彭科波等：金矿非氰化浸金研究进展 873. 反应如式(2)~(6)所示（△G:同一温度、标准压 AuNH3)克+2S2O}→2NH3+Au(S2O3)乃 (9) 强下的吉布斯自由能).铜氨催化金溶解的机理如 Cu(NH3)*+3S2O+eCu(S2O3)+4NH3 (10) 图2所示金的氧化反应发生在阳极区，如式 (7)~(9)所示.另外，铜配合物的还原反应发生在 为了解决上述问题，Yu等20用其他催化剂取 阴极区域，如式(10)所示. 代铜氨催化.添加增效剂（十六烷基三甲基溴化 铵)，用铜乙二胺催化从伴生褐铁矿的金矿中浸出 4S20}+02+2H20→2S402+40H 金，金的浸出率为94.3%，而硫代硫酸盐的消耗量 (△Ge=-106.7 kJ.mol-1) (2) 仅1.12kgt.然而，乙二胺的毒性限制了这种新型 4S402+60H→5S20号+2S302+3H20 催化剂的应用 (△G9=-183.4 kJ.mol-1) (3) 在硫代硫酸盐浸金体系中，用铁-乙二胺四乙 2S302+60H→S203+4S0}+3H20 酸和草酸铁取代铜氨催化浸金，铁-乙二胺四乙酸 (△G9=-330.2 kJ.mol-l) (4) 和草酸铁络合物是硫代硫酸盐溶液中有氧和厌氧 2S0}+02→2S0 浸金的有效氧化剂，但铁配合物与硫代硫酸盐反 (4Ge=-516.4 kJ.mol-) (5) 应非常缓慢.虽然硫代硫酸盐消耗量可忽略不计， 但若不添加硫脲，金的浸出率非常低.在浸出液中 S402+20H=S20}+S0}+S+H20 (6) 存在黄铁矿和磁黄铁矿时，金的浸出明显受阻，可 能是由于硫化矿物催化Fe+氧化硫代硫酸盐，导致 缺乏F®3*氧化剂2-2.有学者还提出使用铁、镍和 s035S,0→S,0g→s0→S0 钴取代Cu+氧化剂.Xu等)使用镍氨催化硫代硫 酸铵浸出培烧金精矿中的金，发现镍是有效的催 图1硫代硫酸盐分解的简化路线 Fig.1 Simplified route for thiosulfate decomposition 化剂，可实现与Cu+做催化剂时金的浸出率相当.镍 氨催化硫代硫酸盐浸出金的机理模型如图3所示) Gold surface Solution NH, Gold surface Solution Anodic area AuNH左 Anodic area NH. S,0 Au→Au+e NH: (Adsorbed) Au+2NH→[Au(NH2J Au Au(S2O;) Au(S2O3) Cu(NH]) [AU(NH] 01 Cathodic area NiO +NH S203 NH; Ni,O,+18NH+4H,O+2e→ Cathodic area Cu(S2O3) 3[Ni(NH3)P++80H- 图2铜氨催化金溶解的机理叫 [Ni(NH)P++OH- Fig.2 Mechanism of copper ammonia catalyzed gold dissolution! 图3镍氨催化硫代硫酸盐浸出金的机理模型) Fig.3 Mechanism model of thiosulfate leaching of gold with nickel- Jeffrey等m使用表面加强拉曼光谱(SERS)鉴 ammonia catalysis 定抑制和钝化硫代硫酸盐浸金中金的表面物质 Xu等2针对伴生铜、铅、锌多金属的复杂金 SERS表明，由于硫代硫酸盐的氧化，金表面形成 矿，经硫酸氧压浸出铜、锌，氟硅酸浸出铅后，采用 硫.Baron等8在硫代硫酸盐浸出条件下通过 两步逆流镍催化的硫代硫酸盐法回收残留渣中的 SERS和电化学研究金-电解质界面，发现硫酸盐 金，金的浸出率为95%，而硫代硫酸盐的消耗量仅 和三硫酸盐是硫代硫酸盐的最终产物，扫描电子 12kgt.研究发现，镍氨在硫代硫酸盐浸出多金 显微镜(SEM)和拉曼光谱表明，在金表面形成硫 属复杂金矿石时具有催化作用.另外，浸出溶液中 化铜和多硫化物.Xu等使用硫代硫酸盐浸出伴 的金采用树脂回收，且镍不会负载在树脂表面，因 生硫化物金矿.通过X射线电子能谱(XPS)分析 此负载的金可通过简单的解吸进行回收 推断得出相同的结论 然而，镍氨催化硫代硫酸盐浸金体系中，金表 Au→Au*+e (7) 面形成的N3O4和溶液中以胶体溶胶形式存在的 Au+2NH3→Au(NH)克 (8) N,O4颗粒可能导致金浸出率降低，这是一个难以G 反应如式（ ⊖ 2）～（6）所示（Δ ：同一温度、标准压 强下的吉布斯自由能）. 铜氨催化金溶解的机理如 图 2 所示[14] . 金的氧化反应发生在阳极区，如式 （7）～（9）所示. 