» » Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата
29.12.2015

Из раствора TM золото и серебро могут быть осаждены рядом методов.
1. Цементация свинцом золота и серебра осуществляется из солянокислых TM элюатов с последующим купелированием осадка (И.Н. Плаксин с сотрудниками). При загрузке в раствор свинцовой стружки или пыли протекает следующая реакция цементации золота:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Реакция осаждения серебра аналогична. Расход свинцовой пыли составляет 20—30 г на 1 г золота. Недостатками метода являются загрязнение раствора свинцом, что затрудняет использование его в обороте, и непригодность для сернокислых TM элюатов.
2. Цементация цинком. Содово-цинковый способ осаждения золота и серебра разработан и внедрен в производство на Лебединской опытной ионообменной установке (В.М. Ганин с сотрудниками). Раствор предварительно нейтрализуется содой до pH 6-7, затем загружается цинковая пыль в количестве 3—4 г на 1 г золота и перемешивается с раствором в течение 2—3 ч. Золото осаждается по реакции:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Серебро осаждается по аналогичной реакции. После осаждения золота и серебра в раствор добавляют соду до pH 9-10 для частичного осаждения из раствора цинка в виде Zn(OH)2. Отфильтрованный цинковый осадок содержит 6-10% золота и подвергается переработке серной или соляной кислотой с последующей плавкой осадка на черновое золото. Раствор направляется в оборот — на десорбцию. К недостаткам метода относятся: невысокое качество осадка, высокий расход реагентов (сода, цинковая пыль, кислоты) и загрязнение оборотного элюирующего раствора цинком и солями натрия, которые снижают качество отрегенерированной смолы.
3. Цементация алюминием. Используется алюминиевая пыль с крупностью частиц 95% класса -0,074 мм. Осаждение проходит по реакции:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Серебро осаждается по аналогичной реакции. Расход алюминия составляет 3 г на 1 г золота, продолжительность контакта 4 ч при температуре 20 °С. Содержание золота в осадке составляет до 25%, остаточное содержание золота в растворе 2-5 мг/л. Осадок обрабатывают 5%-ным раствором NaOH в течение 3 ч для удаления алюминия, после чего содержание золота в осадке повышается до 85%. Этот осадок плавят для получения чернового золота. Недостатки метода те же, что и при осаждении цинком.
4. Щелочное осаждение золота. По этому методу элюат предварительно в течение 4-6 ч продувают воздухом для удаления HCN во избежание образования NaCN при введении щелочи, растворения и неполного осаждения золота. В раствор при температуре 40-50 °C добавляется 40%-ный раствор NaOH до pH 10-12. При этом осаждается гидроксид золота по реакции:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Реакция осаждения серебра аналогична. Продолжительность осаждения составляет 2-4 ч. Имеет большое значение поддержание указанного значения pH раствора, так как при недостатке щелочи возможно неполное осаждение золота, а при избытке ее — растворение гидрата золота. Вместе с золотом осаждаются гидроксиды металлов-примесей, благодаря чему раствор освобождается от примесей, затрудняющих процесс регенерации смолы.
Гидратные осадки с содержанием золота 10-15% отфильтровывают на фильтр-прессе, промывают горячей водой, продувают воздухом и обжигают при температуре 300 °С для удаления серы. Огарки затем подвергают сернокислотной обработке для растворения примесей и при содержании золота 30—45% они поступают на аффинаж. Недостатками метода являются: плохая фильтруемость гидратных осадков, дополнительный расход кислоты и сравнительно невысокое качество осадков.
5. Осаждение золота активированным углем. Лучшие результаты при опробовании различных марок углей получены при извлечении золота углем CKT. Сорбция золота углем достаточно избирательна, большая часть примесей остается в растворе. В противоточном процессе за 4—5 ступеней золото полностью извлекается из растворов и получаются угольные осадки с содержанием золота 15—20%. Их необходимо сжигать и золу плавить на черновой металл. Недостатки способа: затруднительность процесса сжигания угля и большие потери TM (10—15%), которая полностью теряется при переработке угольного осадка.
