氰化浸出金、银的控制因素(一)

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:688

    关于氰化过程化学动力学研究,是用纯氰化物溶液和纯在实验室条件下进行的。在工业条件下,氰化溶液中还含有大量杂质,金矿石也含有大量可与氰化物作用的其他矿物。因此,研究工业条件下金矿石的浸出因素具有十分重要的实际意义。
    1)氰浓度和氧浓度
    氰化物和氧的浓度是决定金溶解速度的两个最主要的因素。金的溶解速度与氰化物浓度的关系,由图1所示。

    从图上可以看出,当氰化物的浓度在0.05%以下时,金的溶解度随着溶液中氰化物浓度的增大而呈直线升到最大值。接着则随氰化物浓度的增大而缓慢上升,直至氰化物浓度增大到0.15%时为止。此后再继续增大氰化物浓度,金的溶解速度反而略有下降。用低浓度氰化物溶液处理金矿石时,金与的溶解度都很大,但各种非贵金属的溶解度却很小,因此不仅减少氰化物的消耗,而且有利于金的溶解。
    金、银溶解时,所需的氰化物和氧的浓度是成比例的,这是上面讨论中所得的结论。即1mol(分子)氧需要4mol(分子)的CN-,两者扩散系数的平均比值为1.5。已知为空气所饱和的氰化液中含O2的浓度为8.2mg/L,或为0.27×10-3moL(分子)。则[CN-]=4×1.5×0.27×10-3=6×0.27×10-3mol(离子),或为0.01%。在实际生产中,通常使用含质量分数为0.02%~0. 06%NaCN的水溶液。[next]
    在正常状况下,氧在氰化物溶液中的溶解度为7.5~8.0mg/L,在稀薄氰化物溶液中则达到某一恒定值。因此,氰化物浓度增大或超过某一定限度的时候,氰化物的浓度与氧的浓度的比例即被破坏,会使过多的氰化物被保留下来而不能被有效地利用。因此强化金溶解过程的基本因素就是提高氧在溶液中的浓度,可用渗氧溶液或在高压下进行氰化来实现。
    在氰化法提金生产中,浸出溶液中氰化物浓度的高低依各厂的条件不同而不同。一般说来,常压下,金的最高溶解速度是在氰化物浓度为0.05%-0.10%的范围内;而在某些情况下是在0.02%-0.03%的范围内。当进行渗滤氰化,精矿氰化和循环使用贫液浸出时,可采用较高的氰化物浓度。相反,在搅拌浸出、全泥氰化和溶液中杂质含量较低的条件下,应该采用较低的氰化物浓度。
    在低浓度的氰化物溶液中,溶解速度取决于氰化物的浓度;但当氰化物浓度增高时,溶解速度与氰化物浓度无关,而随氧的供入压力的上升而增大(图2)。因此可以用渗氧溶液或高压充气来强化金溶解的过程。如在709.275kPa(7atm)充气条件下氰化,不同特性矿石中金的溶解速度可提高10倍、20倍,甚至30倍,且金的回收率约可提高15%。

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    2)搅拌
    对含金矿石浸出研究表明,溶金过程在大多数情况下都具有扩散特征。因此,所有加速CN-和O2扩散的因素,都应当是强化氰化过程的可能途径。
    扩散速度随搅拌速度提高而提高,因此,在激烈搅拌时可大大提高溶解速度。这一重要结论已广泛用于金矿的搅拌浸出实践中。
    3)温度
    温度从两个方面影响氰化过程,一方面提高温度将导致扩散系数增大和扩散层减薄;另一方面会降低氧的溶解度从而降低溶液中氧的浓度。这两个互相矛盾的作用在很大程度上抵消了温度的影响,故表面活化能很小。
    如果温度处在不影响金溶解作业的允许变化范围内,反应物浓度将随温度和扩散率的增加而增加,温度每增加10℃,反应物浓度约增大20%。也就是说,提高温度可加速化学反应速度,即温度每升高10℃,分解速度增加近两倍。但是提高温度会降低氧的溶解度。当矿浆温度接近100℃时,氧的溶解度已接近于零。总的来说,金的溶解速度在温度约85℃(图3)时达到极限,此时温度再增高,就会因氧的溶解度减少而降低金的溶解速度下降。

