金银冶金学PPT课件5.氰化浸出

d [CN ] DCN A2 ([CN ] [CN ]0 ) dt
氰化浸金动力学
d [CN ] DCN A2 ([CN ] [CN ]0 ) dt
• • • • • • DCN-－CN-的扩散系数 δ －扩散层的厚度 [CN]－扩散层外（本体）CN-浓度 [CN]0－扩散层内CN-的浓度 A2 —阳极区的面积 由于化学反应速度很快，所以[CN]0 →0，则有
氰化浸金动力学
2Au+4NaCN+H2O2 =2NaAu(CN)2+2NaOH
• 为一缓慢过程
• 大量过氧化氢时，会将氰根氧化为对金不起作用的CNO• CN- +H2O2=CNO-+H2O • 在金的浸出过程中，主要按生成H2O2反应进行，即金在氰 化物溶液中除生成Au(CN)2-外，还生成H2O2。
pH和pCN的关系可用下式换算：
• pH + pCN =9.4 –lgA +lg(1+10pH-9.4)
• [CN-]总=10-2mol/L下pH与pCN的相关数值
pH pCN
0 11.4
2 9.4
4 7.4
6 5.4
8 3.4
9.4 2.3
10~14 2
3 ）金比银易溶解，不形成配离 1 ）用氰化物溶液溶解金银， 子时金的电位高于银，但形成配 氰化物溶金的曲线⑨及下方 7生成配离子的电极电位，比 ）溶金半电池与O2 /H2O组 合 物 后 ， Au(CN)2- 的 电 位比 的平行曲线说明，在 pH 相同 游离的金银离子的电极电位 成的原电池，在 pH=9~10 的 Ag(CN)2低得多，从热力学角 时，金配离子的电极电位， 低得多，所以氰化物溶液是 电位差最大 ，也就是 Δ G0 的 度来看在氰化物溶液中金比银容 随着配离子活度降低而降低。 溶解金银的良好溶剂和配合 负值最大，反应进行最彻底， 易溶解 ; 银也具有同样的规律 ; 剂 ; 9 ）强氧化剂的存在能将 CN故氰化控制pH在9~10间； 氧化，增加氰化物的消耗； 4 在 pH<9~10 时 ， 10） ）锌能从氰化液中置换出 Au(CN)2-,Ag(CN)2配离子 金。 6） O2 /H2O 线在金线、银 的电位随着 pH 的上升而直线 2 ）金银被氰化物溶液溶 线之上，说明 O2 是溶解金 下降，在此范围内，提高 pH ， 解 形 成 Au(CN)28 ） pH<9.4 时 ， 氰 化 物 主 要 银的良好氧化剂； 对 溶解金银 有子 利 ， 但 当 ,Ag(CN)2配 离 的 反 应 以 HCN 存在，在 pH>9.4 时则 pH>9~10 后 ， pH 对 电 位 的 线⑨、⑩，几乎都落入水 主要以CN-存在； 影响较小； 稳定区中，即线①和②之 间，这说明这两种配离子 在水溶液中是稳定的;
第五章 氰化浸金
内容提要
氰化概述
氰化过程热力学
氰化过程动力学
工业条件下影响氰化速度的因素
氰化物水解和保护碱
氰化概述
矿石中金的提取方法： 粗金粒（>0.07mm） • 重选 细金（0.01~0.07mm） • 混汞， • 湿法冶金 细粒金 微粒（<0.01~0.07mm） • 重选法和混汞属于物理方法，适合于提取 粗颗粒金 湿法冶金主要过程包括两个方面： 溶解（氧化、化学溶解） 沉积（电沉积、置换、沉淀）
•
氰化概述
氰化法是以碱金属氰化物（KCN、NaCN）的
水溶液作溶剂，浸出金、银矿石中的金、银，然
后从含金、银的浸出液中提取金、银的方法。
尽管氰化物有剧毒，但是氰化法在提金方法
中仍占统治地位。因为氰化法的成本低，金回收
率高，对矿石的适应性强。
氰化法演变史
• 1782年 • 斯奇尔（Scheele）在实验室中制备了KAu(CN)2 KAg(CN)2 • 1805年 • 哈根（Hagen）提出金在氰化钾溶液中溶解的事实 • 1843年 • 巴格拉齐昂（Barparuoh）发表了KCN溶金的研究工作，并指 出氧气对溶解金、银有利。
在氰化物溶液中，金的标准电位急剧地下降，选择适当的 氧化剂将金氧化。 • 在碱性溶液中，使用最广泛的氧化剂为O2，其有关半电 池反应为： • O2+2H2O+4e =4OH0 EO
2 / OH
0.40V
• O2+2H2O+2e =H2O2
+2OH-
0 EO 0.145 V 2 / H 2O2
氰化浸金动力学
2Au +4CN-+O2+2H2O＝2Au(CN)-2 + H2O2+2OH金银在氰化物溶液中的溶解本质上是一个电化学腐蚀过程
氰化浸金动力学
金氰化反应的速度常数k与温度T的关系
lgk=-3.432-
762 T
• 相应的活化能为 15kJ/mol，说明氰化过程属于典型的扩
散控制过程
• 在阳极区，CN-向金表面扩散的速度为：
d [CN ] D CN A2[CN] dt
氰化浸金动力学
在阴极区，O2 向阴极表面扩散的速度为
d [O2 ] DO2 dt
• • • •
A1([O2 ]-[O2 ]0)
DO2 －O2 的扩散系数 [O2 ]－扩散层外（本体）O2 的浓度 [O2]0－扩散层内O2 的浓度 A1 —阴极区的面积
• H2O2+2e =2OH-
0 EH O
2
2
/ OH
0.95V
氰化浸金原理
溶解反应： 2Au+4CN-+2H2O+O2=2Au(CN)-2+2OH-+H2O2 Δ G0=-87815J（自由能变小） 如此之大的平衡常数或 K＝2.47×1015 （平衡常数） 标准自由能减小表明， 反应： 应十分容易进行，即在 2Au+4CN +H2O2 =2Au(CN) 2+2OH氰化物溶液中金十分容 Δ G0=-299150J （自由能变小） K＝2.74×1052 （平衡常数） 易被氧化，以 Au(CN)-2 配离子的形式进入溶液
在热力学上金的溶解反
• 对银可以得到类似的结论 溶解反应： 2Ag+4CN-+2H2O+O2=2Ag(CN)-2+2OH-+H2O2
Δ G0=-30900J（自由能变小） K＝3×105 （平衡常数） 反应： 2Ag+4CN-+H2O2 =2Ag(CN)-2+2OHΔ G0=-243000J （自由能变小） K＝5×1042 （平衡常数）
V Au
ADCNN-浓度很低时，金的溶解速度只随CN-浓度的增加而增加
• 游离CN-浓度很高时，第二项可忽略，则有：
VAu 2 ADO2 [O2 ]DCN [CN ]
DCN [CN ]
• 即
V Au
2 ADO2 [O2 ]

