金-砷精矿和其它硫化物精矿的电化学氧化浸出

    近几年来，由于硫化物精矿的物质组成复杂和环境保护工作的加强，促使硫化物精矿的湿法冶金处理方法不断发展起来。经过广泛地研究，出现了许多新的工艺方案。对于在金-砷精矿中与细粒伴生的黄铁矿和砷黄铁矿的浸出来说，电化学氧化就是其中的一个方法。
    砷黄铁矿和黄铁矿是在化学性质方面比较稳定的矿物，不适合用酸溶液和碱溶液进行直接浸出。只有在存在氧化剂（因为它们能使其电位向正值方向变化）下，它们才能分解。对砷黄铁矿和黄铁矿在酸性和碱性溶液中氧化电化学条件作了研究。结果证明，砷黄铁矿和黄铁矿的化学稳定性在很大程度上取决于所用溶剂的性质。在碱性溶液中能够造成氧化这两种矿物的最有利条件。在这种溶液中进行氧化时，电极电位的变化最小和所需的电耗最低。在这种情况下，由于对砷黄铁矿和黄铁矿氧化的电化学条件不同，就有可能在处理硫化物精矿时，使困难最大的砷黄铁矿得到优先浸出。
    用电化学浸出金-砷精矿时，采用苛性钠溶液来处理是最理想的。苛性钠在所有的碱中是最便宜的，苛性钠溶液具有很高的导电性。用苛性钠溶液时也不会发生能使金转入液相的二次过程，而用氨溶液和氯化物溶液时就会产生这种二次过程。金的溶解会导致金在液相，阴极沉淀物和浸渣之间的重新分布，结果使下一步回收金的过程更为复杂；
对用苛性钠溶液电化学浸出砷黄铁矿和黄铁矿的动力学研究表明，在温度超过50℃时，浸出过程是在动力学范围内进行的。在50~80℃范围内，根据氧化条件的不同，所计算出的矿物氧化的表现活化能的数值为：对砷黄铁矿来说为6.1~14.4千卡/克分子，对黄铁矿而言为8.1~16.3千卡/克分子。在较低温度条件下，由于矿物表面生成的氧化产物。密度的提高，浸出过程则在内部扩散区域中进行。用人工极化法研究了单晶上的氧化动力学，其方程式如下；

