協(xié)同強(qiáng)化浸金的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)與應(yīng)用研究.pdf

1、氰化法是黃金生產(chǎn)工業(yè)占支配地位的浸金方法，速率慢是其主要問題，一直備受研究者的關(guān)注。開展強(qiáng)化浸金的研究對(duì)加快浸金速率、提高黃金冶金生產(chǎn)力具有重要意義。本論文提出了協(xié)同強(qiáng)化浸金的技術(shù)思路，在現(xiàn)有的過氧化氫助浸技術(shù)基礎(chǔ)上，開展了協(xié)同強(qiáng)化浸金研究。通過采用動(dòng)電位穩(wěn)態(tài)線性極化法系統(tǒng)研究重金屬?gòu)?qiáng)化金溶解的電極過程動(dòng)力學(xué)特性并建立混合電位模型，揭示了金氰化溶解體系各電極反應(yīng)對(duì)金陽極溶解的影響特性，形成了協(xié)同強(qiáng)化浸金的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上對(duì)三

2、種不同類型的含金礦石進(jìn)行了協(xié)同強(qiáng)化浸金研究，獲得了顯著的效果。 對(duì)于金在常規(guī)浸金溶液體系中的陽極溶解動(dòng)力學(xué)特性，氰化物濃度和溶液pH值具有顯著的影響。在低氰化鈉濃度(0.002M)下，金的陽極溶解存在極限電流密度，其值接近極限擴(kuò)散電流密度，無明顯鈍化現(xiàn)象，過程受CN-的擴(kuò)散控制。氰化鈉濃度提高，金的陽極溶解平衡電位下降，電流密度提高，出現(xiàn)電流峰，控制類型發(fā)生轉(zhuǎn)變。但是，提高氰化鈉濃度促進(jìn)了鈍化的發(fā)生，峰電位及峰電流密度均隨氰化鈉

3、濃度的提高而下降。提高pH值使金的陽極溶解平衡電位提高，溶解電流及峰電流下降，促進(jìn)了鈍化的發(fā)生。升高溫度可以降低金陽極溶解的平衡電位，同時(shí)可以提高溶解速率，但不會(huì)改變峰電位。當(dāng)氰化鈉濃度為0.02M時(shí)，平衡活化能W0a為40kJ/mol左右。因此，金在較高濃度氰化物溶液中的化學(xué)氧化反應(yīng)受界面反應(yīng)控制，而在活性溶解區(qū)各電位下的陽極溶解過程均受電化學(xué)反應(yīng)控制。電極轉(zhuǎn)速對(duì)電流密度沒有明顯影響，進(jìn)一步證實(shí)了金的陽極溶解過程完全受電化學(xué)反應(yīng)控制。

4、 在氰化物溶液中加入少量的pb2+、Bi3+、Tl+、Hg2+、Ag+等重金屬離子，可大幅提高金的陽極溶解速率，其中Bi3+、Tl+、Hg2+還可不同程度地抑制金的陽極鈍化，擴(kuò)大金活性溶解的電位區(qū)間。Ag+則雖然不能在原活性溶解區(qū)內(nèi)明顯提高陽極電流，但可使陽極電流在原鈍化區(qū)內(nèi)隨電位正移繼續(xù)提高，通過顯著抑制鈍化起到了強(qiáng)化作用。pb2+、Bi3+、Tl+、Hg2+顯著降低了平衡活化能W0a，提高了電化學(xué)反應(yīng)速率，使電極過程速率提高

5、到了速率控制類型由電化學(xué)控制轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌峡刂?。溫度?duì)金陽極溶解速率的影響比無重金屬時(shí)小，而電極轉(zhuǎn)速的影響則變得明顯。此外，重金屬離子的存在還改變了氰化物濃度的影響特性，并顯著降低了pH值的影響程度。隨著氰化物濃度的提高，峰電流顯著提高，且峰電位不變，致使金活性溶解電位區(qū)間加寬。 重金屬離子強(qiáng)化作用效果受其濃度影響很大。Pb2+、Ag+、Bi3+分別在濃度為10-6M、10-5M、10-5M時(shí)強(qiáng)化作用最好，繼續(xù)提高離子濃度將使陽極峰

