способ выделения золота из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ХЛОРИДНОГО РАСТВОРА, СОДЕРЖАЩЕГО ПРИМЕСИ ПЛАТИНОВЫХ И НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий восстановление его до элементарного состояния серусодержащим реагентом и отделение осадка золота от раствора металлов-примесей, отличающийся тем, что восстановление ведут с использованием в качестве серусодержащего реагента тиосульфата натрия при 60 - 90^oС и уменьшении окислительного потенциала раствора до 650 - 690 мВ(ХСЭ).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности аффинажу благородных металлов.

Осаждение золота восстановлением его до элементарного состояния из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, является составной частью производственного процесса получения аффинированного золота.

Известен способ осаждения золота из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, восстановлением его сахаром, который используют в настоящее время в отечественной практике аффинажа.

Недостатком его является то, что в технологическом процессе в качестве химического реагента-осадителя золота используют ценный и остродефицитный пищевой продукт.

Известен способ осаждения золота из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, восстановлением его до элементарного состояния этиловым спиртом при 100-105^оС.

Недостатком этого способа является большой расход спирта, обусловленный его потерями за счет испарения при высокой температуре технологического процесса.

Известен способ осаждения золота из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, восстановлением его до элементарного состояния сернокислым закисным железом.

Недостатком его является введение в технологический процесс дополнительной примеси неблагородного металла, что в последующем при производстве платиновых металлов и очистке промстоков аффинажного пpоизводства приводит к увеличению расхода химических реагентов и выхода побочных продуктов.

Известен способ осаждения золота из хлоридного раствора восстановлением его до элементарного состояния щавелевой кислоты, муравьиной кислотой.

Недостатком его является большая стоимость этих химических реагентов.

Известен способ осаждения золота из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, восстановлением его до элементарного состояния сернистым газом.

Недостатком этого способа является то, что при его использовании в качестве побочного продукта образуется серная кислота, выход которой в соответствии с уравнением реакции 2HAuCl₄ + 3SO₂ + 6H₂O = 2Au + 3H O ₄+ +8HCl (1) составляет 0,746 кг в расчете на 1 кг осажденного золота. В результате этого при последующей переработке обеззолоченного раствора платиновых металлов существенно увеличивается расход химических реагентов и выход побочных продуктов. Так, расход аммиачной воды при осаждении 1-й соли хлорпалладозаммина в расчете на 1 кг осажденного сернистым газом золота в результате взаимодействия аммиака с серной кислотой с образованием сульфата аммония по реакции

H₂SO₄ + 2NH₃ = (NH₄)₂SO₄ (2) увеличивается на 1,04 кг, а расход известкового молока в расчете на СaO при очистке промстоков в результате взаимодействия его с сульфатом аммония по реакции

(NH₄)₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄2H₂O + 2 NH (3) на 0,425 кг. При этом выход конечных побочных пpодуктов: гипса CaSO₄2H₂O, направляемого на захоронение в смеси с гидроокисью железа, и газообразного аммиака, который еще не утилизируют в процессах производства платиновых металлов, увеличивается соответственно на 1,31 и 0,26 кг.

Изобретение направлено на устранение этого недостатка, а именно: на уменьшение выхода серной кислоты при осаждении золота из хлоридного раствора серусодержащим реагентом и уменьшение за счет этого в последующем при производстве платиновых металлов и очистке промстоков аффинажного производства расхода химических реагентов и выхода побочных продуктов.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве серусодержащего реагента - восстановителя золота (III) при осаждении его из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, используют не сернистый газ, как в прототипе, а тиосульфат натрия, который при взаимодействии с золотом (III) восстанавливает последний до элементарного состояния по реакции

8HAuCl₄ + 3Na₂S₂O₃ + 15H₂O =

= 8Au + 3Na₂SO₄ + 3H₂SO₄ + 32HCl. (4)

В этом случае выход серной кислоты в расчете на 1 кг осажденного золота составляет 0,1865 кг, т. е. он оказывается в 4 раза меньше, чем при осаждении золота сернистым газом. Это обусловлено тем, что атом серы с валентностью -2 в молекуле тиосульфата натрия при взаимодействии с золотом (III) с образованием серной кислоты отдает 8 электронов, тогда как атом серы с валентностью +4 в молекуле сернистого газа в этом случае отдает только 2 электрона. В результате этого расход аммиачной воды при осаждении 1-й соли хлорпалладозаммина и выход газообразного аммиака при очистке промстоков в расчет на 1 кг осажденного золота при использовании предлагаемого способа уменьшается в сравнении с прототипом в 4 раза и составляет соответственно 0,2588 и 0,0647 кг.

Второй атом серы в молекуле тиосульфата натрия с валентностью +6 в ходе межмолекулярной окислительно-восстановительной реакции не изменяет своего валентного состояния и образует сульфат натрия. Суммарный выход сульфат-ионов при восстановлении золота (III) тиосульфатом натрия составляет 0,75 г-ион в расчете на 1 г-атом восстановленного золота, т. е. он оказывается в 2 раза меньше, чем выход сульфат-ионов при восстановлении золота сернистым газом. Поэтому расход известкового молока и выход гипса при очистке промстоков аффинажного производства в расчете на 1 кг осажденного золота при использовании предлагаемого способа уменьшаются в сравнении с прототипом в 2 раза и составляют соответственно 0,2125 и 0,655 кг.

Взаимодействие тиосульфата натрия с золотом (III), которое сопровождается выделением большого количества тепла, протекает с достаточно большой скоростью при 60^оС. При температуре 80-90^оС скорость этой реакции очень велика и при условии интенсивного перемешивания раствора продолжительность процесса осаждения золота определяется в основном скоростью подачи в раствор тиосульфата натрия. Поэтому осаждение золота из хлоридного раствора тиосульфатом натрия проводят при температуре 60-90^оС.

