способ получения высокочистого золота из чернового металла

Формула изобретения

1. Способ получения высокочистого золота из чернового золота, включающий экстракцию золота из солянокислого или азотно-солянокислого раствора трибутилфосфатом при мольном соотношении экстрагента к золоту 3,0 - 4,0 : 1, реэкстракцию и восстановление, отличающийся тем, что экстракцию и реэкстракцию проводят одновременно, при этом реэкстракцию золота проводят в кислом растворе, нагретом до 30 - 70^oC.

2. Способ получения золота по п.1, отличающийся тем, что раствор трибутилфосфата используют в качестве экстракционной мембраны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов, в частности к аффинажу золота, и может быть использовано для концентрирования золота и получения золота высокой чистоты (99,99%).

Известен способ получения золота из концентратов, основанный на экстракции его из солянокислых растворов метилизобутилкетоном (М.А.Меретуков, А. М.Орлов. Металлургия благородных металлов (зарубежный опыт). М., "Металлургия", 1991, стр.360 [1]). По данному способу проводят двухступенчатые экстракцию и реэкстракцию с последующим восстановлением золота из органической фазы железным порошком и получением металлического золота, требующего дальнейшей очистки. Недостатком способа являются высокая растворимость экстрагента в воде (17 г/л), неудовлетворительное отделение золота от ряда элементов (вместе с золотом экстрагируются железо и теллур), что не приводит к получению золота высокой степени чистоты.

Известен способ извлечения золота из солянокислых растворов экстракцией диэтиловым эфиром (A. Zelle, I. Fijalkowski, Chem.Analit (Polska), 1962, N 7, p. 321 [2]). Недостатком способа является использование токсичного взрывоопасного летучего экстрагента (t_кип = 35^oC, t_{вспышки} = -45^oC), а также сравнительно высокая растворимость эфира в воде (66 г/л).

Известен способ извлечения золота из растворов экстракцией, - дихлордиэтиловым эфиром (А.В.Николаев, И.Г.Юделевич, Л.М.Буянова и др. Изв. СО РАН. Сер. хим. н., 1970, вып.6, N 14, стр. 78 [3]). Недостатком способа является относительно высокая растворимость дихлордиэтилового эфира в воде (10 г/л), что приводит к потере экстрагента и к необходимости извлечения его из сбросных вод.

Известен способ получения высокочистого (99,99%) золота, основанный на его экстракции из солянокислых растворов дибутиловым эфиром диэтиленгликоля (дибутилкарбитолом) (D. F. C. Morris, М. Ali Khan, Talanta, 1968, V 15, p. 1301 [4], [1], стр. 358) с последующим восстановлением золота из органической фазы щавелевой кислотой. Недостатком способа является использование в качестве экстрагента дибутилкарбитола, который не является широкодоступным реагентом, относительно дорог и имеет заметную растворимость в воде (3,0 г/л).

Известен способ получения высокочистого золота (выбран нами в качестве прототипа) (Пат РФ 2113523 // БИ N 17, 1998, с. 277. И.В.Миронов, Е.В.Макотченко, В.А.Афанасьева и др. "Способ получения высокочистого золота из чернового золота, содержащего примеси серебра, меди, железа, палладия и др." [5] ), основанный на его экстракции из солянокислых растворов трибутилфосфатом при мольном соотношении экстрагента к золоту (3,0 - 4): 1 с промывкой экстракта раствором серной кислоты. Последующее выделение металла проводят известными методами (АС 263578 СССР//БИ N 41,1979, стр.261. А.В.Николаев, Б.И. Пещевицкий, А.М. Эренбург и др. "Способы реэкстракции золота из органической фазы" [6]). Недостатком способа является то, что из-за большого коэффициента распределения золота реэкстракция золота в водную фазу требует присутствия в водной фазе сильных комплексообразователей (CN^-, OH^-), в частности в этом способе предлагается реэкстракция в щелочь, что может приводить к образованию нерастворимых осадков некоторыми примесями. Большой коэффициент распределения золота приводит к разбавлению золотосодержащих растворов в процессе реэкстракции.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса получения золота высокой степени чистоты (99,99%) и концентрирование золота на стадии реэкстракции.

