长石对氰化浸金的影响研究①

韩佳宏， 李晓安， 孟宇群， 代淑娟， 刘 辉

（1.辽宁科技大学 化学工程学院，辽宁 鞍山114051； 2.朝阳师范高等专科学校，辽宁 朝阳122000； 3.中国科学院 金属研究所，辽宁 沈阳110016）

氰化浸金工艺具有生产成本低、稳定性高和对矿石适应性好等优点，在黄金提取中占据重要地位［1］。含硅矿物在氰化浸出时会生成羟基化胶体等物质，产生“劫金”现象［2］。 硅酸盐矿物和黏土矿物吸附带有负电荷的胶体金［3］。 黏土矿物对碱性氰化溶液中金的吸附为“包裹”作用。 高岭石晶体边缘通过化学作用对金的络合离子吸附［4-5］。 硅酸盐在氰化浸出中消耗氰化物，增加浸出剂用量［6］。 长石是地表岩石最重要的造岩矿物［7］，也是金矿石中常见的脉石矿物，在氰化浸金过程中，长石的存在，会改变氰化浸出环境，影响金的浸出效果。 本文采用电化学试验及表面分析手段研究了不同粒级长石对氰化浸金的影响。

1 试 验

1.1 试验材料

试验用长石取自湖北省黄冈市英山大别山矿业开发有限公司，采用X 射线衍射分析样品中的矿物组成，结果见图1。 由图1 可以发现，长石在XRD 图中具有明显的特征峰，其他矿物由于含量极低，在X 射线衍射结果中未能体现。

采用X 射线荧光光谱（XRF）测定长石单矿物的化学成分及含量，结果如表1 所示。

图1 长石的XRD 分析图谱

表1 长石X 射线荧光光谱分析结果（质量分数）／%

由表1 可知，长石样品中主要含有SiO2、Al2O3、K2O、Na2O，长石的特征元素含量大，同时其杂质元素含量很小，纯度较高。 结合XRD 分析及XRF 分析结果，此长石满足试验对单矿物的纯度要求。

1.2 仪器设备及药剂

金电极由金粉（99.99%）制成Φ3 mm × 6 mm 的圆柱状，通过导电含银树脂镶嵌在带有螺纹的套筒内，外围覆盖环氧树脂所构成。 金电极转速可调，每次试验结束，依次用10 μm 金相砂纸、1.0 μm、0.3 μm 和0.05 μm 氧化铝粉对电极表面进行抛光，并进行超声清洗，使电极表面产生镜面光泽。 参比电极选择饱和甘汞电极（SCE），对电极采用铂电极。 电化学工作站采用荷兰IVIUM 公司生产的Vertex One EIS，电化学测试采用三电极体系，电极型号为ATA⁃1B 型旋转圆盘电极。 将金电极、饱和甘汞电极（SCE）和铂电极共同放置于含有电解质的电解槽（容积为50 mL）内。 原子吸收光谱仪型号为AAnalyst 200，由美国Perkin⁃Elmer 公司制造。

试验主要药剂有KCN（沈阳市试剂二厂，分析纯），NaOH（天津市恒兴试剂，分析纯），KNO3（西陇化工股份有限公司，分析纯）。

1.3 试验方法

1.3.1 长石对金氰化溶解的电化学研究方法

采用线性扫描伏安法研究Au⁃Si 体系中的电极过程动力学特性。 控制电极电位以恒定的速度变化，即dE／dt为常数，同时测量通过电极的电流就可得到线性扫描伏安曲线，在阳极极化过程中，扫描速率为1 mV／s，所得电流密度曲线可用于判断金的溶解特性。在碱性条件下，浸出剂为KCN，在电解质0.1 mol／L 的KNO3中分别加入不同粒级的长石，以确定不同粒级的长石对金溶解的电化学影响。

1.3.2 长石对金的吸附试验

电化学试验后产品经过离心固液分离，利用原子吸收法测定上清液中金的浓度，通过计算确定不同粒级长石对溶液中金的吸附率，判断不同粒级长石对金吸附的规律及影响。 吸附率计算式如下：

式中η为吸附率；C1为常规氰化浸金的金浓度；C2为加入长石吸附后的金浓度。

1.3.3 长石吸附金的表面形貌分析

使用蔡司ZEISS ∑IGMA HD 场发射扫描电子显微镜表征试样微观形貌，与X 射线能谱仪（EDS）结合，分析样品中元素种类与质量分数。 在干净的样品台上首先将粉末样品粘附在导电胶带上，吹走未粘贴在导电胶上的样品，在样品表面喷镀上Pt，喷镀时间为220 s，测试扫描电压15 kV，然后放进仪器内观察长石与氰化浸金溶液作用后的吸附结构和含量等情况。

2 结果与讨论

2.1 不同粒级的长石对氰化浸金反应速率的影响

在KCN 浓度0.02 mol／L、长石用量0.017 g、pH≈11.0、温度20 ℃、电极转速500 r／min 的条件下，考察不同粒级长石对金阳极溶解的影响，氰化浸金体系下金溶解的线性伏安曲线如图2 所示。

