸附系统的设备和管道结垢，但如处理不当，则会使矿石堆表面，矿堆内部、喷淋系统严重结垢，喷头的磨损也是在这阶段最为严重，矿堆表面的白色覆盖层基本上也是这一阶段形成的。

金矿堆浸浸出液中的组分除金外，主要有下列物质：

一、腐殖酸盐

由于堆浸矿石多系氧化矿，靠近地表，风化矿石中含有机物，尤以胡敏酸一类的腐殖酸含量较高，这类物质在碱性溶液中溶解形成腐殖酸盐，可被活性炭或树脂吸附；在酸性条件下，腐殖酸盐会形成大分子量的腐殖酸沉淀，沉积于吸附剂的孔隙内，致使吸附剂的比表面积减少，吸附容量下降，也常常使吸附－解吸设备及管件结垢。

二、碳酸盐化合物

它是金矿堆浸中结垢的主要因素。众所周知，水溶液中存在着复杂的碳酸和重碳酸化合物的平衡，一般用下列反应式表示：

CO₂＋H₂O H₂CO₃

H₂CO₃ H^＋＋HCO₃^－

HCO₃^－ H^＋＋CO₃^2－

上述三个反应式可综合为

CO₂＋H₂O （H₂CO₃） H^＋＋HCO₃^－ 2H^＋＋CO₃^2－

由于一个CO₂只能生成一个H₂CO₃，一个H₂CO₃只能电离出一个HCO₃^－，而一个HCO₃^－又只能电离出一个CO₃^2－，因此在一个体系中，不论CO₂，HCO₃^－，CO₃^2－的浓度如何变化，三者浓度的总和却恒等于一个常数C，或者说

＝1      （A）

又因为

＝K₁                  （B）

＝K₂                   （C）

若以（A）式中的三个分数作因变量，［H^＋］作自变量，解三个方程式，即可求出一个体系中，不同［H^＋］（或pH）时的CO₂，HCO₃^－和CO₃^2－的含量。25℃时的K₁（4.45×10^－7）和K₂（4.96×10^－11）为已知数，用三个分数作纵坐标，pH值为横坐标作图，得到如图1所示的25℃时水溶液中碳酸化合物与pH值的关系。

图1  碳酸的电离与pH值的关系(25℃)

由图1可以看出：当pH＜4.4时，溶液中只有CO₂，当pH＞8.35时，水溶液中没有CO₂存在；pH值在4.4～12.0时，重碳酸根离子HCO₃^－才能存在，当pH值为8.35时，HCO₃^－含量最高，约占98%；pH＞8.35时，水溶液中才会有CO₃^2－。

金矿堆浸溶液的pH值为9～11，所以溶浸液中存在大量的CO₃^2－。

三、钙镁离子

金矿堆浸中的钙镁离子来自两个方面，其一，多数金矿堆浸采用石灰而不是烧碱作保护碱，石灰的溶解度虽不大，但堆浸是闭路循环，长期使用，使溶液中的钙不断地增加。其二，也是最主要的，钙镁离子主要来自矿石。因为矿石中存在有机物，有机物的氧化和分解会产生CO₂，尤其在洗矿阶段，产生的CO₂消耗溶浸液的碱，CO₂＋OH^－＝HCO₃^－，使浸出渣的pH值降低，并使矿石中的碳酸盐矿物溶解，生成大量重碳酸盐Ca（HCO₃）₂和Mg（HCO₃）₂，这种可溶性的重碳酸盐与CO₃^2－结合就生成CaCO₃或MgCO₃的垢。

另外，有一些研究指出，浸出过程中钠离子与矿石中的钙镁离子之间有离子交换作用，即溶浸液中的钠离子交换下矿石中的钙镁离子，不仅造成钙镁离子进入溶液形成结垢，而且当有大量粘土存在时，钠离子使粘土膨胀，也引起矿堆原有孔隙度减少，渗透性变差。

四、硅酸盐

SiO₂不溶于酸，但微溶于碱，由于金矿堆浸的碱性溶液不断与矿石中的硅酸盐、铝硅酸盐接触，因此浸出液中存在一些硅酸盐，它们的形态很复杂，如偏硅酸H₂SiO₃，正硅酸H₄SiO₄，多硅酸H₂Si₂O₅的盐等。这些硅酸盐的溶解度小，以离子态存在的很少，多呈胶体存在．且与pH有关，当pH＝6时，SiO₃^2－的量仅为0.01mg∕L，当pH＝7时，为0.1mg∕L，pH＝10.5时，溶解量大增。美国佐特曼堆浸场的浸出液中SiO₂量为18～23mg∕L。浸出液中硅酸化合物很不稳定，尤其是胶态的硅酸化合物，往往成为结垢的最初晶核。在矿堆表面以及炭吸附和解析系统很容易结垢。

五、铁的化合物

碱性溶浸液对铁的溶解不大， 但当矿石是酸性时， 如含有大量腐殖酸， 情况就不同了， 浸出液中就有较多的Fe^2＋存在， 由于在碱性溶液中， Fe^2＋很容易被空气中的氧所氧化，形成Fe^3＋，这样就导致Fe（OH）₃沉淀的生成。