在黄金的萃取冶金中,会引起自然景观的某些破坏。为了获利,现在正开采只含可回收金低至几ppm的金矿石,为了处理这些矿石,要搬运1吨矿石才能回收几克金。其净结果是要用适当方法来处理1吨废矿石。我们除了要关心环境的物理破坏,还必须关心环境的化学损害。自19世纪末期以来,已采用氰化法从矿石中回收金。在碱性溶液中,氰化物易使金溶解进入溶液,反应如下:
4 Au+8CN-+O2+2H2O→4Au(CN)2-+4OH-
通常用锌沉淀置换法(梅里尔 - 克劳法)从溶液中回收金,或者用活性碳吸附,接着洗脱,再电解回收金。当用锌作固态沉淀剂时,Zn(CN)42-离子进入溶液。其它金属如Cd、Cu、Fe和Co也可生成各种形态的氰化物并进入溶液。在用置换沉淀法或碳吸附法脱金后,把氰化物浸出液再返回浸出步骤。但是,必须从回路中放出一些溶液,并废弃,以防止杂质积累,这种溶液必须经过处理以除去有毒的氰化物。
业已采取两项对策,使氰化物引起的环境效应尽量减小或消除,即发展了新型的低成本高效率的氰化物破坏技术和别种黄金浸出法。
氰化物按下列反应自然降解为二氧化碳和氨(或铵)
CN-+1/2O2+2H2O→CO32-+NH4+
这个过程可能是缓慢的,与金属离子络合物的氰化物的氧化可能更为冗长,尤其是缓慢地放出氰根的那些不同形态金属络合物[例如Fe(CN)64-Fe(CN)63-,Co(CN)63-和Hg(CN)42-]。如果能给出适当的滞留时间,使氰化物在溶液排放出去之前降解,则自然降解的途径可能是有效的。否则,需要用化学氧化或生化氧化法。
碱性氯化法历史上曾被选用作为使氰化物氧化的方法,目前至少有三种新方法登上工业舞台。早在20世纪80年代,因科(InCO.)公司就发展了SO2-空气法。从化学上讲,此法是很有意义的。在可溶性铜催化剂存在下,二氧化硫和空气相互作用产生一种足以迅速并完全地破坏氰化物的氧化条件。可能产生卡罗氏酸阴离子SO52-,以起到氧化作用。
第二种方法是用于处理含氰化物废水的过氧化氢法OK Tedi采矿公司经营的金矿(在巴布亚新几内亚)采用了过氧化氢。H2O2可选择性地氧化不稳定的(弱酸可离解的)氰化物,同时留下更稳定的未作用的络合物。H2O2处理法的优点是多余的试剂迅速分解为氧与水,不要向含盐的处理液流加入另外的试剂。
Homestake采矿公司破坏氰化物的生物氧化法是年轻的生物湿法冶金工业的主要成功业绩之一。此法是用细菌假单胞菌属SP(Pseudomonas Sp.)生物催化空气氧化氰化物。作为一种附带的优点,重金属被该法所产生的生物体吸着。每次新生的变异细菌似乎变得更有效。对于生物过程来说,这种自动调节是独特的。也曾报道过该法对过程的干扰有快速的响应,并比预料的更耐用。
尽量减少金提取冶金中的恶化环境效应的第二项对策是已采用其它试剂而不是氰化物来浸取黄金。硫脲和溴是两种可供选择的试剂。
硫脲(CS(NH2)2)能够以与氰化物差不多相同的方法强烈地络合溶液中的一价金离子。当硫脲按下列反应被氧化时,形成二硫甲脒:
2CS(NH2)2→NH2C(NH)SSC(NH)NH2+2H++2e-
二硫甲脒可直接把金氧化产生可溶性金 - 硫脲络合物
2 Au0+2CS(NH2)2+NH2(NH)CSSC(NH)NH2+2H+→2Au(CS(NH2)2)2+
当向浸出液加入氧化剂如铁离子或过氧化氢时,浸出速率可能比氰化法大一个数量级。硫脲法的显著缺点是大量消耗试剂。二硫甲脒的氧化作用是可逆的,因此,没有试剂损失。但是,在合适的氧化势位下,二硫甲脒不可逆地氧化成更高级的氧化产物。已研究出亚硫酸盐的氧化还原缓冲作用来克服这个问题。
用溴能把金氧化成三价溴化金(AuBr4-)。溴离子通过络合使三价金离子稳定。溴尚未被采用作金的主要氧化剂,原因是其蒸气压高且腐蚀性强。Great Lakes化学药品公司已生产一种新型的特有的溴载体(Geobrom系列试剂),它降低了溴的蒸气压并减少腐蚀性。与氰化法相比,溴法的经济效益似乎更有利。
[JOM,1989年12月号]