炭質(zhì)金礦中炭質(zhì)物的形態(tài)解析與劫金作用機(jī)制探究

一、引言1.1研究背景與意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)黃金的需求持續(xù)增長(zhǎng)。然而，易處理金礦資源日益枯竭，難處理金礦逐漸成為黃金生產(chǎn)的重要來(lái)源。其中，碳質(zhì)金礦作為一種典型的難處理金礦，在全球范圍內(nèi)廣泛分布，其儲(chǔ)量在已探明的金礦儲(chǔ)量中占據(jù)相當(dāng)比例。碳質(zhì)金礦是指含有無(wú)定形碳、石墨、褐煤或高碳?xì)浔扔袡C(jī)物的一類(lèi)金礦石。其碳質(zhì)物主要分為固體（元素）碳、有機(jī)酸（如腐殖酸）和長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔?，后二者合稱(chēng)為有機(jī)碳。在碳質(zhì)金礦中，固體碳（特別是無(wú)定形碳）和有機(jī)酸（類(lèi)似于腐殖酸）對(duì)金有“劫持”作用，而長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锉旧聿⒉慌cAu(CN)??發(fā)生反應(yīng)，且大多存在于活性炭表面，在一定程度上甚至對(duì)“劫金”作用起到反作用。在黃金提取過(guò)程中，碳質(zhì)物的存在會(huì)對(duì)金的提取產(chǎn)生嚴(yán)重影響。由于碳質(zhì)物對(duì)氰化溶解金有強(qiáng)烈的吸附作用，使得碳質(zhì)金礦直接氰化過(guò)程中，金的提取率明顯降低，即出現(xiàn)所謂的“劫金”現(xiàn)象。當(dāng)?shù)V石中碳質(zhì)物含量較高或活性較高時(shí)，“劫金”現(xiàn)象將更為明顯，甚至可使金的浸出率降至零。一般認(rèn)為，原生金礦中含有0.2%以上的有機(jī)碳化合物時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重干擾金的氰化提取。例如，劉升明對(duì)某碳質(zhì)金礦礦石（Au含量為5.68×10??，碳質(zhì)含量達(dá)到12%）采用常規(guī)全泥氰化浸出工藝，金浸出率僅為33.63%，而通過(guò)后續(xù)工藝改進(jìn)，金浸出率才得以提升。林仲華等在處理甘肅某碳質(zhì)金礦（Au含量為6.08×10??，總C含量為1.10%，有機(jī)C含量為0.86%）時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)原礦直接進(jìn)行氰化浸出時(shí)金的浸出率只有21.22%。這些實(shí)例充分表明了碳質(zhì)物對(duì)金礦提取的負(fù)面影響。研究碳質(zhì)金礦中碳質(zhì)物的形態(tài)及其劫金作用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。準(zhǔn)確了解碳質(zhì)物的形態(tài)和劫金機(jī)制，能夠?yàn)樘假|(zhì)金礦的預(yù)處理和提金工藝提供關(guān)鍵的理論依據(jù)。通過(guò)深入研究，有望開(kāi)發(fā)出更高效、環(huán)保的提金新工藝，從而有效提高金的提取率，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)碳質(zhì)金礦資源的最大化利用。這對(duì)于推動(dòng)黃金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，緩解黃金資源短缺的壓力，保障國(guó)家的資源安全，都具有不可忽視的重要作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)于碳質(zhì)金礦中碳質(zhì)物的研究起步較早。20世紀(jì)60年代，就有學(xué)者開(kāi)始關(guān)注碳質(zhì)物對(duì)金氰化浸出的影響。早期研究主要集中在碳質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附行為上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和簡(jiǎn)單的分析手段，初步認(rèn)識(shí)到碳質(zhì)物的“劫金”現(xiàn)象。隨著研究的深入，國(guó)外學(xué)者運(yùn)用先進(jìn)的分析技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）等，對(duì)碳質(zhì)物的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進(jìn)行了詳細(xì)表征。例如，有研究利用SEM觀察碳質(zhì)物的形貌特征，發(fā)現(xiàn)其具有多孔結(jié)構(gòu)，這為其吸附金氰絡(luò)離子提供了更多的位點(diǎn)；通過(guò)XRD分析，確定了碳質(zhì)物中不同晶型碳的存在形式。在“劫金”機(jī)理方面，國(guó)外學(xué)者提出了多種理論，包括物理吸附理論、化學(xué)吸附理論以及離子交換理論等。物理吸附理論認(rèn)為，碳質(zhì)物通過(guò)表面的范德華力吸附金氰絡(luò)離子；化學(xué)吸附理論則強(qiáng)調(diào)碳質(zhì)物表面的活性基團(tuán)與金氰絡(luò)離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵；離子交換理論指出，碳質(zhì)物中的某些離子與金氰絡(luò)離子發(fā)生交換，從而導(dǎo)致金的損失。在預(yù)處理工藝研究方面，國(guó)外取得了一系列重要成果。焙燒氧化法是較早應(yīng)用的預(yù)處理方法之一，通過(guò)高溫焙燒使碳質(zhì)物氧化分解，消除其“劫金”活性。例如，美國(guó)的一些金礦采用傳統(tǒng)焙燒工藝，在一定程度上提高了金的浸出率，但該方法存在環(huán)境污染和能耗高的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，國(guó)外研發(fā)了富氧焙燒和固化焙燒等新工藝，有效減少了有害氣體的排放。微波焙燒法作為一種新興的預(yù)處理技術(shù)，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。加拿大EMR公司開(kāi)展的微波處理碳質(zhì)金礦試驗(yàn)性示范研究表明，該方法具有處理時(shí)間短、金回收率高的優(yōu)點(diǎn)，處理每噸礦石的能耗僅為15kW?h，金的回收率超過(guò)95%。生物氧化法利用微生物的代謝作用分解碳質(zhì)物和硫化物，具有環(huán)保、能耗低的特點(diǎn)，但處理時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境條件要求苛刻。美國(guó)的一些金礦采用生物氧化法預(yù)處理碳質(zhì)金礦，取得了較好的效果，但也面臨著微生物培養(yǎng)和控制的難題。國(guó)內(nèi)對(duì)碳質(zhì)金礦的研究始于20世紀(jì)80年代，隨著難處理金礦資源的開(kāi)發(fā)利用，相關(guān)研究逐漸增多。國(guó)內(nèi)學(xué)者在碳質(zhì)物的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征研究方面取得了顯著進(jìn)展。通過(guò)對(duì)不同地區(qū)碳質(zhì)金礦的研究，發(fā)現(xiàn)碳質(zhì)物主要由固體碳、有機(jī)酸和長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锝M成，其中固體碳包括石墨、無(wú)定形碳等，有機(jī)酸主要為腐殖酸類(lèi)物質(zhì)。利用多種分析測(cè)試技術(shù)，如高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線光電子能譜（XPS）等，深入研究了碳質(zhì)物的微觀結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)，揭示了其與金的相互作用機(jī)制。例如，有研究通過(guò)HRTEM觀察到碳質(zhì)物與金顆粒之間的緊密接觸，表明它們之間存在較強(qiáng)的相互作用；XPS分析則進(jìn)一步確定了碳質(zhì)物表面的化學(xué)基團(tuán)及其與金的結(jié)合方式。在“劫金”作用機(jī)制研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算，提出了一些新的觀點(diǎn)。一些研究認(rèn)為，碳質(zhì)物的“劫金”作用不僅與表面吸附有關(guān)，還與碳質(zhì)物的晶體結(jié)構(gòu)、電子云分布等因素密切相關(guān)。通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，研究了碳質(zhì)物與金氰絡(luò)離子之間的相互作用能，從理論上解釋了“劫金”現(xiàn)象的本質(zhì)。在預(yù)處理工藝研究方面，國(guó)內(nèi)開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐。傳統(tǒng)焙燒法在國(guó)內(nèi)部分金礦得到應(yīng)用，通過(guò)優(yōu)化焙燒工藝參數(shù)，提高了金的浸出率。同時(shí)，針對(duì)傳統(tǒng)焙燒法的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)研發(fā)了新型焙燒工藝，如加石灰焙燒工藝，有效降低了有害氣體的排放。微波焙燒法在國(guó)內(nèi)也得到了廣泛研究，一些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)研究和工業(yè)化應(yīng)用探索，取得了一定的成果?；瘜W(xué)氧化法利用氧化劑如次氯酸鈉、高錳酸鉀等對(duì)碳質(zhì)物進(jìn)行氧化處理，降低其“劫金”活性。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)化學(xué)氧化法的反應(yīng)條件、氧化劑種類(lèi)和用量等進(jìn)行了深入研究，提高了該方法的處理效果和經(jīng)濟(jì)性。生物氧化法在國(guó)內(nèi)也有一定的研究和應(yīng)用，通過(guò)篩選和培育高效的氧化微生物，提高了生物氧化的效率和穩(wěn)定性。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在碳質(zhì)金礦中碳質(zhì)物的形態(tài)及其劫金作用研究方面取得了一定的進(jìn)展，但仍存在一些不足之處。例如，對(duì)于碳質(zhì)物的微觀結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的研究還不夠深入，對(duì)“劫金”作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)還不夠全面，預(yù)處理工藝的成本和環(huán)保問(wèn)題仍有待進(jìn)一步解決。未來(lái)的研究需要進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，深入揭示碳質(zhì)物的形態(tài)和劫金機(jī)制，開(kāi)發(fā)更加高效、環(huán)保的預(yù)處理工藝和提金技術(shù)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究旨在深入探究碳質(zhì)金礦中碳質(zhì)物的形態(tài)及其劫金作用，具體研究?jī)?nèi)容如下：碳質(zhì)物的形態(tài)研究：運(yùn)用多種先進(jìn)的分析測(cè)試技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）等，對(duì)碳質(zhì)金礦中的碳質(zhì)物進(jìn)行全面的表征分析。通過(guò)SEM和HRTEM觀察碳質(zhì)物的微觀形貌、粒度大小、顆粒分布以及與其他礦物的共生關(guān)系；利用XRD確定碳質(zhì)物的晶體結(jié)構(gòu)和晶型組成；借助FTIR分析碳質(zhì)物表面的官能團(tuán)種類(lèi)和結(jié)構(gòu)；通過(guò)XPS測(cè)定碳質(zhì)物表面的元素組成和化學(xué)價(jià)態(tài)，從而明確碳質(zhì)物的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。碳質(zhì)物的劫金作用研究：開(kāi)展一系列氰化浸出實(shí)驗(yàn)，深入研究碳質(zhì)物對(duì)金氰化浸出過(guò)程的影響。通過(guò)改變碳質(zhì)物的含量、種類(lèi)和活性，考察金的浸出率、浸出速度以及金氰絡(luò)離子的吸附量等指標(biāo)的變化，分析碳質(zhì)物的“劫金”規(guī)律。運(yùn)用表面化學(xué)、物理化學(xué)等理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深入探討碳質(zhì)物“劫金”的作用機(jī)制，包括物理吸附、化學(xué)吸附、離子交換等作用方式，明確碳質(zhì)物與金氰絡(luò)離子之間的相互作用本質(zhì)。碳質(zhì)金礦預(yù)處理方法研究：針對(duì)碳質(zhì)物的“劫金”問(wèn)題，研究多種預(yù)處理方法，如焙燒氧化法、微波焙燒法、化學(xué)氧化法、生物氧化法等，考察不同預(yù)處理方法對(duì)碳質(zhì)物的破壞效果和對(duì)金浸出率的影響。