Прочие растворители золота

Выщелачивание неорганическими растворителями

Гидроксид аммония (NH4OH) растворяет золото в виде диаммин- ного комплекса при участии таких окислителей, как кислород, тетра- амминный комплекс меди и/или гипохлорит-ион [108]:

Показано, что для удовлетворительной скорости растворения необходима температура выше 150 °С.

При проведении экспериментов на упорных рудах и концентратах (в автоклавном оформлении) за 3... 4 ч извлекалось 80... 96 % золота. Условия экспериментов: температура 190 °С, [Си2+] = 5... 10 г/дм3, [NH3] = 5,5 М, [(N114)2804] = 0,5 М, давление кислорода 600... 1000 кПа, размер зерен материала в загрузке -0,147 мм, плотность пульпы 10... 25 % твердого.

NH3 + NaCN. Это сочетание реагентов, впервые1 испытанное в начале XX в., применяли для переработки Си-А и руд в течение почти ста лет; иногда его используют для вскрытия объектов, содержащих цианируемые соединения меди (при повышенном расходе цианида натрия). Так, имеются сведения об использовании этого растворителя для переработки золотосодержащих отвалов на заводе «Пари Дамп» в Калгурли (Австралия), и на заводе «Акжужт» (Мавритания) [109].

Считается возможным, что в цианидно-аммиачных растворах медь образует несколько комплексов со смешанными лигандами вида Cux(CN)y(NH3)z, где величина индексов зависит от соотношения и очередности введения реагентов в раствор [110]. В анаэробных условиях наличие таких комплексов определяет растворение золота:

Предположено, что в основе процесса растворения золота лежат реакции:

Еще одним вариантом растворения золота является его взаимодействие с двухлигандным комплексом меди в присутствии кислорода:

1 Первыми публикациями на эту тему, вероятно, являются патент Ханта, полученный в 1902 г. (US Pat. 699108) и статья Джэрмана и др. (Trans. Inst. Min. Metall. 1905. V. 14. P. 289-334). Ссылки на патент Ханта, полученный в 1901 г. (см., например, Costello М. et al. // Miner. Eng. 1992. V. 5. P. 1421-1429), основаны на каком-то недоразумении, так как предметом этого изобретения (US Pat. 689190) является осаждение золота из цианидного раствора порошком алюминия с последующей амальгамацией.

Как видно из рассмотрения реакций (4.111) и (4.112), использование такого комбинированного растворителя золота позволяет одновременно осаждать медь, которая при стандартном цианировании определяет высокий расход NaCN. Показано, что медь может также переходить в осадок в виде CuO, СигО и CuCN [111].

Экспериментально показано, что с использованием аммиачно' цианидных растворов можно извлечь около 85 % золота, содержащегося в отвалах (хвостах флотации) завода Тельфер (Австралия) [109- 111]. При содержании в отвалах 4... 5 г/т золота и 1,2 % меди расход цианида (NaCN) составил 0,5... 1,6 кг/т и аммиака 1... 3 кг/т.

Свыше 90 % золота может быть извлечено из халькопиригно-пирит- ного концентрата с использованием композиции цианид (0,1 г/дм3) - аммиак (0,5 М NH4OH) - ЭДТА (0,01 М). Роль ЭДТА заключается в связывании в комплекс растворенной меди и в образовании цианида, который растворяет золото.

Гидросульфид-ион (HS'). Образование гидросульфидных соединений золота при 25 °С является экзотермическим процессом, что определяется преобладанием ковалентного взаимодействия между Аи+ и HS . С увеличением температуры реакции становятся эндотермическими и характеризуются высокими положительными значениями энтропии, что указывает на преимущественно электростатическое взаимодействие.

При околонейгральных значениях pH растворение золота протекает в соответствии с реакцией

Меньшая растворимость золота наблюдается в кислой и щелочной среде, где образуются комплексы Au(OH)HS и [AU2(HS)2S]2 [112, 113]. Значение энергии Гиббса образования гидросульфидного комплекса Au(HS)2 в воде при 298 К составляет 33,1 кДж/моль [114]; его максимальная растворимость определяется соотношением pH = рК 1 (H2S).

Так как скорость диффузии ионов НБ“ и молекул H2S меньше, чем для ионов CN' и молекул О2 , это определяет меньшую растворимость золота в гидросульфидных растворах по сравнению с цианированием (при одинаковой концентрации реагентов). Кроме того, для данной системы не определен характер пассивационных и адсорбционных эффектов, влияющих на извлечение золота [115].

