硫氰酸盐法从含铜黄铁矿焙砂中浸金研究
陈建勋
(中南工业大学)
庞锡涛
(郑州大学)
【摘要】 对用 Fe 3 + 作氧化剂 ,SCN - 作络合剂 ，从含铜黄铁矿焙砂中提取黄金的工艺 条件进行了研究 。理论分析和实验结果都证明了该工艺在技术上是可行的 。利用了黄铁 矿焙砂中的 Fe 2 O 3 经酸分解后而产生的 Fe 3 + 作氧化剂 ，可不必再加其它的氧化剂 ，同时 脱铜后又可降低硫氰酸铵的耗量 。本工艺还具有设备简单 、毒性小 、周期短 、综合利用程 度高等优点 。 Fe ( S CN ) 3 - + e - Fe ( S CN ) + + 5 S CN -
(4)
6 1 引 言
由能斯特方程 ，对于 (1) 式有 :
3 + 1905 年 White , H. A 1 曾 报 导 了 硫 氰 酸
盐有溶解 黄 金 的 能 力1 。此 后 有 关 该 方 面 的报导很少 。我们在酸性条件下用 M n O 2 作 氧化剂 , SCN -
作 络 合 剂 浸 取 黄 金 的 小 试 及
2 . 30
3 Fe ]
E °
F e 3 + / Fe
(5)
E 1 = 2 +
+
R T l og 2 + ]
F Fe 对于 (4) 式有 E °F e ( SCN) / Fe SCN E 2 = 3 - +
( ) 6
3 -
Fe ( S CN ) 6 ] 工业性实验 结 果 都 表 明 了2 ,3 +
2
. 303 R T lo g , 尽 管 此 法 浸 (6)
Fe ( S CN ) + SCN
- ]5 F 金率 高 ( 9310 %) , 反 应 速 度 快 ( 浸 取 时 间 为
4 h ) ，不污染 ，但 SCN -
消耗量很大成本较高 。 因为 以 M n O 2 作 氧 化 剂 , SCN -
作 络 合 剂 浸 金过程中存在如下的反应 , 从而使 SCN - 的 消耗量增加
4
，即 : 在同一体系中 , E 1 = E 2 = E ，所以由 ( 5) 、
(6) 式可得 :
E °
F e (S CN ) 3 - / F e (S CN )
+ = E ° 3 + 2 + F e / F e平面度测试仪
6 Fe 3 + Fe ( S CN ) + SCN - ]5
+ 2 . 303 R T log F Fe 2 + Fe ( S CN ) 3 - ]
6 M n O 2 + 2 S CN - + 4 H
+
M n
2 +
2 + + 2 . 30
3 R T log βF e (S CN ) + = E °F e 3 + + ( S CN ) 2 + 2 H 2 O
因此 ，为了降低消耗 ，必须选择一种能取 代 M nO 2 而又廉价的氧化剂 。本文在综合前 人工作的基础之上 ，提出了一种以 Fe 3 + 作氧 化剂 ,SCN - 作络合剂提取黄金的新工艺 。
/ F e β F
F e (S CN ) 3 -
6 = 017
7 + ( - 0 . 3186)
= 0 . 4514 ( V )
6 :βFe ( SCN) + = 10 ,βFe ( SCN) 3 -
式中 = 2 . 51 × 10
6
在该体系中 ，金存在下列平衡关系 :
酸性含 Fe ( Ⅲ) 硫氰酸盐溶解金的
热力学分析
在含 Fe 3 +
的 SCN -
溶液中 ，存在下列关
系式 :
2 A u + + e -
A u
E °A u +
/ Au = 1
. 68 ( V)
Au + 2S C N -
Au ( SC N ) -
+ e -
2 E °A u ( SCN ) - / Au = E °A u +
/ Au +
2 . 303
R T lo g
1 βAu ( SCN) - F
= 1168 + ( - 1 . 475)
= 01205 ( V )
2
Fe
3 +
+ e -
Fe
2 +
2 (1)
(2) (3)
Fe 3 + + 6 S CN - Fe ( S CN ) 3 -
6 Fe 2 + + SCN -
Fe ( S CN ) +
= 1025
式中 :βAu ( SCN) - 2 收稿日期 1996210212
陈建勋 湖南省长沙市中南工业大学研究生南楼 502 号 从以上 的 计 算 可 以 看 出 , 在 含 Fe 3 + 的
410083
·34 · 黄 金
