一、混汞的理論基礎(chǔ)
混汞提金雖具有悠久的歷史，但對混汞提金理論的系統(tǒng)研究工作，只是近幾十年才取得較大進(jìn)展?；旃ㄌ峤鹗腔谝簯B(tài)金屬汞對礦漿中金粒的選擇性潤濕（捕集），從而使之與其它金屬礦物和脈石分離，隨后汞向被捕集的金粒中擴(kuò)散而生成汞齊（合金）。接著于蒸汞器中蒸餾汞齊，使汞從汞齊中揮發(fā)分離而獲得金。
混汞過程中，汞表面與礦漿中金粒表面的接觸是在水介質(zhì)中進(jìn)行的。當(dāng)金與汞接觸時，它們之間形成的新接觸面就代替了原來金與水和汞與水的接觸面，從而使相系的表面能降低，并破壞了妨礙汞表面與金粒表面接觸的水化層。此時，汞沿著金粒表面迅速擴(kuò)散，并促使相界面上的表面能降低。隨著汞向金粒內(nèi)部的擴(kuò)散，即形成汞金化合物（汞齊），并同時放出熱量。這種放熱反應(yīng)是由于原子間力的作用結(jié)果。
汞之所以能選擇性地潤濕金并向金粒內(nèi)部擴(kuò)散，就在于金粒表面具有的氧化膜##薄這一性質(zhì)。眾所周知，一般金屬表面和空氣接觸，就會被氧化而生成氧化膜。但金與其他賤金屬比，氧化速度##慢，生成的氧化膜也##薄。這是金易為汞潤濕并汞齊化的根本原因。除金外，銀、銅、鋅、錫和鎘等也能與汞結(jié)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致密、堅(jiān)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。
二、汞齊的形成、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)
在生產(chǎn)過程中，金和其他礦物以顆粒狀與汞接觸。此時，其他礦物不被汞捕集而隨礦漿流止，金粒則被汞潤濕而捕集（圖1），并向金粒內(nèi)部擴(kuò)散。汞向金粒中擴(kuò)散的過程，是先于金粒表面生成AuHg2，再逐漸向金粒深部擴(kuò)散生成Au2Hg，直到生成Au3Hg的固溶體（圖2）。在經(jīng)混汞處理過的粗粒金的中心通常還殘留著沒有與汞形成汞齊的金。金粒必須同汞接觸約1.5～2h后才能##汞齊化，所以在混汞作業(yè)時間內(nèi)只有細(xì)粒金達(dá)到##汞齊化。
但在混汞實(shí)踐中，金與汞是不可能達(dá)到平衡的。因?yàn)楣喑３Ｊ怯杀砻娓采w汞的金粒、汞金化合物和含少量金的（包括過剩的）液態(tài)汞組成。生成的汞齊為銀白色的糊狀混合物，它由化合物和固溶體組成，性質(zhì)與一般合金相同。汞齊含金小于10%的為液態(tài)，而含金達(dá)12.5%的為致密體。當(dāng)將汞齊加熱至400℃時，汞即升華呈元素狀態(tài)由汞齊中分離出來。且汞齊易在低于熔點(diǎn)的溫度下分解而析出過量的汞。
工業(yè)生產(chǎn)中所刮取的汞膏，經(jīng)清水洗凈并壓榨出多余的汞，而獲得致密的固體汞膏。固體汞膏含金量與壓榨力大小和壓濾布稀密有關(guān)，通常極接近AuHg2組成的含量（32.95%Au）。且混汞金粒的粗細(xì)還會直接影響汞膏的含金量。粗粒金混汞時，因金粒中心汞齊化不##，汞膏含金可達(dá)40%～50%。細(xì)粒金混汞時，金粒的汞齊化##，且表面積大。附著的汞多，汞膏含金常只有20%～25%。
汞膏中除金和汞外，還含有其他金屬礦物、石英或脈石碎屑。這些物質(zhì)多為機(jī)械混入物，而不屬于汞的化合物。但汞膏中所含的少量銀和銅等金屬，則是由于這些金屬部分被汞齊化的結(jié)果。
三、影響混汞的因素
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(zhì)酸堿度、礦漿濃度和溫度、礦物成分，以及混汞工藝配置、設(shè)備和操作條件等因素影響。主要影響因素有：