Полисульфиды (S,2") в щелочных растворах образуют сульфидный комплекс Au(I). Известно несколько попыток использования полисульфида аммония для переработки мышьяковистых золотосодержащих концентратов. При изучении электрохимического поведения 164

золотого электрода в растворе полисульфидов показано, что растворение золота происходит в результате адсорбции полисульфида на его поверхности с одновременным окислением реагента [116]:

на аноде:

на катоде:

Катодная реакция показывает, что элементная сера при растворении золота действует как окислитель, поэтому добавление к поли- сульфидным растворам окислителя не нужно. Вместе с тем для получения удовлетворительного извлечения золота необходима высокая концентрация полисульфида (>2 М).

Композиции HS" + H2S + S0 опробована для извлечения золота из руды месторождения Плэйсе Доум (Канада) [115]. Показано, что реакция выщелачивания сопровождается образованием полисульфидов, также принимающих участие в растворении золота:

где х = 2... 8.

Оптимальные условия, при которых достигалось 83... 87%-ное извлечение золота: содержание твердого в пульпе 26 % масс., давление H2S около 400 кПа при 0,55 М NaSH и 1 г/дм3 S0.

Гидросульфит-ион (HSO3') и сернистая кислота H2SO3 испытаны для извлечения золота из углеродистых руд. Показано, что в области pH 3... 5 комплексообразователем для золота является гидросульфит-ион, а при pH свыше 7 - сульфит-ион SO32".

В этой системе золото образует следующие комплексы:

Одна из версий процесса включает нагрев исходной пульпы (50 % твердого) до 35... 45 °С с последующим кондиционированием с помощью H2S (2... 5 кг/т) для образования комплексов золота с серой. Оптимальное значение pH (4... 5) устанавливается за счет барботажа SO2 (15... 50 кг/т). Пульпа затем перемешивается 16... 20 ч воздухом для создания окислительных условий. В пульпу вводят ионообменную смолу для совмещения процессов растворения и выделения золога. Показано, что с помощью этой системы извлечение золота из некоторых упорных руд может достигать 80 %.

Сульфид натрии Na2S. Известен процесс Задра, с помощью которого раствор, содержащий 30 г/дм3 ИагБ и 40 г/дм3 NaOH, десорбирует золото из активного угля с последующим электролизом. Растворимость золота в условиях этого процесса достигает 1,64 г/дм3. Показано, что в данной системе может присутствовать ряд полисульфидных анионов, а также комплексы золота с водородом и серой.

Гипохлорит натрии NaOCl в растворе NaCl является эффективным растворителем золота, однако требуемая концентрация NaCl высока - около 100 г/дм3.

Бромцианид BrCN был опробован в начале XX в. для переработки комплексных золотосодержащих руд, упорных к цианированию. Расход этого реагента резко увеличивался при наличии сульфидов или теллуридов. Приготовление BrCN «на месте» затруднено из-за необходимости жесткого контроля за смесью исходных веществ - NaBr, NaBrCb, NaCN и H2SO4, так как, например, избыток цианида или кислоты приведет к выделению HCN.

Растворению золота и пирита соответствуют реакции:

Между 1900 и 1920 гг. с помощью этого метода перерабатывали некоторые руды, содержащие золото в составе арсеноиирита и теллуридов [107]. Показано, что этот процесс может представить интерес для руд района Калгурли с малым содержанием теллуридов золота и пирита.

Бром запатентован[1] еще в 1882 г. для обработки золотых руд в чанах или бочках и некоторое время использовался в промышленном масштабе. Система Вгг/Вг" оценена в качестве возможного варианта кучного выщелачивания; показано, что при этом окисляются некоторые сульфидные минералы. Рекомендуемые концентрации при выщелачивании золота: [ВГ2] = 2... 5 г/дм3 и [Вг] = 0... 10 г/дм3 при pH 5... 8 [117]. Однако при наличии минералов марганца процесс приходится проводить при pH < 3 для предотвращения осаждения соединений марганца, блокирующих поверхность золота.

Реакции растворения золота аналогичны протекающим при взаимодействии с газообразным хлором:

На рис. 4.42, а приведена Eh-pH диаграмма, характеризующая параметры узкой зоны для существования иона АиВгг" и более обширной зоны для AuBrf [118].