    在相同的氧化条件下，当温度为70℃，苛性钠浓度为  3.75克分子/升时，根据上述方程式得出的砷黄铁矿和黄铁矿氧化速度之比为V_FeAsS/V_Fes2=0.345[△φ]。按上述比例可得出结论；砷黄铁矿的氧化速度比黄铁矿快。随着氧化条件的增强，这两种矿物氧化速度的差别也会增大。例如，在电位改变50毫伏时，砷黄铁矿的氧化速度为黄铁矿的1.98倍，而当电位改变100毫伏时，则为2.62倍。
    对砷黄铁矿和黄铁矿的单矿物部分在电解槽中氧化所进行的研究表明，对于磨碎的物料来说，这两种矿物氧化速度的差异比较小，仅为1.4倍和2倍。磨碎物料的砷黄铁矿和黄铁矿氧化速度的差异减小的原因在于：电解槽中氧化剂和阳极表面对被氧化颗粒的作用非常复杂以及与物料的分散性有关的-些次要因素的影响等。[next]
    对单矿物部分的研究还证明，在实际中，砷黄铁矿和黄铁矿的浸出动力学不仅取决于某些已知的规律，而且还与悬浮液，的组成和溶液的盐浓度有关。在多种矿物悬浮液中，砷黄铁矿的氧化速度会提高，而黄铁矿的氧化速度反而会下降。提高溶液中硫酸钠的浓度（硫酸钠是某些矿物的分解产物）会降低这两种矿物的浸出速度。黄铁矿，特别是砷黄铁矿的矿泥部分具有很高的反应能力。
    在苛性钠溶液中，砷黄铁矿和黄铁矿的电化学浸出机理是建筑在许多连续反应阶段基础上的。电化学氧化作用是从OH^-离子被吸附在硫化物表面时开始的。根据有关溶剂的阴离子对砷黄铁矿和黄铁矿在碱性和酸性溶液中浸出的过程和氧化的电化学特性的影响性质断定，在矿物表面上形成的吸附络合物能使电子由硫化物向氧化剂传递更容易些，并能促进在较为《缓和》的氧化条件下进行浸出。
    在硫被氧化的最初阶段，硫转入液相后，便与氧生成了许多化合物。但是由于电解槽有氧化介质，故其中大多数化合物的存在时间是很短的。根据氧化条件和氧化时间的不同，80~90%的硫被氧化成为硫酸根离子。砷则以三价和五价离子形式转入溶液。在最初阶段三价与五价离子之间的比例大致相等，而后，大部分砷则被氧化成五价。
    对硫和铁之间比例的研究证明，在较缓和的氧化条件和低温下浸出时，硫优先被浸出。随着溶液的电位和温度的提高，硫浸出的选择性则下降，而硫、铁之比达到原始矿物中化学计算值。砷也有类似的行为。但是砷转入溶液的速度要比硫低些。
    在氧化开始时期，固相为两价铁的氢氧化物。这些氢氧化物是在它们的电位向正值方向移动时，被吸附的OH^-离子与矿物晶格中铁离子牢固地结合而成的。在有氧化剂条件下，碱性介质中两价铁的氢氧化物被氧化成三价氢氧化物，而后转为更稳定的化合物Fe₂O₃。
    电化学氧化过程可用下列反应方程式说明：

    2FeAsS+10NaOH+7O₂=Fe₂O₃+2Na₂SO₄+2Na₃AsO₄+5H₂O，

    2FeS₂+8NaOH+7.5O₂=Fe₂O₃+4Na₂SO₄+4H₂O。

    此时，除了生成硫酸钠之外，还有亚硫酸钠Na₂S0₃，硫代硫酸钠Na₂SO₂，以及其它化合物Nan（SxOy）。在砷黄铁矿浸出过程中，与砷酸钠Na₃AsO₄同时生成的还有亚砷酸钠NaAsO₂。在这个过程中，还发生了能生成硫酸铁和磁铁矿的反应。但这些反应所得产物的产率-般不超过2~5%。
    根据对砷黄铁矿和黄铁矿电化学氧化过程的动力学和机理研究的资料来看，当苛性钠浓度为2.5~3.75克分子/升和溶液温度不低于50~60℃时，这两种矿物的浸出速度最佳。在实际精矿中，这两种矿物的浸出速度取决于电解槽的结构、单位体积溶液中所需的氧、阳极的电流密度、物料的粒度特性和悬浮液的组成等等。
    曾对砷黄铁矿和黄铁矿含量不同的三种金-砷精矿进行了电化学浸出的工艺研究。研究结果表明，这-方法的效果很好（见工艺流程图）。在最佳条件下，对这种精矿进行氧化，能使砷黄铁矿的浸出串达72~87%，黄铁矿浸出率为45~53%。因而使氰化后的尾矿中金晶位与按照焙烧--焙砂氰化工艺流程处理精矿时的尾矿金品位大致相同。
    在除去砷和硫之后，电化学浸出液可返回使用，而不降低其工艺指标。用石灰处理溶液时，砷呈微溶的砷酸：钙形式脱除，而通过用苛性钠使溶液增浓到150克/升和冷却到16~17℃后，硫呈无水的硫酸钠形式脱去。因此，对金-砷精矿进行电化学氧化浸出过程的研究、试验和技术-经济评价结果证明应当对这-方法进行进-步的扩大试验，并且在处理含有毒砂杂质的多种有色金属选矿产品时，采用化学选矿方法有可能使矿物达到分选。