SCN - 溶 液 中 , E °F e ( S CN) 3 - / Fe ( SCN) +
>
硫氰酸盐提金的工艺条件研究
6 - n ε°F = 3 E °
A u ( SCN) -
/ Au
，所 以 Δ G °= - 2318
2 311 矿物分析
原料来源 : 本实验所用含铜金精矿选自 河南省灵宝市 。
( K J ·m ol - 1 < 0 ，因此从热力学上讲 ，含 Fe 3 +
的 SCN - 溶液是可以把金氧化溶解的 。
其反应过程为 :
Fe 3 + + Au + 2SCN - Fe 2 + + Au ( S CN ) -
表 1 2矿石中主要元素含量
Au 3 Ag 3
成 份 Cu Fe S SiO 2
含量 ( %) 52178 14316 6145 37135
3913 816
肛门充气3 表示单位为 g/ t 。
金精矿的主要物相见图 1 。
图 1 金精矿物相分析图
由表 1 和图 1 可看出 ，该金精矿粉主要 是黄铁矿及黄铜矿 。 该金精矿中主要是黄铁矿及黄铜矿 。为了确 定 其 硫 酸 化 焙 烧 的 最 佳 温 度 , 准 确 称 取
35145 mg 经磨细的金精矿 ，放入热分析仪中 ,
以 Al 2 O 3 作参比 ，静态空气 ，以 5 ℃/ min 升温 速度加热到 900 ℃，所得分析结果见图 2 。从 312 实验药品及仪器
分析纯
分析纯
分析纯
D/ Ma x 23B 型 x 2射线衍射仪
D T A 2T G 热分析仪
H 2 SO 4 N H 4 SCN NaO H Rigaku Rigaku
图 2 中 可 以 看 出 , 高 铜 金 精 矿 在 350 ℃、
420 ℃、620 ℃、⋯、740 ℃等处均有重量变化 ,
点 ，各称取 5g 左右金精矿在电阻炉中同一位
置 (热电偶下) ，加热焙烧 ，到达设定温度后再 过 10 min 取出 ，经磨细后分别经 x 2射线物相 分析 ，确定其不同温度下的主要物相 ，测得结 果见图 3 。
电阻炉 ,CS501 型超级恒温水浴 。 D 28401 型多功能调速电动搅拌器 。
三颈瓶 。
实验方法及结果 313
31311 矿样预处理
由金精矿的化学成份及物相分析可知 ,
第 18 卷 1997 年 第 3 期
·35 ·
500 ℃以 前 主 要 以 Cu F eS 2 形 式 存 在 , 在
620 ℃时以 CuSO 4 形式存在 ，高于 760 ℃时就
有 Cu Fe 2 O 4 物 相 出 现 。Cu FeS 2 和 Cu Fe 2 O 4 都不易用酸分解 。因此 ，这两种物相的存在
都会导致 Cu 的浸出率偏低 。
矿石 中 的 铁 元 素 在 420 ℃以 前 主 要 是
FeS 2 ( 黄 铁 矿 ) , 500 ℃以 后 有 Fe 2 O 3 生 成 ,
620 ℃时 主 要 是 Fe 2 O 3 , 760 ℃以 后 有 Fe 3 O 4
生成 ，矿石中 Fe 2 O 3 的成份越多 ，说明黄铁矿
分解 越 完 全 , 对 后 来 金 的 浸 取 越 有 利 。而
Fe 3 O 4 的生成却对 后 来 金 的 浸 取 不 利 , 因 为
Fe 3 O 4 和 Cu Fe 2 O 4 都属于尖 晶 石 型 结 构
5
,
它们不仅不溶于水而且难溶于稀酸溶液中 ,
同时对金又具有包裹作用 ，给后来的硫氰酸 盐浸金带来不利因素 。因此 ，焙烧是预处理
工艺的关键 。
由以上分析可看出 ，对这种矿样应采用 (610～630 ℃) 硫酸化焙烧 →硫酸浸铜的预处
理工艺 。
用 5 %的稀 硫 酸 , 按 液 固 比 2 : 1 浸 取 焙
砂 中 的 铜 , 搅 拌 60 min 后 , 滤 液 回 收
图 3 不同温度下含铜金精矿物相分析图谱
mrow
由图 3 可以看出 ，矿石中的铜元素在
表 2 焙烧温度对铜浸取率的影响
焙烧温度 ( ℃
) 550 570 610 620 650 670 690 710 730 5 %H 2 S O 4 溶液浸铜率 ( %)
92122 95181 98100 99100 96100 95112 88140 85161 80112
31312 硫氰酸盐提金工艺条件研究 由以上的热力学分析证明 ，用 Fe 3 +
作氧
