技术领域
[0001] 本
发明属于非氰化无公害提取黄金技术领域，涉及一种能经济、有效地降低硫脲消耗的浸金方法。
背景技术
[0002] 黄金是重要的贵金属之一，在自然界中，它以金属状态高度分散在
地壳中。由于特殊的物理和化学性质，黄金除了用于首饰、金融储备外，在
电子、计算机、精密仪器、航空、航天等领域也得到广泛的应用。
[0003] 目前，黄金工业普遍采用氰化技术从矿物中提取黄金，因为该技术相对简单、有效和经济。由于氰化物毒性很高，成人致死量仅为50毫克，因此，使用氰化物已经引起人们对环境方面的担忧。目前，一些国家和地区已经禁止使用氰化物；氰化技术提金过程动
力学相对较慢，一般情况下需要24小时或更长时间；随着地表易浸金矿的枯竭，发现的原生矿多为硫化矿。对这些含金矿，氰化效果不好，造成氰化物消耗过高或金浸取率很低，或两者兼有。为了提高金的回收率，黄金工业已经开发和应用了
氧化预处理技术，如化学氧化、氧压（或
高压釜）氧化、
生物氧化和
焙烧（由于环境问题，焙烧技术的应用已受到限制）等。但经氧化预处理后产生的矿浆或焙砂多有
过酸形成，如果氰化浸金，需要消耗相当的
碱（石灰等）进行中和，造成黄金
冶炼成本提高。
[0004] 为了克服以上问题，化学家和
冶金学家已经付出大量的努力寻求非氰化无公害酸性浸金
试剂以取代氰化物，其中，硫脲被认为是最有希望的试剂，因为它几乎无毒、适合酸性溶液、浸金动力又快，是氰化物浸金速率的5-10倍。
[0005] 经研究发现，在硫脲浸金体系中，三价
铁离子（Fe(III)）是最为经济、有效的浸金
氧化剂，因为硫脲/Fe(III)体系浸金速率较快；Fe(III)可就地取之，而不需要另加试剂；一般认为在
硫酸盐体系中，硫脲及硫酸根与Fe(III)能够形成稳定的络合物，硫脲被Fe(III)氧化分解较慢，硫脲消耗较低等优点。然而，在实际应用硫脲-三价铁（Fe(III)）酸性溶液（pH通常在1-2之间）浸金时，硫脲消耗和金的
浸出率随浸取操作条件和矿物性质的不同而变化很大，通常与氰化技术相比，硫脲和控制电位的试剂消耗成本较高和金的浸出率较低。为此，硫脲浸金技术的应用受到很大限制。
[0006] 为了降低硫脲消耗，人们曾采用多种措施和方法来控制浸取体系电位或消除过多的三价铁来实现，如在硫脲浸取之前用稀硫
酸溶液预先洗涤、添加络合剂稳定三价铁以降低其活度、加入还原剂（二氧化硫SO2、亚硫酸钠Na2SO3、连二亚硫酸钠Na2S2O4等）将三价铁离子还原成二价铁离子等。这些措施都明显地控制浸取电位或减少铁（III）离子浓度、减低了硫脲消耗，并保证金的浸出速度和浸出率，但操作成本过高和不易操作等现象，以上方法难以为继。用硫脲浸金的研究己有很多，各有优劣。
专利CN88102653.0“硫脲铁浸法提金工业生产新工艺”中浸出物料粒度需为-320目，浸出时间需32-40小时，
破碎耗时长，成本高，浸出周期太长；专利CN92105962.0“用硫脲提取金、
银的方法”有浸出率高，生产周期短等优点，但其浸出过程中需添加含SO2的工业烟气，污染生产环境，且不利于人工操作；专利CN200310110091.6“难浸金精矿的生物氧化-硫脲
树脂矿浆法提金工艺”预处理工艺繁琐、耗时长；专利CN200810136957.3“一种硫脲炭浆提金工艺”有回收率高、环保等优点。但以上专利都未提供在浸取过程中，如何控制浸出电位或Fe（III）浓度以及硫脲消耗等技术问题。
[0007] 现有硫脲浸金技术在浸取过程中，存在硫脲消耗过高和控制Fe（III）浓度方法不足，亟需一种能经济、有效地降低硫脲消耗的硫脲浸金方法。发明内容
[0008] 本发明的目的在于针对
现有技术的不足，提供一种经济、高效的硫脲浸金的方法，通过调节浸金溶液的酸碱度来控制三价铁离子浓度或浸取电位，在保证溶金动力学的情况下显著降低硫脲的消耗，并能提高金的回收率的硫脲浸金的方法。
[0009] 为了获得本发明的方法，本发明