通過(guò)優(yōu)化預(yù)處理工藝參數(shù)，如焙燒溫度、時(shí)間、氣氛，氧化劑的種類(lèi)、用量和反應(yīng)時(shí)間，微生物的種類(lèi)、培養(yǎng)條件和作用時(shí)間等，確定最佳的預(yù)處理工藝方案，以有效消除碳質(zhì)物的“劫金”活性，提高金的提取率。為實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本研究擬采用以下研究方法：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于碳質(zhì)金礦中碳質(zhì)物的形態(tài)、劫金作用及預(yù)處理方法的相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。實(shí)驗(yàn)研究法：采集典型的碳質(zhì)金礦樣品，進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)研究。包括礦石的物理性質(zhì)分析、化學(xué)成分分析、礦物組成分析等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；碳質(zhì)物的分離、提純和表征實(shí)驗(yàn)；氰化浸出實(shí)驗(yàn)以及各種預(yù)處理方法的實(shí)驗(yàn)研究等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，揭示碳質(zhì)物的形態(tài)特征、劫金規(guī)律和預(yù)處理方法的作用效果。儀器分析方法：運(yùn)用先進(jìn)的儀器分析技術(shù)，如SEM、HRTEM、XRD、FTIR、XPS等，對(duì)碳質(zhì)物和礦石樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的分析表征。通過(guò)儀器分析結(jié)果，深入了解碳質(zhì)物的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征以及與金的相互作用機(jī)制，為實(shí)驗(yàn)研究和理論分析提供有力的技術(shù)支持。理論分析方法：結(jié)合表面化學(xué)、物理化學(xué)、材料科學(xué)等相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析和討論。運(yùn)用量子化學(xué)計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)模擬等理論方法，研究碳質(zhì)物與金氰絡(luò)離子之間的相互作用能、吸附機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等，從微觀層面揭示“劫金”作用的本質(zhì)和預(yù)處理方法的作用機(jī)制。二、炭質(zhì)金礦概述2.1炭質(zhì)金礦的定義與分布炭質(zhì)金礦，從礦石學(xué)與提取冶金的角度定義，是一類(lèi)含有無(wú)定形碳、石墨、褐煤或高碳?xì)浔扔袡C(jī)物的特殊金礦石。這類(lèi)金礦中的碳質(zhì)物主要分為固體（元素）碳、有機(jī)酸（如腐殖酸）和長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔?，其中后二者合稱(chēng)為有機(jī)碳。在炭質(zhì)金礦的氰化浸出過(guò)程中，固體碳（特別是無(wú)定形碳）和有機(jī)酸對(duì)金具有“劫持”作用，它們會(huì)強(qiáng)烈吸附氰化溶解的金，導(dǎo)致金的提取率大幅降低，即所謂的“劫金”現(xiàn)象。而長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锎蠖啻嬖谟诨钚蕴勘砻?，本身并不與Au(CN)??發(fā)生反應(yīng)，在一定程度上甚至對(duì)“劫金”作用起到反作用。從全球范圍來(lái)看，炭質(zhì)金礦的分布極為廣泛。在北美洲，美國(guó)的內(nèi)華達(dá)州卡林地區(qū)是著名的炭質(zhì)金礦產(chǎn)地，卡林型金礦是一種典型的微細(xì)浸染型金礦，同時(shí)也是炭質(zhì)金礦的重要代表。該地區(qū)的金礦中碳質(zhì)物含量較高，對(duì)金的提取造成了很大困難。在南美洲，巴西、智利等國(guó)家也有一定規(guī)模的炭質(zhì)金礦分布，這些金礦多與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造和巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。非洲的南非、加納等國(guó)家擁有豐富的金礦資源，其中部分也屬于炭質(zhì)金礦。南非的金礦開(kāi)采歷史悠久，在處理炭質(zhì)金礦方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。歐洲的俄羅斯是金礦資源大國(guó)，其境內(nèi)的炭質(zhì)金礦分布在多個(gè)地區(qū)，對(duì)俄羅斯的黃金產(chǎn)業(yè)具有重要意義。大洋洲的澳大利亞同樣擁有眾多的炭質(zhì)金礦，這些金礦在澳大利亞的經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位。我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣，成礦條件優(yōu)越，金礦資源豐富，炭質(zhì)金礦在我國(guó)也有廣泛分布。在東北地區(qū)，黑龍江、吉林等地的部分金礦含有炭質(zhì)物，這些金礦的形成與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。例如，黑龍江省的一些金礦，其礦石中的炭質(zhì)物對(duì)金的氰化浸出產(chǎn)生了明顯的“劫金”效應(yīng)，給金礦的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在華北地區(qū)，內(nèi)蒙古、河北等地也有炭質(zhì)金礦的分布。內(nèi)蒙古的某些金礦，炭質(zhì)含量較高，采用常規(guī)氰化工藝處理時(shí)，金的浸出率較低，需要通過(guò)特殊的預(yù)處理方法來(lái)消除炭質(zhì)的“劫金”作用。在華東地區(qū)，山東作為我國(guó)的黃金生產(chǎn)大省，部分金礦也存在炭質(zhì)問(wèn)題。膠東地區(qū)的一些金礦，雖然金儲(chǔ)量豐富，但炭質(zhì)物的存在影響了金的提取效率，科研人員和企業(yè)一直在探索有效的處理方法。在華南地區(qū)，廣西、廣東等地的金礦中也有炭質(zhì)金礦的類(lèi)型。廣西的一些金礦，其炭質(zhì)物的組成和性質(zhì)較為復(fù)雜，對(duì)金礦的選礦和冶金工藝提出了更高的要求。在西南地區(qū)，云南、貴州、四川等地的炭質(zhì)金礦分布較為集中。云南的哀牢山金礦帶，部分金礦屬于炭質(zhì)金礦，該地區(qū)的金礦地質(zhì)條件復(fù)雜，炭質(zhì)物的“劫金”作用嚴(yán)重制約了金礦的開(kāi)發(fā)利用。在西北地區(qū)，甘肅、新疆等地也有炭質(zhì)金礦的蹤跡。甘肅的某些金礦，通過(guò)對(duì)炭質(zhì)物的研究和預(yù)處理工藝的優(yōu)化，提高了金的浸出率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。2.2炭質(zhì)金礦的主要類(lèi)型炭質(zhì)金礦依據(jù)其地質(zhì)成因、礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征，可劃分為多種類(lèi)型，常見(jiàn)的有以下幾種：沉積型炭質(zhì)金礦：這類(lèi)金礦主要形成于沉積環(huán)境，是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期中，通過(guò)沉積作用逐漸富集而成。其成礦過(guò)程與沉積盆地的演化密切相關(guān)，金元素在沉積物中逐漸聚集，與碳質(zhì)物一同沉積下來(lái)。沉積型炭質(zhì)金礦的礦石結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，常呈現(xiàn)出層狀、條帶狀構(gòu)造，這是由于沉積過(guò)程中的物質(zhì)分異和韻律變化所導(dǎo)致。金礦物多以微細(xì)粒狀分散在碳質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖等沉積巖中，與碳質(zhì)物緊密共生。例如，美國(guó)的卡林型金礦是典型的沉積型炭質(zhì)金礦，其金礦物粒度極細(xì)，常以顯微或次顯微狀態(tài)存在，與碳質(zhì)物和其他脈石礦物交織在一起，增加了金的提取難度。在我國(guó)，黔西南地區(qū)也有此類(lèi)金礦分布，礦石中的金主要賦存于黑色巖系中，碳質(zhì)含量較高，對(duì)金的氰化浸出產(chǎn)生顯著的“劫金”影響。熱液型炭質(zhì)金礦：熱液型炭質(zhì)金礦的形成與熱液活動(dòng)密切相關(guān)。熱液是富含礦物質(zhì)的流體，在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，沿著巖石的裂隙和孔隙運(yùn)移。當(dāng)熱液中的金等成礦物質(zhì)在合適的物理化學(xué)條件下沉淀時(shí)，就形成了金礦體。在熱液運(yùn)移過(guò)程中，若遇到碳質(zhì)物，金礦物可能會(huì)與碳質(zhì)物相互作用，形成熱液型炭質(zhì)金礦。該類(lèi)型金礦的礦石結(jié)構(gòu)以浸染狀、細(xì)脈狀為主，金礦物常呈不規(guī)則粒狀、片狀或樹(shù)枝狀分布在碳質(zhì)物和其他礦物顆粒之間。例如，我國(guó)云南的一些熱液型炭質(zhì)金礦，金礦物與石英、黃鐵礦等礦物共生，同時(shí)伴有碳質(zhì)物的存在。這些碳質(zhì)物的來(lái)源可能是熱液活動(dòng)過(guò)程中帶入的有機(jī)質(zhì)，或者是圍巖中的碳質(zhì)在熱液作用下發(fā)生了改造。熱液型炭質(zhì)金礦中碳質(zhì)物的“劫金”作用較為復(fù)雜，不僅與碳質(zhì)物的含量和性質(zhì)有關(guān)，還與熱液的成分、溫度、壓力等因素密切相關(guān)。變質(zhì)型炭質(zhì)金礦：變質(zhì)型炭質(zhì)金礦是在區(qū)域變質(zhì)或接觸變質(zhì)作用下形成的。在變質(zhì)過(guò)程中，原有的巖石和礦石經(jīng)歷了溫度、壓力和化學(xué)環(huán)境的改變，金元素和碳質(zhì)物也發(fā)生了重新分布和富集。變質(zhì)型炭質(zhì)金礦的礦石結(jié)構(gòu)通常具有片理狀、片麻狀構(gòu)造，這是變質(zhì)作用的典型特征。金礦物多與石墨、云母等變質(zhì)礦物共生，且常以包裹體的形式存在于這些礦物中。例如，在一些古老的變質(zhì)巖地區(qū)，如我國(guó)的華北地區(qū)，存在著變質(zhì)型炭質(zhì)金礦。這些金礦中的碳質(zhì)物經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用后，其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，對(duì)金的吸附和“劫金”行為也相應(yīng)改變。變質(zhì)型炭質(zhì)金礦的形成過(guò)程較為復(fù)雜，涉及到多種地質(zhì)作用的疊加，因此其礦石的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造具有多樣性，給金礦的處理和金的提取帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。2.3炭質(zhì)金礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與開(kāi)采現(xiàn)狀炭質(zhì)金礦作為一種重要的黃金資源，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。黃金作為一種特殊的貴金屬，不僅在珠寶首飾制造領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，其精美的外觀和珍貴的屬性深受消費(fèi)者喜愛(ài)，每年全球黃金在珠寶市場(chǎng)的銷(xiāo)售額數(shù)以千億計(jì)；在電子工業(yè)中，由于黃金具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于電子元器件的制造，如芯片、電路板等，電子產(chǎn)業(yè)對(duì)黃金的需求也在逐年增加；在航空航天領(lǐng)域，黃金的特殊性能使其成為制造關(guān)鍵部件的重要材料，保障了航天器的安全運(yùn)行；黃金更是全球各國(guó)重要的儲(chǔ)備資產(chǎn)，對(duì)于維持國(guó)家的金融穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)安全具有不可替代的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年黃金的開(kāi)采量中，炭質(zhì)金礦的貢獻(xiàn)占據(jù)相當(dāng)比例，其產(chǎn)出的黃金在全球黃金市場(chǎng)中具有重要地位，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定和發(fā)展起到了重要的支撐作用。