（一）金的粒度和單體解離程度。金粒的大小、形狀、結(jié)構(gòu)、連生體對混汞效果的影響，主要決定于金粒從包裹它的礦物中解離的程度，即磨礦（對砂礦即為擦洗、散碎作業(yè)）粒度?；旃ㄗ鳂I(yè)的顯著特點(diǎn)之一，是采用較高的礦漿濃度和較大的磨礦排礦粒度。一般來說，適于混汞的金粒在－l～＋0.1mm之間。前蘇聯(lián)伊爾庫茨克研究所對砂礦重選精礦的混汞試驗(yàn)結(jié)果如圖4。我國某礦在磨礦循環(huán)中，把混汞板混汞磨礦##粒度0.15mm作為金粒不過磨的標(biāo)志。在這個粒度范圍內(nèi)解離的金粒能立即混汞，回收率可達(dá)77%～78. 8%。由此可知，在完善的混汞作業(yè)條件下，混汞效果在這一方面主要決定于自然金的單體解離程度。當(dāng)金粒細(xì)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排礦時，0.03mm以下的微細(xì)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。
（二）金粒的成分。在所有金礦床中，砂金的成色高于脈金的成色。而脈金中，氧化帶礦石中金的成色又高于原生帶礦石中金的成色。在自然金中，除金外主要的組分是銀。銀在自然金中含量的多少，決定著自然金的顏色、比重和它對可見光的反射能力。此外，自然金中尚含有銅、鎳、鐵、鋅、鉛等雜質(zhì)。在混汞實(shí)踐中，“純”金##易混汞，重金屬雜質(zhì)含量過多會影響汞金的質(zhì)量，且降低混汞效果。當(dāng)金粒與黃鐵礦、脈石等成連生體時，則需經(jīng)長時間才能捕收于汞板的末端。
金粒的表面可能為不同的薄膜所覆蓋，薄膜的厚度從小于lμm～100μm。形成這種薄膜的物質(zhì)包括磨礦過程中從外面帶入和機(jī)械粘附在金粒上的物質(zhì)、鐵磨損后生成的氧化鐵、金礦物的組分和雜質(zhì)反應(yīng)生成的物質(zhì)和作業(yè)機(jī)械上油質(zhì)造成的玷污物等。這些薄膜通常應(yīng)在磨礦期間或混汞以前予以清除，其辦法是加入石灰、氰化物、氯化銨、重鉻酸鹽、高錳酸鹽、堿或氧化鉛等藥劑。
（三）汞的成分。使用含有金、銀及少量重金屬（銅、鉛、鋅均小于0.1%）的汞比使用純汞的效果好。在稀硫酸介質(zhì)中使用鋅汞齊時，不但可捕收金，而且還可以捕收鉑。但當(dāng)重金屬雜質(zhì)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。如汞中含銅1%時，汞在金上的擴(kuò)散過程為30～60min；當(dāng)含銅達(dá)5%時，擴(kuò)散過程就需要2～3h。汞中含鋅0.1%～5.0%，就不會潤濕金，更不會往金粒中擴(kuò)散。含鋅少于0.05%的汞對金的潤濕性能好。汞中混入大量銅或鐵時，會使汞齊變硬發(fā)脆，繼而粉化。故在磨礦時混入大量鐵屑，或礦石中含有易氧化的硫化礦物，或汞與礦石表面的強(qiáng)烈機(jī)械作用，或礦漿中產(chǎn)生的重金屬離子，都會引起混汞過程中汞的粉化。汞中含有金、銀，可以加速汞對金的潤濕過程。當(dāng)金、銀含量達(dá)0.17%時，汞對金的潤濕能力可提高70%；當(dāng)金、銀含量達(dá)5%時，可提高兩倍。
汞的表面會被油質(zhì)、粘土、滑石、石墨、砷化物、若干硫化物和銻、銅、錫等金屬以及分解生成的有機(jī)質(zhì)、可溶鐵、硫酸銅等物質(zhì)所污染。
汞被污染是由于作業(yè)過程中有害雜質(zhì)或生成的化合物在汞珠表面生成一層極薄的膜，它遍布在汞珠上形同一層屏障，使汞與金不能直接接觸。且污染膜對汞有一定的吸附力，它不斷在汞珠表面游動，但不易脫離開。致使汞珠在運(yùn)動中不斷被分割、包圍而逐漸變小，終至粉化。嚴(yán)重時會隨礦漿流走##，喪失捕金能力。但汞的污染在大多數(shù)礦山一般均較輕，粉化不會很明顯，對金的捕收仍然有效。但也有少數(shù)礦山，礦石中含有一些非化學(xué)計(jì)算量的黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦等礦物，這些礦物成分中的少部分硫在晶格中很不穩(wěn)定，隨時會游離出來并氧化成單質(zhì)硫?；旃兴鼤c汞作用在汞的表面生成硫化汞。這種污染一般很難克服，除非在混汞前先經(jīng)預(yù)先處理除去單質(zhì)硫。銻和砷的硫化礦物也能與汞生成銻汞、砷汞化合物，而污染汞的表面造成粉化。鐵進(jìn)入汞中會在汞表面生成灰黑色薄膜，把汞分隔成大量微細(xì)小球。采用早期的鈉汞齊法或蒸餾凈化法都能有效地防止汞的硬脆和粉化。
汞粉化的另一原因是由于汞被過磨所引起的，這時汞為水膜包裹而呈微細(xì)小球。
