一、混的理论基础
混提金虽具有悠长的前史,但对混提金理论的体系研究工作,仅仅近几十年才取得较大发展。混法提金是根据液态金属对矿浆中金粒的挑选性潮湿(捕集),从而使之与其它金属矿藏和脉石别离,随后向被捕集的金粒中涣散而生成齐(合金)。接着于蒸器中蒸馏齐,使从齐中蒸腾别离而取得金。
混进程中,表面与矿浆中金粒表面的触摸是在水介质中进行的。当金与触摸时,它们之间构成的新触摸面就替代了本来金与水和与水的触摸面,从而使相系的表面能下降,并破坏了阻碍表面与金粒表面触摸的水化层。此刻,沿着金粒表面敏捷涣散,并促进相界面上的表面能下降。跟着向金粒内部的涣散,即构成金化合物(齐),并一同放出热量。这种放热反响是因为原子间力的作用成果。
之所以能挑选性地潮湿金并向金粒内部涣散,就在于金粒表面具有的氧化膜最薄这一性质。众所周知,一般金属表面和空气触摸,就会被氧化而生成氧化膜。但金与其他贱金属比,氧化速度最慢,生成的氧化膜也最薄。这是金易为潮湿并齐化的根本原因。除金外,银、铜、锌、锡和镉等也能与结组成齐,乃至铂也能在锌或钠参加下生成铂齐。但银和铂等的表面能构成一层细密、坚固的氧化膜,齐化比较困难。其他贱金属则因表面上的氧化膜很难除掉,而不能直接构成齐。
二、齐的构成、性质和结构
在生产进程中,金和其他矿藏以颗粒状与触摸。此刻,其他矿藏不被捕集而随矿浆流止,金粒则被潮湿而捕集(图1),并向金粒内部涣散。向金粒中涣散的进程,是先于金粒表面生成AuHg2,再逐步向金粒深部涣散生成Au2Hg,直到生成Au3Hg的固溶体(图2)。在经混处理过的粗粒金的中心一般还残藏着没有与构成齐的金。金粒有必要同触摸约1.5~2h后才干彻底齐化,所以在混作业时刻内只要细粒金到达彻底齐化。
图1 与金粒和其他矿藏触摸时的状况
图2 金粒的齐化进程
M.汉森(Hansen,1958)制作了如图3所示的被公认的金平衡图。在20℃时能溶解0.06%的金,跟着温度的增高,的活动性增大,金的溶解度也增大。金在20℃时能和15%的组成固溶体。这是金化合物能构成固溶体的最大比值。
图3 金两相平衡图(汉森,1958)
但在混实践中,金与是不可能到达平衡的。因为膏常常是由表面掩盖的金粒、金化合物和含少量金的(包含过剩的)液态组成。生成的齐为银白色的糊状混合物,它由化合物和固溶体组成,性质与一般合金相同。齐含金小于10%的为液态,而含金达12.5%的为细密体。当将齐加热至400℃时,即进步呈元素状况由齐中别离出来。且齐易在低于熔点的温度下分化而分出过量的。
工业生产中所刮取的膏,经清水洗净并压榨出剩余的,而取得细密的固体膏。固体膏含金量与压榨力巨细和压滤布稀密有关,一般极挨近AuHg2组成的含量(32.95%Au)。且混金粒的粗细还会直接影响膏的含金量。粗粒金混时,因金粒中心齐化不彻底,膏含金可达40%~50%。细粒金混时,金粒的齐化彻底,且表面积大。附着的多,膏含金常只要20%~25%。
膏中除金和外,还含有其他金属矿藏、石英或脉石碎屑。这些物质多为机械混入物,而不属于的化合物。但膏中所含的少量银和铜等金属,则是因为这些金属部分被齐化的成果。
三、影响混的要素
混进程中,对金的潮湿作用受金的粒度和单体解离程度、金与的成分、矿浆介质酸碱度、矿浆浓度和温度、矿藏成分,以及混工艺装备、设备和操作条件等要素影响。首要影响要素有:
