金精矿碘化浸出过程动力学Word格式.docx

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目前国内非氰浸金工艺主要有硫脲法、硫代硫酸盐法、石硫合剂法、卤素提金法、丙二腈法（有机腈法）、硫氰化物法和多硫化物法等。

碘化浸金作为一种卤素提金法，与其他卤素提金相比更加具有较大优越性。

根据俄罗斯莫斯科国立贵金属勘探研究院对金的络合物AX2（X为阴离子）稳定性研究，AX2的稳定性由强到弱的顺序为CN−、I−、Br−、Cl−

、NCS−、NCO−。

由此可知，金氰络合物的稳定性是最高的，其次是金碘络合物。

MARUN等[9]指出：

在水稳定区域内，无论是AuCl4−还是AuBr4−都只是在很小的pH值范围内稳定；

而Au在AuI−H2O体系中形成的两种配位体（AuI4−

和AuI2−）却在pH值0~14范围内均能保持稳定。

BAGHALHA针对含碳矿石（有机碳含量为1.6%，质量分数）及氧化矿石分别进行了碘化浸出试验，并对碘化浸出动力学模型进行了探讨，认为碘化浸出反应与I3−浓度呈一级反应。

李桂春等对戈塘金矿含碳原生矿进行了碘化浸出试验，结果表明碘化浸金浸出速度快，金浸出率高。

WANG等针对某金精矿进行了碘化浸出试验研究，同样得到了较为理想的浸出效果。

QI等研究了金在碘−碘化物溶液中的动力学及电化学行为，结果表明，金的溶解遵循一级反应动力学，一级反应速度与圆盘旋转速度的二次方成正比。

ANGELIDIS等利用旋转圆盘技术对金在碘−碘化物体系中的溶解进行了研究，发现适当调节溶液中碘和碘化物的浓度，金的溶解即可自发进行，且金的溶解速率远比在氰化物或硫脲中的快。