然而，當(dāng)前炭質(zhì)金礦的開(kāi)采面臨著諸多嚴(yán)峻問(wèn)題?！敖俳稹爆F(xiàn)象是最為突出的難題之一，由于炭質(zhì)物對(duì)氰化溶解金的強(qiáng)烈吸附作用，使得金的提取率大幅降低。如劉升明對(duì)某碳質(zhì)金礦礦石（Au含量為5.68×10??，碳質(zhì)含量達(dá)到12%）采用常規(guī)全泥氰化浸出工藝，金浸出率僅為33.63%，嚴(yán)重影響了金礦開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。為了克服“劫金”現(xiàn)象，通常需要采用預(yù)處理工藝，如焙燒氧化法、微波焙燒法、化學(xué)氧化法、生物氧化法等。但這些預(yù)處理工藝普遍存在成本高昂的問(wèn)題。傳統(tǒng)焙燒法雖能有效消除碳質(zhì)的“劫金”效應(yīng)，提高金的浸出率，但會(huì)釋放出大量含硫、砷和銻等有害氣體，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)其能耗高，設(shè)備投資大，使得生產(chǎn)成本大幅增加。以某采用傳統(tǒng)焙燒法的金礦為例，其處理每噸礦石的成本高達(dá)數(shù)百元。微波焙燒法雖然具有處理時(shí)間短、金回收率高的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備投資大，技術(shù)要求高，導(dǎo)致處理成本居高不下?；瘜W(xué)氧化法中使用的氧化劑成本較高，且反應(yīng)過(guò)程中可能產(chǎn)生二次污染，增加了環(huán)保處理成本。生物氧化法處理時(shí)間長(zhǎng)，需要專(zhuān)門(mén)的微生物培養(yǎng)設(shè)施和嚴(yán)格的環(huán)境控制條件，這也使得其成本難以降低。此外，炭質(zhì)金礦的開(kāi)采還面臨著技術(shù)難題。炭質(zhì)金礦的礦石性質(zhì)復(fù)雜多樣，不同地區(qū)、不同類(lèi)型的炭質(zhì)金礦其碳質(zhì)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異較大，這使得難以形成統(tǒng)一有效的開(kāi)采和提金技術(shù)。例如，沉積型炭質(zhì)金礦與熱液型炭質(zhì)金礦的礦石結(jié)構(gòu)和礦物組成不同，需要針對(duì)性地開(kāi)發(fā)不同的處理技術(shù)。而且，目前的提金技術(shù)在處理某些復(fù)雜炭質(zhì)金礦時(shí)，仍然存在金回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，制約了炭質(zhì)金礦的高效開(kāi)發(fā)利用。在一些礦石中，金與碳質(zhì)物及其他礦物的共生關(guān)系復(fù)雜，使得金的分離和提取難度加大。從資源保護(hù)角度來(lái)看，炭質(zhì)金礦的開(kāi)采也存在一些挑戰(zhàn)。由于開(kāi)采難度大、成本高，部分礦山在開(kāi)采過(guò)程中存在資源浪費(fèi)現(xiàn)象，對(duì)一些低品位的炭質(zhì)金礦未能進(jìn)行充分有效的開(kāi)發(fā)利用。同時(shí)，開(kāi)采過(guò)程中的環(huán)境污染問(wèn)題也不容忽視，如廢氣、廢水和廢渣的排放，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成了破壞。如果不加以有效治理，不僅會(huì)影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡，還可能引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。三、炭質(zhì)金礦中炭質(zhì)物的形態(tài)分析3.1固體（元素）碳固體（元素）碳在炭質(zhì)金礦中以多種形態(tài)存在，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)金礦的開(kāi)采和金的提取具有重要影響。不同形態(tài)的固體碳，如石墨、非晶無(wú)定型元素碳和假石墨，各自具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和賦存狀態(tài)，它們?cè)谔抠|(zhì)金礦中的含量、分布以及與其他礦物的相互作用關(guān)系，直接決定了炭質(zhì)物對(duì)金氰化浸出過(guò)程的“劫金”行為。深入研究固體（元素）碳的各種形態(tài)，有助于揭示炭質(zhì)金礦的難處理機(jī)制，為開(kāi)發(fā)高效的預(yù)處理工藝和提金技術(shù)提供理論依據(jù)。3.1.1石墨石墨是碳的一種結(jié)晶形態(tài)，其晶體結(jié)構(gòu)為典型的六邊形層狀。在石墨晶體中，同一層的碳原子通過(guò)sp2雜化形成共價(jià)鍵，每個(gè)碳原子與另外三個(gè)原子以共價(jià)鍵相連，構(gòu)成正六邊形的環(huán)，這些環(huán)相互連接伸展成片層結(jié)構(gòu)，層內(nèi)C-C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm，屬于原子晶體的鍵長(zhǎng)范圍，使得層內(nèi)碳原子結(jié)合緊密。而層與層之間相隔340pm，距離較大，是以范德華力結(jié)合起來(lái)，屬于分子晶體。這種特殊的成鍵方式，使石墨兼具原子晶體、金屬晶體和分子晶體的特性，成為一種混合晶體。從理化性質(zhì)來(lái)看，石墨在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑。它具有出色的耐高溫性，熔點(diǎn)高達(dá)3850±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即便經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量損失也極小，熱膨脹系數(shù)也很低。石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍，其能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槊總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)碳原子仍保留1個(gè)自由電子來(lái)傳輸電荷。它的導(dǎo)熱性超過(guò)鋼、鐵、鉛等金屬材料，且導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，在極高溫度下甚至可成為絕熱體。石墨質(zhì)軟，呈黑灰色，硬度為1-2，有油膩感，可污染紙張，比重為1.9-2.3，比表面積范圍集中在1-20m2/g。在炭質(zhì)金礦中，石墨的賦存狀態(tài)較為多樣。它常以鱗片狀、塊狀或土狀集合體的形式出現(xiàn)。在一些沉積變質(zhì)成因的炭質(zhì)金礦巖系中，石墨分布廣泛，系富含有機(jī)質(zhì)或碳質(zhì)的沉積巖受區(qū)域變質(zhì)作用而成。部分石墨會(huì)與其他礦物共生，如與石英、黃鐵礦等礦物交織在一起，形成復(fù)雜的礦物集合體。石墨的含量和分布對(duì)炭質(zhì)金礦的性質(zhì)和金的提取有著重要影響。一方面，石墨的良好導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，使其在一定程度上影響著金礦的物理和化學(xué)性質(zhì)；另一方面，石墨的存在形式和與金的相對(duì)位置關(guān)系，可能會(huì)干擾金的氰化浸出過(guò)程，若石墨包裹金顆粒，會(huì)阻礙金與氰化物的接觸，降低金的浸出率。3.1.2非晶無(wú)定型元素碳非晶無(wú)定型元素碳，又被稱(chēng)為過(guò)渡態(tài)碳，是碳的同素異形體中的一大類(lèi)。這類(lèi)碳的石墨化晶化程度很低，近似非晶形態(tài)，沒(méi)有特定形狀和周期性的結(jié)構(gòu)規(guī)律。其內(nèi)部原子的排列可從晶態(tài)碳的單質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)理解，主要由碳原子六角形環(huán)狀平面形成的層狀結(jié)構(gòu)晶體構(gòu)成，但晶體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，晶粒微小，總體呈現(xiàn)非晶態(tài)，且含有少量雜質(zhì)。在無(wú)定形碳中，還存在直徑極小的（<30nm）二維石墨層面或三維石墨微晶，在微晶邊緣上有大量不規(guī)則的鍵。例如，呋喃樹(shù)脂經(jīng)緩慢炭化制得的玻璃炭，除含有大量的sp2碳外，還含有不少的sp3碳；用低溫化學(xué)氣相沉積法制得的金剛石薄膜，其中碳原子雖以sp3鍵合為主，但也有少量碳原子以sp2方式互相鍵合。非晶無(wú)定型元素碳具有一些獨(dú)特的性質(zhì)。其C/H原子比大于10，X光衍射圖中的反射線模糊不清。大部分無(wú)定形碳是石墨層型結(jié)構(gòu)的分子碎片大致相互平行地、無(wú)規(guī)則地堆積在一起，形成亂層結(jié)構(gòu)，層間或碎片之間通過(guò)金剛石結(jié)構(gòu)的四面體成鍵方式的碳原子鍵連起來(lái)。當(dāng)這種四面體的碳原子所占比例較多時(shí)，無(wú)定形碳會(huì)比較堅(jiān)硬，如焦炭和玻璃態(tài)碳等。無(wú)定形碳的比表面積較大，通常具有較強(qiáng)的吸附性能。在炭質(zhì)金礦的氰化浸出過(guò)程中，非晶無(wú)定型元素碳對(duì)金氰絡(luò)離子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附特性。這是因?yàn)槠渚哂休^大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠提供大量的吸附位點(diǎn)。而且，無(wú)定形碳表面存在著一些活性基團(tuán)，這些基團(tuán)可以與金氰絡(luò)離子發(fā)生物理吸附或化學(xué)吸附作用。研究表明，當(dāng)?shù)V石中含有少量的無(wú)定形元素碳時(shí)，就會(huì)使得各種濕法浸金無(wú)法正常進(jìn)行或使浸金率大大降低。例如，在某些炭質(zhì)金礦中，無(wú)定形碳的存在導(dǎo)致金氰絡(luò)離子被大量吸附，從而嚴(yán)重影響了金的浸出效果，使得金的提取率顯著下降。3.1.3假石墨假石墨是一種晶體發(fā)育不良的碳質(zhì)物，其結(jié)構(gòu)兼有非晶和石墨兩種構(gòu)造體系。從結(jié)構(gòu)特征來(lái)看，假石墨不像石墨那樣具有規(guī)則的六邊形層狀晶體結(jié)構(gòu)，其晶體排列較為紊亂，存在較多的晶格缺陷和不規(guī)則的原子排列方式。在假石墨中，既有類(lèi)似于石墨的局部有序結(jié)構(gòu)，由碳原子形成的六角形碳網(wǎng)平面在一定程度上存在，但這些平面的堆疊和排列不像石墨那樣規(guī)整有序；又有非晶態(tài)的特征，存在大量不規(guī)則的鍵和原子排列的無(wú)序區(qū)域。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得假石墨的性質(zhì)介于石墨和非晶無(wú)定型元素碳之間。在炭質(zhì)金礦中，假石墨的含量和分布規(guī)律因礦石的成因和地質(zhì)條件而異。在一些沉積型炭質(zhì)金礦中，假石墨的含量相對(duì)較高，這可能與沉積過(guò)程中碳質(zhì)物的沉積環(huán)境和演化歷史有關(guān)。假石墨通常與其他礦物如石英、長(zhǎng)石、黏土礦物等共生，其分布往往受到這些礦物的制約。在某些情況下，假石墨可能會(huì)包裹金顆粒，或者與金顆粒緊密相鄰，從而影響金的氰化浸出過(guò)程。由于假石墨的特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，它對(duì)金氰絡(luò)離子也具有一定的吸附作用，盡管其吸附能力可能不如非晶無(wú)定型元素碳那樣強(qiáng)烈，但在一定程度上也會(huì)干擾金的提取，降低金的浸出率。3.2有機(jī)酸（以腐殖酸為例）在炭質(zhì)金礦中，有機(jī)酸是一類(lèi)重要的碳質(zhì)物，其中腐殖酸具有代表性。腐殖酸廣泛存在于自然界的土壤、河湖海沉積物以及風(fēng)化煤、褐煤、泥炭中，是構(gòu)成土壤和水體中有機(jī)質(zhì)的主要成分。它在炭質(zhì)金礦的形成和金的賦存狀態(tài)中扮演著重要角色，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)金的浸出過(guò)程產(chǎn)生著顯著影響。研究腐殖酸在炭質(zhì)金礦中的相關(guān)特性，對(duì)于深入理解炭質(zhì)金礦的難處理機(jī)制以及開(kāi)發(fā)有效的提金工藝具有重要意義。3.2.1腐殖酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)腐殖酸是一種由芳香族及其多種官能團(tuán)構(gòu)成的高分子有機(jī)酸，主要由C、H、O、N、S等元素組成。工業(yè)上所用腐殖酸多數(shù)是用堿溶酸析的方法從風(fēng)化煤、褐煤和泥煤中提取出來(lái)的。一般認(rèn)為，腐殖酸是一組芳香結(jié)構(gòu)的、性質(zhì)相似的酸性物質(zhì)的復(fù)雜混合物，它的大小約由10個(gè)分子大小的微結(jié)構(gòu)單元組成，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元又是由核、橋、鍵、活性基團(tuán)組成，各種類(lèi)型的腐殖酸普遍存在苯的衍生物，脂肪酸、苯羧酸、酚羧以及它們的衍生物。