申请人通过对硫脲浸金体系理论分析显示，在应用硫脲-Fe(III)体系从矿物提金时，金的溶解需要消耗的Fe（III）离子量是非常低的，如每吨矿物中含金10克，只需要消耗2.84克的Fe(III)。但在实际浸金过程中，为了金的溶解需要维持浸金溶液一定的氧化电位或一定的Fe（III）浓度。另外，经本
发明人研究发现，在简单溶液中硫脲被Fe(III)氧化分解的速率分别与硫脲和Fe(III)浓度各为一级反应。如果Fe（III）过多，将造成硫脲大量分解或硫脲消耗过高。因此，如何控制Fe(III)在浸金体系中的必要、合适的浓度又能确保浸金速率，是该体系降低硫脲的最关键技术之一。
[0010] 硫脲浸金时三价铁离子作为氧化剂，在现有技术中矿浆酸度或pH值普遍控制在pH1-2之间，这是因为根据溶
液化学，Fe(III)离子在pH2.2时产生沉淀。当pH值高于2.2时，Fe(III)的活度（aFe(III)）与溶液pH值有如下关系:
[0011] log aFe(III)=3.417-3pH (1)
[0012] 根据（1）式可计算出Fe(III)在不同pH值的活度。如果在稀溶液或离子强度较低条件下，Fe(III)的活度系数计为1.0，经计算pH为2.3、2.5、3.0、3.5时Fe(III)的溶解浓度分别如下：
[0013]
[0014] 以上
热力学计算结果显示，即在简单
水溶液中当pH>2.2时，自由三价铁离子的浓度太低而不能满足浸金的要求。但在
硫酸盐介质的硫脲-Fe（III）浸金体系中，三价铁离子与硫酸根离子和硫脲分子或单独与硫脲分子可形成稳定的络合物：
[0015] Fe3++SO42-+SC(NH2)2=[FeSO4SC(NH2)2]+
[0016] βmix=4.26×106 (2)和
[0017] Fe3++SC(NH2)2=[FeSC(NH2)]3+
[0018] β1=1.58×102
[0019] (3)
[0020] Fe3++2SC(NH2)2=[Fe(SC(NH2)2)2]3+
[0021] β2=2.75×108
[0022] (4)
[0023] 假定在浸金体系中只发生络合反应（2）、[SO42-]=0.1摩尔、[SC(NH2)2]=0.03摩尔和各种溶解物的活度系数计为1.0，在pH值大于2.2的情况下，根据热力学数据粗略计算，+浸金溶液中Fe(III)的溶解浓度或[FeSO4（SC(NH2)2）]络合离子浓度与pH有如下关系：
[0024] log a[FeSO4SC(NH2)2]+=log[[FeSO4（SC(NH2)2）]+]=7.547-3pH
[0025] (5)
[0026] 在不同pH值，根据（5）式计算出的与沉淀物Fe(OH)3平衡的络合离子[FeSO4+（SC(NH2)2）]的浓度（假定活度系数为1.0）如下：
[0027]
[0028]
[0029] 从上述初步热力学计算结果可以看出，与沉淀物Fe(OH)3平衡的Fe(III)在硫酸盐（硫酸根0.1摩尔）-硫脲（0.03摩尔或2.19克/升）溶液中的
溶解度是很高的，譬如，在pH2.5为1.114摩尔/升，在pH3.0时为0.035摩尔/升。经试验测定，如果在pH值高于2.3的情况下，（[FeSO4（SC(NH2)2）]+，即（Fe3+、SO42-、SC(NH2)2之间的络合物）络合离子所形成的氧化-还原电位足以溶解元素金，那么，通过溶液化学控制pH值来控制Fe(III)在浸金体系中的Fe(III)浓度或氧化电位是完全可行的。
[0030] 本发明的目的是通过以下技术方案来完成的，具体操作过程如下：
[0031] （1）对金矿原料进行氧化处理后形成的酸性矿浆，加入碱中和沉淀三价铁离子，将矿浆的酸度控制并稳定在2.2
[0032] （2）硫脲浸金：向矿浆中加入硫脲进行浸金，在浸金过程中，通过加碱或酸调节溶液pH值控制并稳定在2.2
[0033] 本发明所述的金矿原料为硫化金矿、氧化金矿，其中，硫化金矿为原生矿或精矿，包括黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿或毒砂。
