水氯化法提金—电氯化法浸出工艺

    在水溶液中，金可与氯化合生成易溶性氯化金,由此提出了金矿石的氯化浸出法。金矿石氯化浸出剂是氧气。氯化浸出法的进一步发展是利用电解氯化钠溶液得到的氯浸出矿石中的金。应用这种电化学浸出方法从矿石中浸出金并由溶液中析出金的方法也称电氯化浸出法，简称电氯化法。
    金矿石的电氯化浸出过程，多年来得到不断改进，其金的浸出速率比氰化法快，已进行了半工业试验，尚未达到工业应用阶段。由于原子氯和氯气对金的强氧化性和强络合能力，人们在处理难处理金矿石时，对电氯化法给予特别注意，经常在一些小设备中进行小规模加工处理。
    1)电氯化法浸出金过程的一般原理
    金矿石的电化学浸出过程在悬浮矿浆食盐溶液中通直流电进行，通过电解氯化钠溶液产生氯的氧化和络合作用，使金浸出，转入溶液。
    在隔膜电解浸出槽中电解氯化钠溶液时，H⁺在阴极上放电析出气态氢，C1^-在阳极上放电析出气态氯。在阳极上OH^-也可能放电析出0₂。虽然OH^-放电析出的氧的可逆电位[E^ө(OH^-）＝+0.82 V，18℃NaCl溶液］比C1^-放电可逆电位［E^ө(Cl^-）＝-36 V］低，但其超电位数值大（见下表），实际析出电位比C1^-高得多，在电流密度为1 000 A/m²下，E^ө（OH^-）＝1.911 V，Ee（C1^-）＝ 1.611 V。

    所以，电解中性氯化钠溶液时的主要反应为：
    在铁板阴极上
                                 2H₂0＋2e^- === H₂↑＋20H^-
    在石墨阳极上
                                    2Cl^- ==== Cl2↑＋2e^-
    总反应式为：
                              2H₂0＋2C1^- ==== C1₂↑＋H₂↑＋20H^-

    过程产生的原子氯或分子氧对金都有强的氧化作用。氯溶解在食盐溶液中生成次氯酸，当溶液呈碱性时，则生成易分解的次氯酸盐。C10^-的放电电位比C1^-小得多，如下图所示，即使次氯酸盐浓度相当小，C10^-与C1^-也能同时放电。[next]

                                  2ClO^--2e^- ==== 2Cl^- + O₂↑

                                     2C1^- - 2e^- ==== Cl₂↑

    析出的氧也是一种强氧化剂。
    金的标准电极电位为＋1.50 V，在氢以上，意味着金的溶解只能在含氧溶液中进行，尤其需要那些电极电位高的活性氧化剂，如次氯酸、次氯酸盐和Cl^-（见下表）。金在碱金属氯化物中与氯离子生成氯化络合物，使金的标准电极电位变小，促使金浸出。

    在金矿石电化学浸出过程中，由于食盐电解过程中所消耗的气态氯和氧不断得到补充，促使浸出反应迅速进行。电氯化浸出时金的溶解过程也是一种扩散过程，金的浸出速率受搅拌强度和温度影响，通常，温度升高对金浸出有利，但是，当温度高于40℃以后，金浸出速率就显著降低。搅拌强度过大，激烈搅拌会使氯渗透到阴极液，碱渗透到阳极液，或使分子氯大量挥发，导致溶液中氧过量，造成矿石中的金部分钝化。[next]
    2)电氯化法浸出金的应用实例
    ①有隔膜电解槽的电氯化浸出。金矿石在装有隔膜的电解浸出槽中浸出。电解浸出槽是铁制的或木制的圆形槽，槽底和槽盖用石棉钢筋混凝土或生铁制造，槽内涂石油沥青或煤沥青。阴极室与阳极室用隔膜隔开。阴极是带孔铁质圆筒，外套隔膜。阳极是石墨板，依环形排列于底部与槽底绝缘。阳极室内装机械搅拌器，转速120～150 r/min。经过充分磨细的矿石与NaCl溶液混合后加到阳极室，利用不断搅拌，使矿石颗粒保持悬浮状。
    电氯化浸出使用的矿石是磁黄铁矿型的金精矿，精矿所含的硫化物主要是磁黄铁矿，此外还有少量黄铁矿和硫砷铁矿。精矿的化学组分为：SiO₂ 3.44%，A1₂0₃ 0.16%，CaO 7.92%，MgO 4.0%，Mn₂O₃ 1.06%，CuS0₄ 0.O1％，CuS 2.06%，Fe 38.96%，As0.14%，总S 31.88%，Au 52 g/t, Ag 98 g/t。精矿中银和铁，在电氯化浸出时进入溶液。溶液中的银发生沉淀，并在金颗粒表面形成氯化银薄膜。铁以硫酸亚铁形式存在，硫酸亚铁将金的氯化物中的金还原成金属金，使金从溶液中沉淀出来。据此制定含金磁黄铁矿精矿的电氯化浸出工艺流程如下图所示。