腐殖酸具有親水性可逆膠體的特性，比重在1.330-1.448之間，通常呈黑色或棕色膠體狀態(tài)，其顏色和比重隨煤化程度的加深而增加。它具有疏松的“海綿狀”結(jié)構(gòu)，這使其產(chǎn)生巨大的表面積（330-340m2/g）和表面能，構(gòu)成了物理吸附的應(yīng)力基礎(chǔ)。由于腐殖酸分子結(jié)構(gòu)中所含的活性基團(tuán)，如羧基（-COOH）、羥基（-OH）、羰基（C=O）和氨基（-NH?）等，能與金屬離子進(jìn)行離子交換、絡(luò)合或螯合反應(yīng)。例如，腐殖酸中的羧基和羥基能夠與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合、螯合反應(yīng)，使土壤中水溶態(tài)和交換態(tài)的重金屬含量降低，這一特性也可能影響其與金離子的相互作用。在與金相互作用的化學(xué)原理方面，腐殖酸的活性基團(tuán)可能與金離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)金以離子形式存在時(shí)，腐殖酸的羧基和羥基等可以提供電子對(duì)，與金離子形成配位鍵，從而發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。腐殖酸巨大的表面積和表面能也使其能夠通過(guò)物理吸附作用吸附金離子。這種物理吸附和化學(xué)絡(luò)合的綜合作用，使得腐殖酸在炭質(zhì)金礦中對(duì)金的行為產(chǎn)生重要影響，可能導(dǎo)致金在礦石中的分布和賦存狀態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)而影響金的浸出過(guò)程。3.2.2腐殖酸在炭質(zhì)金礦中的存在形式腐殖酸在炭質(zhì)金礦中主要以與其他礦物形成復(fù)合體的形式存在。土壤中游離態(tài)的腐殖酸很少，大部分腐殖酸通過(guò)范德華力、氫鍵、靜電吸附等作用形成土壤有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體。在炭質(zhì)金礦中，腐殖酸可能與礦石中的黏土礦物、金屬氧化物等礦物顆粒表面通過(guò)這些作用力相結(jié)合，形成復(fù)雜的礦物-腐殖酸復(fù)合體。這種復(fù)合體的形成會(huì)改變礦物表面的性質(zhì)，影響金與其他礦物的相互作用。例如，腐殖酸與黏土礦物結(jié)合后，可能會(huì)覆蓋黏土礦物表面的部分活性位點(diǎn)，從而改變金在黏土礦物表面的吸附和溶解行為。腐殖酸在炭質(zhì)金礦中的存在對(duì)金浸出有著多方面的影響。從化學(xué)角度來(lái)看，腐殖酸的酸性基團(tuán)會(huì)影響礦漿的pH值，進(jìn)而影響金的溶解平衡。當(dāng)腐殖酸含量較高時(shí)，其釋放的氫離子會(huì)使礦漿的pH值降低，而金的氰化浸出通常在堿性條件下進(jìn)行，pH值的改變可能會(huì)抑制金與氰化物的反應(yīng)，降低金的浸出率。腐殖酸的活性基團(tuán)能夠與金離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。這些絡(luò)合物可能會(huì)阻礙金與氰化物的進(jìn)一步反應(yīng)，使金難以從絡(luò)合物中解離出來(lái)被浸出。從物理角度而言，腐殖酸形成的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體可能會(huì)包裹金顆粒，增加金與氰化物接觸的難度，導(dǎo)致金的浸出速度減慢。在一些炭質(zhì)金礦中，腐殖酸與黏土礦物形成的復(fù)合體包裹了微細(xì)粒的金，使得氰化物難以滲透到金顆粒表面，從而降低了金的浸出效果。3.3長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔?.3.1長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锏慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锸且活?lèi)分子結(jié)構(gòu)中含有較長(zhǎng)碳鏈的有機(jī)化合物，其基本結(jié)構(gòu)單元由碳原子和氫原子通過(guò)共價(jià)鍵連接而成。在長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔镏?，碳原子之間以單鍵、雙鍵或三鍵的形式相互連接，形成直鏈、支鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。直鏈長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锏奶兼湷示€性排列，如正構(gòu)烷烴，其通式為C?H????，其中n表示碳原子的數(shù)目。當(dāng)碳原子數(shù)較多時(shí)，分子鏈會(huì)呈現(xiàn)出一定的柔性，可在空間中自由伸展和彎曲。支鏈長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔飫t在直鏈的基礎(chǔ)上，部分碳原子連接有側(cè)鏈，這些側(cè)鏈的長(zhǎng)度和位置各不相同，導(dǎo)致分子的空間結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。環(huán)狀長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锏奶荚有纬砷]合的環(huán)，常見(jiàn)的有環(huán)烷烴和芳香烴。環(huán)烷烴的環(huán)上碳原子以單鍵相連，如環(huán)己烷；芳香烴則含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，苯環(huán)中的碳原子通過(guò)特殊的共軛π鍵相互連接，使得分子具有較高的穩(wěn)定性。在炭質(zhì)金礦中，長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锏拇嬖谛问捷^為復(fù)雜，它們常與其他礦物或有機(jī)物質(zhì)相互作用，形成復(fù)雜的體系。長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锟赡芪皆诘V物表面，通過(guò)范德華力或化學(xué)鍵與礦物表面的原子或基團(tuán)相結(jié)合。在一些炭質(zhì)金礦中，長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔飼?huì)吸附在石英、黃鐵礦等礦物的表面，改變礦物表面的性質(zhì)。長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔镞€可能與其他有機(jī)物質(zhì)形成共混物或復(fù)合物，這些有機(jī)物質(zhì)包括腐殖酸、蛋白質(zhì)等。它們之間通過(guò)氫鍵、π-π堆積等相互作用，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這種復(fù)雜的存在形式，使得長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔镌谔抠|(zhì)金礦中的行為和作用變得更加多樣化，對(duì)金礦的性質(zhì)和金的提取過(guò)程產(chǎn)生著潛在的影響。3.3.2長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锱c劫金作用的關(guān)系長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔镌谔抠|(zhì)金礦的“劫金”過(guò)程中扮演著獨(dú)特的角色，與“劫金”作用存在著復(fù)雜的關(guān)系。從作用機(jī)制來(lái)看，長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锉旧聿⒉恢苯优cAu(CN)??發(fā)生反應(yīng)，這與固體（元素）碳和有機(jī)酸（如腐殖酸）對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附作用有著本質(zhì)的區(qū)別。研究表明，長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锎蠖啻嬖谟诨钚蕴勘砻?，它們的存在在一定程度上?duì)“劫金”作用起到反作用。這是因?yàn)殚L(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锏拇嬖诳赡軙?huì)占據(jù)活性炭表面的部分活性位點(diǎn)，減少活性炭對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附能力。活性炭表面的活性位點(diǎn)是吸附金氰絡(luò)離子的關(guān)鍵部位，當(dāng)長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锔采w在這些位點(diǎn)上時(shí)，金氰絡(luò)離子與活性炭表面的接觸機(jī)會(huì)減少，從而降低了活性炭對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附量，進(jìn)而減輕了“劫金”現(xiàn)象。在實(shí)際的炭質(zhì)金礦體系中，長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锱c其他碳質(zhì)物（如固體碳和有機(jī)酸）共同存在，它們之間會(huì)發(fā)生相互作用，這種相互作用會(huì)進(jìn)一步影響“劫金”過(guò)程。長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锱c腐殖酸可能會(huì)通過(guò)氫鍵、范德華力等相互作用形成復(fù)合物。這種復(fù)合物的形成可能會(huì)改變腐殖酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而影響腐殖酸對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附能力。如果長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锱c腐殖酸形成的復(fù)合物使得腐殖酸的活性基團(tuán)被包裹或屏蔽，那么腐殖酸與金氰絡(luò)離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的能力就會(huì)降低，進(jìn)而減輕“劫金”作用。長(zhǎng)鍵碳?xì)浠衔锱c固體碳之間也可能存在相互作用，如物理吸附或在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些相互作用也會(huì)對(duì)固體碳的“劫金”行為產(chǎn)生影響，改變金在炭質(zhì)金礦中的遷移和富集規(guī)律。四、炭質(zhì)物的劫金作用研究4.1劫金現(xiàn)象的定義與表現(xiàn)在炭質(zhì)金礦的氰化浸出過(guò)程中，“劫金”現(xiàn)象是指由于炭質(zhì)物的存在，導(dǎo)致金的提取率顯著降低的一種特殊現(xiàn)象。其本質(zhì)是炭質(zhì)物對(duì)氰化溶解金的強(qiáng)烈吸附作用，使得已溶解的金氰絡(luò)離子被炭質(zhì)物吸附，無(wú)法順利地被后續(xù)工藝回收，從而嚴(yán)重影響了金的浸出效率。這種現(xiàn)象在炭質(zhì)金礦的處理中極為常見(jiàn)，是制約炭質(zhì)金礦高效開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵因素之一。從宏觀表現(xiàn)來(lái)看，“劫金”現(xiàn)象最直觀的體現(xiàn)就是金的浸出率明顯下降。當(dāng)?shù)V石中含有一定量的炭質(zhì)物時(shí)，采用常規(guī)的氰化浸出工藝，金的浸出率會(huì)遠(yuǎn)低于理論值。例如，劉升明對(duì)某碳質(zhì)金礦礦石（Au含量為5.68×10??，碳質(zhì)含量達(dá)到12%）采用常規(guī)全泥氰化浸出工藝，金浸出率僅為33.63%，而正常情況下，對(duì)于該品位的金礦，若不存在炭質(zhì)物的影響，金浸出率應(yīng)遠(yuǎn)高于此數(shù)值。林仲華等在處理甘肅某碳質(zhì)金礦（Au含量為6.08×10??，總C含量為1.10%，有機(jī)C含量為0.86%）時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)原礦直接進(jìn)行氰化浸出時(shí)金的浸出率只有21.22%。這些實(shí)際案例充分表明，在炭質(zhì)物的作用下，金的浸出過(guò)程受到了嚴(yán)重阻礙，大量的金被“劫持”在礦石中，無(wú)法被有效提取。在氰化浸出過(guò)程中，還可以觀察到溶液中金氰絡(luò)離子濃度的異常變化。隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液中金氰絡(luò)離子的濃度并沒(méi)有按照正常的氰化浸出規(guī)律逐漸增加，而是在達(dá)到一定濃度后迅速下降。這是因?yàn)樘抠|(zhì)物表面具有豐富的活性位點(diǎn)，能夠快速吸附金氰絡(luò)離子，使溶液中的金氰絡(luò)離子濃度降低。而且，炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附具有選擇性，優(yōu)先吸附金氰絡(luò)離子，而對(duì)其他離子的吸附相對(duì)較弱，這進(jìn)一步加劇了金的損失。