[0034] 所述的金矿原料中，如矿源中（例如氧化金矿）有酸溶性三价铁氧化物存在，直接加酸使其溶解作为氧化剂；如果没有或没有足够的酸可溶性三铁的氧化物，在硫脲溶液中加硫酸高（三价）铁作氧化剂，硫酸高（三价）铁浓度为0.2-0.5克/升或者0.6-1.5公斤/吨矿。
[0035] 所述的对硫化金矿原料氧化处理技术，包括氧压氧化、生物氧化、化学氧化或焙烧。
[0036] 所述的金矿原料氧化处理后的矿浆中，含硫酸、硫酸铁和碱土金属硫酸盐等过高时（以加
氧化钙中和时形成的硫酸钙、氢氧化铁等，对矿浆
粘度或对硫脲浸金是否有明显影响为判断依据），需进行固液分离后，
滤饼再进行硫脲浸金。
[0037] 所述的碱优选石灰粉或石灰乳。
[0038] 所述的硫脲浸金，优选硫脲浓度1-4克/升、优选固液比1:2.5-4.0、优选浸取时间为2-6小时。
[0039] 所述的浸取在10-25℃进行。
[0040] 现有技术中，造成硫脲的消耗有多种原因，但本发明人的研究发现，三价铁离子的氧化分解硫脲是最主要因素，其它因素如矿物颗粒表面
吸附、硫脲自身的热降解、普通
金属离子的影响（
铜（II）除外）、空气中氧的氧化等对硫脲消耗影响，在多数情况下甚微。
[0041] 本发明的主要创新之处在于：在硫脲/Fe(III)浸金体系中，普通操作情况下（硫脲1-4克/升），通过调节浸金溶液的酸碱度来控制浸金溶液中三价铁离子浓度，既能保证浸金动力学又可提高金的回收率（因为硫脲分解产物会
钝化或部分钝化金颗粒表面），更为重要的是可显著减低硫脲消耗。
[0042] 本发明的方法，有着坚实的理论
基础和优秀的实际效果，通过调节溶液酸碱度的方法，经济、有效地控制Fe(III)离子浓度或氧化电位，显著地降低了硫脲消耗，为硫脲浸金体系的广泛应用提供了保证。
[0043] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0044] （1）通过调节浸金矿浆或溶液酸碱度，实现控制溶液中三价铁离子浓度或浸金电位，经济、高效地降低硫脲消耗；
[0045] （2）在显著降低硫脲消耗的同时，既能保证浸金动力学，又能提高金的回收率，因为可以避免硫脲氧化分解产物部分或全部钝化金颗粒表面的现象，使可溶性金基本全部浸出；
[0046] （3）针对硫化矿经预氧化后的酸性矿浆，采用硫脲/Fe(III)低酸（或高pH值>2.2）浸金体系，与氰化碱性浸金体系相比，减少了碱（石灰）的用量；
[0047] （4）针对氧化金矿，与传统硫脲浸金操作条件（pH1-2）相比，明显降低了试剂（酸）消耗。
具体实施方式
[0048] 下面以
实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0049] 实施例1：
[0050] 采用配制硫脲/Fe(III)溶液在不同pH值测定溶金速率：以水合硫酸高铁的形式加入反应槽（含铁量为3.0克），并加水800毫升溶解硫酸高铁；加石灰乳调节溶液pH值在2.2、2.3、2.5、2.6、2.7、2.8、3.0、3.2、3.5，再均加硫脲（4克）和水至1升，采用旋转圆盘技术（转速400转/分）分别在25℃下测定金的溶解速率。结果显示，当溶液pH＜2.6，金的溶出速率很快，与在pH≤2.2时的相当；当pH值≥2.7时，金的溶出速率随pH值增加而降低，直到pH值3.2-3.5之间。但在pH≥2.3时，硫脲分解消耗随pH值升高而明显降低。
在pH2.8-3.2之间，硫脲消耗与在＜pH2.2时相比，降低了90%以上。
[0051] 实施例2：
[0052] 采用配制硫脲/Fe(III)溶液在不同Fe(III)浓度条件下测定溶金速率：分别配制Fe(III)浓度0.2和0.5克/升浸金溶液，在pH值2.5进行测定金的浸出速率（其它条件同实施例1）。测定结果显示，金的浸出速率与Fe（III)离子浓度为3克/升相同，说明在该体系和条件下，铁离子浓度对金的溶出速率基本没有影响。
