長石對氰化浸金的影響研究①

韓佳宏， 李曉安， 孟宇群， 代淑娟， 劉 輝

（1.遼寧科技大學 化學工程學院，遼寧 鞍山114051； 2.朝陽師范高等?？茖W校，遼寧 朝陽122000； 3.中國科學院 金屬研究所，遼寧 沈陽110016）

氰化浸金工藝具有生產成本低、穩定性高和對礦石適應性好等優點，在黃金提取中占據重要地位［1］。含硅礦物在氰化浸出時會生成羥基化膠體等物質，產生“劫金”現象［2］。 硅酸鹽礦物和黏土礦物吸附帶有負電荷的膠體金［3］。 黏土礦物對堿性氰化溶液中金的吸附為“包裹”作用。 高嶺石晶體邊緣通過化學作用對金的絡合離子吸附［4-5］。 硅酸鹽在氰化浸出中消耗氰化物，增加浸出劑用量［6］。 長石是地表巖石最重要的造巖礦物［7］，也是金礦石中常見的脈石礦物，在氰化浸金過程中，長石的存在，會改變氰化浸出環境，影響金的浸出效果。 本文采用電化學試驗及表面分析手段研究了不同粒級長石對氰化浸金的影響。

1 試 驗

1.1 試驗材料

試驗用長石取自湖北省黃岡市英山大別山礦業開發有限公司，采用X 射線衍射分析樣品中的礦物組成，結果見圖1。 由圖1 可以發現，長石在XRD 圖中具有明顯的特征峰，其他礦物由于含量極低，在X 射線衍射結果中未能體現。

采用X 射線熒光光譜（XRF）測定長石單礦物的化學成分及含量，結果如表1 所示。

圖1 長石的XRD 分析圖譜

表1 長石X 射線熒光光譜分析結果（質量分數）／%

由表1 可知，長石樣品中主要含有SiO2、Al2O3、K2O、Na2O，長石的特征元素含量大，同時其雜質元素含量很小，純度較高。 結合XRD 分析及XRF 分析結果，此長石滿足試驗對單礦物的純度要求。

1.2 儀器設備及藥劑

金電極由金粉（99.99%）制成Φ3 mm × 6 mm 的圓柱狀，通過導電含銀樹脂鑲嵌在帶有螺紋的套筒內，外圍覆蓋環氧樹脂所構成。 金電極轉速可調，每次試驗結束，依次用10 μm 金相砂紙、1.0 μm、0.3 μm 和0.05 μm 氧化鋁粉對電極表面進行拋光，并進行超聲清洗，使電極表面產生鏡面光澤。 參比電極選擇飽和甘汞電極（SCE），對電極采用鉑電極。 電化學工作站采用荷蘭IVIUM 公司生產的Vertex One EIS，電化學測試采用三電極體系，電極型號為ATA?1B 型旋轉圓盤電極。 將金電極、飽和甘汞電極（SCE）和鉑電極共同放置于含有電解質的電解槽（容積為50 mL）內。 原子吸收光譜儀型號為AAnalyst 200，由美國Perkin?Elmer 公司制造。

試驗主要藥劑有KCN（沈陽市試劑二廠，分析純），NaOH（天津市恒興試劑，分析純），KNO3（西隴化工股份有限公司，分析純）。

1.3 試驗方法

1.3.1 長石對金氰化溶解的電化學研究方法

采用線性掃描伏安法研究Au?Si 體系中的電極過程動力學特性。 控制電極電位以恒定的速度變化，即dE／dt為常數，同時測量通過電極的電流就可得到線性掃描伏安曲線，在陽極極化過程中，掃描速率為1 mV／s，所得電流密度曲線可用于判斷金的溶解特性。在堿性條件下，浸出劑為KCN，在電解質0.1 mol／L 的KNO3中分別加入不同粒級的長石，以確定不同粒級的長石對金溶解的電化學影響。

1.3.2 長石對金的吸附試驗

電化學試驗后產品經過離心固液分離，利用原子吸收法測定上清液中金的濃度，通過計算確定不同粒級長石對溶液中金的吸附率，判斷不同粒級長石對金吸附的規律及影響。 吸附率計算式如下：

式中η為吸附率；C1為常規氰化浸金的金濃度；C2為加入長石吸附后的金濃度。

1.3.3 長石吸附金的表面形貌分析

使用蔡司ZEISS ∑IGMA HD 場發射掃描電子顯微鏡表征試樣微觀形貌，與X 射線能譜儀（EDS）結合，分析樣品中元素種類與質量分數。 在干凈的樣品臺上首先將粉末樣品粘附在導電膠帶上，吹走未粘貼在導電膠上的樣品，在樣品表面噴鍍上Pt，噴鍍時間為220 s，測試掃描電壓15 kV，然后放進儀器內觀察長石與氰化浸金溶液作用后的吸附結構和含量等情況。

2 結果與討論

2.1 不同粒級的長石對氰化浸金反應速率的影響

在KCN 濃度0.02 mol／L、長石用量0.017 g、pH≈11.0、溫度20 ℃、電極轉速500 r／min 的條件下，考察不同粒級長石對金陽極溶解的影響，氰化浸金體系下金溶解的線性伏安曲線如圖2 所示。

