[科普中國]-混汞法

概念

混汞法是一種古老的提金方法，已有兩千多年的歷史。它是利用汞與金粒接觸時，能形成汞齊(一種汞-金固溶體或化合物)，而與其他難以被汞潤濕而形成汞齊的脈石、硫化礦、氧化礦等分開，從而把金從含金的礦石中提取出來的方法。

銀若以游離狀態(tài)存在于礦石中，汞也能潤濕銀，形成銀汞膏，故混汞法也能提銀。如果銀不以游離狀態(tài)存在，而以化合物存在，則在混汞時，需加入還原劑，使銀還原為游離狀態(tài)方可混汞。

近一百年來，由于氰化法提金的迅速發(fā)展，混汞法的作用有所降低；又由于汞對環(huán)境的危害作用，一些國家已經(jīng)限制汞的使用。在中國，混汞法曾是處理砂金礦、重選精礦和回收脈金礦中粗金粒的重要方法，在黃金生產(chǎn)中占有重要地位，但出于環(huán)保的需要，中國也已禁止混汞法提金。1

混汞法的基本原理借助于液體汞從礦石和精礦中提取貴金屬的過程叫做混汞。混汞時，將磨碎的含金物料與汞接觸，金粒被汞潤濕，并聚集在汞中，形成汞齊。圍巖礦物、有色金屬和鐵不易被汞潤濕，不形成汞齊。由于汞齊本身密度大，從而與廢石分離開來?；旃^程，實質(zhì)上包括汞對金的潤濕過程和汞齊化過程。

潤濕過程混汞是把汞與礦漿混合，礦漿中的金粒與汞接觸時形成金-汞-水三相接觸周邊，金粒被汞潤濕的程度可用汞對金粒表面的潤濕接觸角表示，它們的接觸狀態(tài)如圖5-1所示。從圖5-1可知，汞對金粒表面的潤濕接觸角愈小，金粒表面愈易被汞潤濕。相反，汞對其他礦物表面的潤濕接觸角很大，其他礦物表面不易被汞潤濕。因此，金粒表面具有親汞疏水的特性，表面的水化層易被汞排除而被汞潤濕；其他礦物表面具有疏汞親水的特性，表面的水化層不易被汞排除而不被汞潤濕，可用混汞法選擇性潤濕金粒表面使金粒與其他礦粒相分離。

一般認(rèn)為，當(dāng)θ90。時，潤濕性較差。

要使汞液能很好地潤濕金，就應(yīng)使金粒盡量暴露于礦石的表面上，并保持金粒表面的新鮮狀態(tài)，即無污物覆蓋。

汞之所以能選擇性地潤濕金并向金粒內(nèi)部擴散，就在于金粒表面具有最薄氧化膜的特性。眾所周知，一般金屬表面和空氣接觸，就會被氧化成氧化膜。但金和其他賤金屬相比，氧化速度最慢，生成的氧化膜也最薄。這是金易被汞潤濕并汞齊化的根本原因。除金外，銀、銅、鋅、錫和鎘等也能與汞結(jié)合成汞齊，甚至鉑也能在鋅或鈉參與下生成鉑汞齊。但銀和鉑等的表面能形成一層致密、堅硬的氧化膜，汞齊化比較困難，其他賤金屬則因表面上的氧化膜很難除掉，而不能直接形成汞齊。

因此，用混汞法提銀時，應(yīng)加入某些還原劑，使銀還原出來而與汞形成汞膏。如為角銀礦，應(yīng)加入鐵；輝銀礦則宜加入硫酸銅、食鹽及鐵。用混汞法提鉑時，需要加以活化。通常是加入鋅汞膏，且在酸性介質(zhì)或氨水中進行，因為酸可以解除鉑表面的氧化膜，鋅與酸作用產(chǎn)生氫氣，可還原氧化膜，使鉑的表面潔凈，從而被汞潤濕。

自然界中的金、銀，一般都共生或伴生，混汞時得到的汞膏都含有金、銀。

汞齊化過程汞潤濕金、銀表面后，向其內(nèi)部擴散形成合金的過程叫汞齊化過程。

圖5-2為Au-Hg系兩相平衡狀態(tài)圖。由圖看出，金和汞在液態(tài)時可無限互溶。汞在20℃時能溶解0.06%的金，汞的流動性與金在汞中的溶解度均隨溫度的升高而增大。汞與金可形成Au3Hg、Au2Hg和AuHg2三種化合物。這三種化合物都不穩(wěn)定，Au3Hg在420℃時分解，Au2Hg在402℃時分解，AuHg2在310℃時分解。Hg溶解于金中形成固溶體，在420℃時汞的最大溶解度接近20%(摩爾分?jǐn)?shù))。

汞潤濕金粒表面后，向金粒內(nèi)部擴散，形成各種Au-Hg化合物的過程，可用圖5-3來表示。

金粒最外層被汞所包圍，汞量很大，形成AuHg2，次外層形成Au2Hg，第三層形成Au3Hg，第四層只有少量的汞擴散進去，與金形成金基固溶體，金粒的內(nèi)核未與汞接觸，仍為純金。金粒必須同汞接觸1.5～2 h后才能完全汞齊化，所以在混汞作業(yè)時間內(nèi)只有細粒金達到完全汞齊化。通常工業(yè)汞膏含金量接近于AuHg2的組成(32.93%Au)。2