化剂 ,SCN - 作络合剂溶解金是可能的 。下面 将联系实际生产 ，主要考察 SC N - 浓度 、反应 时间 、p H 值及温度等对金的浸取率的影响 。 由于本工艺过程中的氧化剂 Fe 3 + 是由焙砂中 的 Fe 2O 3 发 生 下 列 反 应 而 生 成 的 : Fe 2O 3 +
6 H
+
2 F e
3 +
+ 3 H 2O ，而 Fe 3 +
的产生基本上 3131211
浸 取 时 间 对 浸 金 率 的 影 响 及
N H 4 SCN 的消耗
各称取 50g 预处理后的焙砂 ，放入三颈瓶
中 ，加入 5 %的 N H SCN 溶液 100ml ，在 30 ℃
4 时开始搅拌 ，加入 1 :
5 H 2 SO 4 溶液调 p H ∆ 1 ，同 时开始计时 , (其间不断测 p H 值并调 p H ∆ 1) 。反应时间分别为 1 、2 、3 、4 、5 、6h 。反应完成后 , 过滤 ，滤液及洗 涤 液 定 容 500ml , 测 SC N - 浓 度 ，滤渣测含金量 ，计算其浸金率及 N H 4 SC N 消耗 。其结果见图 4 和表 3 。
满足浸出反应的要求 ，可不考虑 。为了接近实 际生产过程 ，液固比选为 2 :1 ，搅拌速度固定 。
表 3 反应时间对 N H 4 SCN 消耗量的影响
时间 ( h )
1 2 3 4 5 6 平均 N H 4SCN 消耗量 ( kg/ t ) 3
11025 01979
11010
11025
11041
11010
11015
3 表示每吨焙砂消耗的 N H 4SCN 公斤数
·36 · 黄 金
停止反应 ，过滤 ，滤液及洗 涤液定容 500 ml ,
测 N H 4 SCN 浓 度 , 滤 渣 测 含 金 量 , 并 计 算 其
浸金率 及 N H 4 SCN 消 耗 。其 结 果 见 图 5 和
表 4 。
温度远程监控
图 4 反应时间对金浸出率的影响
由图 4 结果可知 ，在 4 h 以前金的浸取率 随时间的增加而逐渐增大 ,4 h 后随着时间的 增加 ，浸金率基本不再提高 。同时 N H 4 SCN 的消耗 量 基 本 保 持 不 变 。所 以 反 应 时 间 以
4 h 为宜 。
3131212 N H 4 SCN 浓度对浸金率的影响及
N H 4 SCN 的消耗
各称取 50g 预处理后的焙砂 ，放入三颈
图 5 N H 4 SCN 浓度对金浸出率的影响
由图 5 可 看 出 , N H 4 SCN 浓 度 在 3 %以
前 ，金的浸取率随着 N H 4 SCN 的浓度增加而
迅速增大 ,5 %以后再提高 N H 4 SCN 浓度 ，金
的浸取率无明显增加 。同时 ，随着 N H 4 SCN
表 4 N H 4 SCN 浓度对 N H 4 SCN 消耗量的影响 N H 4 SCN 浓度 ( %) 1 3 5 7 9 10
N H 4
S CN 消耗量 ( kg/ t ) 01223 01640 11038 11457 11846 21081
3131213 温度对浸金率的影响及 N H 4 SCN
的消耗
各称取 50g 预处理后的焙 砂 , 加 入 5 %
N H 4 SCN 溶 液 100 ml , 分 别 在 30 ℃、40 ℃、 50 ℃、60 ℃、70 ℃等温度处 ，用1 :5 H 2 SO 4 溶液
调 p H = 1 后开始搅拌 ,4 h 后停止反应 ，滤液 及洗涤液定 容 500 ml 后 , 测 N H 4 SCN 浓 度 , 滤渣测含金量 ，计算其浸金效率及 N H 4 SCN 的消耗 。其结果见图 6 和表 5 。 温度 ( ℃) 30 40 50 60 70
图 6 温度对金浸出率的影响
由以上的实验结果可以看出 ，随着温度的 升高 ，金的浸取率呈线性升高 (由于升高温度可
N H 4 SCN 消耗量 ( kg/ t ) 11025 11071 11062 11074 11102
第 18 卷 1997 年 第 3 期
·37
·
以加快反应速度及扩散速度) 。但总的幅度提 高不大 。同时 N H 4 SC N 消耗量基本保持不变 。 因此不必通过加热方式来强化浸金过程 。
3131214 p H 值对浸金率的影响及 N H 4 SCN
消耗