（四）礦漿溫度。汞在常溫下呈液態(tài)，它的熔點(diǎn)為－38.89℃，沸點(diǎn)為357.25℃。礦漿溫度過低時，汞的粘性大，對金的潤濕性差。隨著溫度的上升，汞的活性增強(qiáng)，對混汞作業(yè)有利。但溫度過高時，汞的流動性增強(qiáng)而會導(dǎo)致部分汞金隨礦漿流失。某廠發(fā)現(xiàn)，混汞板上汞金的回收率以2、3、4、11月份##，可達(dá)23%；冬季（12～1月份）降低1%；夏季（6～9月份）降低4%左右。礦漿在10℃時，汞的蒸發(fā)率為1.43mg∕（m2·min）；當(dāng)?shù)V漿溫度在10～40℃范圍內(nèi)變化時，溫度每增加10℃，汞的蒸發(fā)量約增加1.2～1.5倍。
（五）礦漿濃度。在溢流外混汞中，礦漿中含固體物料的濃度一般不應(yīng)大于10%～25%，磨礦循環(huán)中板混汞以50%左右的濃度為好，以##金粒有足夠的沉降速度。因外混汞是依靠礦漿在槽內(nèi)流動的作用，借助密度的差異使金粒分層，促使自然金粒與混汞板面上的汞有機(jī)會充分接觸，以達(dá)到捕收金的目的。某礦的磨礦循環(huán)中板混汞經(jīng)多年實(shí)踐證明，他們采用50%的礦漿濃度和0.15mm的磨礦##粒度，獲得了##的回收率。而內(nèi)混汞則是在碎礦設(shè)備中借自然金粒解離時金粒表面暴露的瞬間被汞捕集的。如在磨礦機(jī)中混汞，主要是考慮磨礦效率。因礦漿濃度在60%～80%時磨礦效率較高，故在此條件下混汞。當(dāng)在搗礦機(jī)、輾盤機(jī)及混汞筒中進(jìn)行內(nèi)混汞時，礦漿濃度以30%～50%較合適。但內(nèi)混汞作業(yè)結(jié)束后，為把礦漿中分散的汞齊和汞聚集起來以便回收，此時應(yīng)把礦漿稀釋到較低濃度。
（六）礦漿的酸堿度。在酸性介質(zhì)或氰化液中（NaCN濃度0.05%）混汞的作業(yè)效果較好，尤以處理性質(zhì)復(fù)雜、有害雜質(zhì)較多的礦石更為有效。因?yàn)樵诨旃^程中，金粒和汞的表面所生成的氧化物薄膜，能被酸或氰化物所溶解。圖5所示為前蘇聯(lián)某砂金礦床的金在不同介質(zhì)中的混汞效率。
堿的存在能使可溶性鹽類沉淀和消除油質(zhì)的影響。如在磨礦時，由于硫化物的氧化及電化反應(yīng)（內(nèi)混汞時）而產(chǎn)生可溶性鹽類，使汞被賤金屬鹽類所覆蓋；加之，磨礦時混入的油質(zhì)（機(jī)械潤滑油），都會影響混汞過程的正常進(jìn)行。采用在堿性介質(zhì)中混汞就能消除這些不利影響。使用石灰作調(diào)整劑，能中和礦酸，減少可溶性鹽類，防止硫化物的影響，減輕機(jī)油的危害，并能使極細(xì)粒的礦泥凝集，減小介質(zhì)的粘度等。但過量的石灰能抑制含金黃鐵礦并降低汞化速度。通常的石灰添加量為混汞精礦量的4%～5%。
（七）汞板性質(zhì)及作業(yè)坡度?；旃逋ǔ２捎缅冦y紫銅板，也有用純銀板的。后者的投資費(fèi)用較高，板面過于平滑，捕金效果不夠理想；而前者投資費(fèi)小，且板面較為粗糙，可增強(qiáng)吸汞能力，對選金有利。
汞板的坡度過大，礦漿流速快，金粒與汞板接觸機(jī)會少，容易流失。坡度過小，礦砂易在汞板上堆積，金粒不易與汞板接觸，也會減弱甚至失去捕金的作用。某礦所選定的適宜汞板坡度為8度。
（八）添汞量及次數(shù)。汞的漆加量和添加次數(shù)是影響選金效果的因素之一。往汞板上添汞應(yīng)均勻、適量。夏天汞的流動性大，應(yīng)勤加少加。冬天一般每隔2～4h加##，井應(yīng)適當(dāng)多加。每噸礦石的加汞量隨礦石含金多少而定。刮汞金次數(shù)亦視礦石含金多少或增或減。當(dāng)?shù)V石含金少時，由于在同一時間內(nèi)汞板上的汞齊薄，可每隔24h刮金##，這有利于汞金膜的形成，提高金的再捕收，延長汞板的純作業(yè)時間。當(dāng)?shù)V石含金多時，則可每班刮金##。
（九）水。所用的水應(yīng)當(dāng)不含酸、重金屬硫酸鹽離子和有機(jī)質(zhì)。為了凈化水，在某些情況下可往水中加入石灰或其他藥劑進(jìn)行預(yù)先處理，使上述有害物質(zhì)隨添加劑一起沉淀，以獲得較好的效果。