混汞法

提纯方法

混汞法是从矿石中提取金、银等贵金属的一种重要方法，是将含有游离贵金属的矿石同汞，水一起细磨，使汞将金属颗粒的表面润湿，并进一步逐渐向金属内部扩散形成汞齐(汞合金)，从而同脉石矿物分离，矿浆沿表面涂有汞的倾斜铜板流下，使其中没有形成汞齐的贵金属颗粒与铜板上的汞接触而形成汞齐。汞齐经加热蒸发去汞，即获得贵金属或其合金。它主要适用于处理含贵金属化合物较少而含游离贵金属较多的矿石。

概念

混汞法是一种古老的提金方法，已有两千多年的历史。它是利用汞与金粒接触时，能形成汞齐(一种汞-金固溶体或化合物)，而与其他难以被汞润湿而形成汞齐的脉石、硫化矿、氧化矿等分开，从而把金从含金的矿石中提取出来的方法。

银若以游离状态存在于矿石中，汞也能润湿银，形成银汞膏，故混汞法也能提银。如果银不以游离状态存在，而以化合物存在，则在混汞时，需加入还原剂，使银还原为游离状态方可混汞。

近一百年来，由于氰化法提金的迅速发展，混汞法的作用有所降低；又由于汞对环境的危害作用，一些国家已经限制汞的使用。在中国，混汞法曾是处理砂金矿、重选精矿和回收脉金矿中粗金粒的重要方法，在黄金生产中占有重要地位，但出于环保的需要，中国也已禁止混汞法提金。

混汞法的基本原理

借助于液体汞从矿石和精矿中提取贵金属的过程叫做混汞。混汞时，将磨碎的含金物料与汞接触，金粒被汞润湿，并聚集在汞中，形成汞齐。围岩矿物、有色金属和铁不易被汞润湿，不形成汞齐。由于汞齐本身密度大，从而与废石分离开来。混汞过程，实质上包括汞对金的润湿过程和汞齐化过程。

润湿过程

混汞是把汞与矿浆混合，矿浆中的金粒与汞接触时形成金-汞-水三相接触周边，金粒被汞润湿的程度可用汞对金粒表面的润湿接触角表示，它们的接触状态如图5-1所示。从图5-1可知，汞对金粒表面的润湿接触角愈小，金粒表面愈易被汞润湿。相反，汞对其他矿物表面的润湿接触角很大，其他矿物表面不易被汞润湿。因此，金粒表面具有亲汞疏水的特性，表面的水化层易被汞排除而被汞润湿；其他矿物表面具有疏汞亲水的特性，表面的水化层不易被汞排除而不被汞润湿，可用混汞法选择性润湿金粒表面使金粒与其他矿粒相分离。

一般认为，当θ<90。时，润湿性较好；而当θ>90。时，润湿性较差。

要使汞液能很好地润湿金，就应使金粒尽量暴露于矿石的表面上，并保持金粒表面的新鲜状态，即无污物覆盖。

汞之所以能选择性地润湿金并向金粒内部扩散，就在于金粒表面具有最薄氧化膜的特性。众所周知，一般金属表面和空气接触，就会被氧化成氧化膜。但金和其他贱金属相比，氧化速度最慢，生成的氧化膜也最薄。这是金易被汞润湿并汞齐化的根本原因。除金外，银、铜、锌、锡和镉等也能与汞结合成汞齐，甚至铂也能在锌或钠参与下生成铂汞齐。但银和铂等的表面能形成一层致密、坚硬的氧化膜，汞齐化比较困难，其他贱金属则因表面上的氧化膜很难除掉，而不能直接形成汞齐。

因此，用混汞法提银时，应加入某些还原剂，使银还原出来而与汞形成汞膏。如为角银矿，应加入铁；辉银矿则宜加入硫酸铜、食盐及铁。用混汞法提铂时，需要加以活化。通常是加入锌汞膏，且在酸性介质或氨水中进行，因为酸可以解除铂表面的氧化膜，锌与酸作用产生氢气，可还原氧化膜，使铂的表面洁净，从而被汞润湿。

自然界中的金、银，一般都共生或伴生，混汞时得到的汞膏都含有金、银。

汞齐化过程

汞润湿金、银表面后，向其内部扩散形成合金的过程叫汞齐化过程。

金和汞在液态时可无限互溶。汞在20℃时能溶解0.06%的金，汞的流动性与金在汞中的溶解度均随温度的升高而增大。汞与金可形成Au3Hg、Au2Hg和AuHg2三种化合物。这三种化合物都不稳定，Au3Hg在420℃时分解，Au2Hg在402℃时分解，AuHg2在310℃时分解。Hg溶解于金中形成固溶体，在420℃时汞的最大溶解度接近20%(摩尔分数)。

汞润湿金粒表面后，向金粒内部扩散，形成各种Au-Hg化合物的过程。

金粒最外层被汞所包围，汞量很大，形成AuHg2，次外层形成Au2Hg，第三层形成Au3Hg，第四层只有少量的汞扩散进去，与金形成金基固溶体，金粒的内核未与汞接触，仍为纯金。金粒必须同汞接触1.5～2 h后才能完全汞齐化，所以在混汞作业时间内只有细粒金达到完全汞齐化。通常工业汞膏含金量接近于AuHg2的组成(32.93%Au)。