在一些實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)監(jiān)測(cè)溶液中金氰絡(luò)離子的濃度變化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入炭質(zhì)物后，溶液中金氰絡(luò)離子的濃度在短時(shí)間內(nèi)急劇下降，而其他離子的濃度變化相對(duì)較小，這充分證明了炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的選擇性吸附作用?！敖俳稹爆F(xiàn)象還會(huì)導(dǎo)致金在浸出渣中的含量增加。由于炭質(zhì)物吸附了大量的金氰絡(luò)離子，使得這些金無(wú)法被浸出到溶液中，最終殘留在浸出渣中。對(duì)浸出渣進(jìn)行分析時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)其中的金含量明顯高于正常情況下的浸出渣。通過(guò)對(duì)浸出渣的顯微鏡觀察和化學(xué)分析，能夠直觀地看到炭質(zhì)物與金的緊密結(jié)合，以及金在浸出渣中的分布情況。在一些炭質(zhì)金礦的浸出渣中，發(fā)現(xiàn)金顆粒被炭質(zhì)物包裹，形成了難以解離的復(fù)合物，這使得金的回收變得更加困難?！敖俳稹爆F(xiàn)象還會(huì)對(duì)氰化浸出過(guò)程的動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響。正常情況下，金的氰化浸出過(guò)程符合一定的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，浸出速率會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸趨于穩(wěn)定。但在存在“劫金”現(xiàn)象的情況下，浸出速率會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，甚至在后期出現(xiàn)急劇下降的情況。這是因?yàn)樘抠|(zhì)物的吸附作用改變了金氰絡(luò)離子在溶液中的擴(kuò)散和反應(yīng)速率，使得浸出過(guò)程變得復(fù)雜多變。在一些實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)測(cè)定不同時(shí)間點(diǎn)的金浸出率，繪制浸出動(dòng)力學(xué)曲線，發(fā)現(xiàn)存在“劫金”現(xiàn)象時(shí)，曲線的斜率和形狀與正常情況有明顯差異，這表明“劫金”現(xiàn)象對(duì)氰化浸出的動(dòng)力學(xué)過(guò)程產(chǎn)生了顯著的干擾。四、炭質(zhì)物的劫金作用研究4.2劫金作用的影響因素4.2.1炭質(zhì)物含量的影響炭質(zhì)物含量是影響“劫金”作用的關(guān)鍵因素之一，其與“劫金”作用之間存在著緊密的量化關(guān)系。當(dāng)炭質(zhì)金礦中炭質(zhì)物含量較低時(shí)，“劫金”現(xiàn)象相對(duì)較弱，金的浸出率受影響程度較小。隨著炭質(zhì)物含量的逐漸增加，“劫金”作用會(huì)顯著增強(qiáng)，金的浸出率會(huì)急劇下降。有研究表明，當(dāng)?shù)V石中有機(jī)碳含量從0.2%增加到1%時(shí)，金的浸出率可能會(huì)從80%下降到40%以下。這是因?yàn)殡S著炭質(zhì)物含量的增多，其提供的吸附位點(diǎn)也相應(yīng)增加，更多的金氰絡(luò)離子被吸附，從而導(dǎo)致金的損失加劇。為了更直觀地展示炭質(zhì)物含量與金浸出率之間的關(guān)系，我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制相關(guān)曲線。以某炭質(zhì)金礦為例，在其他條件相同的情況下，改變炭質(zhì)物的含量，進(jìn)行一系列氰化浸出實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果如圖1所示。從圖中可以清晰地看出，隨著炭質(zhì)物含量的上升，金浸出率呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，二者之間存在著近似線性的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這種量化關(guān)系的建立，為我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中評(píng)估炭質(zhì)金礦的可處理性提供了重要依據(jù)。當(dāng)我們獲取到礦石中炭質(zhì)物的含量時(shí)，就可以初步預(yù)測(cè)金的浸出率，從而為選擇合適的處理工藝提供參考。[此處插入炭質(zhì)物含量與金浸出率關(guān)系圖]在實(shí)際的炭質(zhì)金礦開(kāi)采和選礦過(guò)程中，炭質(zhì)物含量的變化會(huì)對(duì)工藝流程產(chǎn)生顯著影響。如果炭質(zhì)物含量較低，可能只需采用簡(jiǎn)單的預(yù)處理工藝，如輕微的氧化處理，就可以在一定程度上減輕“劫金”作用，提高金的浸出率。但當(dāng)炭質(zhì)物含量較高時(shí)，就需要采用更為復(fù)雜和高效的預(yù)處理工藝，如高溫焙燒、深度化學(xué)氧化等，以徹底消除炭質(zhì)物的“劫金”活性。這不僅增加了處理成本，還對(duì)工藝設(shè)備和操作條件提出了更高的要求。在某高炭質(zhì)金礦的處理中，由于炭質(zhì)物含量高達(dá)15%，常規(guī)的預(yù)處理工藝無(wú)法有效解決“劫金”問(wèn)題，最終采用了高溫焙燒結(jié)合化學(xué)氧化的聯(lián)合預(yù)處理工藝，雖然提高了金的浸出率，但處理成本也大幅增加。4.2.2炭質(zhì)物活性的影響炭質(zhì)物活性對(duì)“劫金”作用有著至關(guān)重要的影響，其活性的高低直接決定了“劫金”能力的強(qiáng)弱。炭質(zhì)物的活性主要與其物質(zhì)組成、晶體結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)等因素密切相關(guān)。不同類(lèi)型的炭質(zhì)物，其活性存在顯著差異。非晶無(wú)定型元素碳由于其特殊的結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積和豐富的活性位點(diǎn)，因此對(duì)金氰絡(luò)離子具有很強(qiáng)的吸附能力，表現(xiàn)出較高的活性。而石墨雖然也能吸附金氰絡(luò)離子，但其晶體結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，活性位點(diǎn)相對(duì)較少，活性相對(duì)較低。從晶體結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，非晶無(wú)定型元素碳的晶體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，存在大量的晶格缺陷和不飽和鍵，這些缺陷和鍵使得其表面具有較高的化學(xué)活性，能夠與金氰絡(luò)離子發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。而石墨的晶體結(jié)構(gòu)為規(guī)則的六邊形層狀，層間作用力較弱，不利于金氰絡(luò)離子的吸附和固定，因此活性較低。從表面性質(zhì)方面分析，非晶無(wú)定型元素碳的表面通常含有較多的含氧官能團(tuán)，如羥基、羧基等，這些官能團(tuán)能夠與金氰絡(luò)離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵，從而增強(qiáng)了其對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附能力。而石墨的表面相對(duì)較為惰性，含氧官能團(tuán)較少，與金氰絡(luò)離子的相互作用較弱。提高或降低炭質(zhì)物活性的方法對(duì)于調(diào)控“劫金”作用具有重要意義。在降低炭質(zhì)物活性方面，焙燒是一種常用的方法。通過(guò)高溫焙燒，炭質(zhì)物中的有機(jī)成分會(huì)被氧化分解，表面的活性位點(diǎn)被破壞，從而降低其吸附金氰絡(luò)離子的能力。在某炭質(zhì)金礦的預(yù)處理中，采用700℃的高溫焙燒，使炭質(zhì)物的活性顯著降低，金的浸出率從原來(lái)的30%提高到了60%?；瘜W(xué)改性也是一種有效的方法。通過(guò)使用化學(xué)試劑對(duì)炭質(zhì)物進(jìn)行處理，改變其表面性質(zhì)，減少活性位點(diǎn)的數(shù)量。利用酸或堿溶液對(duì)炭質(zhì)物進(jìn)行浸泡，能夠去除表面的部分雜質(zhì)和活性官能團(tuán)，從而降低其活性。在提高炭質(zhì)物活性方面，表面修飾是一種可行的方法。通過(guò)在炭質(zhì)物表面引入特定的官能團(tuán)，增加其對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附能力。利用化學(xué)接枝的方法，在炭質(zhì)物表面引入氨基、巰基等官能團(tuán)，這些官能團(tuán)能夠與金氰絡(luò)離子形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而提高炭質(zhì)物的活性。在某些特殊的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)表面修飾后的炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附量提高了50%以上。熱處理也是一種提高活性的方法。在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下對(duì)炭質(zhì)物進(jìn)行熱處理，能夠改變其晶體結(jié)構(gòu)，增加晶格缺陷，從而提高其活性。但需要注意的是，提高炭質(zhì)物活性的方法在實(shí)際應(yīng)用中需要謹(jǐn)慎考慮，因?yàn)檫@可能會(huì)加劇“劫金”作用，降低金的浸出率。4.2.3金礦其他成分的協(xié)同影響在炭質(zhì)金礦中，除了炭質(zhì)物外，其他成分如綠泥石、黃銅礦等與炭質(zhì)物之間存在著復(fù)雜的協(xié)同作用，這些協(xié)同作用對(duì)金浸出過(guò)程產(chǎn)生著重要影響。綠泥石是一種常見(jiàn)的層狀硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)中含有大量的硅氧四面體和鋁氧八面體，具有較大的比表面積和表面電荷。在炭質(zhì)金礦中，綠泥石與炭質(zhì)物可能會(huì)通過(guò)靜電作用、氫鍵作用等相互結(jié)合，形成復(fù)合礦物。這種復(fù)合礦物的形成會(huì)改變綠泥石和炭質(zhì)物的表面性質(zhì)，進(jìn)而影響金的浸出。綠泥石表面的負(fù)電荷可能會(huì)吸引金氰絡(luò)離子，而炭質(zhì)物的存在可能會(huì)增強(qiáng)這種吸附作用，導(dǎo)致更多的金氰絡(luò)離子被固定在復(fù)合礦物表面，從而降低金的浸出率。黃銅礦是一種銅鐵硫化物礦物，其在氰化浸出過(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一系列的離子和化合物。這些產(chǎn)物可能會(huì)與炭質(zhì)物和金氰絡(luò)離子發(fā)生相互作用，影響金的浸出。黃銅礦在氰化物溶液中會(huì)溶解產(chǎn)生銅離子和鐵離子，銅離子能夠與金氰絡(luò)離子發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，占據(jù)炭質(zhì)物表面的部分活性位點(diǎn)，從而減少金氰絡(luò)離子的吸附量。而鐵離子則可能會(huì)與氰化物反應(yīng)，消耗溶液中的氰根離子，降低氰化浸出的效果。黃銅礦的氧化產(chǎn)物還可能會(huì)與炭質(zhì)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變炭質(zhì)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，進(jìn)一步影響“劫金”作用。為了深入研究這些成分之間的協(xié)同作用，許多學(xué)者進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。有研究通過(guò)添加不同含量的綠泥石和黃銅礦到炭質(zhì)金礦中，觀察金浸出率的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)綠泥石和黃銅礦與炭質(zhì)物共同存在時(shí)，金浸出率的下降幅度明顯大于單獨(dú)存在時(shí)。這充分說(shuō)明了它們之間存在著協(xié)同“劫金”的作用。還有研究利用先進(jìn)的分析技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜（XPS）等，對(duì)復(fù)合礦物的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行了分析，從微觀層面揭示了它們之間的相互作用機(jī)制。通過(guò)SEM觀察發(fā)現(xiàn)，綠泥石和炭質(zhì)物緊密結(jié)合在一起，形成了復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)；XPS分析則確定了復(fù)合礦物表面元素的化學(xué)狀態(tài)和化學(xué)鍵的形成情況，為解釋協(xié)同作用提供了有力的證據(jù)。