6. Экстракция золота. Исследования ученых показали принципиальную возможность извлечения золота из солянокислых TM растворов экстракцией трибутилфосфатом. При контакте органической и водной фаз в течение 5-10 мин и отношении объемов фаз О : В = 2 : 1 достигается практически полное извлечение золота из водного раствора. Необходимы дальнейшие исследования по экстракции из сернокислых элюатов, реэкстракции и переработке реэкстрактов.
7. Электролитическое осаждение золота и серебра. Это наиболее эффективный метод переработки кислых TM элюатов, так как позволяет получить металлическое золото высокой чистоты без затрат реагентов и проведения дополнительных операций.
В качестве анодов при электролитическом осаждении золота и серебра используют графитовые или платиновые пластины, в качестве катодов — титановые пластины или графитированный ватин. Таким образом, при электролизе золота имеет место следующая электрохимическая система:
Au с примесями (катод) | [Au(TM)2]2SO4, TM, H2SO4, H2O примеси | Ti (анод).

На катоде протекают следующие основные реакции восстановления:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Возможно также восстановление меди, свинца и других примесей.
На аноде имеет место электролитическая реакция образования ионов H+:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Кроме того, на аноде возможны процессы окисления и разложения TM с выделением серы по реакции
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

С течением времени цианамид присоединяет воду и переходит в мочевину:
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Суммарный процесс анодного окисления TM проходит по реакции
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Окисление TM особенно усиливается при повышении плотности тока ≥ 15 А/м2. Анодное разложение TM увеличивает расход этого дорогостоящего реагента, а продукты разложения его оказывают вредное влияние на электролитическое выделение металлов из раствора и качество осадка. Во избежание этого целесообразно проводить процесс электролиза с разделением анодного и катодного пространств диафрагмой с ионитовой мембраной, т.е. с разделением электролизной ванны на анодные и катодные камеры. Золотосодержащий TM раствор помещается в катодное пространство, анолитом служит 0,5-1,0%-ный раствор H2SO4 В качестве диафрагм используются анионитовые или катионитовые мембраны, через которые молекулы TM не проходят в анолит. Комплексные TM катионы переходят в анолит в малом количестве: 3— 4%. При наличии диафрагм расход TM при электролизе резко сокращается.
Процесс электролиза проводится при катодной плотности тока Jк = 8...10 А/м2, напряжении на ванне 3,0 В, температуре электролита 50—60 °С, значении потенциала 0,3—0,4 В относительно нормального хлор-серебряного электрода. Основная масса золота осаждается за 2—3 ч электролиза. После концентрации 100—120 мг/л для получения остаточного содержания золота в растворе 10—20 мг/л продолжительность осаждения увеличивается до 6—12 ч. Содержание золота в катодном осадке составляет 70—85%, серебра 10—25%, меди 0,5—5%, цинка 0,1—0,2%, железа 0,1—0,4%. Основная масса примесей неблагородных металлов остается в электролите и возвращается в процесс десорбции золота. Выход по току по золоту и серебру составляет около 30%. Увеличение плотности тока более 15—20 А/м3 нецелесообразно, так как при этом увеличивается осаждение примесей, в частности меди, уменьшается выход по току, увеличивается унос электролита с пузырьками выделяющегося водорода, изменяется структура осадка.
8. Электроэлюирование. Метод электроэлюирования, или электродесорбции представляет собой совмещенный процесс десорбции золота и электроосаждения его из раствора.
Исследовано электроэлюирование золота с применением десорбции раствора NH4SCN. С этой целью 1,5 л насыщенного анионита Деацидит H с 24% сильноосновных групп после предварительного элюирования с него никеля и меди раствором NaCN перемешивали в электролизной ванне с 10 л 5 н. (380,65 г/л) раствора NH4SCN (6,67 объема раствора на 1 объем смолы). В качестве анода использовалась угольная пластина, в качестве катода — свинцовая фольга. Катодная плотность тока составляла 154 А/м2, напряжение 1,5 В. Золото со смолы извлекается практически полностью за 24 ч (до содержания 0,066 г/л) и достаточно полно осаждается на свинцовом катоде (до содержания в растворе 15 мг/л). При напряжении на электродах 1,5—1,6 В роданистый аммоний не разрушается и может быть использован для электроэлюирования многократно. Разрушение NH4SCN происходило при наряжении на электродах 1,8—1,86 В.