6、電流密度下降。Tl+濃度增加到10-3M時(shí)，金陽極溶解峰電流密度仍可繼續(xù)提高。Hg+則在10-5M以上繼續(xù)提高濃度，峰電流密度沒有明顯的下降趨勢(shì)，但平衡電位及峰電位發(fā)生正移。 氧在金電極上的陰極還原過程受擴(kuò)散控制，提高溶解氧濃度、電極轉(zhuǎn)速、溫度、以及降低溶液pH值均可提高氧陰極還原電流密度。陰極還原過程主要以2e反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)的總電子數(shù)隨陰極電位的負(fù)移而增加，隨pH的提高而減少。當(dāng)pH達(dá)到13.0時(shí)，各電位下總電子數(shù)均接近2e，

7、極化曲線有明顯的“平臺(tái)”區(qū)。 重金屬Pb2+、Bi3+、Tl+、Hg2+、A+等的存在均可促進(jìn)氧的陰極還原，使氧陰極還原電流密度得到提高。其作用隨重金屬濃度的提高而有所增強(qiáng)。強(qiáng)化的原因是增加了氧陰極還原的總電子數(shù)，可使氧陰極還原極化曲線出現(xiàn)代表極限電流密度的“平臺(tái)”區(qū)段。此外，重金屬還提高了氧陰極還原的電化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)的速率。添加一定量過氧化氫是一種高效的陰極過程強(qiáng)化方法，不僅使陰極電流密度在純氧還原的基礎(chǔ)上大幅度提高，還可使陰極

8、平衡電位正移。 為了揭示電化學(xué)溶解體系中各獨(dú)立電極反應(yīng)的相互作用關(guān)系，將各獨(dú)立電極反應(yīng)極化曲線以及陰、陽兩極總極化曲線繪于同一座標(biāo)系建立了混合電位模型，為協(xié)同強(qiáng)化浸金技術(shù)思路的提出奠定了理論基礎(chǔ)。模型表明，在電化學(xué)溶解反應(yīng)體系中，共存陽極反應(yīng)對(duì)溶解反應(yīng)有抑制作用，而共存陰極反應(yīng)則對(duì)溶解反應(yīng)有促進(jìn)作用。對(duì)溶解過程進(jìn)行電化學(xué)強(qiáng)化時(shí)，混合電位負(fù)移表示陽極強(qiáng)化效果大于陰極，陰極過程對(duì)溶解反應(yīng)的限制程度增強(qiáng)；反之，混合電位正移則表示陰極強(qiáng)

9、化效果大于陽極，陽極過程對(duì)溶解反應(yīng)的限制程度增強(qiáng)。 根據(jù)混合電位模型，金在無強(qiáng)化劑的條件下的溶解受控于陰極過程，屬于氧擴(kuò)散控制反應(yīng)，活化能為7.99kJ/mol。在重金屬和過氧化氫協(xié)同強(qiáng)化的條件下，金的溶解速率比單獨(dú)強(qiáng)化陰極和單獨(dú)強(qiáng)化陽極時(shí)都有顯著提高，突破了單獨(dú)過氧化氫強(qiáng)化時(shí)的理論極限速率。鉛、鉍和過氧化氫協(xié)同強(qiáng)化時(shí)，過高的過氧化氫濃度可使金鈍化；而鉈、汞和過氧化氫協(xié)同強(qiáng)化時(shí)，因其金陽極活性溶解區(qū)間大，陽極電流峰寬，不會(huì)發(fā)生明

10、顯的鈍化；銀協(xié)同強(qiáng)化時(shí)，金溶解速率隨過氧化氫濃度的提高持續(xù)提高，不發(fā)生鈍化現(xiàn)象。 對(duì)于實(shí)際礦石中金的浸出，同時(shí)添加重金屬和過氧化氫實(shí)現(xiàn)了協(xié)同強(qiáng)化。對(duì)難浸硫化物金礦、易浸硫化物金精礦及低品位氧化物金礦三種不同類型的含金礦石，協(xié)同強(qiáng)化浸金的效果均很明顯。 對(duì)于難浸硫化物金精礦，重金屬單獨(dú)強(qiáng)化對(duì)浸出過程的作用并不明顯，而在添加過氧化氫助浸的基礎(chǔ)上，Bi3+、Tl+、Hg2+具有較好的協(xié)同強(qiáng)化浸金的作用，金浸出速率和浸出率均有明