4.3劫金作用的機(jī)理探討4.3.1物理吸附作用炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的物理吸附過(guò)程是“劫金”作用的重要機(jī)制之一。從物理吸附的原理來(lái)看，其主要基于分子間的范德華力。范德華力是一種存在于分子之間的較弱的相互作用力，包括取向力、誘導(dǎo)力和色散力。在炭質(zhì)物與金氰絡(luò)離子的體系中，當(dāng)金氰絡(luò)離子靠近炭質(zhì)物表面時(shí)，由于炭質(zhì)物表面原子的電子云分布不均勻，會(huì)與金氰絡(luò)離子之間產(chǎn)生色散力，這種力使得金氰絡(luò)離子被吸引到炭質(zhì)物表面。影響物理吸附的因素眾多，炭質(zhì)物的比表面積是一個(gè)關(guān)鍵因素。比表面積越大，炭質(zhì)物表面可供吸附的位點(diǎn)就越多，能夠吸附的金氰絡(luò)離子數(shù)量也就越多。非晶無(wú)定型元素碳具有較大的比表面積，其內(nèi)部存在大量的微孔和介孔結(jié)構(gòu)，這些孔隙增加了碳質(zhì)物的比表面積，使其對(duì)金氰絡(luò)離子具有很強(qiáng)的吸附能力。溫度也會(huì)對(duì)物理吸附產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，金氰絡(luò)離子在溶液中的擴(kuò)散速度加快，更容易與炭質(zhì)物表面接觸，從而在一定程度上會(huì)增加吸附速率。但溫度過(guò)高時(shí)，物理吸附是一個(gè)放熱過(guò)程，根據(jù)勒夏特列原理，溫度升高會(huì)使吸附平衡向解吸方向移動(dòng)，導(dǎo)致吸附量降低。溶液的pH值對(duì)物理吸附也有重要影響。在不同的pH值條件下，炭質(zhì)物表面的電荷性質(zhì)和金氰絡(luò)離子的存在形式都會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)溶液呈酸性時(shí)，炭質(zhì)物表面可能會(huì)吸附氫離子而帶正電，這會(huì)影響金氰絡(luò)離子與炭質(zhì)物表面的靜電作用，從而改變吸附效果。金氰絡(luò)離子在不同pH值下的穩(wěn)定性也不同，這也會(huì)間接影響其被炭質(zhì)物吸附的能力。在實(shí)際的炭質(zhì)金礦氰化浸出過(guò)程中，這些因素相互作用，共同影響著炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的物理吸附作用，進(jìn)而影響“劫金”效果和金的浸出率。4.3.2化學(xué)絡(luò)合作用有機(jī)酸與金形成絡(luò)合物的化學(xué)過(guò)程是“劫金”作用的另一個(gè)重要機(jī)理。以腐殖酸為例，腐殖酸是一種高分子有機(jī)酸，其分子結(jié)構(gòu)中含有多種活性基團(tuán)，如羧基（-COOH）、羥基（-OH）、羰基（C=O）等。這些活性基團(tuán)具有較強(qiáng)的配位能力，能夠與金離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。當(dāng)金在氰化浸出過(guò)程中以離子形式存在時(shí)，腐殖酸的羧基中的氧原子可以提供孤對(duì)電子，與金離子形成配位鍵，從而形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。羥基和羰基等活性基團(tuán)也可能參與絡(luò)合反應(yīng)，通過(guò)不同的配位方式與金離子結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)絡(luò)合物的穩(wěn)定性。這種化學(xué)絡(luò)合作用對(duì)金浸出產(chǎn)生阻礙的機(jī)制較為復(fù)雜。腐殖酸與金形成的絡(luò)合物穩(wěn)定性較高，使得金難以從絡(luò)合物中解離出來(lái)，無(wú)法與氰化物進(jìn)一步反應(yīng)生成金氰絡(luò)離子，從而降低了金的浸出率。由于絡(luò)合物的形成，金在溶液中的存在形式發(fā)生了改變，其在溶液中的擴(kuò)散行為和反應(yīng)活性也會(huì)受到影響。絡(luò)合物的體積通常比金離子大，這會(huì)增加其在溶液中的擴(kuò)散阻力，使得金離子難以到達(dá)浸出劑的作用位點(diǎn)，從而阻礙了金的浸出過(guò)程。而且，腐殖酸與金形成絡(luò)合物后，會(huì)占據(jù)溶液中的部分空間，減少了金離子與氰化物的有效碰撞機(jī)會(huì)，進(jìn)一步抑制了金的浸出反應(yīng)。在一些含有較高腐殖酸含量的炭質(zhì)金礦中，由于腐殖酸與金的強(qiáng)烈絡(luò)合作用，使得金的浸出變得極為困難，即使采用較高濃度的氰化物和較長(zhǎng)的浸出時(shí)間，金的浸出率仍然很低。五、案例分析5.1案例一：某典型炭質(zhì)金礦的詳細(xì)研究某典型炭質(zhì)金礦位于我國(guó)西南地區(qū)，處于一個(gè)大型的褶皺構(gòu)造帶內(nèi)，該區(qū)域經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)。從地層分布來(lái)看，礦區(qū)主要出露的地層為寒武系的一套淺變質(zhì)巖系，包括炭質(zhì)板巖、粉砂巖和石英巖等，這些地層為金礦的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。構(gòu)造方面，礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有北東向和北西向兩組斷裂，它們相互交錯(cuò)，控制了金礦體的分布和形態(tài)。巖漿活動(dòng)對(duì)金礦的形成也起到了重要作用，區(qū)內(nèi)有少量的中酸性侵入巖脈穿插，這些巖漿巖的侵入帶來(lái)了大量的熱液和礦物質(zhì)，促進(jìn)了金元素的活化、遷移和富集。該炭質(zhì)金礦的礦石類(lèi)型主要為含碳硫化物型金礦石，礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等，它們是金的主要載體礦物。脈石礦物則以石英、長(zhǎng)石、綠泥石和黏土礦物為主。金在礦石中的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜，主要以微細(xì)粒包裹金和裂隙金的形式存在。大部分金顆粒粒徑小于0.074mm，其中微細(xì)粒包裹金主要被黃鐵礦、毒砂等硫化物礦物包裹，這使得金在提取過(guò)程中難以解離；裂隙金則充填在礦物的裂隙中，與其他礦物相互交織。礦石中碳質(zhì)物含量較高，總碳含量達(dá)到3.5%，其中有機(jī)碳含量為2.2%，無(wú)機(jī)碳（主要為石墨）含量為1.3%。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）和高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）對(duì)碳質(zhì)物的微觀形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)石墨呈鱗片狀，片層之間相互堆疊，具有典型的層狀晶體結(jié)構(gòu)特征，其片層厚度在幾十納米到幾百納米之間，片徑大小不一，從幾微米到幾十微米不等。非晶無(wú)定型元素碳則呈現(xiàn)出不規(guī)則的塊狀或顆粒狀，表面粗糙，內(nèi)部存在大量的微孔和介孔結(jié)構(gòu)，這些孔隙大小分布不均，從幾納米到幾十納米都有。假石墨的結(jié)構(gòu)較為特殊，既有類(lèi)似石墨的局部有序的碳網(wǎng)平面，又有大量的無(wú)序區(qū)域，其晶體發(fā)育不完善，存在較多的晶格缺陷。運(yùn)用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）對(duì)碳質(zhì)物的化學(xué)組成進(jìn)行分析，結(jié)果表明，非晶無(wú)定型元素碳表面含有較多的含氧官能團(tuán)，如羥基（-OH）、羧基（-COOH）和羰基（C=O）等，這些官能團(tuán)的存在使得非晶無(wú)定型元素碳具有較高的化學(xué)活性。石墨表面的官能團(tuán)相對(duì)較少，化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定。假石墨的表面化學(xué)組成介于石墨和非晶無(wú)定型元素碳之間，含有一定量的活性官能團(tuán)。在氰化浸出實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)直接對(duì)原礦進(jìn)行氰化浸出時(shí)，金的浸出率僅為25.6%。隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液中金氰絡(luò)離子的濃度在初期迅速上升，但在24小時(shí)后逐漸下降，這表明碳質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子產(chǎn)生了強(qiáng)烈的吸附作用，導(dǎo)致金的浸出受到阻礙。對(duì)浸出渣進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，渣中的金含量較高，達(dá)到了3.5×10??，且通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，渣中的碳質(zhì)物表面吸附了大量的金顆粒，進(jìn)一步證實(shí)了“劫金”現(xiàn)象的存在。為了解決該炭質(zhì)金礦的“劫金”問(wèn)題，提高金的浸出率，研究人員采用了焙燒氧化法進(jìn)行預(yù)處理。在焙燒過(guò)程中，將礦石在650℃的高溫下焙燒2小時(shí)，通入充足的空氣，使碳質(zhì)物充分氧化分解。焙燒后的礦石再進(jìn)行氰化浸出，結(jié)果顯示，金的浸出率提高到了75.8%。這是因?yàn)楸簾趸茐牧颂假|(zhì)物的結(jié)構(gòu)，使其失去了對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附活性，同時(shí)也使載金硫化物礦物發(fā)生分解，金顆粒得以暴露，從而有利于氰化浸出。通過(guò)對(duì)該典型炭質(zhì)金礦的詳細(xì)研究，我們可以得出以下結(jié)論：該金礦的地質(zhì)背景復(fù)雜，礦石中碳質(zhì)物含量較高，且以多種形態(tài)存在，對(duì)金的氰化浸出產(chǎn)生了嚴(yán)重的“劫金”作用。通過(guò)采用焙燒氧化法進(jìn)行預(yù)處理，能夠有效地消除碳質(zhì)物的“劫金”活性，提高金的浸出率。這一案例為其他類(lèi)似炭質(zhì)金礦的處理提供了重要的參考依據(jù)，也進(jìn)一步驗(yàn)證了研究炭質(zhì)物形態(tài)及其劫金作用對(duì)于炭質(zhì)金礦開(kāi)發(fā)利用的重要性。5.2案例二：不同處理方法對(duì)炭質(zhì)金礦的影響對(duì)比選取了三個(gè)不同地區(qū)的炭質(zhì)金礦，分別為A礦、B礦和C礦，對(duì)其采用不同的處理方法進(jìn)行對(duì)比研究。這三個(gè)金礦的基本性質(zhì)存在一定差異，A礦的碳質(zhì)物含量較高，達(dá)到5%，其中有機(jī)碳含量為3%，主要的碳質(zhì)物形態(tài)為非晶無(wú)定型元素碳和腐殖酸；B礦的碳質(zhì)物含量相對(duì)較低，為2%，但碳質(zhì)物活性較高，以石墨和假石墨為主；C礦的碳質(zhì)物含量為3%，且礦石中含有較多的綠泥石和黃銅礦，與碳質(zhì)物存在協(xié)同“劫金”作用。對(duì)這三個(gè)金礦分別采用了焙燒氧化法、微波焙燒法、化學(xué)氧化法和生物氧化法進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行氰化浸出，對(duì)比不同處理方法下金的浸出率、處理成本和環(huán)境影響等指標(biāo)。處理方法金礦A金礦B金礦C焙燒氧化法金浸出率78%，處理成本較高，產(chǎn)生大量含硫、砷等有害氣體，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重金浸出率82%，處理成本較高，產(chǎn)生有害氣體，污染環(huán)境金浸出率75%，處理成本較高，有害氣體排放多，污染環(huán)境微波焙燒法金浸出率85%，處理成本高，設(shè)備投資大，能耗相對(duì)較低，幾乎無(wú)有害氣體排放金浸出率88%，處理成本高，設(shè)備投資大，能耗低，環(huán)境友好金浸出率83%，處理成本高，設(shè)備投資大，能耗低，環(huán)境影響小化學(xué)氧化法金浸出率70%，處理成本較高，氧化劑成本高，反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生少量二次污染金浸出率75%，處理成本較高，氧化劑成本高，有二次污染金浸出率68%，處理成本較高，氧化劑成本高，二次污染較嚴(yán)重生物氧化法金浸出率65%，處理成本低，微生物培養(yǎng)成本低，處理時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境條件要求苛刻金浸出率70%，處理成本低，微生物培養(yǎng)成本低，處理時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)境條件要求高金浸出率62%，處理成本低，微生物培養(yǎng)成本低，處理時(shí)間長(zhǎng)，受協(xié)同作用影響大從金浸出率來(lái)看，微波焙燒法在三個(gè)金礦的處理中都表現(xiàn)出較高的金浸出率，分別達(dá)到85%、88%和83%，這是因?yàn)槲⒉軌蚩焖偌訜崽假|(zhì)物，使其迅速氧化分解，有效消除“劫金”活性，同時(shí)對(duì)載金礦物的破壞較小，有利于金的暴露和浸出。