В случае неселективного электроэлюирования 5 н. раствором NH4SCN при катодной плотности тока 300 А/м2 и напряжении на электродах 1,6 В золото и медь вымывались из смолы и осаждались на катоде почти на 100%, никель практически не элюировался, но некоторое его количество (до 9%) осаждалось на катоде. Продолжительность процесса 60 ч.
Преимущество метода — малый объем элюирующего раствора и ускорение процесса десорбции, но недостатки, свойственные роданистым элюатам, сохраняются.
Метод электроэлюирования с применением слабокислых TM растворов разработан М.С. Гирдасовым. Схема установки для электроэлюирования показана на рис. III.13. В герметически закрывающийся электролизер загружают насыщенный анионит и электролит в количестве 2—10 м3 на 1 м3 смолы. Электролитом служит соляно- или сернокислый раствор TM с концентрацией 55—65 г/л TM и 18-20 г/л HCl или 25 г/л H2SO4. В качестве анодов используется платинированный титан, в качестве катодов — титан (марка ВТ-1). Смола во взвешенном состоянии поддерживается воздушным перемешиванием. Выделяющаяся HCN отводится с током воздуха в поглотительные сосуды, заполненные раствором щелочи (NaOH или CaO). Во избежание окисления TM и загрязнения осадка металла элементарной серой аноды следует помещать в камеры с диафрагмами из катионитовых или анионитовых мембран. В анодные камеры в качестве анолита заливают 1-2%-ный раствор H2SO4. Осаждающиеся на катоде металлы защищены от перемешиваемой смолы экраном из полиэтиленовой сетки.
Извлечение золота и серебра из кислого TM элюата

Процесс электроэлюирования без анодных диафрагм (по М.С. Гирдасову) проводится при плотности тока 10—20 А/м2, напряжении на электродах 1—1,5 В в течение 24—30 ч и позволяет получить остаточное содержание золота в смоле 0,2—0,4 мг/г. Применение анодных ионитовых мембран дает возможность повысить плотность тока до 100—300 А/м2, в результате чего резко увеличивается скорость и уменьшается продолжительность процесса электродесорбции. При этом снижается концентрация TM в элюирующем растворе с 80-90 г/л в динамическом процессе до 55—65 г/л при электроэлюировании, что значительно уменьшает потери этого реагента и объем аппаратуры. Эти преимущества компенсируют некоторое увеличение расхода электроэнергии при повышении плотности тока. Так, при электроэлюировании анионита, предварительно очищенного от примесей неблагородных металлов, с использованием катионитовой анодной мембраны при плотности тока 100—150 А/м2, напряжении на электродах 3 В, концентрации TM — 55 г/л и HCl — 19 г/л остаточное содержание золота в смоле 0,2 - 0,4 мг/г получено при продолжительности процесса 6 ч. Степень электродесорбции золота составила 95—97%, при осаждении на катоде 87,0 — 92,0%. Содержание золота в катодном осадке составляет 80—85%. По сравнению с динамическим элюированием при электродесорбции золота процесс ускоряется в 3-4 раза при отсутствии анодных диафрагм и плотности тока 10—20 А/м2 и в 20—25 раз при наличии диафрагм и повышении плотности тока до 100—150 А/м2.
Повышение скорости электроэлюирования объясняется сдвигом равновесия реакции десорбции золота и увеличением скорости диффузии ионов тиомочевинных комплексов золота из зерен ионита вследствие уменьшения концентрации этих ионов в растворе при электроосаждении металла.
Процесс электродесорбции примесей - меди, цинка и железа — щелочным раствором NaCl разработан А.С. Строгановым. Рекомендуемые условия: анодная диафрагма — катионитовая мембрана, плотность тока 150—200 А/м2; элюирующий раствор: 75—85 г/л NaOH + 60—75 г/л NaCl; количество раствора 2 объема на 1 объем смолы, продолжительность процесса 6—10 ч. Остаточное суммарное содержание примесей в смоле составляет 1,5—3,5 мг/г.
Главным препятствием к промышленному внедрению разработанных методов электроэлюирования является отсутствие удовлетворительной конструкции электролизера, которая могла бы обеспечить стабильное проведение процесса в производственных условиях.