氰化物浓度很高时，金溶解速度主要取决于溶液中氧的浓度
氰化法演变史
1846年 埃尔斯纳（Elsner）发表了一篇实验报告，指出金有 氰化物溶解必须要有氧气 有关的反应式为： 4Au+8KCN+2H2O+O2= 4KAu(CN)2+4KOH
氰化法演变史
• 1887年 • McArthur （麦克阿瑟）和 Forrest （佛利斯特）获得氰化法提 金的专利。 • 氰化法提金并非指用氰化物溶解金，他们的主要发明不在于金 的溶解而在于怎样从溶有金的氰化物溶液中将金提取出来，其 主要关键点是使用了用锌片来置换金。 • 美国的默丘尔公司1891年第一个成功将其应用。 • 随后在南非广为应用
氰化浸金动力学
• 金的动力学实质上是电化学溶解过程
• 2Au+4NaCN+2H2O+O2=2NaAu(CN)2+2NaOH+H2O2 • 对于银的溶解，同样可以写出类似的反应式 • 金、银在氰化物溶液中的溶解速度 溶解质量 /mg 金10 银5 需用时间/min 氰化物＋氧气 5~10 15 氰化物＋过氧化氢 30~90 180
• =A2
[CN]=A1 2 DO [O ] 2
2

氰化浸金动力学
• 阴极区面积A1和阳极区面积A2为
V Au A1 2 DO2 [O2 ]
2V Au A2 DCN [CN ]
• 令阴、阳极的总面积A为：
• A=A1+A2
=
VAu 2 DO2 [O2 ]
+
2VAu DCN [CN ]
氰化浸金动力学
• 化学反应很快，在扩散层内[O2 ]0→0，则有
d [O2 ] DO A1[O2 ] dt
2
• 用VAu表示金的溶解速度，则有（金的溶解速度为O2 消耗速度的2倍） • VAu
1 d [CN ] d [O2 ] d [ Au ] = 2 = dt dt 2 dt
DCN 2
氰化浸金动力学
• 金的溶解速度VAu为
VAu 2 ADO2 [O2 ] DCN [CN ]
2
{DCN [CN ] 4 DO [O2 ] }
• 游离CN-浓度很低时， DCN-－CN-的扩散系数趋于0
V Au 2 ADO2 [O2 ]DCN [CN ]
4 DO [O2 ]
2
• 即
(5-3)
• 工业上常用的强氧化剂（例如硝酸）的电位都比它低，因而都不 能使金氧化。
氰化浸金原理
金能与许多配体（如氰根，氯离子等）形成配合物， • Au+ + 2CN- =Au(CN) 2• 稳定常数为： (5-4)

Au( CN ) Au

2
2 CN
10