    磨细矿石浮选精矿粒度为74% -200目,用浓度为2.5 moVL的NaCl溶液混合制浆,并加入2%氨水,矿浆液固比1.4：1。将该矿浆加到阳极室,2.5 moVL NaCl溶液加到阴极室,进行第一段电氯化浸出.电氯化阳极电流密度为750 A/m²，容积电流密度为5500 A/m³，时间为15 min。第一段浸出后的精矿再磨细到91.5%-200目，在相同条件下进行第二段电氯化浸出。经过两段电氯化浸出金的金总浸出率为82.7%。用电氯化法处理每吨精矿需消耗3100 g NaCl，其电能消耗为45 kW·h。[next]
    浸出过程中加入少量氨水。氨水对金颗粒表面的氯化银薄膜有溶解作用,使金浸出率得到提高。在第一和第二阶段浸出之间，需对精矿再磨细，以破坏金颗粒表面的氯化银薄膜，提高金浸出率。硫酸亚铁的有害影响，可采用迅速氧化的方法加以消除，也可以在阶段浸出间精矿再磨操作时用水冲洗除去二价铁离子。
    ②无隔膜电解槽的电氯化浸出。无隔膜电解浸出槽不存在矿泥堵塞问题。在无隔膜槽中利用电解氛化钠水溶液析出的原子氯，从矿石中浸出金，已进行了半工业规模试验。晏庄金矿是“铁帽型”含金氧化矿，以褐铁矿为主，金呈次显微状赋存在褐铁矿孔隙里，粒度为0.001～0.005mm，个别的为0.074～0.06 mm。矿石含金量9g/t。由于磨矿后细小的金粒进入矿泥中，故曾先后采用混汞-摇床、混汞-浮选、混汞-浮选-渗滤氰化等流程处理，金的回收率仅为63％左右。后在电氯化一树脂矿浆法试验中，金的回收率大大提高。这是因为矿石电氯化浸出时，金颗粒表面的铁、锰薄膜容易被破坏，可获得较高的金浸出率。
    电氯化是通过电解碱金属氯化物（NaCl）,使水溶液中放出活性氯将矿石中的金氧化生成AuC1₃,进而成为HAuC1₄及其复盐NaAuC1₄，并在水中离解成离子：

                              　　HAuC1₄ —→ H⁺＋AuC1₄^-

                            　  NaAuC1₄ —→ Na⁺＋AuC1₄^-

                           　　   AuC1₄^- —→Au³⁺＋4C1^-

    生成的AuCl₄^-被阴离子交换树脂吸附，过程中离解生成的Au³⁺，有极少量沉积于阴极板上成阴极泥。向电解槽中加入盐酸，除为在电解过程中能析出一部分氯外，主要是用来防止氛化钠离解生成的氛被碱或水吸收而损耗活性氯。
    半工业试验设备采用ф900 mm×1000 mm铁制元隔膜电解浸出槽。电解浸出槽内装有螺旋搅碎桨，螺旋桨直径为300 mm，转速为374 r/min，阳极为250 mm×700mm石墨板，每槽5块，沿槽的四周固定在搅拌轴与槽壁之间，并与槽底绝缘。阴极为槽的内壁。阳极与阴极的距离为200 mm。试验条件是：矿石粒度71.92%-200目,矿浆浓度22.25%,电流密度285 A/m²,槽电压13V,矿浆温度50℃。按原料配入氯化钠30 kg/t，盐酸20 kg/t制成矿浆，pH值为20再加入-16～+50目的717型湿树脂10 kg/t,在连续搅拌下通电氯化和吸附8 h。经144 h的试验，所得的平均指标为：树脂含金量83.80 mg/g，尾液含金质量浓度为1.69 mg/L，除去阴极上少量的阴极泥（含金6.26g/t)忽略不计，金的吸附回收率为99.10%。
    为了考察含金硫化物矿（主要是黄铁矿）对电氯化的影响，还进行了含30%硫化物矿的混合矿样的试验，结果表明，在此条件下含金硫化物矿对金的浸出和吸附几乎没有影响。
    采用淘汰-筛分-摇床联合流程从矿浆中分离载金树脂获得了好的分离效果。载金树脂中的金用静电淋洗回收、静电淋洗在搅拌搪瓷桶内进行，搅拌转速为252 r/min，螺旋桨直径70 mm。阴极为铅板，阳极为石墨板，两极间距80 mm。金的淋洗剂由4%硫脉和2%盐酸配制。在槽电压2V和阴极电流密度400 A/m，条件下，使用7倍于载金树脂质量的淋洗剂，进行8h淋洗，金近于完全淋洗。
    金矿石的电氯化浸出效果受到诸因素的影响。显然,影响金浸出的因素都与初生态氯的产量及利用程度有直接关系,氯产量高又能充分利用,金的浸出效果就好。电氯化浸出作为一种强化浸出方法,对含少量硫化物的金矿加工是可行的，即使矿石中硫化物含量高达30%,金浸出率仍可达到88%。
    金的电氯化浸出与金在矿石中的赋存状态、矿石化学成分以及矿物成分有关,它们对电氯化过程的影响很大。适合电氯化浸出的矿石有：金呈游离态而无氯的吸附剂的石英矿石；金粒表面的铁、锰薄膜易氧化进入溶液的铁帽型氧化矿石；黄铁矿和其他硫化物含量少的金矿石；磁黄铁矿、黄铁矿精矿；含金方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂混合矿石或精矿以及含铜金矿石等。不适合电氯化浸出的金矿石有：含大量CaC0₃或MgCO₃的碳酸盐矿石，碳酸盐匆溶解抓相互作用增大氯的消耗,并产生大量细泥堵塞隔膜的孔隙；高砷金矿和高锑金矿，砷化物和锑化物在电氯化过程中产生二次反应，消耗溶解的氯；含碲和硒的金矿，某些碲化物和硒化物对氯化金产生还原作用，妨碍金的电氯化浸出；含石墨和炭的金矿石，碳质物对氯化金发生抢先吸附，大大减少金的有效浸出。