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无氨硫代硫酸盐法浸出硫化银矿的工艺和机理研究

崔毅琦

  硫化银矿物是回收银元素的重要矿物,但是采用传统氰化法难以将银有效回收。首先,硫化银矿物的溶解率极低,难以溶解;其次,生成的银氰络离子稳定性差,当溶液中溶解氧和氰离子浓度较低时,银会以AgCN、Ag2O形式沉淀;再次,硫化矿物溶解释放出的硫离子会与银离子结合生成Ag2S,沉淀于浸渣中,最终导致银的浸出率不高。另外,氰化物为剧毒化学试剂,对环境很不友好。由于氰化法的不足,近年来,氨性硫代硫酸盐法引起科研工作者的广泛关注,该方法具有溶液毒性低、浸出速度快等优点,但是存在浸出条件苛刻、药剂消耗量大等问题。通过实验发现,氨(或铵)并不利于硫化银的浸出,由此,本论文针对硫化银矿开发了一种无氨硫代硫酸盐浸出新工艺。该工艺不使用氨水及任何形式的铵盐,无需控制矿浆pH值,操作简单,环境友好,且浸出率高,易于回收。 论文首先计算了Cu-S2032--H2O体系中可能发生的化学反应,并绘制了Cu-S2032--H20体系和Ag2S-S2032--H20体系的Eh-pH图。热力学研究表明,在硫代硫酸盐溶液中,铜(Ⅰ)离子和银(Ⅰ)离子可与硫代硫酸根形成稳定的络离子存在于水溶液中,这为硫代硫酸盐浸出硫化银矿奠定了理论基础。 矿石的组成是十分复杂的,为了避免非银矿物对浸出的影响,论文研究了纯硫化银在Cu-S2032--H20溶液中的反应条件。研究表明,硫代硫酸根浓度、铜离子与硫代硫酸根离子的比例、Ag2S粒度、搅拌速度、氧气、反应温度及反应时间都会影响硫化银的溶解率。通过对工艺条件的优化,在空气气氛下,当[S2O32-]=0.12mol·L-1,[Cu2+]/[S2O32-]=0.4,搅拌速度为250转/分钟,反应温度298K,反应时间4h,硫化银的最大溶解率可达96.50%。锌粉可有效置换贵液中的银,当锌粉用量为Zn:Ag=4:1,反应15mmin,置换率达99.31%,银的总回收率为95.83%。 动力学研究表明,Ag2S在Cu-S2O32--H2O体系中的溶解分为两个阶段:第一阶段,受化学反应和溶液扩散混合控制;第二阶段,受内扩散控制。 利用循环伏安法研究了Cu-S2O32-H2O体系的电化学行为,研究发现:硫代硫酸盐溶液在-0.5-0.5V的电位区间内比较稳定,没有明显的氧化还原反应,而铜(Ⅱ)离子的加入改变了硫代硫酸盐的氧化行为,在低电位下发生硫代硫酸根和连四硫酸根的氧化,同时铜(Ⅱ)离子被还原为铜(Ⅰ)离子。 Ag2S在Cu-S2O32--H2O体系中反应机理的研究表明,硫化银的溶解过程分两步进行:第一步,硫代硫酸铜络离子部分取代硫化银中的银生成硫化银铜AgCuS;第二步,硫代硫酸铜络离子取代硫化银铜中的银,最终生成硫化亚铜Cu2S。铜(Ⅰ)离子和硫离子的结合促进了反应的进行。 论文最后对某硫化银浮选银精矿进行浸出,经工艺条件优化,当五水硫代硫酸钠用量为170kg/t,五水硫酸铜用量为68kg/t,在[S2O32-]=0.3mol·L-1,[Cu2+]/[S2O32-]=0.4的溶液中,矿浆浓度调至30%,常温反应48h,银的浸出率可达90.20%,而Pb、Zn、Fe、Sb等矿物不溶解于含铜硫代硫酸盐溶液。采用氰化法处理该浮选银精矿,当氰化钠用量为15kg/t,浸出液中氰化钠浓度为6000ppm,矿浆浓度30%,浸出96小时,浸出率为87.40%。与其相比,含铜硫代硫酸盐溶液浸出硫化银矿具有浸出时间短、回收效率高等优点。 通过本文的研究可知,在合适的工艺条件下,含铜硫代硫酸盐溶液可以有效回收硫化银矿,但药剂消耗量较高的问题还需要做进一步的研究。……   
[关键词]:硫化银矿;硫代硫酸盐;浸出;无氨
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:昆明理工大学2009年