各称取 50g 预处理后的焙砂 ，放入三颈 瓶中 ，加入 5 %的 N H 4 SCN 溶液 100 ml ，保持 温度 30 ℃后搅拌 ，用 1 : 5 H 2 SO 4 溶液及 10 %
NaOH 溶液调 p H 分别为 1 、2 、3 、4 、5 、6 后开始
计时 ，并保持所确定的 p H 不变 ,4h 后停止反 应 ，滤液及洗涤液定容 500ml ，测 N H 4 SC N 浓
消耗 。其结果见图 7 和表 6 。
图 7 p H 值对金浸出率的影响
表 6 p H 值对 N H 4 SCN 消耗量的影响
p H 值电力线网络摄像机
1 2 3 4 5 6 N H 4SCN 消耗量 ( kg/ t )
11010
11010
11071
11000
11031
11041
由以上实验结果可以看出 ,p H 值对金的 浸取率 影 响 很 大 。当 p H 值 从 1 增 大 到 3 时 ，金的浸取率急剧下降 ,p H > 4 以后 ，金基 本上没有被浸出 ，同时 N H 4 SCN 消耗量基本 不变 。
原因是焙烧中生成的 Fe 2 O 3 是一种难溶 的物质 ，只有在很强的酸性条件下 ，才能发生 如下反应 :
Fe O + 6 H +segg
2 F e
3 +
+ 3 H O 4 讨论
由以上的研究证明 ，本文提出对高铜黄
铁矿进行硫酸化焙烧 ，除铜后用 Fe 3 +
作氧化 剂 ,SCN - 作 络 合 剂 提 取 黄 金 的 工 艺 不 但 方
法可行 ，而且经济合理 。
(1) 硫酸化焙烧不仅使铜变成了易溶解
的 CuSO 4 可回收 Cu ，而且消除了 Cu
2 +
离子
消耗 SCN - 的因素 ，可降低 SCN - 消耗量 。
(2) 焙烧不仅破坏了 FeS 的晶格 ,
使包 2 在 p H 值 较 高 的 条 件 下 , 焙 烧 渣 中 的 Fe 2 O 3 不能被溶解 , 这 样 就 不 能 使 金 完 全 暴
露 ，同时溶液中的氧化剂 Fe 3 + 的量又很少 , 从而导致以上的结果 。因此 ,p H 值是利用焙 砂中 Fe 2 O 3 酸溶产 生 Fe 3 +
作 氧 化 剂 这 一 工
艺中的关键因素 。
3131215 最佳浸金条件的确定 由以上的条
件实验可以看出 ，浸金过程 的适宜条件为 :
N H 4 SCN 溶 液 浓 度 : 5 % , 温 度 : 室 温 (30 ℃左右) ，保证 p H = 1 ，搅拌反应 4h 。按这
个条件连续作 5 次浸金实验 ，其结果见表 7 。 裹金露出来 ，易于与浸金试剂接触 ，使金溶解
3 + 3 +
速度增大 ，而且产生了 Fe 氧化剂 。用 Fe 取代 M n O 2 作氧化剂 ，不但可节约一部分资 金 ，使生产成本降低 ，而且在浸金效率不降低 的条件下 ，降低了 SCN - 的消耗 ( 由原来的 4
～9 kg/ t 降到 110 kg/ t 左右) 。
(3) 实验结果证明 , Fe 3 + —SCN -
浸金速 度比氰化浸金的速度快约 6～12 倍 ，使生产 效率大大地提高 。
参考文献
Whit e , H. A. The solubilit y of gold in t hio s ulp hat es and 1 t hiocyanat es. J . Chem. Met all . Mining Soc . So u t h A f rica , 1905 ,5 :109～1111
庞锡涛等 , 硫氰酸盐浸取金银的研究 1 黄金 , 1992 , 13 2 ( 9) :331
庞锡涛等 ，硫氰酸盐提金中间试验研究 1 黄金 ,1995 ,16 3 ( 12) :321
天津大学无机化学教研室 , 无机化学 ( 下) 1 北京 : 高等 教育出版社 ,1984 :3631 徐采栋 等 , 锌 冶 金 物 理 化 学 , 上 海 : 上 海 科 技 出 版 社 , 4 序号 1 2 3 4 5
5
浸金率 ( %) 9310 9314 9316 9410 9310 编辑 ：李玉敏
N H 4 S CN 消耗 ( kg/ t ) 1100
1102 1101 1100 1103 1979 :611
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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