混汞法是從礦石中提取金、銀等貴金屬的一種重要方法，是將含有游離貴金屬的礦石同汞，水一起細磨，使汞將金屬顆粒的表面潤濕，並進一步逐漸向金屬內部擴散形成汞齊(汞合金)，從而同脈石礦物分離，礦漿沿表面塗有汞的傾斜銅板流下，使其中沒有形成汞齊的貴金屬顆粒與銅板上的汞接觸而形成汞齊。汞齊經加熱蒸發去汞，即獲得貴金屬或其合金。它主要適用於處理含貴金屬化合物較少而含游離貴金屬較多的礦石。
基本介紹
- 中文名：混汞法
- 外文名：amalgamation
- 作業分類：外混汞、內混汞
- 相關過程：潤濕過程、汞齊化過程
- 影響因素：金的粒度、礦漿溫度與濃度等
- 套用：從礦石中提取金、銀等貴金屬
概念,混汞法的基本原理,潤濕過程,汞齊化過程,混汞過程及影響因素,混汞設備和方法的選擇,
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。
銀若以游離狀態存在於礦石中，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方可混汞。
近一百年來，由於氰化法提金的迅速發展，混汞法的作用有所降低；又由於汞對環境的危害作用，一些國家已經限制汞的使用。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，在黃金生產中占有重要地位，但出於環保的需要，中國也已禁止混汞法提金。
混汞法的基本原理
藉助於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，並聚集在汞中，形成汞齊。圍岩礦物、有色金屬和鐵不易被汞潤濕，不形成汞齊。由於汞齊本身密度大，從而與廢石分離開來。混汞過程，實質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。
一般認為，當θ<90。時，潤濕性較好；而當θ>90。時，潤濕性較差。
要使汞液能很好地潤濕金，就應使金粒儘量暴露於礦石的表面上，並保持金粒表面的新鮮狀態，即無污物覆蓋。
汞之所以能選擇性地潤濕金並向金粒內部擴散，就在於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。這是金易被汞潤濕並汞齊化的根本原因。除金外，銀、銅、鋅、錫和鎘等也能與汞結合成汞齊，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緻密、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，鋅與酸作用產生氫氣，可還原氧化膜，使鉑的表面潔淨，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、銀表面後，向其內部擴散形成合金的過程叫汞齊化過程。
圖5-2為Au-Hg系兩相平衡狀態圖。由圖看出，金和汞在液態時可無限互溶。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定，Au3Hg在420℃時分解，Au2Hg在402℃時分解，AuHg2在310℃時分解。Hg溶解於金中形成固溶體，在420℃時汞的最大溶解度接近20%(摩爾分數)。
汞潤濕金粒表面後，向金粒內部擴散，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，金粒的核心未與汞接觸，仍為純金。金粒必須同汞接觸1.5～2 h後才能完全汞齊化，所以在混汞作業時間內只有細粒金達到完全汞齊化。通常工業汞膏含金量接近於AuHg2的組成(32.93%Au)。
混汞過程及影響因素
混汞法提金的理論基礎，是基於液態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，隨後汞向被捕集的金粒中擴散而生成汞齊(合金)。混汞後刮取工業汞膏，經洗滌、壓濾，接著在蒸汞器中蒸鎦汞劑，使汞揮發而獲得海綿金，海綿金經熔鑄得金錠。蒸汞時揮發的汞蒸氣經冷凝回收後，可返回混汞作業。
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、礦漿介質酸鹼度、礦漿濃度和溫度、礦物成分，以及混汞工藝配置、設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、結構、連生體對混汞效果的影響，主要決定於金粒從包裹它的礦物中的解離程度，即磨礦粒度。混汞法作業的顯著特點之一，是採用較高的礦漿濃度和較大的磨礦排礦粒度。一般來說，適於混汞的金粒在-1～+0.1 mm之間，最大粒度不超過0.15mm。當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
在所有金礦床中，砂金成色高於脈金成色。而脈金中，氧化帶礦石中金的成色又高於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，雜質含量愈高，自然金粒的疏水性愈差，愈難被汞潤濕。由於新鮮金粒表面最易被汞潤濕，所以內混汞的金回收率一般高於外混汞的金回收率。
（3）汞的成分及表面狀態
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的回收汞對金粒表面的潤濕性能較好。但當重金屬雜質在汞中含量過多時，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於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。適當提高礦漿溫度可提高混汞指標，但溫度過高將使部分汞隨礦漿而流失。一般混汞作業溫度為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，一般應小於10%～25%。磨礦循環中的混汞礦漿濃度以50%左右為宜。內混汞的礦漿濃度因條件而異，一般應考慮磨礦效率，內混汞礦漿濃度一般高達60%～80%。碾盤機及搗礦機中進行內混汞的礦漿濃度一般為30%～50%。
（5）礦漿的酸鹼度
實踐表明，在酸性介質中或氰化物溶液(濃度為0.05%)中的混汞指標較好，由於酸性介質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。在鹼性介質中可改善混汞作業的條件，如用石灰作調整劑可使可溶鹽沉澱，可消除油質的不良影響，還可使礦泥凝聚，降低礦漿粘度。一般混汞宜在pH為8～8.5的弱鹼性礦漿中進行。
混汞設備和方法的選擇
混汞作業分為外混汞和內混汞兩種。當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中或濃縮機溢流中用混汞板回收單體自然金。當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備中進行內混汞。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、鉍的硫化物和雲母、滑石、石墨等)的金礦石，用混汞筒更有效。