混汞過程及影響因素混汞法提金的理論基礎(chǔ)，是基于液態(tài)金屬汞對礦漿中金粒的選擇性潤濕(捕集)，從而使之與其他金屬礦物和脈石分離，隨后汞向被捕集的金粒中擴散而生成汞齊(合金)?；旃蠊稳」I(yè)汞膏，經(jīng)洗滌、壓濾，接著在蒸汞器中蒸鎦汞劑，使汞揮發(fā)而獲得海綿金，海綿金經(jīng)熔鑄得金錠。蒸汞時揮發(fā)的汞蒸氣經(jīng)冷凝回收后，可返回混汞作業(yè)。

混汞過程中，汞對金的潤濕作用受金的粒度和單體解離程度、金與汞的成分、礦漿介質(zhì)酸堿度、礦漿濃度和溫度、礦物成分，以及混汞工藝配置、設(shè)備和操作條件等因素影響，其中主要影響因素有：

（1）金的粒度和單體解離程度

金粒大小、形狀、結(jié)構(gòu)、連生體對混汞效果的影響，主要決定于金粒從包裹它的礦物中的解離程度，即磨礦粒度。混汞法作業(yè)的顯著特點之一，是采用較高的礦漿濃度和較大的磨礦排礦粒度。一般來說，適于混汞的金粒在-1～+0.1 mm之間，最大粒度不超過0.15mm。當(dāng)金粒細小而又為礦泥或被膜覆蓋時，混汞效果不好。在礦漿濃度大的條件下磨礦時，0.03 mm以下的微細金粒易隨礦漿流失，而不易與汞板上的汞形成汞齊，使回收率下降。

（2）金粒的成分及表面狀態(tài)

在所有金礦床中，砂金成色高于脈金成色。而脈金中，氧化帶礦石中金的成色又高于原生帶礦石中金的成色。

純金表面親汞疏水，最易被汞潤濕。但自然金往往含銀以及銅、鐵、鎳、鉛、鋅等雜質(zhì)，雜質(zhì)含量愈高，自然金粒的疏水性愈差，愈難被汞潤濕。由于新鮮金粒表面最易被汞潤濕，所以內(nèi)混汞的金回收率一般高于外混汞的金回收率。

（3）汞的成分及表面狀態(tài)

實踐表明，純汞對金粒表面的潤濕性能較差，而含有少量銀及其他雜質(zhì)的回收汞對金粒表面的潤濕性能較好。但當(dāng)重金屬雜質(zhì)在汞中含量過多時，就會在汞的表面濃集而大大降低汞的表面張力，使汞對金的潤濕能力降低。汞中混入大量銅和鐵時，會使汞變硬發(fā)脆，繼而粉化。

汞中含過量賤金屬會在其表面形成氧化膜。機油、礦泥會污染汞表面而形成油膜和泥膜。礦漿中的砷、銻、鉍硫化物及黃鐵礦等吸附于汞表面都會降低汞對金的潤濕能力，其中以鐵對汞表面的污染危害最大。

（4）礦漿溫度與濃度

礦漿溫度過低，礦漿粘度大，表面張力增大，會降低汞對金粒表面的潤濕性能。適當(dāng)提高礦漿溫度可提高混汞指標(biāo)，但溫度過高將使部分汞隨礦漿而流失。一般混汞作業(yè)溫度為15℃以上。

混汞的前提是使金粒能與汞接觸，外混汞時的礦漿濃度不宜過大，一般應(yīng)小于10%～25%。磨礦循環(huán)中的混汞礦漿濃度以50%左右為宜。內(nèi)混汞的礦漿濃度因條件而異，一般應(yīng)考慮磨礦效率，內(nèi)混汞礦漿濃度一般高達60%～80%。碾盤機及搗礦機中進行內(nèi)混汞的礦漿濃度一般為30%～50%。

（5）礦漿的酸堿度

實踐表明，在酸性介質(zhì)中或氰化物溶液(濃度為0.05%)中的混汞指標(biāo)較好，由于酸性介質(zhì)或氰化物溶液可清洗金粒表面及汞表面，可溶解其上的表面氧化膜。但酸性介質(zhì)無法使礦泥凝聚，無法消除礦泥、可溶鹽、機油及其他有機物的有害影響。在堿性介質(zhì)中可改善混汞作業(yè)的條件，如用石灰作調(diào)整劑可使可溶鹽沉淀，可消除油質(zhì)的不良影響，還可使礦泥凝聚，降低礦漿粘度。一般混汞宜在pH為8～8.5的弱堿性礦漿中進行。3

混汞設(shè)備和方法的選擇混汞作業(yè)分為外混汞和內(nèi)混汞兩種。當(dāng)以混汞提金作為提金輔助手段時，多用外混汞。如浮選法、重選法或氰化法為提金的主要方法時，一般在球磨機磨礦循環(huán)中或濃縮機溢流中用混汞板回收單體自然金。當(dāng)以混汞法為提金的主要方法時，一般在搗礦機、混汞筒或球磨機等設(shè)備中進行內(nèi)混汞。對砂金礦或呈粗大顆粒浸染狀的含金純石英礦石，以及含有易引起汞粉化的礦物(如砷、銻、鉍的硫化物和云母、滑石、石墨等)的金礦石，用混汞筒更有效。

內(nèi)混汞作業(yè)是在碎礦的同時進行混汞，常用設(shè)備有搗礦機、碾盤機、混汞筒以及球磨機和棒磨機。外混汞是在碎礦設(shè)備外進行混汞，常用的設(shè)備有各種類型的混汞板(混汞槽)和其他輔助機械。1