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от способа получения высокочистого золота с использованием трибутилфосфата в мольном отношении экстрагента к золоту, равном (3,0-4,0):1 (выбранного нами в качестве прототипа), включающем последовательные стадии экстракции, промывки экстракта и реэкстракции, процессы экстракции и реэкстракции проводят одновременно, при этом реэкстракцию золота проводят в кислый раствор, нагретый до 30-70^oC. Золото концентрируется в нагретом кислом растворе.

Отличительными от прототипа признаками являются условия осуществления действий:

- процессы экстракции и реэкстракции протекают одновременно через экстракционную мембрану,

- процессы экстракции и реэкстракции проводятся при разных температурах (около 20) и (30-70)^oC соответственно,

- реэкстракция проводится в кислую среду.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Процессы экстракции и реэкстракции организуются одновременно с использованием трехфазной системы: водная фаза (1) - органическая фаза - водная фаза (2). Органическая фаза играет роль жидкой (экстракционной) мембраны. Водные фазы имеют разную температуру (около 20^oC (комнатная) и 30-70^oC). Происходит перераспределение золотохлористоводородной кислоты в трехфазной системе: водная фаза (1) (исходный золотосодержащий раствор) - органическая фаза (экстрагент, раствор трибутилфосфата) - водная фаза (2) (реэкстракт, раствор минеральной кислоты). Водная фаза (2) поддерживается при температуре 30 - 70^oC. При разнице температур водных фаз в 25^oC коэффициент распределения золотохлористоводородной кислоты между водными фазами превышает 3, резкое влияние разницы температур фаз по обе стороны "жидкой мембраны" на стационарные концентрации золота в водной фазе приводит к концентрированию золота в более горячей водной фазе, при малом различии температур водных фаз эффект концентрирования небольшой, использование температур выше 70^oC нецелесообразно из-за усложнения технологического процесса. Стадия экстракции: водная фаза (1) - органическая фаза (раствор ТБФ) аналогична, как в прототипе: экстракция золота (III), железа (III), серебра (I) и ряда других металлов протекает по одинаковому (гидратно-сольватному) механизму. Коэффициент распределения золота намного выше, чем у всех основных примесей. За счет связывания ТБФ золотом в сольват концентрация свободных молекул ТБФ в органической фазе снижается, что приводит к уменьшению коэффициентов распределения примесей. Это уменьшение тем больше, чем ниже молярное отношение ТБФ к золоту. Особенно сильно коэффициенты распределения примесей снижаются, когда соотношение ТБФ к золоту становится меньше, чем требуется по стехиометрии для образования сольвата золота, т.е. трех. Как и в прототипе, в нашем случае при использовании ТБФ в CCl₄ экстракция протекает при мольном соотношении экстрагента к золоту не выше 3,0 - 4,0. В отличие от прототипа в нашем случае процессы экстракции и реэкстракции представляют собой непрерывный процесс перераспределения золота между двумя водными фазами и насыщенная золотом органическая фаза является экстракционной мембраной и за счет такой организации процесса не требуется частая смена экстрагента и отсутствует стадия отмывки. В отличие от прототипа, где реэкстракцию золота из органической фазы проводили щелочью и при этом некоторые примеси в этих условиях способны давать осадки нерастворимых гидроокисей, реэкстракция проводится в кислой среде, что позволяет избежать образования нерастворимых гидроокисей и позволяет восстанавливать золото прямо из реэкстракта сульфитом натрия в кислой среде. Кроме того, при нашем способе происходит концентрирование золота в реэкстракте. Таким образом, упрощение способа получения и концентрирования золота процесса достигаются за счет: одностадийности процесса, отсутствия стадии отмывки экстракта, пониженного расхода экстрагента, подбора температурного режима, при этом происходит и удешевление способа за счет экономии реактивов.

Нам неизвестны случаи использования экстракционных мембран подобного типа для очистки и концентрирования золота.

Указанные отличительные признаки являются существенными и создают новый положительный эффект по сравнению с прототипом.

Вышесказанное подтверждается следующими примерами.

Способ очистки и концентрирования золота проверяли на модельном растворе. Раствор золотохлористоводородной кислоты был получен растворением чернового металла, полученного из электронного лома (чистота около 98%, основные примеси Cu, Fe, Sn, Ag), в царской водке с последующим выпариванием с концентрированной соляной кислотой. Затем в золотосодержащий раствор были дополнительно введены примеси металлов, а именно соли железа (FeCl₃), серебра (AgCl), меди (CuCl₂), палладия (H₂PdCl₄). Состав исходного раствора (водный раствор (1)): C_Au = 0,43 моль/л (85 г/л Au), C_Fe = 0,4 моль/л (22 г/л Fe), C_Cu = 0,4 моль/л (25 г/л Cu), C_Pb = 0,1 моль/л (10 г/л Pd), C_Ag до насыщения по AgCl, C_HCl = 1 моль/л. Органическая фаза 16% ТБФ (0,6 моль/л, разбавитель - четыреххлористый углерод, соотношение < 3,0-4,0: 1). Водная фаза (2) - 0,1 моль/л HCl. Водная фаза (2) поддерживалась при 50^oC, водная фаза (1) и органическая фаза - при комнатной температуре (20^oC). Во всех трех фазах осуществлялось перемешивание раствора. В течение 15 часов достигалось некоторое стационарное состояние, золото концентрировалось в более горячей водной фазе (2). Концентрацию золота в водных фазах определяли спектрофотометрически по поглощению AuBr₄^- ( = 5000 при = 26000 см^-1) (в пробу для анализа добавляли HBr). Отношение концентрации золота в водной фазе (2) к концентрации в водной фазе (1) составляло 4,6 (в случае когда водные фазы находились при 20^oC, это соотношение было 2,5). Таким образом, степень концентрирования золота при подогреве на 30^oC увеличивается в 1,8 раза. Золото из водной фазы (2) восстанавливали сульфитом натрия. Промытый водой порошок золота спекали в королек при 900^oC в фарфоровом тигле. Содержание примесей в корольке определяли атомно-эмиссионным спектральным методом. Содержание примесей (мас.%) приведено в таблице.

Как видно из полученных данных, происходит глубокая очистка золота от таких трудноотделяемых примесей, как серебро, палладий и др. Содержание примесей составляет (90-91)10^-4%, содержание металла 99,991%.

Использование предлагаемого способа очистки золота позволяет упростить и удешевить процесс и достичь концентрирования золота в экстрагенте. Это достигается организацией процесса в одну стадию, температурным режимом реэкстракции, отсутствием стадии отмывки, экономией экстрагента, реактивов серной кислоты и гидроксида натрия.

Используемая литература

1. М.А.Меретуков, А.М.Орлов. Металлургия благородных металлов (зарубежный опыт). М., "Металлургия", 1991.

2. A.Zelle, I. Fijalkowski, Chem.Analit (Polska), 1962, N 7, p. 321.

3. А.В.Николаев, И.Г.Юделевич, Л.М.Буянова и др. //Изв.СО РАН. Сер. хим. н., 1970, вып.6, N 14, стр. 78.

4. D.F.C.Morris, М. Ali Khan //Talanta, 1968, V 15, p. 1301.

5. Пат РФ 2113523 // БИ N 17, 1998, с. 277. И.В.Миронов, Е.В.Макотченко, В. А. Афанасьева и др. "Способ получения высокочистого золота из чернового золота, содержащего примеси серебра, меди, железа, палладия и др."

6. АС 263578 СССР//БИ N 41, 1979, стр. 261. А.В.Николаев, Б.И.Пещевицкий, А.М. Эренбург и др. "Способы реэкстракции золота из органической фазы".