(一)金的粒度和单体解离程度。金粒的巨细、形状、结构、连生体对混作用的影响,首要决议于金粒从包裹它的矿藏中解离的程度,即磨矿(对砂矿即为擦拭、散碎作业)粒度。混法作业的显著特点之一,是选用较高的矿浆浓度和较大的磨矿排矿粒度。一般来说,适于混的金粒在-l~+0.1mm之间。前苏联伊尔库茨克研究所对砂矿重选精矿的混实验成果如图4。我国某矿在磨矿循环中,把混板混磨矿最大粒度0.15mm作为金粒不过磨的标志。在这个粒度规模内解离的金粒能当即混,收回率可达77%~78. 8%。由此可知,在完善的混作业条件下,混作用在这一方面首要决议于天然金的单体解离程度。当金粒细微而又为矿泥或被膜掩盖时,混作用欠好。在矿浆浓度大的条件下排矿时,0.03mm以下的微细金粒易随矿浆丢失,而不易与板上的构成齐,使收回率下降。
图4 不同粒度的金在硫酸介质中的混功率
1--1~+0.2mm;2--0.2~+0.074mm;3--0.074mm
(二)金粒的成分。在所有金矿床中,砂金的成色高于脉金的成色。而脉金中,氧化带矿石中金的成色又高于原生带矿石中金的成色。在天然金中,除金外首要的组分是银。银在天然金中含量的多少,决议着天然金的色彩、比重和它对可见光的反射才干。此外,天然金中尚含有铜、镍、铁、锌、铅等杂质。在混实践中,“纯”金最易混,重金属杂质含量过多会影响金的质量,且下降混作用。当金粒与黄铁矿、脉石等成连生体时,则需经长期才干捕收于板的结尾。
金粒的表面可能为不同的薄膜所掩盖,薄膜的厚度从小于lμm~100μm。构成这种薄膜的物质包含磨矿进程中从外面带入和机械粘附在金粒上的物质、铁磨损后生成的氧化铁、金矿藏的组分和杂质反响生成的物质和作业机械上油质构成的玷污物等。这些薄膜一般应在磨矿期间或混曾经予以铲除,其方法是参加石灰、、氯化铵、重铬酸盐、高锰酸盐、碱或氧化铅等药剂。
(三)的成分。运用含有金、银及少量重金属(铜、铅、锌均小于0.1%)的比运用纯的作用好。在稀硫酸介质中运用锌齐时,不但可捕收金,并且还能够捕收铂。但当重金属杂质在中含量过多时,就会在的表面浓集而大大下降的表面张力,使对金的潮湿才干下降。如中含铜1%时,在金上的涣散进程为30~60min;当含铜达5%时,涣散进程就需要2~3h。中含锌0.1%~5.0%,就不会潮湿金,更不会往金粒中涣散。含锌少于0.05%的对金的潮湿性能好。中混入很多铜或铁时,会使齐变硬发脆,继而粉化。故在磨矿时混入很多铁屑,或矿石中含有易氧化的硫化矿藏,或与矿石表面的激烈机械作用,或矿浆中发生的重金属离子,都会引起混进程中的粉化。中含有金、银,能够加快对金的潮湿进程。当金、银含量达0.17%时,对金的潮湿才干可进步70%;当金、银含量达5%时,可进步两倍。
的表面会被油质、粘土、滑石、石墨、砷化物、若干硫化物和锑、铜、锡等金属以及分化生成的有机质、可溶铁、硫酸铜等物质所污染。
被污染是因为作业进程中有害杂质或生成的化合物在珠表面生成一层极薄的膜,它遍及在珠上形同一层屏障,使与金不能直触摸摸。且污染膜对有必定的吸附力,它不断在珠表面游动,但不易脱脱离。致使珠在运动中不断被切割、围住而逐步变小,终至粉化。严峻时会随矿浆流走彻底,损失捕金才干。但的污染在大多数矿山一般均较轻,粉化不会很明显,对金的捕收依然有用。但也有少量矿山,矿石中含有一些非化学核算量的黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿等矿藏,这些矿藏成分中的少部分硫在晶格中很不安稳,随时会游离出来并氧化成单质硫。混中它会与作用在的表面生成硫化。这种污染一般很难战胜,除非在混前先经预先处理除掉单质硫。锑和砷的硫化矿藏也能与生成锑、砷化合物,而污染的表面构成粉化。铁进入中会在表面生成灰黑色薄膜,把分隔成很多微细微球。选用前期的钠齐法或蒸馏净化法都能有用地避免的硬脆和粉化。
