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碱法金矿堆浸浸出液的组份及其来源

2019-02-19   
金矿堆浸选用碱性溶液作溶浸液,浸出矿石多为酸性不强的岩石。假如岩石的酸性较强,则要洗矿预处理,直至洗刷流出的洗刷水的pH≥9时,方能进行浸出。因而,它的结垢状况要分为两个阶段来评论,一是矿堆洗刷阶段,二是浸出阶段。如选用石灰造粒堆浸和预化(造粒时参加溶液),则不再进行矿堆的洗刷。
酸性较强的矿石,在矿堆洗刷阶段的结垢很值得注意,虽然矿堆的洗刷水不进入后处理体系,不会引起炭吸附体系的设备和管道结垢,但如处理不妥,则会使矿石堆表面,矿堆内部、喷淋体系严峻结垢,喷头的磨损也是在这阶段最为严峻,矿堆表面的白色覆盖层基本上也是这一阶段构成的。
金矿堆浸浸出液中的组分除金外,首要有下列物质:
一、腐殖酸盐
因为堆浸矿石多系氧化矿,接近地表,风化矿石中含有机物,尤以胡敏酸一类的腐殖酸含量较高,这类物质在碱性溶液中溶解构成腐殖酸盐,可被活性炭或树脂吸附;在酸性条件下,腐殖酸盐会构成大分子量的腐殖酸堆积,堆积于吸附剂的孔隙内,致使吸附剂的比表面积削减,吸附容量下降,也常常使吸附-解吸设备及管件结垢。
二、碳酸盐化合物
它是金矿堆浸中结垢的首要因素。众所周知,水溶液中存在着杂乱的碳酸和重碳酸化合物的平衡,一般用下列反应式表明:
CO2+H2O H2CO3
H2CO3 H++HCO3-
HCO3- H++CO32-
上述三个反应式可综合为
CO2+H2O (H2CO3) H++HCO3- 2H++CO32-
因为一个CO2只能生成一个H2CO3,一个H2CO3只能电离出一个HCO3-,而一个HCO3-又只能电离出一个CO32-,因而在一个体系中,不管CO2,HCO3-,CO32-的浓度怎么改变,三者浓度的总和却恒等于一个常数C,或者说
=1      (A)
又因为
=K1                  (B)
=K2                   (C)
若以(A)式中的三个分数作因变量,[H+]作自变量,解三个方程式,即可求出一个体系中,不同[H+](或pH)时的CO2,HCO3-和CO32-的含量。25℃时的K1(4.45×10-7)和K2(4.96×10-11)为已知数,用三个分数作纵坐标,pH值为横坐标作图,得到如图1所示的25℃时水溶液中碳酸化合物与pH值的联系。

图1  碳酸的电离与pH值的联系(25℃)
由图1能够看出:当pH<4.4时,溶液中只要CO2,当pH>8.35时,水溶液中没有CO2存在;pH值在4.4~12.0时,重碳酸根离子HCO3-才干存在,当pH值为8.35时,HCO3-含量最高,约占98%;pH>8.35时,水溶液中才会有CO32-。
金矿堆浸溶液的pH值为9~11,所以溶浸液中存在很多的CO32-。
三、钙镁离子
金矿堆浸中的钙镁离子来自两个方面,其一,大都金矿堆浸选用石灰而不是烧碱作维护碱,石灰的溶解度虽不大,但堆浸是闭路循环,长期使用,使溶液中的钙不断地添加。其二,也是最首要的,钙镁离子首要来自矿石。因为矿石中存在有机物,有机物的氧化和分化会发生CO2,尤其在洗矿阶段,发生的CO2耗费溶浸液的碱,CO2+OH-=HCO3-,使浸出渣的pH值下降,并使矿石中的碳酸盐矿藏溶解,生成很多重碳酸盐Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2,这种可溶性的重碳酸盐与CO32-结合就生成CaCO3或MgCO3的垢。
别的,有一些研讨指出,浸出过程中钠离子与矿石中的钙镁离子之间有离子交流效果,即溶浸液中的钠离子交流下矿石中的钙镁离子,不只构成钙镁离子进入溶液构成结垢,并且当有很多粘土存在时,钠离子使粘土膨胀,也引起矿堆原有孔隙度削减,渗透性变差。
四、硅酸盐
SiO2不溶于酸,但微溶于碱,因为金矿堆浸的碱性溶液不断与矿石中的硅酸盐、铝硅酸盐触摸,因而浸出液中存在一些硅酸盐,它们的形状很杂乱,如偏硅酸H2SiO3,正硅酸H4SiO4,多硅酸H2Si2O5的盐等。这些硅酸盐的溶解度小,以离子态存在的很少,多呈胶体存在.且与pH有关,当pH=6时,SiO32-的量仅为0.01mg∕L,当pH=7时,为0.1mg∕L,pH=10.5时,溶解量大增。美国佐特曼堆浸场的浸出液中SiO2量为18~23mg∕L。浸出液中硅酸化合物很不安稳,尤其是胶态的硅酸化合物,往往成为结垢的开始晶核。在矿堆表面以及炭吸附和解析体系很简单结垢。
五、铁的化合物
碱性溶浸液对铁的溶解不大, 但当矿石是酸性时, 如含有很多腐殖酸, 状况就不同了, 浸出液中就有较多的Fe2+存在, 因为在碱性溶液中, Fe2+很简单被空气中的氧所氧化,构成Fe3+,这样就导致Fe(OH)3堆积的生成。