图2 金电极在不同粒级长石体系下的线性扫描伏安曲线

由图2 可知，在-0.7 ～0 V 电位区域中，金的阳极溶解极化曲线均出现了一个电流峰。 在电流峰的左侧，金阳极溶解电流密度随电极电位升高而提高，在电位-0.18 V 附近时电流密度达到最大值，即在该电位条件下，氰化浸金速率最快；而当电极电位高于峰值电位时，电流密度随电极电位升高而下降。 这是因为金阳极溶解过程中产生的中间产物AuCN 配合物在电极表面形成了覆盖层［8］，表面形成的无穷直线链—Au—CN—Au—CN—降低了晶状AuCN 的可溶性，使电极表面发生了钝化现象，阻碍了反应的进行［9］。 在电流峰的左侧，金发生活性溶解的速率大于钝化速率；而在电流峰的右侧，金表面钝化现象逐渐增强。 添加了长石的金表面膜层的峰电流对应的溶解电位几乎没有变化；在-0.25 mm 粒度范围内，随着长石粒级减小，金发生溶解的起始电位越低，金阳极溶解所受阻力减小，金电极表面膜层溶解峰电流密度由常规氰化浸出时的1.60 A／m2增加到1.95 A／m2，提高了金的溶解性能，活性溶解区间明显变宽，增大了溶解电流，即加快了金的溶解速率。 另外，未溶解的长石颗粒与旋转金电极之间有摩擦力的作用，破坏了金电极表面的钝化膜，使其较易脱落，同时，强化了CN-、O2和［Au（CN）2］-的扩散，金电极钝化减缓，有利于金的进一步溶解。

2.2 长石粒级对氰化浸金吸附率的影响

产物经过离心固液分离，通过原子吸收分析液相中金离子的浓度变化，由式（1）计算出长石对溶液中金的吸附率，判定不同粒级的长石表面活性。 不同粒级长石对氰化浸金吸附率的影响如表2 所示。

表2 不同粒级长石对金的吸附率

由表2 可以发现，在-0.25 mm 粒度范围内，长石粒级越细，长石对氰化物溶液中金的吸附率越高。 这是因为长石粒级越细，表面积增加，长石表面产生了大量的点缺陷，同时长石水解作用增强，析出SiO2呈胶体溶液或形成蛋白石（SiO2·nH2O），以及大量的Si—OH和Si—O—Si，部分可形成难溶于水的高岭石，其中析出的SiO2胶体及溶液中的Si—OH、Si—O—Si 与金的络合物吸附，可能均为单层覆盖和多层吸附相结合的吸附模式与文献［10］的研究结果一致。 长石与氰化金溶液能够发生吸附，即说明氰化浸金的过程中有部分长石会吸附已经溶解的金，降低了金的回收率。 文献［11］发现在研磨机械活化作用下，石英与氰化浸金溶液中的金有强烈的吸附作用，这种作用随着研磨细度增加而增强。 文献［12］对斜长石吸附金的机械活化规律进行了研究，发现随着斜长石磨矿细度增加，研磨作用对斜长石有机械活化作用，促进了斜长石对金溶液中金的吸附，同时，斜长石和金溶液中的金在研磨作用下有新的化学结构形成，既有物理吸附又存在化学吸附。 因此可以判断，硅酸盐矿物通过吸附溶液中金的氰化络合物，降低了金的浸出率。

2.3 长石体系下氰化浸金的SEM 和EDS 分析

在KCN 浓度0.02 mol／L、金粉用量0.025 g、pH≈10.5、温度20 ℃、搅拌转速300 r／min 的条件下，加入长石，经过搅拌作用后，洗涤、烘干，采用扫描电子显微镜对长石体系下固体表面产物的形貌及微观组成成分进行分析，结果如图3 所示。

图3 长石体系下氰化浸金的SEM 图

由图3 可知，金通过氰化物的连接紧密吸附于长石表面的一个端点处，还有一些长石和金颗粒分散于体系内，SEM 图像中某一微区的能谱分析图谱如图4所示，对应的分析结果见表3。

图4 EDS 能谱分析

表3 能谱分析元素含量结果（已归一化）

由表3，结合图4 结果，表明长石表面主要含有Au、C、N、Si、O、Na、Al、K、Fe 等9 种元素，其中C 原子分数高达61.27%，其原因一方面是导电胶上的碳污染，另一方面是碱性氰化物溶液中［Au（CN）2］-里的C 元素，Si、O、Na、Al、K、Fe 来源于样品中的长石组分，N 原子分数为7.98%，表明此处存在氰根离子，长石表面被氰化物包裹，金颗粒通过氰根与长石相连，可知在金粉溶解过程中形成的AuCN 钝化膜和溶解后的［Au（CN）2］-吸附到长石表面上，也可能是硅酸盐矿物在碱性条件下所含氧化铝呈高比表面积和高吸附活性的絮状，其对［Au（CN）2］-具有一定吸附亲和力，因而氰化溶液中的［Au（CN）2］-就趋向于被硅酸铝盐微粒吸附富集，产生“劫金”现象，降低了金的回收率。

3 结 论

1） 金氰化溶解的电化学试验结果表明，添加长石后的金表面膜层的起始溶解电位比常规氰化浸金明显降低，长石粒级越细，氰化浸金溶解速率越快，未溶解的长石与旋转金电极之间在摩擦力的作用下，能够使钝化膜脱落，强化了CN-、O2和［Au（CN）2］-的扩散，有利于金的进一步溶解。

2） 在-0.25 mm 范围内，长石粒级越细，长石对溶液中金的吸附率越大，即溶液中的金吸附到长石表面，产生了“劫金”作用。

3） 在碱性条件下，氰化浸金过程中生成的AuCN钝化膜阻碍了金的进一步溶解。 长石能够与AuCN 作用，减弱钝化膜的生成，提高氰化浸金速率；同时长石可与金及其络合物吸附，即金的氰化络合物与长石之间具有相互作用。