圖2 金電極在不同粒級長石體系下的線性掃描伏安曲線

由圖2 可知，在-0.7 ～0 V 電位區域中，金的陽極溶解極化曲線均出現了一個電流峰。 在電流峰的左側，金陽極溶解電流密度隨電極電位升高而提高，在電位-0.18 V 附近時電流密度達到最大值，即在該電位條件下，氰化浸金速率最快；而當電極電位高于峰值電位時，電流密度隨電極電位升高而下降。 這是因為金陽極溶解過程中產生的中間產物AuCN 配合物在電極表面形成了覆蓋層［8］，表面形成的無窮直線鏈—Au—CN—Au—CN—降低了晶狀AuCN 的可溶性，使電極表面發生了鈍化現象，阻礙了反應的進行［9］。 在電流峰的左側，金發生活性溶解的速率大于鈍化速率；而在電流峰的右側，金表面鈍化現象逐漸增強。 添加了長石的金表面膜層的峰電流對應的溶解電位幾乎沒有變化；在-0.25 mm 粒度范圍內，隨著長石粒級減小，金發生溶解的起始電位越低，金陽極溶解所受阻力減小，金電極表面膜層溶解峰電流密度由常規氰化浸出時的1.60 A／m2增加到1.95 A／m2，提高了金的溶解性能，活性溶解區間明顯變寬，增大了溶解電流，即加快了金的溶解速率。 另外，未溶解的長石顆粒與旋轉金電極之間有摩擦力的作用，破壞了金電極表面的鈍化膜，使其較易脫落，同時，強化了CN-、O2和［Au（CN）2］-的擴散，金電極鈍化減緩，有利于金的進一步溶解。

2.2 長石粒級對氰化浸金吸附率的影響

產物經過離心固液分離，通過原子吸收分析液相中金離子的濃度變化，由式（1）計算出長石對溶液中金的吸附率，判定不同粒級的長石表面活性。 不同粒級長石對氰化浸金吸附率的影響如表2 所示。

表2 不同粒級長石對金的吸附率

由表2 可以發現，在-0.25 mm 粒度范圍內，長石粒級越細，長石對氰化物溶液中金的吸附率越高。 這是因為長石粒級越細，表面積增加，長石表面產生了大量的點缺陷，同時長石水解作用增強，析出SiO2呈膠體溶液或形成蛋白石（SiO2·nH2O），以及大量的Si—OH和Si—O—Si，部分可形成難溶于水的高嶺石，其中析出的SiO2膠體及溶液中的Si—OH、Si—O—Si 與金的絡合物吸附，可能均為單層覆蓋和多層吸附相結合的吸附模式與文獻［10］的研究結果一致。 長石與氰化金溶液能夠發生吸附，即說明氰化浸金的過程中有部分長石會吸附已經溶解的金，降低了金的回收率。 文獻［11］發現在研磨機械活化作用下，石英與氰化浸金溶液中的金有強烈的吸附作用，這種作用隨著研磨細度增加而增強。 文獻［12］對斜長石吸附金的機械活化規律進行了研究，發現隨著斜長石磨礦細度增加，研磨作用對斜長石有機械活化作用，促進了斜長石對金溶液中金的吸附，同時，斜長石和金溶液中的金在研磨作用下有新的化學結構形成，既有物理吸附又存在化學吸附。 因此可以判斷，硅酸鹽礦物通過吸附溶液中金的氰化絡合物，降低了金的浸出率。

2.3 長石體系下氰化浸金的SEM 和EDS 分析

在KCN 濃度0.02 mol／L、金粉用量0.025 g、pH≈10.5、溫度20 ℃、攪拌轉速300 r／min 的條件下，加入長石，經過攪拌作用后，洗滌、烘干，采用掃描電子顯微鏡對長石體系下固體表面產物的形貌及微觀組成成分進行分析，結果如圖3 所示。

圖3 長石體系下氰化浸金的SEM 圖

由圖3 可知，金通過氰化物的連接緊密吸附于長石表面的一個端點處，還有一些長石和金顆粒分散于體系內，SEM 圖像中某一微區的能譜分析圖譜如圖4所示，對應的分析結果見表3。

圖4 EDS 能譜分析

表3 能譜分析元素含量結果（已歸一化）

由表3，結合圖4 結果，表明長石表面主要含有Au、C、N、Si、O、Na、Al、K、Fe 等9 種元素，其中C 原子分數高達61.27%，其原因一方面是導電膠上的碳污染，另一方面是堿性氰化物溶液中［Au（CN）2］-里的C 元素，Si、O、Na、Al、K、Fe 來源于樣品中的長石組分，N 原子分數為7.98%，表明此處存在氰根離子，長石表面被氰化物包裹，金顆粒通過氰根與長石相連，可知在金粉溶解過程中形成的AuCN 鈍化膜和溶解后的［Au（CN）2］-吸附到長石表面上，也可能是硅酸鹽礦物在堿性條件下所含氧化鋁呈高比表面積和高吸附活性的絮狀，其對［Au（CN）2］-具有一定吸附親和力，因而氰化溶液中的［Au（CN）2］-就趨向于被硅酸鋁鹽微粒吸附富集，產生“劫金”現象，降低了金的回收率。

3 結 論

1） 金氰化溶解的電化學試驗結果表明，添加長石后的金表面膜層的起始溶解電位比常規氰化浸金明顯降低，長石粒級越細，氰化浸金溶解速率越快，未溶解的長石與旋轉金電極之間在摩擦力的作用下，能夠使鈍化膜脫落，強化了CN-、O2和［Au（CN）2］-的擴散，有利于金的進一步溶解。

2） 在-0.25 mm 范圍內，長石粒級越細，長石對溶液中金的吸附率越大，即溶液中的金吸附到長石表面，產生了“劫金”作用。

3） 在堿性條件下，氰化浸金過程中生成的AuCN鈍化膜阻礙了金的進一步溶解。 長石能夠與AuCN 作用，減弱鈍化膜的生成，提高氰化浸金速率；同時長石可與金及其絡合物吸附，即金的氰化絡合物與長石之間具有相互作用。