探秘毒砂氧化机制：为硫代硫酸盐提金 “排忧解难”

硫代硫酸盐提金（Thiosulfate gold extraction）存在高消耗和金钝化问题，毒砂（FeAsS）影响金浸出且会造成砷污染。研究人员探究其在 Cu2+-NH3-S2O32?体系中的氧化行为，明确氧化步骤及 S2O32?浓度影响，为提金工业化提供依据。

　　在黄金提取领域，传统的氰化物提金法因环境污染问题逐渐被限制使用，硫代硫酸盐提金作为一种绿色提金技术崭露头角。它以其相对环保的特性，有望在工业上大规模应用。然而，这条 “绿色之路” 却并不平坦，硫代硫酸盐提金面临着诸多棘手的问题。一方面，在提金过程中，硫代硫酸盐的消耗量大得惊人，这无疑增加了生产成本，让企业的经济效益大打折扣；另一方面，金的钝化现象严重影响了提金效率，使得大量的黄金无法被有效提取出来。

与此同时，毒砂（FeAsS）作为金矿中常见的伴生矿物，也来 “添乱”。它就像一个 “顽固的守护者”，将黄金紧紧包裹起来，阻碍着黄金的浸出。而且，在金矿浸出或者预处理的过程中，毒砂会释放出砷元素，这可是个 “危险分子”，对环境造成了极大的污染。想象一下，砷元素在土壤、水源中肆意扩散，危害着动植物的生存，破坏生态平衡，后果不堪设想。

为了解决这些问题，来自国内研究机构的研究人员挺身而出，开启了一场探索之旅。他们聚焦于毒砂在 Cu²⁺-NH₃-S₂O₃^2?体系中的氧化行为研究，相关成果发表在《Applied Surface Science》上。

研究人员在这场探索中运用了多种关键技术方法。他们采集了来自内蒙古赤峰市黄岗梁矿的毒砂样本，运用 X 射线荧光光谱法（XRF）对样本的元素组成进行分析。同时，采用循环伏安法（CV）研究毒砂在不同硫代硫酸盐浓度溶液中的氧化情况，还借助拉曼分析（Raman analysis）、X 射线光电子能谱分析（XPS analysis）等表面分析技术，深入探究毒砂表面元素的变化。

下面来看看研究的具体成果：

• CV 分析：通过循环伏安法，研究人员得到了毒砂在不同浓度硫代硫酸盐浸出液中的 CV 曲线。曲线呈现出三个阳极峰（A1、A2 和 A3）和三个阴极峰（C1、C2 和 C3），这表明在不同浓度硫代硫酸盐条件下，毒砂的氧化还原机制具有相似性。而且，硫代硫酸盐浓度的变化会对毒砂的氧化产生影响。进一步研究发现，100mM 和 150mM 的硫代硫酸盐浓度更有利于促进毒砂的氧化。
• 氧化过程及产物：毒砂在 Cu (II)- 氨 - 硫代硫酸盐浸出体系中的电化学氧化过程分为两个阶段。首先，在大约 200 - 250mV 时，FeAsS 开始氧化溶解，生成 Fe²⁺、AsO₃^3?和 S⁰；随后，这些产物会进一步氧化，Fe²⁺被氧化为 Fe³⁺，S⁰被氧化为 SO₄^2?，AsO₃^3?被氧化为 AsO₄^3? 。
• 表面元素形态变化：研究人员利用多种表面分析技术，详细阐述了毒砂氧化前后表面铁、砷和硫物种的形态变化。这有助于深入了解毒砂氧化的微观过程，为后续的研究提供了重要依据。
• 环境影响：毒砂氧化过程中会产生砷及其衍生物，这些物质对人类和环境存在极大的安全风险。通过拉曼分析和 XPS 分析，研究人员确定了氧化过程中存在 As₂S₃ ，进一步揭示了毒砂氧化对环境的潜在危害。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：明确了毒砂在 Cu (II)- 氨 - 硫代硫酸盐体系中的氧化机制，确定了更有利于促进毒砂氧化的硫代硫酸盐浓度，同时了解了毒砂表面元素形态的变化以及氧化对环境的影响。这项研究意义重大，为减少伴生毒砂对硫代硫酸盐提金的影响提供了理论基础，有助于推动硫代硫酸盐提金技术的工业化进程，让绿色提金从梦想照进现实，为解决黄金提取过程中的环境问题和提高提金效率开辟了新的道路。