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    假如氛化液温度过高,将会导致氛化成本提高,污染环境和降低浸出液的纯度。如:加速氰化液的蒸发;副反应速度增加,使矿石中的贱金属更易于溶解;促进氰化物的水解;增加能耗等。因此,除寒冷地区在冬季为了不使矿浆冻结而采取保温措施的加温外,一般均在不低于15~20℃的常温条件下进行氛化。
    从理论上说,典型的扩散控制过程中,金、银的分解活化能范围应在8.37~20.93kJ(2~5千卡)/mol之间。
    4)金粒大小和形状
    金粒的大小和形状是决定氰化速度的最重要因素之一。由于粗粒金的比表面比细粒金的比表面小,故粗粒金的溶解速度小,完全溶解的时间很长,以致使用氰化提金不合算。此外在磨矿时,金粒具有很强的韧性,导致不能和其他矿石一样达到理想的细度。
    假设金的溶解速度为3mg/(cm2·h),那么,直径44μm(325目)的球状金粒完全溶解需要14h;直径149μm(100目)的球状金粒则需48h。因此在氰化前必须首先提取粗粒金,以提高金的回收率和尽可能缩短氰化作业时间。
    氰化作业过程中,通常依据氰化作业的特点以筛目将金粒分为三种粒度:大于74μm(200目)的为粗粒金,37~74μm(200~400目)的为细粒金,小于37μm(400目)的为微粒金,为便于作业,有时将大于495μm(32目)的金粒称为特粗粒金。
    对粗粒和特粗粒金,在氰化作业中溶解很慢,需要很长时间才能完全溶解。对于这部分金粒,采用延长氰化时间往往是不合算的,因为绝大多数金矿石中的金主要呈细粒和微粒存在。国内外许多氰化法矿山所采用的回收矿石中粗粒和特粗粒金的方法,常常是在氰化前先进行混或者重选捕收,以免未溶完的粗粒金损失在氰化尾矿中。
    另外,在闭路磨矿系统中,粗粒金很容易在循环物料中富集和镶嵌在磨矿机衬板和介质上,因此如有可能可把氰化物加到磨矿机中,有效地加速粗粒金的浸出。[next]
    对于粒度范围介于37~74μm的细粒金,在浸出前经过磨矿,一般都能够得到单体分离或从伴生矿物的表面上暴露出来,用氰化法处理可以取得很好的效果。在工业生产中,金粒的暴露情况与磨矿细度相关。磨矿粒度越细、金粒的暴露越完全,浸出速度就越快。氰化矿石合理的磨矿细度,应通过试验,根据金的实际浸出效果与磨矿费用、药剂消耗和氰化洗涤条件等因素,综合分析后确定。一般地说,金颗粒均匀,极细粒较少的矿石适于粗磨,而全泥氰化矿石粒度的要求,往往比浮选精矿氰化的粒度要粗些。我国精矿氰化厂,磨矿细度大多要求-325目占80%~95%,而全泥氰化厂的磨矿细度多数控制在-325目占60%~80%。
    颗粒小于37μm的微粒金,在磨矿时很难从包裹的矿物中分离或暴露出来,因此不宜宜接用氰化法回收。如果金被包裹在有用矿物(如硫化矿)中,则可以用浮选的方法使金富集在精矿中,经火法冶炼随同其他元素一起回收,或者精矿焙烧后再用氰化法回收。某些含金氧化矿石,虽然金粒很细但矿石呈多孔状,在粗磨的情况下,也能得到较好的氰化浸出效果。故可认为,矿石中金粒的大小常常是决定能否采用氰化法的重要因素之一。
    金粒的形状对金的浸出过程有很大影响。在矿石中,金粒的形状有浑圆状、片状、脉状或树枝状、内孔穴和其他不规则形状。浑圆状的金具有较小的比表面,浸出速度比较慢,同时随着浸出作用的不断进行,浑圆状的金粒表面积在不断减少,因而导致金的浸出速度逐渐降低。其他形状的金都比浑圆状的金具有较大的比表面,浸出速度一般较快。片状的金,表面积不随浸出时间延长而降低,所以在浸出过程中金的浸出量接近一致;有内孔穴的金粒经过一段时间浸出后,内孔穴的表面积增加,金的溶解速度也就越来越快。

标签: 浸出
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