硫脲又名硫化尿素,白色有光泽的菱形面晶体,味苦,易溶于水,水溶液呈中性。硫脲能够用来浸金,是由于在氧化剂存在的条件下,金可溶解于含有硫脲的酸性溶液中:
Au+2CS(NH2)2 ==== Au(SCN2H4)2++e
提金使用氰化物,由于其为剧毒品,不仅对人体有害,而且会污染环境,因此人们都在寻求无毒的代用品,硫脲法便是在这种情况下应运而生的浸金工艺方法。由于氰化法污染环境,多年来在寻找无毒微毒的浸金溶剂方面做了大量的研究工作,各种非氰化法应运而生,值得注意的是硫脲法和氯化法,其中认为最有前途的是硫脲法。在有氧化剂存在的条件下,使作酸性硫脲溶液直接溶解金的方法称为硫脲法提金。
其优点是硫脲毒性低,贵液易处理,硫脲可再生重用;金矿石中的杂质不易被溶解;浸出速度快。缺点是硫脲价格高,耗量大,因而成本高;消耗硫酸,且对设备腐蚀严重要在酸性溶液中浸出,不适于处理碱性矿石。作业操作不稳定,而且从硫脲液中回收金的工艺还存在技术上有待解决的问题。
其溶金原理是:在含有高价铁离子的酸性稀硫脲溶液中,金被氧化并与硫脲络合生成阳离子络合物进入溶液。金被氧化和络合和反应式为:
同时硫脲将继续被氧化,形成一些其他产物,其第一个氧化产品是甲脒化二硫。
2CS(NH2)2 ←→NH2(NH)CSSC(NH)NH2+2H++2e-
甲脒化二硫是活性很高的氧化剂,人们认为,它对于实际的金的溶解是必要的。甲脒化二硫又生成硫脲和亚磺酸化合物,最后分解为氨基氰和元素硫。这些反应会引起硫脲的损失。
硫脲溶金时的浸出率主要取决于介质PH值、氧化剂类型与用量、硫脲用量、矿物组成及金粒大小、浸出温度、浸出时间及浸金工艺等因素。
硫脲在碱性液中不稳定,易分解为硫化物和氨基氰。但硫脲在酸性介质中较稳定。因此从硫脲的稳定性考虑,硫脲提金时一般采用硫脲的稀硫酸溶液作浸出剂,而且应该注意先加酸后加硫脲,以免矿浆局部温度过高而使硫脲水解失效。
介质酸度与硫脲浓度有关,酸度在随硫脲浓度提高而降低,生常用硫脲用量条件下介质PH值小于1.5为宜,但酸度不宜太大,否则会增加杂质的酸溶量。
硫脲溶金时需增加一定量的氧化剂,较为理想的氧化剂为二氰化锰、二硫甲脒、高价铁盐和溶解氧。硫脲酸性液溶金时只要维持矿浆中溶解氧的浓度,高价铁盐可得到再生。
硫脲为有机络合物,在酸性液中可以和许多金属阳离子形成各阳离子,除汞外,其他金属的硫脲络阳离子的稳定性小,因此硫脲酸性液溶金具有较高的选择性。但原料中的铜、铋氧北物会酸容,并与硫脲络合而降低硫脲浸金效果和增加硫脲用量,原料中含较多量的酸溶物(如二价铁、碳酸盐、有色金属氧化物等)和
还原性组分时会增加氧化剂及硫酸的消耗,并降低金的浸出率。旦铜、砷、锑、铅等硫化矿物对硫脲溶金的有害影响较小,因此硫脲酸性液溶金可以从复杂的难选金矿物原料选择性提取金银。
金粒大小是影响金浸出率的因素之一。
硫脲溶金速度随浸出温度上升而提高,但硫脲的热稳定小,温度过高易发生水解而失效,矿浆温度不宜超过55℃,一般在室温下进行硫眠提金。
金的浸出率一般随硫脲用量的增大而提高,由于硫脲提金主要靠高价铁离子作氧化剂,溶液中高价铁离子浓度远较溶解氧浓度高而且可以调节,所以硫脲溶金的硫脲浓度较高,硫用量随原料含金量而异,其单耗(千克/吨)为几千克至几十千克。
金的浸出率一般随浸出时间的增加而提高。
金的浸出率与浸金工艺有关,采用一步法(如炭浆法、炭浸法)提金工艺可以显著缩短浸金时间
硫脲法提金是一项无毒提金新工艺,我国已采用此法来处理宜选金精矿和浮选金精矿。但此工艺目前仍存在成本较高的问题。