硫代硫酸盐法浸金基本原理（一）

    金能与硫代硫酸根离子生成稳定的络合物[Au（S₂0₃）₂］^3-，如：

                   Au⁺+2S₂0₃^2- ==== [Au(S₂0₃)₂］^3-   △G^ө₂₉₈ = -1022 kJ/mol

    金与硫代硫酸盐络合的趋势相当大，其络离子的不稳定常数K_不 = 1×10^-28,表明在酸性介质中既不氧化也不分解。
    金溶解于硫代硫酸盐溶液的反应为：

                                    1
                   2Au+4S₂O₃^2-+H₂O+ —— O₂(气) ==== 2Au（S₂O₃）₂^3-+2OH^-
                                    2

    此反应的△G^ө₂₉₈ ＝-24.2kJ/mol。实验证明欲使金顺利溶解，溶液应保持NH₃、Na₂S₂0₃和Cu（NH₃）₄²⁺适当的浓度。
    1)硫代硫酸盐的化学性质
    硫代硫酸盐是含有S₂0₃^2-基团的化合物，它可看作是硫酸盐中一个氧原子被硫原子取代的产物。
    硫代硫酸盐与酸作用时形成的硫代硫酸立即分解为硫和亚硫酸，后者又立即分解为二氧化硫和水，反应式为：
 
                              S₂O₃^2-+2H⁺ ==== H₂O+S0₂＋S

    因而浸出过程需要在碱性条件下进行。
    S₂O₃^2-中两个S原子的氧化价平均为+2,它具有温和的还原性：

                        S₂O₃^2-+4Cl₂＋5H₂0 ==== 2SO₄^2-＋8Cl^-＋lOH⁺

                               2S₂O₃^2-+I₂ ==== S₄O₆^2-＋2I^-

    因此，浸出过程中适当地控制氧化条件是必须的。[next]
    硫代硫酸盐另一重要性质是它能与许多金属（金、银、铜、铁、铂、把、汞、镍、锅）离子形成络合物，如：

                           Au⁺＋2S₂O₃^2- ==== Au（S₂0₃）₂^3-

                           Ag⁺＋2S₂O₃^2- ==== Au（S₂0₃）₂^3-

    这是硫代硫酸盐法浸出金、银的基础理论之一。
    最重要的硫代硫酸盐是硫代硫酸钠Na₂S₂0₃（Na₂S₂0₃·5H₂0）和硫代硫酸铰(NH₄）₂S₂0₃，两者通常均为无色或白色粒状晶体。
    在有氧存在时，金在硫代硫酸盐溶液中可能发生如下的反应：

                     4Au+8S₂0₃^2-+O₂ +2H₂0 ==== 4Au(S₂0₃)₂^3-+40H^-

    二价铜氨络离子在金溶解过程中可能有如下的作用过程：

              Au +5S₂O₃^2-+ Cu(NH₃)₄²⁺ ==== Au(S₂0₃)₂^3-+4NH₃ + Cu(S₂0₃ )₃^5-

              Au +2S₂O₃^2-+ Cu(NH₃)₄²⁺ ==== Au(S₂0₃)₂^3-+4NH₃ + Cu(NH₃)₂⁺

    金与硫代硫酸根形成稳定的络合物。硫代硫酸盐在碱性介质中比较稳定，因为硫代硫酸盐的氧化产物连四硫酸盐，在碱性条件下约有60%又转变成硫代硫酸盐：


                                      5               3
                    2S₄O₆^2-+3OH^- ==== ——S₂O₃^2-+S₃O₆^2-+ ——H₂O
                                      2               2

    但是，介质溶液的pH不宜太高，pH太高促使S₂O₃^2-发生歧化反应产出S^2-：

                    3S₂O₃^2-+6OH^- ==== 4S₂O₃^2-+S₃O₆^2-+ 3H₂O

    2)硫代硫酸盐浸金的热力学原理
    表1列出了与金银氨性硫代硫酸盐浸出有关物质的标准生成自由能，其数据来自Latimer和Pourbaix的数据。根据这些数据计算表明，以上反应中的标准自由能变化均为负值，表明硫代硫酸盐法浸出金在热力学上是可行的。[next]

    表2为有关意极反应的标准电位，表3为体系中可能存在的络离子的稳定常数。由于S₂O₃^2-与金离子形成稳定的络离子，使其标准电极电位显著下降。需要指出的是，文献中Au/Au（S₂O₃）₂^3-电对的标准电极电位及Au（S₂O₃）₂^3-的稳定常数很不一致。

资料来自姜涛、许时、陈枣、吴振祥，黄金，N2，P31（1992）。

姜涛等对Au/Au（S₂O₃）₂^3-的电极电位计算如下：

    用同样方法计算得到的Au（NH₃）₂⁺的稳定常数为3.4×10²⁷。
    金能与硫代硫酸根离子生成稳定的络合物〔Au (S₂03）₂〕^3-，其络合的趋势相当大，不稳定常数K不论是10×10^-26或5.4×10^-30，都表明在酸性介质中既不氧化也不分解。
    卖验证明，欲使金顺利地溶解于硫代硫酸盐溶液中，必须保持溶液中NH₃、Na₂S₂0₃和Cu (NH₃）₄²⁺的适当浓度，这与动力学因素有关。
    矿石中Ag常以Ag₂S或AgCl形式存在，它们也可在硫代硫酸盐的作用下溶解：

                                 Cu（NH₃）₄²⁺
              Ag₂S+4S₂0₃^2-＋4H₂O ———————→2Ag（S₂0₃）₂^3-＋SO₄^2-+8H⁺

                       AgCl＋2S₃0₃^2- ==== Ag（S₂0₃）₂^3- ＋ C1^-
   
    由上可见，无论金、银在原矿中呈何形态，用硫代硫酸盐浸出后均以络阴离子转人溶液。