Eh-pH диаграммы для систем Au-Bo-EUO (а) и Аи-Ь-РЬО (б)

Рис. 4.42. Eh-pH диаграммы для систем Au-Bo-EUO (а) и Аи-Ь-РЬО (б)

при 25 °С:

«ли = Ю'3; а и, = а,_ = 1 (—); аВг. = а,_ = 5 (- - -)

Так как окислительный потенциал, требующийся для растворения золота бромом, ниже, чем для хлора (610 мВ против 750 мВ), бром более активно реагирует с вмещающими минералами, что определяет его значительный расход (стоимость бромсодержащих реагентов выше, чем хлорсодержащих). Вместе с тем бром может окислять теллуриды золота и небольшие количества золотосодержащего пирита в условиях, близких к нейтральным значениям pH.

Основные технологические сложности определяются летучестью и высокой коррозионной активностью газообразного брома. Поэтому в качестве окислителей в «связке» с ВГ предложено использовать Fe(III), Н2О1 или NaOCl, а для решения проблем, связанных с выделением в атмосферу брома, - органические бромиды типа Геобром 3400 [117].

Бромидно-хлориднаи смесь (NaBr + NaCl) испытана для выщелачивания золота в присутствии окислителя - ионов меди (Intec - процесс). Золото растворяется в соответствии с реакциями:

Оптимальные параметры процесса: температура 90...100°С, кон- центрация бромид-иона 1 моль/дм , хлорид-иона - 6 моль/дм' и Си' - 20...40г/дм3 [119].

Йод и Йодсодержащие соединении являются сильными окислителями и комплексообразователями для золота, однако их стоимость значительно выше, чем для системы Вг2/Вг . Выщелачивание проводят растворами с концентрацией Ь 1 г/дм3 и Nal 9 г/дм3 при pH 5...9 [117]. При использовании системы Ь/Г обычно не окисляются такие сульфиды, как пирротин и халькозин. Максимальная скорость растворения золота зафиксирована для системы Г/ОСГ; при этом активным реагентом является П'.

Eh-pH диаграмма для системы Аи-Ь-НгО показана на рис. 4.42, 6 [12]; видно, что в присутствии йода металлическое золото образует

комплексы АиЬ" и АиП . Если провести сравнение с хлоридной сис-

_2

темой, то при аналогичной концентрации хлорид-иона (К)" М) образуется лишь малая зона для иона AuCLf и не существует зона термодинамической устойчивости иона АиСЬ". Вместе с тем бромидная среда определяет наличие еще более обширных областей устойчивости для аналогичных ионов.

Тиоцианат-ион при pH 1...3 (350... 450 мВ) и концентрации 0,01... 0,05 М в присутствии, например, Fe3~ является эффективным комплексообразователем для золота, однако реагент разлагается за счет окисления, а также реагирует с катионами различных металлов, что приводит к его повышенным расходам. Растворение золота соответствует реакции

При снижении потенциала раствора (из-за окисления тиоцианата железом (III)) образуются Au(SCN)2~) и такие промежуточные соединения, как тиоцианоген (SCNb и грицианат (SCNh', которые действуют как окислители при растворении и как лиганды для золота - при восстановлении [120].

На рис. 4.43 приведена Eh-pH диаграмма, характеризующая термодинамическое равновесие в системе AU-SCN-H2O [121].

Eh-pH диаграмма для системы Au-NCS-fyO при 25 °С

Рис. 4.43. Eh-pH диаграмма для системы Au-NCS-fyO при 25 °С: «Аи = Ю ctscN = 10 5

Так как при pH > 3 в результате гидролиза осаждается Fe(III), оптимальными при растворении золота являются значения pH 1,5-2,5.

FeCb в кислых растворах, особенно при повышенных температуре и давлении, является эффективным реагентом для переработки различных концентратов, растворяя как цветные, гак и благородные металлы. Использование этого реагента затруднено из-за высокой коррозионной активности системы и значительных капитальных затрат на оборудование. Вместе с гем, показано, что с помощью FeCb можно выщелачивать золото в условиях стандартного автоклавного процесса, применяемого при кондиционировании упорных руд [122].

  • [1] Schaeffer С. II Process of extracting gold and silver from their ores. - US Pat 267723(1882).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >