混汞选金原理（一）

    混汞法选金历史悠久，积累了非常丰富的生产经验，但人们对混汞选金原理却缺乏系统的研究。只在近几十年来，混汞选金的理论研究才取得较大的进展。
    汞俗称“水银”，它在常温下是一种银白色的液体。表面洁净的自然金颗粒若是与汞接触，就会与汞结合或被汞包围，形成“汞膏”。固体的汞膏呈合金状态，形成三种化合物；AuHg₂、Au₂Hg和Au₃Hg,还生成在金中含汞量高达16.7%的固溶体。事实上，混汞选金作业在矿浆中进行，混汞过程与金、水、汞三相界面性质密切相关。它包括汞对金的浸润作用和汞齐化作用两个过程。
    1.汞对金的浸润作用
    混汞选金过程的实质是单体解离的金粒与汞接触后，金属汞排除金粒表面的水化层迅速润湿金粒表面，然后金属汞向金粒内部扩散形成金汞齐——汞膏。金属汞排除金粒表面水化层的趋势愈大，进行速度愈快，金粒则愈易被汞润湿和被汞捕捉，金的回收率愈高。因此，金粒汞齐化的首要条件是金粒与汞接触时汞能润湿金粒表面，进而捕捉金粒。因此，汞对金的浸润作用，是在水介质中进行的，可用图1来表示。汞与水不相溶，所以混汞体系中，有水、汞两个液相和金一个固相存在。
    由图1看出，汞浸润于金粒面上，形成一个半球面，使金粒与汞、水之间，产生一个三相接触点0,形成三个界面作用力，即水与汞的界面张力，σ_汞-水，水与金界面张力σ_金-水，还有汞与金界面张力，σ_汞-金。矿浆中的金粒与汞接触时形成金-汞-水三相接触周边，金粒被汞润湿的程度可用汞对金粒表面的润湿接触角表示。若规定汞-水界面和汞-金界面的夹角为汞对金粒表面的润湿接触角（θ），从图2可知，汞对金粒表面的润湿接触角θ愈小，金粒表面愈易被汞润湿。因此，金粒表面具有亲汞疏水的特性，表面的水化层易被汞排除而被汞润湿；其他矿物表面具有疏汞亲水的特性，表面的水化层不易被汞排除，不被汞润湿。可用混汞法选择性润湿金粒表面使金粒与其他矿粒相分离。

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    润湿接触角θ的大小与金-汞-水三相界面的表面能有关。设σ_金-汞、σ_金-水和σ_汞-水分别代表各界面的表面能；并将其看成表面张力（两者数值相同，单位不同），则从图2(a)可得下列关系式：

    可见从图2（a）或图2（b）导出的润湿接触角θ与表面张力的关系式相同。润湿接触角θ愈小，cosθ愈接近于1，金属汞对矿物表面的润湿性愈大。因此，可将cosθ称为可混汞指标，以H表示，则：

    由于单体金粒表面及金属汞表面均疏水，金水界面及汞水界面的表面张力大，而金粒及金属汞内部均为金属晶格，密度较大。根据相似相溶原理，金粒与汞均为金属，性质较相似，金-汞界面的表面张力很小。因此，金-水界面的表面张力与汞-水界面的表面张力愈接近，可混汞指标H愈接近于1，金粒愈易被汞润湿而汞齐化。相反，金属汞对矿粒表面的润湿接触角愈大，其可混汞指标愈小，其表面不易被汞润湿和汞齐化。因此，混汞过程中采用任何能提高金-水界面及汞-水界面表面能（表面张力）和能降低金-汞界面表面能的措施均可提高金粒表面的可混汞指标，有利于金粒汞齐化和提高混汞过程中金的回收率。
    金粒与金属汞接触、润湿、汞齐化而被捕捉的过程如图3所示。设S_金-水为捕捉前金粒的表面积，S_汞-水为汞珠的表面积，S′_金-水为捕捉过程中未被汞润湿的金粒剩余表面积，则金粒被汞润湿前后的能量为：[next]
                                E_前＝S_金-水·σ_金-水＋S_汞-水·σ_汞-水
               E_后＝（S_金-水-S′_金-水）·σ_金-汞+S′_金-水·σ_金-水＋（S_汞-水-S′_金-水）·σ_汞-水