焙燒氧化法的金浸出率也較高，在75%-82%之間，但由于其產(chǎn)生大量有害氣體，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，且處理成本較高，限制了其廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)氧化法的金浸出率相對(duì)較低，在68%-75%之間，這是因?yàn)榛瘜W(xué)氧化難以完全破壞碳質(zhì)物的結(jié)構(gòu)，部分碳質(zhì)物仍具有“劫金”活性，且氧化劑成本較高，增加了處理成本，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的二次污染也需要進(jìn)一步處理。生物氧化法的金浸出率最低，在62%-70%之間，主要是因?yàn)樯镅趸俣容^慢，處理時(shí)間長(zhǎng)，且對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制，特別是對(duì)于含有其他成分協(xié)同“劫金”的C礦，生物氧化法的效果更差。從處理成本角度分析，焙燒氧化法和微波焙燒法的設(shè)備投資和能耗較高，導(dǎo)致處理成本較高?；瘜W(xué)氧化法的氧化劑成本較高，也使得處理成本居高不下。而生物氧化法雖然微生物培養(yǎng)成本低，但由于處理時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備占用時(shí)間久，綜合成本也不低。在環(huán)境影響方面，焙燒氧化法產(chǎn)生大量含硫、砷等有害氣體，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染；化學(xué)氧化法產(chǎn)生少量二次污染，需要進(jìn)行后續(xù)處理；生物氧化法雖然相對(duì)環(huán)保，但處理時(shí)間長(zhǎng)，可能會(huì)占用大量土地資源，且對(duì)環(huán)境條件要求高，一旦條件控制不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致微生物死亡，影響處理效果。微波焙燒法幾乎無(wú)有害氣體排放，對(duì)環(huán)境影響較小。通過(guò)對(duì)這三個(gè)炭質(zhì)金礦不同處理方法的對(duì)比分析，可以得出以下結(jié)論：微波焙燒法在金浸出率和環(huán)境友好性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但處理成本較高，適用于對(duì)金浸出率要求高、經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)且對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格的企業(yè)。焙燒氧化法雖然金浸出率較高，但環(huán)境污染嚴(yán)重，適用于對(duì)環(huán)境要求較低、處理成本敏感且礦石中碳質(zhì)物含量較高的情況?；瘜W(xué)氧化法和生物氧化法各有優(yōu)缺點(diǎn)，化學(xué)氧化法適用于碳質(zhì)物活性較低、對(duì)金浸出率要求不是特別高的礦石；生物氧化法適用于對(duì)環(huán)境要求極高、處理成本較低且對(duì)處理時(shí)間要求不嚴(yán)格的情況。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)炭質(zhì)金礦的具體性質(zhì)、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和環(huán)境要求等因素，綜合選擇合適的處理方法，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的最大化。六、減少劫金作用的方法與技術(shù)6.1預(yù)處理方法6.1.1焙燒氧化法傳統(tǒng)焙燒法是預(yù)處理難處理金礦的主要方法之一，其原理基于金礦中的黃鐵礦、砷黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、有機(jī)碳等載金礦物在高溫條件下發(fā)生氧化焙燒反應(yīng)。在高溫和充足氧氣的作用下，這些載金礦物被分解，有害雜質(zhì)如砷、硫、銻、有機(jī)碳等被全部或部分除去，金顆粒得以暴露出來(lái)，同時(shí)形成多孔狀焙砂。這種多孔結(jié)構(gòu)增加了金與氰化物的接觸面積，有利于隨后氰化物浸金過(guò)程的進(jìn)行。傳統(tǒng)焙燒法通常在回轉(zhuǎn)窯或平底式焙燒爐內(nèi)進(jìn)行空氣焙燒。根據(jù)原料中砷和硫含量的高低，可采用一段或兩段焙燒工藝。當(dāng)原料中含砷和硫較低時(shí)，采用一段氧化焙燒，焙燒溫度一般控制在650-750℃。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，載金礦物能夠充分氧化分解，金顆粒得以有效暴露。當(dāng)原料中含砷和硫較高時(shí)，為了更好地脫除砷和硫，采用兩段氧化焙燒。第一段在較低溫度下（450-550℃），在弱氧化性或中性氣氛中進(jìn)行焙燒脫砷。在這個(gè)階段，砷黃鐵礦等含砷礦物在特定的溫度和氣氛條件下，將砷以揮發(fā)態(tài)的形式脫除，同時(shí)盡量減少其他礦物的過(guò)度氧化。第二段在較高溫度下（650-750℃），在強(qiáng)氧化氣氛中進(jìn)行焙燒脫硫和脫碳。此時(shí)，剩余的硫化物和碳質(zhì)物在高溫強(qiáng)氧化氣氛下被徹底氧化分解，形成多孔狀的焙砂，為后續(xù)的氰化浸出創(chuàng)造良好條件。傳統(tǒng)焙燒法具有工藝成熟、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)外得到了較為廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)湖南湘西黃金洞金礦，工業(yè)上采用回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒法處理含砷硫化物金精礦進(jìn)行脫砷和脫硫，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但該方法也存在明顯的缺點(diǎn)，在焙燒過(guò)程中會(huì)釋放出大量含硫、砷和銻等有害氣體，如二氧化硫、三氧化二砷等，這些氣體如果未經(jīng)有效處理直接排放，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危害人體健康和生態(tài)平衡。為了克服傳統(tǒng)焙燒法的缺點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展了富氧焙燒和固化焙燒等新工藝。富氧焙燒法是在焙燒過(guò)程中通入氧氣進(jìn)行焙燒。與空氣焙燒法相比，富氧焙燒具有諸多優(yōu)勢(shì)。由于氧氣濃度的提高，強(qiáng)化和縮短了焙燒過(guò)程，使反應(yīng)更加迅速和徹底。能為硫酸廠產(chǎn)出制酸用的高濃度SO?煙氣，顯著降低了煙氣量，從而減少了煙氣對(duì)環(huán)境的污染。富氧環(huán)境使得氧化反應(yīng)更加充分，產(chǎn)出的焙砂質(zhì)量更高，有利于金的浸出。但富氧焙燒也存在一些問(wèn)題，為了獲得氧氣，需要配備制氧機(jī)，這增加了設(shè)備投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，使得生產(chǎn)成本上升。固化焙燒法是利用礦石原料中的碳酸鹽或者添加適量的鈣鹽或鈉鹽，使礦石中的有害雜質(zhì)砷和硫在焙燒過(guò)程中大部分轉(zhuǎn)變成不揮發(fā)的砷酸鹽和硫酸鹽而固定于焙砂中。添加鈣鹽（如石灰）固化焙燒工藝，采用石灰制粒固化焙燒處理難浸金礦取得成功，已在美國(guó)Crotez金礦和Syama金礦獲得應(yīng)用。這種方法降低了排放煙氣中的As?O?和SO?濃度，有利于環(huán)境保護(hù)。根據(jù)固化的目的不同，又可分為固砷脫硫焙燒和固砷硫焙燒兩種。前者是將砷固定于焙砂內(nèi)，而硫氧化揮發(fā)成SO?制酸；后者是將砷和硫都固定于焙砂中。添加鈉鹽（如Na?CO?、NaHCO?）固化焙燒時(shí)，能獲得孔隙多的焙砂，有利于金的浸出；但固定劑的成本高，焙砂中形成的砷酸鹽溶解后需要進(jìn)行中和沉淀二次處理，該法目前尚處于試驗(yàn)研究階段。6.1.2微波焙燒法微波焙燒法是一種基于微波加熱原理的新型預(yù)處理方法。微波是一種頻率在300MHz-300GHz之間，即波長(zhǎng)在100cm-1mm之間的電磁波。與傳統(tǒng)的加熱方式不同，微波加熱是通過(guò)微波在物料內(nèi)部的能量消耗直接加熱物料，而不是通過(guò)熱傳導(dǎo)從外部傳遞熱量。這種加熱方式具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，微波能夠進(jìn)行選擇性加熱，不同的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力不同，碳是一種非常好的微波吸收物質(zhì)，在微波場(chǎng)中可以在很短的時(shí)間內(nèi)被加熱并氧化。在處理炭質(zhì)金礦時(shí)，微波焙燒法的原理是利用微波對(duì)碳質(zhì)物的選擇性加熱作用，使碳質(zhì)物迅速升溫并發(fā)生氧化反應(yīng)。由于微波能夠深入物料內(nèi)部，使得碳質(zhì)物在短時(shí)間內(nèi)被均勻加熱，避免了傳統(tǒng)加熱方式可能導(dǎo)致的局部過(guò)熱或加熱不均勻的問(wèn)題。這種快速而均勻的加熱過(guò)程能夠有效地破壞碳質(zhì)物的結(jié)構(gòu)，使其失去對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附活性，從而消除“劫金”作用。微波加熱還能夠促進(jìn)載金礦物的分解，使金顆粒更易暴露出來(lái)，有利于后續(xù)的氰化浸出。微波焙燒法在處理炭質(zhì)金礦中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。處理時(shí)間短，傳統(tǒng)的焙燒方法通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成焙燒過(guò)程，而微波焙燒可以在幾分鐘甚至更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的焙燒效果。這不僅提高了生產(chǎn)效率，還減少了能源的消耗。金回收率高，通過(guò)微波焙燒預(yù)處理，能夠有效地消除碳質(zhì)物的“劫金”作用，提高金的浸出率。加拿大EMR公司開(kāi)展的微波處理碳質(zhì)金礦試驗(yàn)性示范研究表明，該方法處理每噸礦石的能耗僅為15kW?h，金的回收率超過(guò)95%。微波焙燒過(guò)程幾乎無(wú)有害氣體排放，對(duì)環(huán)境友好，符合現(xiàn)代環(huán)保要求。從應(yīng)用前景來(lái)看，隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展和設(shè)備成本的逐漸降低，微波焙燒法在炭質(zhì)金礦預(yù)處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于那些對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格、追求高效生產(chǎn)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，微波焙燒法是一種極具吸引力的選擇。目前微波焙燒法仍面臨一些挑戰(zhàn)，如設(shè)備投資較大，需要專(zhuān)門(mén)的微波發(fā)生設(shè)備和加熱裝置；對(duì)礦石的適應(yīng)性還需要進(jìn)一步研究，不同類(lèi)型的炭質(zhì)金礦對(duì)微波焙燒的反應(yīng)可能存在差異，需要針對(duì)具體礦石進(jìn)行工藝優(yōu)化。但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，這些問(wèn)題有望得到解決，微波焙燒法將在炭質(zhì)金礦的開(kāi)發(fā)利用中發(fā)揮更大的作用。6.1.3化學(xué)氧化法化學(xué)氧化法是利用化學(xué)氧化劑對(duì)炭質(zhì)金礦中的碳質(zhì)物進(jìn)行氧化處理，以降低其“劫金”活性的一種預(yù)處理方法。常用的化學(xué)氧化劑包括過(guò)氧化氫（H?O?）、高錳酸鉀（KMnO?）、硝酸（HNO?）、次氯酸鈉（NaClO）等。這些氧化劑具有較強(qiáng)的氧化能力，能夠與碳質(zhì)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。過(guò)氧化氫是一種無(wú)色透明的液體，其水溶液俗稱(chēng)雙氧水。過(guò)氧化氫的結(jié)構(gòu)中含有過(guò)氧鍵，這使得它具有較強(qiáng)的氧化性，在酸性或堿性條件下，其氧化性有所不同，一般在酸性條件下氧化性更強(qiáng)。在處理炭質(zhì)金礦時(shí)，過(guò)氧化氫可以將碳質(zhì)物中的部分有機(jī)成分氧化分解，破壞其對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附位點(diǎn)，從而降低“劫金”作用。