氰化过程中氧的浓度及其控制

氰化作业过程中，是通过向矿浆中充气供入氧的。氧在氰化溶液中的溶解度是决定氰化提金效果的主要因素之一。

一、氧在溶液中的浓度

氧在氰化物水溶液中的溶解度随温度和液面上的压力而变化。在特制的设备中，氧在溶液中的溶解度主要取决于设备中液面上的局部大气压状况和运转过程中溶液的含盐浓度。通常氧在水中的最高溶解度为5～10mg∕L（5～10）×10^－4%）的范围。

在通常条件下，氰化作业不需要控制高的溶液温度（除防止矿浆冻结的必要条件外），也不需要增大氧的压力（如使用高压空气或于密闭容器中供氧）。而只是通过搅拌机叶轮的充气作用，或者供给压缩空气搅拌，使矿浆中的氧达到饱相。如使用帕丘卡空气搅拌浸出槽，是用鼓风机将卒气鼓入装有12～16m深的浓矿浆槽内，向矿浆中供入高浓度的氧。

二、氧浓度的测定

可以用许多方法测定氰化液中氧的浓度。现在常用的方法有：

（一）怀特（White）的比色法。将碱性连苯三酚溶液加入氰化液中，当溶液变为褐色时证明氧的存在，然后进行比色确定含氧量。

（二）温里根（Weinig）的快速容量法。使用靛蓝色的二磺酸盐作指示剂，用连二亚硫酸盐滴定。

（三）固态电极极谱法和贝克曼（Bechman）氧电极直接插入法。这是近代测定氧浓度的两种方法。只要将电极稍微插入矿浆中，便可获得相当于澄清溶液样品的含氧量。

鉴于难以测定溶液中氧的绝对浓度，因而通常采用快速方法来测定溶液中含氧饱和度的百分率。这种易于获得的数值，能更有效地比较各台设备之间的溶液由于充气不同而出现氧浓度的实际变化。氰化液中的含氧值可以从设备中采取气泡通过的特别饱和氧的溶液试样，用标准方法测定。

三、氧的消耗

在氰化工厂，矿石需消耗的氧量是无法确切知道的。总消耗量中的氧主要损耗在磨矿和分级过程中。此外，尽管知道搅拌供入的总氧量（供入的是相同的空气），但这些氧通常总不是都能利用的。这是由于供入的空气虽分散呈近似的小气泡分布于整个矿浆中，但其中的大部分后来又可能逸出返回大气中。故实际得到利用的氧量与供入空气中的氧量相差很大。氧的标准消耗量可能只有4～5kg∕t矿石。

氧从气相向液相传递的速度会因矿浆的浓厚而降低。在粘性矿浆中的传递速度比在水中慢很多。因此，某些工厂尽可能使用稀矿浆作业，以增加氧的溶解度。

矿石中主要消耗氧的物质有金、铁、硫化物等。

（一）金。金在溶解过程中消耗的氧只是总耗氧量的很少一部分。如每吨矿石含金8g，溶解这些金所需的氧量可按埃尔斯纳反应式：

4Au＋8NaCN＋O₂＋2H₂O 4NaAu（CN）₂＋4NaOH

计算出：

4Au＋8CN^－＋O₂＋2H₂O 4Au（CN)₂^－＋4OH^－

O₂∕g·t^－1＝8× ＝0.32

故金溶解时消耗的氧量仅为实际供入量的万分之一。

（二）金属铁。矿砂中的金属铁主要来自磨矿设备内衬和铁球的机械磨损（约为每吨0.5～2.5kg），它也需要消耗若干的氰化物和氧。在闭路作业中，金属铁的氧化可能先在金粒的表面生成氧化铁薄膜而妨碍或阻止其进一步溶解。但金属铁的氧化可自行抑制而仅氧化表面。

（三）硫化物。矿浆中的硫化物是氧的主要消耗者。黄铁矿几乎总是存在于金矿石中，在常温时，它的氧化速度受化学作用控制。白铁矿和磁黄铁矿则常常消耗显著超过化学计算量的活性氧。为了获得满意的氰化效果，矿石在氰化前应经过焙烧处理。或者，通过适当的充气，使大部分的硫化物飘浮富集而除去，也常常是提高氰化效果的重要措施之一。

J.T.伍德科克（Woodcock）在大量研究了硫化矿物在水溶液中的氧化活性机理后指出，黄铁矿在水溶液中的反应可用下式表示：

4FeS₂＋16OH^－＋15O₂ 8SO₄^2－＋4Fe（OH）₃＋2H₂O

反应式显示的最终产物是硫酸根离子和氢氧化铁，但中间产物包括亚铁离子和硫代硫酸根，以及在氰化物存在的条件下生成的硫代氰酸根和铁氰络合物。反应过程由化学作用所控制，该过程趋向于自行抑制，仅在矿物表面产生氢氧化铁沉淀，且少量的黄铁矿事实上能起着氧化剂的作用。

（四）氧浓度的控制。由于搅拌机中空气的分布是可以观察到的，所以许多工厂都使用任一的手动空气调节阀调整。E.K.彭罗斯（Penrose）等测定了6台德弗罗型搅拌机的数据。每台搅拌机的直径为10m，深5.4m。每台搅拌机供风使用14m³∕min、85kPa的风机，各台搅拌机所搅拌的溶液含氧饱和率为（见下表）：

表  各台搅拌机所搅拌的溶液含氧饱和率

    A.金（King）引证的帕丘卡空气搅拌浸出槽和机械搅拌机所搅拌溶液含氧浓度的变化情况如图1所示。

图1  帕丘卡空气搅拌机和机械搅拌机中氧浓度的变化与金溶解的关系（伍德科克，1949年）