含金砷黄铁矿的氯化焙烧

    为了确定作为金-砷硫化物精矿进一步氰化处理的准备阶段的氯化焙烧效果，研究了砷黄铁矿在热处理过程中产生的相变和结构转变的顺序，以及贵金属同硫化物及其焙烧产品的物理-化学作用特性。

    用银盐定量法测定气态氯生成的动力学曲线的对比（图1），用碘量滴定法测定的硫化物型硫的氧化情况，砷黄铁矿在氧化-氯化焙烧过程和在单-氧化焙烧过程中进行反应的最初温度完全相同，以及在上述两种情况下FeAsS分解温度区完全相符等等，均可证明在氧化；氯化焙烧中固体氯剂的分解不是固相反应的结果，而是由于它与在硫化物氧化过程中所生成的二氧化硫相互作用所致：

                                      2NaCl+SO₂+O2=Na₃S0₄+Cl₂

    气态活性氯剂的存在能够强化结构致密的原始硫的分解过程：砷黄铁矿中的铁不仅需要有空气中的氧来氧化，而且还需进行有效的氯化，以便进一步分解氯化物和生成多孔状的氧化物。所以硫化物在氧化氯化焙烧过程中的氧化程度比单一氧化焙烧时更加充分。[next] 
    用《YPC-50HM》仪对冷却后的试样进行X射线相分析所作的焙烧固体产品相组成的研究表明，硫化物型硫在固态氯剂分解过程中起着特殊的重要作用。所以在砷黄铁矿氧化焙烧时最先发现并迅速消失的陨硫铁（FeS）相是不固定的。
    在氧化-氯化焙烧下，砷黄铁矿分解后的第-个产物就是磁铁矿（Fe₂O₃）。它在焙烧温度稍许超过600℃时，便会完全转变为赤铁矿（α-Fe₂O₃）的最终相。当存在氯时，砷黄铁矿中的砷氧化过程中，只有一种化合物是固定的，即铁的砷酸盐，它不是参考文献中所说的φ1相，（其峰值为d=3.02~311A）那种组成的铁的砷酸盐。

    衍射图分析表明，φ1相只存在于有磁铁矿（Fe₃O₄）的产晶中。这种砷酸盐可就是磁铁矿和上述组成的不挥发的五氧化二砷的复盐Fe₃O₄•As₂O₅或者Fe₃O₄。在氯介质中，这种化合物是所有铁的砷酸盐中最为稳定的。它在分解后只能由磁铁矿转为赤铁矿。
    砷黄铁矿在氯化-还原焙烧时发生相转变的特点同氧化-氯化焙烧时相似。在这种情况下，加入炉料中的碳还原作用会使磁铁矿相存在更长时间（在700℃的温度范围内）。这就说明了在这一温度范围内铁的砷酸盐数量增加了。
    在氯化焙烧时，砷黄铁矿分解的机理如下图所示（括号内表示氯化-还原焙烧时各相的温度范围）：

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    与砷黄铁矿共生的金在硫化物开始分解的瞬间同FeAsS的氧化-氯化焙烧产品相互发生作用。在金粒表面出现三种新的生成物：红褐色薄膜（在600℃以下时），黑色致密薄膜（在900℃以下）和白色沉积物（在600-900℃范围内）。用微型X射线光谱探测器（《cameca》），和X射线组织相分析法对表面膜进行研究后，可以确定其组成；即铁的砷酸盐（其峰值为3.17A），铁的氧化物（主要是赤铁矿Fe₂O₃）和二氧化硅。但是，在任何情况下，金本身是一种无化学变化的金属。 
    用矿相分析法研究金的结构表明，在温度未达到700℃时，当砷酸盐、赤铁矿和二氧化硅薄膜对金包果得不太严重时，金的结构呈多孔状。把焙烧温度提高到800℃后，便使金属缩合，金的金属珠余明显增多，金属珠表面在很大程度上被新生的渣壳所覆盖。如果再提高焙烧温度，金刚全部熔化，缩合并被已溶的玻璃状沉积物所复盖。结果使反应表面积大大减小。
    在较高温度下进行氧化氰化焙烧所得之焙砂，在下一步氰化处理时金转变为溶液的速度减慢是金回收率明显低的原因（图2）。总的来说，氧化-氯化焙烧比单一氧化焙烧更有发展前途。这是因为氯化剂的存在可以消除由于金粒的金属杂质及其表面氧化膜的氯化而可能发生的《热钝化》现象。因此，添加足够的氯化剂（约为硫化物重量的3%）进行氧化-氯化焙烧后的焙砂在氰化时，能使金转为溶液的回收率高于单一氧化焙烧后的氰化。但是，氧化氯化焙烧法的缺点是：金在氯化时有可能以挥发物形式损失到气相中。金氯化的最初温度为700℃（图3），单位挥发物数量约为0.3毫克/厘米²/小时。若将焙烧温度提高到800℃，则氯化速度可提高到4~6毫克/厘米²•小时。增加氯化剂耗量也会产生类似的影响。金-砷精矿氧化-氯化焙烧的最佳条件如下：焙烧温度为600~650℃，NaCl添加量为精矿重量的3~5%。
    当含金的砷黄铁矿进行氯化-还原焙烧时，在金粒上形成铁的砷酸盐表面膜的最高数量峰值向某些较高温度方面移动。碳对金表面的金属杂质氧化物的氯化具有保护作用。这也是氯化-还原焙烧法的一个附加因素。因为金属杂质的氧化物对出现《热纯化》具有重要作用。这些情况会导致上述氧化-氯化焙烧温度条件下焙烧后的金溶解速度下降（图4）。

    但是，在氯化焙烧的炉料中存在有足够量还原剂（为FeAsS重量的3%）时，实际上完全可以防止金挥发到气相中。这样就能在较高温度下进行焙烧，并能大大提高金的氯化速度。此时，已被氯化处理后的金可瞬间还原并分离出再生金属。这种再生金属中，已除掉了在原生金属的砂眼和金属珠峰窝或者碳渣表面上呈极细的针状结晶状的有色金属沉积物及其杂质的薄膜。新出现的极发达反应表面的形成过程能使在保证强化氯化温度下含金砷黄铁矿焙烧后金转入氰化溶液的速度急剧加快。
    因此，氯化-还原焙烧与氧化-氯化焙烧不同之点在于，前者的最佳温度应稍高-些，也就是在800~900℃之间。
    结  语
    在金砷精矿的氰化焙烧条件下，通过砷黄铁矿分解机理的研究，确定了氯化焙烧的最佳条件，从而保证在下一步焙砂氰化时能最大限度地回收金。