虽然部分研究人员已经对碘化浸出的动力学做了一些研究，但尚无利用实际矿石的浸出对其进行较为全面的动力学研究。

为此，本文作者以浮选金精矿为研究对象，以碘−碘化物作为浸出剂进行浸出，在分析碘化浸金基本原理的基础上，通过对影响金精矿浸

出动力学参数的考察，分析金精矿碘化浸出速度的变化规律，求出该金精矿碘化浸出的表观活化能并推导出碘化浸出速率方程。

通过该研究可为更加深入地了解碘化浸金动力学提供一定的理论依据及技术指导。

1碘化浸金基本原理

金在碘−碘化物溶液中溶解时发生的化学反应如下：

根据热力学计算可知，式（6）和（7）的标准电动势分别为−0.038及−0.036V。

可见碘化浸金反应在标准状态下不能自发进行。

反应（6）和（7）的能斯特方程分别为

由于体系中存在过量的碘离子，反应生成的AuI4−会迅速发生歧化反应，生成碘化金，进而又溶解在过量的碘化物中：

由式（8）和（9）可知，改变体系中I−、I3−、AuI2−和AuI4−的浓度，反应电动势可能变为正值，即反应可自发进行。

当体系中I−浓度和金碘络合物离子浓度一定

时，浸金反应的电动势随着I3−浓度的增加而增大，反应的吉布斯自由能随之减小，反应进行的程度随之增大。

而在碘−碘化物溶液中，当I−浓度一定时，I3−浓度随着I2用量的增加而增大（I2+I−I3−）。

因此，在碘化浸金体系中，金的浸出率随着I2加入量的增加而增大从金精矿中回收金是固−液多相反应。

根据湿法冶金动力学原理及核收缩模型，当反应中有固相产生或起始物中残留有不被浸出的物料层时，多相反应浸

出历程一般经历吸附、扩散和化学反应等几个阶段。

浸出速度一般由这几个阶段中速度最小者决定，由于吸附很快达到平衡，所以多相反应的速度主要由化学反应或反应物扩散决定。

当以化学反应为控制步骤称反应处于化学反应控制；

当以扩散为控制步骤时称多相反应为扩散控制，扩散控制又分为液膜扩散控制（也称为外扩散）和固膜扩散控制（也称为内扩散）。

通常情况下，反应速度公式为

式中：

k为速率常数；

a为组分A的反应级数；

b为组分B的反应级数。

当反应物浓度一定时，温度与速率常数k之间的关系可用阿累尼乌斯经验公式表示：

2实验

2.1实验原料

所用矿样为福建双旗山矿业责任有限公司生产的浮选金精矿。

双旗山金矿矿物组成简单，金属矿物主要是黄铁矿，脉石矿物主要为石英和长石。

金大多以自然金形式存在。

在原生矿石中，自然金呈他形粒状充填于黄铁矿孔洞中，或呈短脉状、粒状充填于黄铁矿碎裂缝和裂隙中，少量呈他形粒状、脉状分布在石英中。

在风化矿石中，自然金多呈齿状、浸染状、星点状与褐铁矿相嵌连生，或包裹于褐铁矿中。

对浮选金精矿进行多元素分析，分析结果如表1所列。

表1化学多元素分析结果

2.2实验方法

采用XMB−d200mm×

240mm棒磨机进行磨矿。

磨矿结束后，过滤，低温烘干，混匀，缩分，每份矿样称取50g以备后续实验使用。

用500mL的烧杯作为反应器，用MY3000−6智能型混凝试验搅拌仪搅拌，并且计时进行浸出实验。

浸出完成后，用循环水式多用真空泵抽滤。

尾渣洗涤干净后送至北京矿冶研究总院进行金含量分析，并由此计算金的浸出率或溶液中金的浓度。

3结果与讨论

3.1搅拌速度对金浸出率的影响

碘化物选用碘化钾，固定磨矿细度为粒径小于45μm的占80%，I2浓度为0.0394mol/L，I−浓度为0.3152mol/L，浸出液pH值为7，液固比为4:

1，浸出时间为4h，浸出液温度为25℃。

搅拌速度分别为200、400、600和800r/min，实验结果如图1所示。

从图1可知，随着搅拌速度的增加，金浸出率不增反降。

在固−液多相浸出反应中，当液膜扩散为控制步骤时，搅拌强度对浸出率影响极大，通常可提高浸出率40%~70%，而该金精矿碘化浸出时随着搅拌速度的增加，金浸出率反而下降，由此可以判断，该金精矿在此条件下浸出反应控制步骤不是由液膜扩散控制。

当搅拌速度继续降低时，实验中可以看出有矿物沉积于反应器底部，故后续实验采用搅拌速度为200r/min。

3.2温度对金浸出速度的影响

其他实验条件同3.1节所示，考察不同温度（15、25和35℃）对金浸出速度的影响，结果如图2所示。

由图2可以看出，相同时间内金的溶解量随着温度的升高而增大，图2中3条趋势线斜率（线性相关系数的绝对值均大于0.99）即为不同温度时金的浸出速率常数k。

以lnk对1/T作图，并进行线性拟合，可得浸出反应过程的阿累尼乌斯曲线（见图3），由图3可知，该直线方程y=−3809.715x+5.417。

结合图3与式（14）可求得碘化浸出时其表观活化能Ea=31.674kJ/mol，该活化能数据远大于4~12kJ/mol，故该金精矿在此条件下浸出反应控制步骤不是由固膜扩散控制。

对于大多数浸出反应来说，由界面化学反应控制时其表观活化能在30~85kJ/mol的范围内变化，这说明该金精矿浸出过程总体由界面化学反应控制。

3.3I2浓度对浸金速度的影响及反应级数的计算

其他条件同3.1节所示，考察I2浓度对金精矿碘化浸出反应速度的影响，其中，I2浓度分别为0.03152、0.0394和0.0473mol/L，结果见图4由图4可知，在相同时间内，金的溶解量随着单质碘浓度的增加而增加，图4中趋势线的斜率即为不同I

2浓度下金的浸出速率常数k，金的浸出速率常数也随着I2浓度的增加而增大。

以lgk对lg[c（I2）]作图并进行线性拟合，得图5。

由图5可以看出，该趋势线斜率为1.00222，非常接近1，因此，该金精矿碘化浸出时I2浓度的反应级数为1。

3.4I−浓度对浸金速度的影响及反应级数的计算

其他条件同3.1节所示，考察I−浓度对金精矿碘化浸出反应速度的影响，其中，I−浓度分别为0.2364、0.3152和0.394mol/L，结果见图6由图6可以看出，在相同时间内，随着浸出液中碘离子浓度的增加，金的溶解量也随之增加，图6中

趋势线（线性相关系数的绝对值均大于0.99）的斜率即为不同碘离子浓度下金的浸出速率常数k，该浸出速率常数也随着I−浓度的增加而增大。

以lgk对lgc（I−）作图，并进行线性拟合，得图7。

由图7可得，该趋势线斜率为0.50381，接近于0.5，因此，该金精矿碘化浸出时I浓度的反应级数为0.5。

4结论

1）在一定搅拌速度（200~800r/min）下，随着搅拌速度的增加，金浸出率不增反降，说明液膜扩散（外扩散）对浸出没有明显的限制作用。

金精矿碘化浸出速率常数随着单质碘浓度、碘离子浓度及温度的增加而增大。

2）通过对金精矿碘化体系浸出过程动力学参数的考察，发现其符合核收缩模型，浸出过程受界面化学反应控制，其表观活化能为31.674kJ/mol，浸出反应速率方程为

0.502exp[31674/（）]（I）（I）rkRTcc-=-。