高錳酸鉀是一種紫黑色的晶體，在水溶液中呈現(xiàn)紫紅色，具有強(qiáng)氧化性，其氧化性與溶液的酸堿度有關(guān)，在酸性條件下氧化性最強(qiáng)。高錳酸鉀可以與碳質(zhì)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將碳質(zhì)物中的碳元素氧化為高價(jià)態(tài)，改變其化學(xué)性質(zhì)，減少其對(duì)金的吸附能力。硝酸是一種無(wú)色、有刺激性氣味的液體，具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性，其氧化性與濃度有關(guān)，濃硝酸的氧化性比稀硝酸更強(qiáng)。硝酸能夠氧化碳質(zhì)物，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，同時(shí)還可以溶解部分載金礦物，促進(jìn)金的暴露。次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，在水溶液中能夠產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的次氯酸，次氯酸可以與碳質(zhì)物發(fā)生反應(yīng)，破壞其結(jié)構(gòu)，降低其“劫金”活性?；瘜W(xué)氧化法的反應(yīng)機(jī)理主要是基于氧化還原反應(yīng)。氧化劑在反應(yīng)中得到電子，碳質(zhì)物中的碳元素失去電子被氧化。以過(guò)氧化氫氧化碳質(zhì)物為例，過(guò)氧化氫在酸性條件下分解產(chǎn)生的氧自由基具有很強(qiáng)的氧化性，能夠攻擊碳質(zhì)物中的碳-碳鍵和碳-氫鍵，將其氧化為二氧化碳和水等小分子物質(zhì)。在這個(gè)過(guò)程中，碳質(zhì)物的結(jié)構(gòu)被破壞，表面的活性位點(diǎn)減少，從而降低了對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附能力?；瘜W(xué)氧化法在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的效果。在一些小型的炭質(zhì)金礦處理中，采用化學(xué)氧化法進(jìn)行預(yù)處理，能夠在一定程度上提高金的浸出率。但該方法也存在一些局限性，化學(xué)氧化法需要使用大量的化學(xué)氧化劑，這增加了處理成本。部分氧化劑具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)設(shè)備要求較高，需要采用耐腐蝕的設(shè)備，這進(jìn)一步增加了投資成本。而且，在反應(yīng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一些二次污染，如使用硝酸作為氧化劑時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生氮氧化物等有害氣體，需要進(jìn)行后續(xù)的處理。6.1.4生物氧化法生物氧化法是利用自然界中的微生物，優(yōu)選出嗜硫、鐵的浸礦菌株，經(jīng)過(guò)適應(yīng)性培養(yǎng)、馴化，在適宜的環(huán)境下，利用這些微生物新陳代謝的直接作用或代謝產(chǎn)物的間接作用，直接或間接氧化和分解硫化礦基體，將包裹金的黃鐵礦、砷黃鐵礦等有害成分破壞，使金充分暴露出來(lái)，從而為隨后的氰化提金工藝創(chuàng)造有利條件的一種預(yù)處理方法。以氧化亞鐵硫桿菌為例，在有氧及水存在的情況下，對(duì)黃鐵礦將會(huì)有如下直接作用反應(yīng)：細(xì)菌附著在黃鐵礦表面，通過(guò)自身的代謝活動(dòng)，將黃鐵礦中的硫元素氧化為硫酸根離子，鐵元素氧化為鐵離子，從而使黃鐵礦分解。間接作用則是指礦石在細(xì)菌代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的硫酸高鐵和硫酸作用下發(fā)生化學(xué)溶解作用。黃鐵礦的化學(xué)浸出反應(yīng)是FeS?+7Fe?(SO?)?+8H?O→15FeSO?+8H?SO?，而反應(yīng)所產(chǎn)生的硫酸亞鐵又被細(xì)菌氧化成為硫酸鐵，形成新的氧化劑，使這種間接作用不斷進(jìn)行下去：4FeSO?+O?+2H?SO?→2Fe?(SO?)?+2H?O。在氧化過(guò)程中，礦石中對(duì)環(huán)境造成污染的有害元素砷、硫等分解成相對(duì)穩(wěn)定的無(wú)害鹽類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)中和沉淀后堆存，對(duì)環(huán)境及大氣不產(chǎn)生污染。生物氧化法在處理炭質(zhì)金礦中具有一些明顯的優(yōu)勢(shì)。該方法對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生像傳統(tǒng)焙燒法那樣的大量有害氣體，也不會(huì)像化學(xué)氧化法那樣產(chǎn)生二次污染。生物氧化法的成本相對(duì)較低，微生物的培養(yǎng)和馴化成本相對(duì)較低，而且不需要高溫、高壓等苛刻的反應(yīng)條件，減少了能源消耗和設(shè)備投資。生物氧化法能夠選擇性地氧化硫化礦基體，對(duì)金的損失較小，有利于提高金的回收率。生物氧化法也存在一定的局限性。處理時(shí)間長(zhǎng)，微生物的生長(zhǎng)和代謝速度相對(duì)較慢，導(dǎo)致整個(gè)生物氧化過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這在一定程度上影響了生產(chǎn)效率。生物氧化法對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，需要嚴(yán)格控制酸度、溫度、氧氣含量等條件。通常情況下，pH為1-3之間，溫度為35-45℃，如果這些條件控制不當(dāng)，微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)會(huì)受到影響，從而降低生物氧化效果。生物氧化法的應(yīng)用還受到礦石性質(zhì)的限制，對(duì)于一些復(fù)雜的炭質(zhì)金礦，微生物的適應(yīng)性可能較差，處理效果不理想。6.2抑制炭質(zhì)物劫金的添加劑應(yīng)用在抑制炭質(zhì)物劫金的研究中，添加劑的應(yīng)用是一個(gè)重要方向。常用的添加劑包括表面活性劑、聚合物等，它們通過(guò)不同的作用機(jī)制來(lái)降低炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附，從而提高金的浸出率。6.2.1表面活性劑的作用與效果表面活性劑是一類(lèi)具有特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，其分子由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)組成。在炭質(zhì)金礦的氰化浸出體系中，常用的表面活性劑有十二烷基硫酸鈉（SDS）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）等。十二烷基硫酸鈉是一種陰離子表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)長(zhǎng)鏈烷基作為疏水基團(tuán)，以及一個(gè)硫酸根離子作為親水基團(tuán)。十六烷基三甲基溴化銨則是一種陽(yáng)離子表面活性劑，其疏水基團(tuán)為十六烷基，親水基團(tuán)為帶正電的季銨離子。這些表面活性劑屏蔽炭質(zhì)物的作用機(jī)理主要基于以下幾個(gè)方面。表面活性劑能夠降低溶液的表面張力，使金氰絡(luò)離子更容易在溶液中擴(kuò)散和與金顆粒接觸。表面活性劑的疏水基團(tuán)可以與炭質(zhì)物表面的有機(jī)成分相互作用，通過(guò)疏水相互作用吸附在炭質(zhì)物表面，從而改變炭質(zhì)物表面的性質(zhì)。十二烷基硫酸鈉的疏水基團(tuán)可以插入到炭質(zhì)物表面的有機(jī)分子層中，使炭質(zhì)物表面被一層親水性的硫酸根離子覆蓋，減少了炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附。表面活性劑的親水基團(tuán)朝向溶液，形成一層水化膜，進(jìn)一步阻礙了金氰絡(luò)離子與炭質(zhì)物的接觸。在實(shí)際應(yīng)用中，表面活性劑的添加能夠顯著提高金的浸出率。有研究表明，在某炭質(zhì)金礦的氰化浸出過(guò)程中，添加0.1%的十二烷基硫酸鈉后，金的浸出率從原來(lái)的40%提高到了60%。這是因?yàn)楸砻婊钚詣┑募尤胗行У亟档土颂抠|(zhì)物的“劫金”作用，使更多的金氰絡(luò)離子能夠參與浸出反應(yīng)。表面活性劑的添加量、添加時(shí)間以及與其他添加劑的協(xié)同作用等因素都會(huì)影響其應(yīng)用效果。在添加量方面，存在一個(gè)最佳添加量，超過(guò)這個(gè)量可能會(huì)導(dǎo)致溶液的泡沫過(guò)多，影響浸出過(guò)程的進(jìn)行；在添加時(shí)間方面，過(guò)早或過(guò)晚添加都可能無(wú)法達(dá)到最佳效果，需要根據(jù)具體的浸出工藝進(jìn)行優(yōu)化。6.3優(yōu)化浸出工藝優(yōu)化浸出工藝是提高炭質(zhì)金礦中金浸出率的重要途徑，通過(guò)合理控制氰化浸出條件，能夠有效減少“劫金”作用，提高金的提取效率。在氰化浸出過(guò)程中，氰化物濃度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。氰化物作為浸出劑，其濃度直接影響金的溶解速度和浸出率。當(dāng)氰化物濃度過(guò)低時(shí)，金與氰化物的反應(yīng)速率較慢，金的溶解量有限，導(dǎo)致浸出率降低。隨著氰化物濃度的增加，金的溶解速度加快，浸出率也會(huì)相應(yīng)提高。但氰化物濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)增加生產(chǎn)成本，同時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致其他雜質(zhì)的溶解，對(duì)后續(xù)的金回收產(chǎn)生不利影響。而且，過(guò)高的氰化物濃度還會(huì)對(duì)環(huán)境造成更大的污染風(fēng)險(xiǎn)。一般來(lái)說(shuō)，在處理炭質(zhì)金礦時(shí)，氰化物濃度通?？刂圃?.05%-0.2%之間。在某炭質(zhì)金礦的氰化浸出實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)氰化物濃度從0.03%提高到0.1%時(shí)，金的浸出率從40%提高到了60%；但當(dāng)氰化物濃度繼續(xù)提高到0.3%時(shí)，金的浸出率并沒(méi)有明顯增加，反而由于雜質(zhì)的溶解增加，使得后續(xù)金的分離和提純難度加大。浸出時(shí)間對(duì)金浸出率也有著顯著影響。在浸出初期，隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，金與氰化物的反應(yīng)不斷進(jìn)行，金氰絡(luò)離子逐漸生成并進(jìn)入溶液，金的浸出率快速上升。但當(dāng)浸出時(shí)間達(dá)到一定程度后，由于炭質(zhì)物的“劫金”作用以及其他因素的影響，金的浸出率增長(zhǎng)逐漸趨于平緩，甚至可能出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，炭質(zhì)物對(duì)金氰絡(luò)離子的吸附作用逐漸增強(qiáng)，部分已溶解的金被“劫持”，導(dǎo)致溶液中的金氰絡(luò)離子濃度降低。而且，長(zhǎng)時(shí)間的浸出可能會(huì)使礦石中的其他雜質(zhì)進(jìn)一步溶解，影響金的浸出效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)礦石的性質(zhì)和炭質(zhì)物的含量，合理確定浸出時(shí)間。對(duì)于一些炭質(zhì)物含量較高的金礦，浸出時(shí)間可能需要控制在24-48小時(shí)之間；而對(duì)于炭質(zhì)物含量較低的金礦，浸出時(shí)間可以適當(dāng)縮短至12-24小時(shí)。溶液的pH值也是影響氰化浸出的重要因素。金的氰化浸出通常在堿性條件下進(jìn)行，合適的pH值能夠保證氰化物的穩(wěn)定性，促進(jìn)金的溶解。當(dāng)pH值過(guò)低時(shí)，氰化物會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成氰化氫氣體，導(dǎo)致氰化物的損失，同時(shí)也會(huì)抑制金與氰化物的反應(yīng)，降低金的浸出率。pH值過(guò)高時(shí)，會(huì)使礦石中的某些雜質(zhì)溶解，增加溶液的黏度，阻礙金氰絡(luò)離子的擴(kuò)散，同樣不利于金的浸出。一般來(lái)說(shuō)，氰化浸出的pH值控制在10-11之間較為合適。在某炭質(zhì)金礦的浸出實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)pH值從9調(diào)整到10時(shí)，金的浸出率從50%提高到了70%；但當(dāng)pH值繼續(xù)升高到12時(shí)，金的浸出率反而下降到了60%，這是因?yàn)檫^(guò)高的