混汞过程及影响因素

混汞法提金的理论基础，是基于液态金属汞对矿浆中金粒的选择性润湿(捕集)，从而使之与其他金属矿物和脉石分离，随后汞向被捕集的金粒中扩散而生成汞齐(合金)。混汞后刮取工业汞膏，经洗涤、压滤，接着在蒸汞器中蒸镏汞剂，使汞挥发而获得海绵金，海绵金经熔铸得金锭。蒸汞时挥发的汞蒸气经冷凝回收后，可返回混汞作业。

混汞过程中，汞对金的润湿作用受金的粒度和单体解离程度、金与汞的成分、矿浆介质酸碱度、矿浆浓度和温度、矿物成分，以及混汞工艺配置、设备和操作条件等因素影响，其中主要影响因素有：

（1）金的粒度和单体解离程度

金粒大小、形状、结构、连生体对混汞效果的影响，主要决定于金粒从包裹它的矿物中的解离程度，即磨矿粒度。混汞法作业的显著特点之一，是采用较高的矿浆浓度和较大的磨矿排矿粒度。一般来说，适于混汞的金粒在-1～+0.1 mm之间，最大粒度不超过0.15mm。当金粒细小而又为矿泥或被膜覆盖时，混汞效果不好。在矿浆浓度大的条件下磨矿时，0.03 mm以下的微细金粒易随矿浆流失，而不易与汞板上的汞形成汞齐，使回收率下降。

（2）金粒的成分及表面状态

在所有金矿床中，砂金成色高于脉金成色。而脉金中，氧化带矿石中金的成色又高于原生带矿石中金的成色。

纯金表面亲汞疏水，最易被汞润湿。但自然金往往含银以及铜、铁、镍、铅、锌等杂质，杂质含量愈高，自然金粒的疏水性愈差，愈难被汞润湿。由于新鲜金粒表面最易被汞润湿，所以内混汞的金回收率一般高于外混汞的金回收率。

（3）汞的成分及表面状态

实践表明，纯汞对金粒表面的润湿性能较差，而含有少量银及其他杂质的回收汞对金粒表面的润湿性能较好。但当重金属杂质在汞中含量过多时，就会在汞的表面浓集而大大降低汞的表面张力，使汞对金的润湿能力降低。汞中混入大量铜和铁时，会使汞变硬发脆，继而粉化。

汞中含过量贱金属会在其表面形成氧化膜。机油、矿泥会污染汞表面而形成油膜和泥膜。矿浆中的砷、锑、铋硫化物及黄铁矿等吸附于汞表面都会降低汞对金的润湿能力，其中以铁对汞表面的污染危害最大。

（4）矿浆温度与浓度

矿浆温度过低，矿浆粘度大，表面张力增大，会降低汞对金粒表面的润湿性能。适当提高矿浆温度可提高混汞指标，但温度过高将使部分汞随矿浆而流失。一般混汞作业温度为15℃以上。

混汞的前提是使金粒能与汞接触，外混汞时的矿浆浓度不宜过大，一般应小于10%～25%。磨矿循环中的混汞矿浆浓度以50%左右为宜。内混汞的矿浆浓度因条件而异，一般应考虑磨矿效率，内混汞矿浆浓度一般高达60%～80%。碾盘机及捣矿机中进行内混汞的矿浆浓度一般为30%～50%。

（5）矿浆的酸碱度

实践表明，在酸性介质中或氰化物溶液(浓度为0.05%)中的混汞指标较好，由于酸性介质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。但酸性介质无法使矿泥凝聚，无法消除矿泥、可溶盐、机油及其他有机物的有害影响。在碱性介质中可改善混汞作业的条件，如用石灰作调整剂可使可溶盐沉淀，可消除油质的不良影响，还可使矿泥凝聚，降低矿浆粘度。一般混汞宜在pH为8～8.5的弱碱性矿浆中进行。

混汞设备和方法的选择

混汞作业分为外混汞和内混汞两种。当以混汞提金作为提金辅助手段时，多用外混汞。如浮选法、重选法或氰化法为提金的主要方法时，一般在球磨机磨矿循环中或浓缩机溢流中用混汞板回收单体自然金。当以混汞法为提金的主要方法时，一般在捣矿机、混汞筒或球磨机等设备中进行内混汞。对砂金矿或呈粗大颗粒浸染状的含金纯石英矿石，以及含有易引起汞粉化的矿物(如砷、锑、铋的硫化物和云母、滑石、石墨等)的金矿石，用混汞筒更有效。

内混汞作业是在碎矿的同时进行混汞，常用设备有捣矿机、碾盘机、混汞筒以及球磨机和棒磨机。外混汞是在碎矿设备外进行混汞，常用的设备有各种类型的混汞板(混汞槽)和其他辅助机械。

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