金、银、铜氰化溶解速率及硫离子影响的比较研究

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使用氰化法提取金银矿石的一百多年以来,研究工作者对金银的氰化溶解反应式,动力学等方面进行过很多的研究。其中电化学方法在研究氰化溶解机理方面有突出的贡献。但是,氰化机理涉及到多相反应,机理很复杂。所以氰化反应的机理研究还不透彻,有待进一步的研究。 本文具有以下几个创新点:1.得到在相同的氰化条件下,金、银、铜的溶解速率,比较了三者的氰化溶解的快慢顺序,并澄清了关于金、银氰化溶解速率比较的混乱。 2.将氰化溶解速率的快慢顺序与其金属的化学反应活性联系在一起。 3.得到了硫离子对金、银、铜氰化溶解速率影响的具体动力学数据。 4.研究了金属铜的氰化溶解的动力学行为。 5.比较了金、银、铜在稀硝酸体系中的溶解速率,作为本文的补充。 本论文选择旋转圆盘法,比较了金、银、铜在30℃时,金属片以600rpm的转速在5.00g/L氰化钠溶液中的溶解速率,得到金在该条件下的氰化溶解速率为0.0098mmol·cm-2·h-1,银的氰化溶解速率为0.0199mmol·cm-2·h-1,铜的氰化溶解速率为0.0144mmol·cm-2·h-1,并得到铜最快,银次之,金最慢的顺序。该结果证实了文献中关于银氰化溶解速率快于金的说法。用扫描电镜检测氰化后的金属表面,发现只有金表面存在C、N和O。本文通过提出金表面氰化溶解的模型,解释了三种金属氰化溶解的快慢顺序,并解释了金氰化后的腐蚀形貌。 硫离子被认为会降低金、银的氰化溶解速率。在30℃时,金、银、铜片以600rpm的转速在含有5ppm的硫离子的5.00g/L氰化钠溶液中溶解,得到受硫离子影响的金、银、铜溶解速率曲线。按受到硫离子影响程度排序,金受到的影响最大,银次之,铜受到的影响不明显。本研究从金、银、铜对硫和氧吸附的差异,对该结果进行了解释。 本论文研究了氰化物浓度,铜片转速以及温度对铜氰化溶解速率的影响,并计算了铜片以800rpm的转速,在250ppm的氰化钠溶液中的溶解表观活化能为8.55KJ·mol-1。 由于金片在5.00g/L的氰化钠溶液中氰化后金片表面出现了C和N。笔者认为有必要计算金片在该氰化条件下的活化能值。所以计算了金片以600rpm的转速在5.00g/L的氰化钠溶液中溶解的表观活化能值为17.16KJ·mol-1。并综合了表面能谱的结果,得出在该浓度下,金的溶解速率受到表面层的影响。 通过本文的研究,得到以下六个结论:1.在5.00g/L的氰化钠溶液中,30℃下,以600rpm的圆盘转速下,得到金的氰化溶解速度为0.0098mmol·cm-2·h-1,银的氰化溶解速度为0.0199mmol·cm-2·h-1,铜的氰化溶解速度为0.0144mmol·cm-2·h-1。其顺序为Cu>Ag>Au。提出了新的金表面氰化溶解的模型,解释了该顺序。 2.用扫描电镜及能谱检测后发现,在金氰化后表面呈坑状腐蚀形貌,并存在一层元素C、N和O。计算该氰化条件下金的氰化活化能为17.16KJ·mol-1。经分析在该浓度下,金的表面可能有一层中间产物层,其内扩散控制了氰化溶解速率。 3.30℃下,比较了金、银、铜以600rpm的圆盘转速下在含有5ppm硫离子的5.00g/L的氰化钠溶液中的溶解速率受到的影响。其影响程度顺序为,金受到的影响最大,银次之,铜的影响不明显。通过三种金属表面对硫和氧吸附能力的差异解释了硫离子对三种金属氰化溶解速率影响的差异。 4.研究了氰化钠浓度,铜片转速,温度对氰化溶解速率的影响。并计算了铜片在250ppm氰化钠溶液中,以800rpm的转速溶解的表观活化能值为8.55KJ·mol-1。该值说明铜片在该氰化条件下氰化速率受到扩散速率的控制。 5.本文还计算了铜片在1∶5的稀硝酸体系中,600rpm的转速下,铜的溶解表观活化能值为89.62KJ·mol-1。该活化能值说明在该反应条件下,铜在稀硝酸体系中的溶解速率主要受到铜溶解的化学反应速度的控制。 6.本论文比较了金、银、铜在相同氰化条件下的溶解速率,还选择了1∶5的稀硝酸体系比较了金、银、铜在相同条件下的溶解速率。两种体系中得到的溶解快慢顺序一致,都是铜最快,银次之,金最慢,该顺序与三种金属的化学活性一致。
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