另外，铜配合物的还原反应发生在 阴极区域，如式（10）所示. 4S2O 2− 3 +O2+2H2O → 2S4O 2− 6 +4OH− (∆G ⊖= −106.7 kJ·mol−1 ) （2） 4S4O 2− 6 +6OH− → 5S2O 2− 3 +2S3O 2− 6 +3H2O (∆G ⊖= −183.4 kJ·mol−1 ) （3） 2S3O 2− 6 +6OH− → S2O 2− 3 +4SO2− 3 +3H2O (∆G ⊖= −330.2 kJ·mol−1 ) （4） 2SO2− 3 +O2 → 2SO2− 4 (∆G ⊖= −516.4 kJ·mol−1 ) （5） S4O 2− 6 +2OH−=S2O 2− 3 +SO2− 4 +S+H2O （6） Jeffrey 等[17] 使用表面加强拉曼光谱（SERS）鉴 定抑制和钝化硫代硫酸盐浸金中金的表面物质. SERS 表明，由于硫代硫酸盐的氧化，金表面形成 硫 . Baron 等 [18] 在硫代硫酸盐浸出条件下通 过 SERS 和电化学研究金−电解质界面，发现硫酸盐 和三硫酸盐是硫代硫酸盐的最终产物，扫描电子 显微镜（SEM）和拉曼光谱表明，在金表面形成硫 化铜和多硫化物. Xu 等[19] 使用硫代硫酸盐浸出伴 生硫化物金矿. 通过 X 射线电子能谱（XPS）分析 推断得出相同的结论. Au → Au++e − （7） Au++2NH3 → Au(NH3 ) + 2 （8） Au(NH3 ) + 2+2S2O 2− 3 → 2NH3+Au(S2O3 ) 3− 2 （9） Cu(NH3 ) 2+ 4 +3S2O 2− 3 +e − → Cu(S2O3 ) 5− 3 +4NH3 （10） 为了解决上述问题，Yu 等[20] 用其他催化剂取 代铜氨催化. 添加增效剂（十六烷基三甲基溴化 铵），用铜乙二胺催化从伴生褐铁矿的金矿中浸出 金，金的浸出率为 94.3%，而硫代硫酸盐的消耗量 仅 1.12 kg∙t−1 . 然而，乙二胺的毒性限制了这种新型 催化剂的应用. 在硫代硫酸盐浸金体系中，用铁−乙二胺四乙 酸和草酸铁取代铜氨催化浸金，铁−乙二胺四乙酸 和草酸铁络合物是硫代硫酸盐溶液中有氧和厌氧 浸金的有效氧化剂，但铁配合物与硫代硫酸盐反 应非常缓慢. 虽然硫代硫酸盐消耗量可忽略不计， 但若不添加硫脲，金的浸出率非常低. 在浸出液中 存在黄铁矿和磁黄铁矿时，金的浸出明显受阻，可 能是由于硫化矿物催化 Fe3+氧化硫代硫酸盐，导致 缺乏 Fe3+氧化剂[21−22] . 有学者还提出使用铁、镍和 钴取代 Cu2+氧化剂. Xu 等[23] 使用镍氨催化硫代硫 酸铵浸出焙烧金精矿中的金，发现镍是有效的催 化剂，可实现与 Cu2+做催化剂时金的浸出率相当. 镍 氨催化硫代硫酸盐浸出金的机理模型如图 3 所示[23] . Gold Anodic area Cathodic area Au→Au++e− e − Ni3O4+18NH3+4H2O+2e−→ NH3 S2O3 2− Au++2NH3→[Au(NH3 )2 ] + [Au(S2O3 )2 ] 3− [Au(NH3 )2 ] + Ni3O4+NH3 O2 + + 3[Ni(NH3 )6 ] 2++8OH− [Ni(NH3 )6 ] 2++OH− surface Solution 图 3    镍氨催化硫代硫酸盐浸出金的机理模型[23] Fig.3     Mechanism  model  of  thiosulfate  leaching  of  gold  with  nickel￾ammonia catalysis[23] Xu 等[24] 针对伴生铜、铅、锌多金属的复杂金 矿，经硫酸氧压浸出铜、锌，氟硅酸浸出铅后，采用 两步逆流镍催化的硫代硫酸盐法回收残留渣中的 金，金的浸出率为 95%，而硫代硫酸盐的消耗量仅 1.2 kg∙t−1 . 研究发现，镍氨在硫代硫酸盐浸出多金 属复杂金矿石时具有催化作用. 另外，浸出溶液中 的金采用树脂回收，且镍不会负载在树脂表面，因 此负载的金可通过简单的解吸进行回收. 然而，镍氨催化硫代硫酸盐浸金体系中，金表 面形成的 Ni3O4 和溶液中以胶体溶胶形式存在的 Ni3O4 颗粒可能导致金浸出率降低，这是一个难以 S2O3 2− S4O6 2− S3O6 2− SO3 2− SO4 2− 图 1    硫代硫酸盐分解的简化路线[16] Fig.1    Simplified route for thiosulfate decomposition[16] Gold surface Solution (Adsorbed) Au(NH3 )2 + Au(S2O3 )2 3− Cu(NH3 )4 2+ e − Cu(S2O3 )2 3− S2O3 2− O2 NH3 S2O3 2− NH3 NH3 Au+ Anodic area Cathodic area 图 2    铜氨催化金溶解的机理[14] Fig.2    Mechanism of copper ammonia catalyzed gold dissolution[14] 彭科波等： 金矿非氰化浸金研究进展 · 873 ·