В исходном золотосодержащем растворе с примесями платиновых и неблагородных металлов потенциалопределяющей является система AuCl₄^-/Au, стандартный электродный потенциал которой, равный 1 В(НВЭ), значительно превышает стандартные электродные потенциалы хлоридных систем основных металлов-примесей: PdCl₄^2-/Pd, PtCl₆^2-/PtCl₄^2-, PtCl₄^2-/Pt, которые равны соответственно 0,62, 0,68 и 0,73 В (НВЭ). Поэтому о ходе и окончании процесса осаждения золота из хлоридного раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, вполне объективно можно судить по изменению окислительного потенциала раствора. Скачкообразному уменьшению окислительного потенциала раствора до 650-680 мВ (ХСЭ), т. е. относительно хлорсеребряного электрода сравнения, который используют в типовых лабораторных и промышленных датчиках окислительного потенциала, соответствует достижению высокой степени осаждения золота. Дальнейшая обработка раствора тиосульфатом натрия, которая сопровождается понижением окислительного потенциала раствора, неизбежно приводит к осаждению с золотом примесей селена, палладия, платины, теллура и др. металлов. Поэтому обpаботку исходного золотосодержащего раствора тиосульфатом натрия прекращают при уменьшении его окислительного потенциала до 650-680 мВ.

Удельный расход тиосульфата натрия в соответствии со стехиометрией реакции (4) составляет 0,3 кг (безводного вещества) в расчете на 1 кг осажденного золота. Фактически его расход оказывается несколько большим и составляет 110-120% от теоретически необходимого. Это обусловлено расходованием тиосульфата натрия и по другим - побочным реакциям, например, восстановления палладия (IV) до палладия (II), иридия (IV) до иридия (III), селена (VI) до селена (IV), платины (IV) до платины (II). Но эти реакции не сопровождаются выделением металлов-примесей из раствора в осадок вместе с золотом.

Тиосульфат натрия используют при осаждении золота из хлоридного раствора в виде кристаллического пентагидрата Na₂S₂O₃ 5H₂O или концентрированного, например, 20-40% -ного раствора. Этот реагент относится к числу недорогих химических веществ. Его получают в большом количестве в виде кристаллического пентагидрата в химической промышленности, например, в качестве побочного пpодукта при производстве химического волокна.

Предлагаемый способ осаждения золота был испытан в лабораторных условиях при получении технического золота из раствора хлорирования золотого концентрата, который содержал, г/л : золото 88,40; платина 32,02; палладий 58,86; родий 1,21; иридий 0,35; рутенин 1,03; серебро 0,78; железо 6,08; медь 3,74; никель 0,81; свинец 7,88; селен 24,58; теллур 12,92; мышьяк 3,12; сурьма 3,80; висмут 1,97 г/л; олово 2,35. Осаждение золота из исходного раствора объемом 0,5 л, в котором содержалось 44,2 г золота, проводили в кварцевом термостатированном реакторе при 60,70,80 и 90^оС, интенсивном механическом перемешивании раствора и непрерывном контроле его окислительного потенциала. Тиосульфат натрия использовали в виде 20% при 60 и 70^оС, 40% при 80^оС растворов с плотностью 1,174 и 1,383 г/см³ и кристаллического пентагидрата Na₂S₂O₃ 5H₂O при 90^оС. Первоначально в раствор в течение 1,5-2 мин вводили 13,26 г тиосульфата натрия, т. е. то количество, которое соответствует стехиометрии реакции. Затем по достижении установившегося значения окислительного потенциала, которое во всех случаях превышало 700 мВ (ХСЭ), в раствор дополнительно вводили тиосульфат натрия при уменьшении окислительного потенциала раствора в пределах 650-690 мВ (ХСЭ) с определением количества израсходованного реагента.

Образовавшийся осадок металлического золота отделяли от обеззолоченного раствора, проваривали в 3 M НCl и после сушки анализировали спектральным методом на содержание контролиpуемых примесей. Остаточное содержание золота в обеззолоченном растворе определяли атомно-абсорбционным методом. В таблице представлены данные по продолжительности процесса осаждения золота, остаточному содержанию золота в обеззолоченном растворе (СAu), извлечению из исходного раствора ( ), удельному расходу тиосульфата натрия в граммах безводного вещества в расчете на 1 г осажденного золота (q) и содержанию примесей в техническом золоте, полученном при 60-90^оС и уменьшении окислительного потенциала раствора (I) в пределах 650-690 мВ (ХСЭ).

Как видно из данных, с использованием предлагаемого способа представляется возможным при небольшой продолжительности процесса достигнуть высокого извлечения золота из исходного раствора (особенно в случае окислительного потенциала раствора в пределах 650-680 мВ) при сравнительно небольшом соосаждении примесей других металлов (особенно в случае понижения окислительного потенциала в пределах 663-690 мВ) и расходе тиосульфата натрия, составляющем 112-121% от теоретически необходимого по реакции.

Предлагаемый способ осаждения золота может быть использован на Красноярском заводе цветных металлов при получении технического золота из растворов хлорирования или царско-водочного растворения золотых концентратов и золотосодержащих сплавов металлов.

При его использовании будет уменьшен расход химических реагентов и выход побочных продуктов как при производстве благородных металлов, так и очистке промстоков аффинажного производства. (56) Масленицкий И. Н. и др. Металлургия благородных металлов. М. : Металлургия, 1987, с. 410.

Основы металлургии. М. : Металлургия, 1968, т. 5, с. 361 и 210.