粉化的另一原因是因为被过磨所引起的,这时为水膜包裹而呈微细微球。
(四)矿浆温度。在常温下呈液态,它的熔点为-38.89℃,沸点为357.25℃。矿浆温度过低时,的粘性大,对金的潮湿性差。跟着温度的上升,的活性增强,对混作业有利。但温度过高时,的活动性增强而会导致部分金随矿浆丢失。某厂发现,混板上金的收回率以2、3、4、11月份最高,可达23%;冬季(12~1月份)下降1%;夏日(6~9月份)下降4%左右。矿浆在10℃时,的蒸腾率为1.43mg∕(m2·min);当矿浆温度在10~40℃规模内变化时,温度每增加10℃,的蒸腾量约增加1.2~1.5倍。
(五)矿浆浓度。在溢流外混中,矿浆中含固体物料的浓度一般不该大于10%~25%,磨矿循环中板混以50%左右的浓度为好,以保证金粒有满足的沉降速度。因外混是依托矿浆在槽内活动的作用,凭借密度的差异使金粒分层,促进天然金粒与混板面上的有时机充沛触摸,以到达捕收金的意图。某矿的磨矿循环中板混经多年实践证明,他们选用50%的矿浆浓度和0.15mm的磨矿最大粒度,取得了最好的收回率。而内混则是在碎矿设备中借天然金粒解离时金粒表面露出的瞬间被捕集的。如在磨矿机中混,首要是考虑磨矿功率。因矿浆浓度在60%~80%时磨矿功率较高,故在此条件下混。当在捣矿机、辗盘机及混筒中进行内混时,矿浆浓度以30%~50%较适合。但内混作业完毕后,为把矿浆中涣散的齐和集合起来以便收回,此刻应把矿浆稀释到较低浓度。
(六)矿浆的酸碱度。在酸性介质或化液中(NaCN浓度0.05%)混的作业作用较好,尤以处理性质杂乱、有害杂质较多的矿石更为有用。因为在混进程中,金粒和的表面所生成的氧化物薄膜,能被酸或所溶解。图5所示为前苏联某砂金矿床的金在不同介质中的混功率。
图5 金在不同介质中的混功率
1-中性介质;2-酸性介质(3%~5%硫酸);3-碱性介质(石灰溶液)
碱的存在能使可溶性盐类沉积和消除油质的影响。如在磨矿时,因为硫化物的氧化及电化反响(内混时)而发生可溶性盐类,使被贱金属盐类所掩盖;加之,磨矿时混入的油质(机械润滑油),都会影响混进程的正常进行。选用在碱性介质中混就能消除这些晦气影响。运用石灰作调整剂,能中和矿酸,削减可溶性盐类,避免硫化物的影响,减轻机油的损害,并能使极细粒的矿泥凝聚,减小介质的粘度等。但过量的石灰能按捺含金黄铁矿并下降化速度。一般的石灰增加量为混精矿量的4%~5%。
(七)板性质及作业斜度。混板一般选用镀银紫铜板,也有用纯银板的。后者的出资费用较高,板面过于滑润,捕金作用不行抱负;而前者出资费小,且板面较为粗糙,可增强吸才干,对选金有利。
板的斜度过大,矿浆流速快,金粒与板触摸时机少,简单丢失。斜度过小,矿砂易在板上堆积,金粒不易与板触摸,也会削弱乃至失掉捕金的作用。某矿所选定的适合板斜度为8度。
(八)添量及次数。的漆加量和增加次数是影响选金作用的要素之一。往板上添应均匀、适量。夏天的活动性大,应勤加少加。冬季一般每隔2~4h加一次,井应适当多加。每吨矿石的加量随矿石含金多少而定。刮金次数亦视矿石含金多少或增或减。当矿石含金少时,因为在同一时刻内板上的齐薄,可每隔24h刮金一次,这有利于金膜的构成,进步金的再捕收,延伸板的纯作业时刻。当矿石含金多时,则可每班刮金一次。
(九)水。所用的水应当不含酸、重金属硫酸盐离子和有机质。为了净化水,在某些情况下可往水中参加石灰或其他药剂进行预先处理,使上述有害物质随增加剂一同沉积,以取得较好的作用。
混提金虽具有悠长的前史,但对混提金理论的体系研究工作,仅仅近几十年才取得较大发展。混法提金是根据液态金属对矿浆中金粒的挑选性潮湿(捕集),从而使之与其它金属矿藏和脉石别离,随后向被捕集的金粒中涣散而生成齐(合金)。接着于蒸器中蒸馏齐,使从齐中蒸腾别离而取得金。
混进程中,表面与矿浆中金粒表面的触摸是在水介质中进行的。当金与触摸时,它们之间构成的新触摸面就替代了本来金与水和与水的触摸面,从而使相系的表面能下降,并破坏了阻碍表面与金粒表面触摸的水化层。此刻,沿着金粒表面敏捷涣散,并促进相界面上的表面能下降。跟着向金粒内部的涣散,即构成金化合物(齐),并一同放出热量。这种放热反响是因为原子间力的作用成果。
之所以能挑选性地潮湿金并向金粒内部涣散,就在于金粒表面具有的氧化膜最薄这一性质。众所周知,一般金属表面和空气触摸,就会被氧化而生成氧化膜。但金与其他贱金属比,氧化速度最慢,生成的氧化膜也最薄。这是金易为潮湿并齐化的根本原因。除金外,银、铜、锌、锡和镉等也能与结组成齐,乃至铂也能在锌或钠参加下生成铂齐。但银和铂等的表面能构成一层细密、坚固的氧化膜,齐化比较困难。其他贱金属则因表面上的氧化膜很难除掉,而不能直接构成齐。
二、齐的构成、性质和结构
在生产进程中,金和其他矿藏以颗粒状与触摸。此刻,其他矿藏不被捕集而随矿浆流止,金粒则被潮湿而捕集(图1),并向金粒内部涣散。向金粒中涣散的进程,是先于金粒表面生成AuHg2,再逐步向金粒深部涣散生成Au2Hg,直到生成Au3Hg的固溶体(图2)。在经混处理过的粗粒金的中心一般还残藏着没有与构成齐的金。金粒有必要同触摸约1.5~2h后才干彻底齐化,所以在混作业时刻内只要细粒金到达彻底齐化。
图1 与金粒和其他矿藏触摸时的状况
图2 金粒的齐化进程
M.汉森(Hansen,1958)制作了如图3所示的被公认的金平衡图。在20℃时能溶解0.06%的金,跟着温度的增高,的活动性增大,金的溶解度也增大。金在20℃时能和15%的组成固溶体。这是金化合物能构成固溶体的最大比值。
图3 金两相平衡图(汉森,1958)
但在混实践中,金与是不可能到达平衡的。因为膏常常是由表面掩盖的金粒、金化合物和含少量金的(包含过剩的)液态组成。生成的齐为银白色的糊状混合物,它由化合物和固溶体组成,性质与一般合金相同。齐含金小于10%的为液态,而含金达12.5%的为细密体。当将齐加热至400℃时,即进步呈元素状况由齐中别离出来。且齐易在低于熔点的温度下分化而分出过量的。
工业生产中所刮取的膏,经清水洗净并压榨出剩余的,而取得细密的固体膏。固体膏含金量与压榨力巨细和压滤布稀密有关,一般极挨近AuHg2组成的含量(32.95%Au)。且混金粒的粗细还会直接影响膏的含金量。粗粒金混时,因金粒中心齐化不彻底,膏含金可达40%~50%。细粒金混时,金粒的齐化彻底,且表面积大。附着的多,膏含金常只要20%~25%。
膏中除金和外,还含有其他金属矿藏、石英或脉石碎屑。这些物质多为机械混入物,而不属于的化合物。但膏中所含的少量银和铜等金属,则是因为这些金属部分被齐化的成果。
三、影响混的要素
混进程中,对金的潮湿作用受金的粒度和单体解离程度、金与的成分、矿浆介质酸碱度、矿浆浓度和温度、矿藏成分,以及混工艺装备、设备和操作条件等要素影响。首要影响要素有:
(一)金的粒度和单体解离程度。金粒的巨细、形状、结构、连生体对混作用的影响,首要决议于金粒从包裹它的矿藏中解离的程度,即磨矿(对砂矿即为擦拭、散碎作业)粒度。混法作业的显著特点之一,是选用较高的矿浆浓度和较大的磨矿排矿粒度。一般来说,适于混的金粒在-l~+0.1mm之间。前苏联伊尔库茨克研究所对砂矿重选精矿的混实验成果如图4。我国某矿在磨矿循环中,把混板混磨矿最大粒度0.15mm作为金粒不过磨的标志。在这个粒度规模内解离的金粒能当即混,收回率可达77%~78. 8%。由此可知,在完善的混作业条件下,混作用在这一方面首要决议于天然金的单体解离程度。当金粒细微而又为矿泥或被膜掩盖时,混作用欠好。在矿浆浓度大的条件下排矿时,0.03mm以下的微细金粒易随矿浆丢失,而不易与板上的构成齐,使收回率下降。
图4 不同粒度的金在硫酸介质中的混功率
1--1~+0.2mm;2--0.2~+0.074mm;3--0.074mm
(二)金粒的成分。在所有金矿床中,砂金的成色高于脉金的成色。而脉金中,氧化带矿石中金的成色又高于原生带矿石中金的成色。在天然金中,除金外首要的组分是银。银在天然金中含量的多少,决议着天然金的色彩、比重和它对可见光的反射才干。此外,天然金中尚含有铜、镍、铁、锌、铅等杂质。在混实践中,“纯”金最易混,重金属杂质含量过多会影响金的质量,且下降混作用。当金粒与黄铁矿、脉石等成连生体时,则需经长期才干捕收于板的结尾。
金粒的表面可能为不同的薄膜所掩盖,薄膜的厚度从小于lμm~100μm。构成这种薄膜的物质包含磨矿进程中从外面带入和机械粘附在金粒上的物质、铁磨损后生成的氧化铁、金矿藏的组分和杂质反响生成的物质和作业机械上油质构成的玷污物等。这些薄膜一般应在磨矿期间或混曾经予以铲除,其方法是参加石灰、、氯化铵、重铬酸盐、高锰酸盐、碱或氧化铅等药剂。
(三)的成分。运用含有金、银及少量重金属(铜、铅、锌均小于0.1%)的比运用纯的作用好。在稀硫酸介质中运用锌齐时,不但可捕收金,并且还能够捕收铂。但当重金属杂质在中含量过多时,就会在的表面浓集而大大下降的表面张力,使对金的潮湿才干下降。如中含铜1%时,在金上的涣散进程为30~60min;当含铜达5%时,涣散进程就需要2~3h。中含锌0.1%~5.0%,就不会潮湿金,更不会往金粒中涣散。含锌少于0.05%的对金的潮湿性能好。中混入很多铜或铁时,会使齐变硬发脆,继而粉化。故在磨矿时混入很多铁屑,或矿石中含有易氧化的硫化矿藏,或与矿石表面的激烈机械作用,或矿浆中发生的重金属离子,都会引起混进程中的粉化。中含有金、银,能够加快对金的潮湿进程。当金、银含量达0.17%时,对金的潮湿才干可进步70%;当金、银含量达5%时,可进步两倍。
的表面会被油质、粘土、滑石、石墨、砷化物、若干硫化物和锑、铜、锡等金属以及分化生成的有机质、可溶铁、硫酸铜等物质所污染。
被污染是因为作业进程中有害杂质或生成的化合物在珠表面生成一层极薄的膜,它遍及在珠上形同一层屏障,使与金不能直触摸摸。且污染膜对有必定的吸附力,它不断在珠表面游动,但不易脱脱离。致使珠在运动中不断被切割、围住而逐步变小,终至粉化。严峻时会随矿浆流走彻底,损失捕金才干。但的污染在大多数矿山一般均较轻,粉化不会很明显,对金的捕收依然有用。但也有少量矿山,矿石中含有一些非化学核算量的黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿等矿藏,这些矿藏成分中的少部分硫在晶格中很不安稳,随时会游离出来并氧化成单质硫。混中它会与作用在的表面生成硫化。这种污染一般很难战胜,除非在混前先经预先处理除掉单质硫。锑和砷的硫化矿藏也能与生成锑、砷化合物,而污染的表面构成粉化。铁进入中会在表面生成灰黑色薄膜,把分隔成很多微细微球。选用前期的钠齐法或蒸馏净化法都能有用地避免的硬脆和粉化。
粉化的另一原因是因为被过磨所引起的,这时为水膜包裹而呈微细微球。
(四)矿浆温度。在常温下呈液态,它的熔点为-38.89℃,沸点为357.25℃。矿浆温度过低时,的粘性大,对金的潮湿性差。跟着温度的上升,的活性增强,对混作业有利。但温度过高时,的活动性增强而会导致部分金随矿浆丢失。某厂发现,混板上金的收回率以2、3、4、11月份最高,可达23%;冬季(12~1月份)下降1%;夏日(6~9月份)下降4%左右。矿浆在10℃时,的蒸腾率为1.43mg∕(m2·min);当矿浆温度在10~40℃规模内变化时,温度每增加10℃,的蒸腾量约增加1.2~1.5倍。
(五)矿浆浓度。在溢流外混中,矿浆中含固体物料的浓度一般不该大于10%~25%,磨矿循环中板混以50%左右的浓度为好,以保证金粒有满足的沉降速度。因外混是依托矿浆在槽内活动的作用,凭借密度的差异使金粒分层,促进天然金粒与混板面上的有时机充沛触摸,以到达捕收金的意图。某矿的磨矿循环中板混经多年实践证明,他们选用50%的矿浆浓度和0.15mm的磨矿最大粒度,取得了最好的收回率。而内混则是在碎矿设备中借天然金粒解离时金粒表面露出的瞬间被捕集的。如在磨矿机中混,首要是考虑磨矿功率。因矿浆浓度在60%~80%时磨矿功率较高,故在此条件下混。当在捣矿机、辗盘机及混筒中进行内混时,矿浆浓度以30%~50%较适合。但内混作业完毕后,为把矿浆中涣散的齐和集合起来以便收回,此刻应把矿浆稀释到较低浓度。
(六)矿浆的酸碱度。在酸性介质或化液中(NaCN浓度0.05%)混的作业作用较好,尤以处理性质杂乱、有害杂质较多的矿石更为有用。因为在混进程中,金粒和的表面所生成的氧化物薄膜,能被酸或所溶解。图5所示为前苏联某砂金矿床的金在不同介质中的混功率。
图5 金在不同介质中的混功率
1-中性介质;2-酸性介质(3%~5%硫酸);3-碱性介质(石灰溶液)
碱的存在能使可溶性盐类沉积和消除油质的影响。如在磨矿时,因为硫化物的氧化及电化反响(内混时)而发生可溶性盐类,使被贱金属盐类所掩盖;加之,磨矿时混入的油质(机械润滑油),都会影响混进程的正常进行。选用在碱性介质中混就能消除这些晦气影响。运用石灰作调整剂,能中和矿酸,削减可溶性盐类,避免硫化物的影响,减轻机油的损害,并能使极细粒的矿泥凝聚,减小介质的粘度等。但过量的石灰能按捺含金黄铁矿并下降化速度。一般的石灰增加量为混精矿量的4%~5%。
(七)板性质及作业斜度。混板一般选用镀银紫铜板,也有用纯银板的。后者的出资费用较高,板面过于滑润,捕金作用不行抱负;而前者出资费小,且板面较为粗糙,可增强吸才干,对选金有利。
板的斜度过大,矿浆流速快,金粒与板触摸时机少,简单丢失。斜度过小,矿砂易在板上堆积,金粒不易与板触摸,也会削弱乃至失掉捕金的作用。某矿所选定的适合板斜度为8度。
(八)添量及次数。的漆加量和增加次数是影响选金作用的要素之一。往板上添应均匀、适量。夏天的活动性大,应勤加少加。冬季一般每隔2~4h加一次,井应适当多加。每吨矿石的加量随矿石含金多少而定。刮金次数亦视矿石含金多少或增或减。当矿石含金少时,因为在同一时刻内板上的齐薄,可每隔24h刮金一次,这有利于金膜的构成,进步金的再捕收,延伸板的纯作业时刻。当矿石含金多时,则可每班刮金一次。
(九)水。所用的水应当不含酸、重金属硫酸盐离子和有机质。为了净化水,在某些情况下可往水中参加石灰或其他药剂进行预先处理,使上述有害物质随增加剂一同沉积,以取得较好的作用。