анионит смешанной основности для сорбции благородных металлов из цианидных растворов и пульп

Формула изобретения

Анионит смешанной основности для сорбции благородных металлов из цианидных растворов и пульп, содержащий бензилдиметиламинные и ди-бензилдиметиламмониевые функциональные группы, полученный путем обработки низкосшитого пористого сополимера стирола, дивинилбензола и этилстирола дозированной смесью мономеров аналогичного состава, содержащего также инициатор полимеризации и порообразователь, последующее проведение вторичной полимеризации с образованием дополнительного сетчатого полимера в количестве 30-75%, последовательное проведение его хлорметилирования и аминирования диметиламином для введения функциональных бензилдиметиламинных и дибензилдиметиламмониевых групп.

Описание изобретения к патенту

Заявляемый анионит относится к гидрометаллургическим сорбентам и может быть использован для извлечения благородных металлов из гидрометаллургических цианидных растворов и рудных пульп.

Известен анионит смешанной основности стиролдивинилбензольного типа, содержащий слабоосновные бензилдиметиламинные и сильноосновные бензилтриметиламмониевые функциональные группы (Б.Н.Ласкорин, В.И.Вялков, В.В.Доброскокин «Сорбционная технология в гидрометаллургии золота» в кн. «Гидрометаллургия золота». М.: изд. Наука, 1980, с.76-78). Известный анионит имел недостаточную селективность по золоту и серебру.

Известны также другие аниониты смешанной основности стиролдивинилбензольного типа, применяемые для сорбции золота и серебра из цианидных сред: АМ-2Б, Россион 12, Purolite A 100/2412. Измененный состав функциональных групп (слабоосновные бензилдиметиламинные и сильноосновные дибензилдиметиламмониевые) позволил повысить селективность по благородным металлам (Справочник « Ионообменные материалы для процессов гидрометаллургии, очистки сточных вод и водоподготовки» под ред. акад. Б.Н.Ласкорина. М.: ВНИИХТ, 1989; В.В.Шаталов, В.В.Доброскокин, Н.В.Балановский и др. в кн. «Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов» под. ред. проф., д.т.н. М.И.Фазлуллина, т.2. «Золото», с.125-135). Вышеуказанные аниониты имеют недостаточные для настоящего уровня требований к сорбентам, используемым в гирометаллургии золота, показатели по емкости и селективности.

Наиболее близким к заявляемому аниониту по технической сущности и достигаемому результату является пористый стиролдивинилбензольный анионит АМ-2Б со слабоосновными (НОГ) бензилдиметиламинными и сильноосновными (СОГ) дибензилдиметиламмониевыми функциональными группами, который применяется в гидрометаллургическом производстве сорбционного извлечени золота и серебра из цианидных сред сложного состава (Б.Н.Ласкорин, Г.Н.Садовникова, Л.Н.Петрова, В.Д.Федоров «Селективные по золоту иониты», Журнал прикладной химии, т.47, № 8, 1974 г., с.1747-1750). Анионит АМ-2Б является признанным экспертным сорбентом по качеству материалов, предлагаемых для сорбции благородных металлов из цианидных пульп. Однако наряду с такими достоинствами, как высокие скорость насыщения, прочность и устойчивость к отравлению, обеспечивающие долговечность работы, анионит АМ-2Б имеет следующие недостатки:

- относительно невысокая весовая (мг/г) и, особенно, объемная (мг/мл) емкость по золоту и серебру;

- недостаточная селективность, уступающая селективности некоторым видам активированных углей, также используемых в гидрометаллургии золота.

Технический результат заключается в устранении вышеуказанных недостатков.

Это достигается тем, что предложен анионит смешанной основности для сорбции благородных металлов из цианидных растворов и пульп, содержащий бензилдиметиламинные и дибензилдиметиламмониевые функциональные группы, полученный путем обработки низкосшитого пористого сополимера стирола, дивинилбензола и этилстирола дозированной смесью мономеров аналогичного состава, содержащего также инициатор полимеризации и порообразователь, последующее проведение вторичной полимеризации с образованием дополнительного сетчатого полимера в количестве 30-75%, последовательное проведение его хлорметилирования и аминирования диметиламином для введения функциональных бензилдиметиламинных и дибензилдиметиламмониевых групп.

Заявляемый анионит имеет более высокую плотность по сравнению с прототипом, что характеризуется снижением показателей удельного объема и пористости. Однако благодаря особому строению полимерной основы, состоящей из нескольких взаимопроникающих сетчатых структур и имеющей высокую проницаемость, сорбционные показатели заявляемого анионита по емкости и селективности по золоту и серебру при извлечении из цианидных сред значительно превосходят сорбционные показатели прототипа,

В примерах представлены сравнительные характеристики образцов заявляемого анионита и анионита АМ-2Б в различных условиях извлечения благородных металлов из цианидных сред.

Пример 1. Определение статической обменной емкости (СОЕ) заявляемого сорбента и взятого для получения сравнительных данных анионита АМ-2Б (прототип), проводили на модельном растворе, близком по составу к реальным производственным золотосодержащим растворам, получаемым при выщелачивании золотосодержащих руд, мг/л: Аu 3.0; Fe 8.8; Сu 15.0; Zn 4.9; Ni 3.0; цианид натрия 400,0; рН 10,5.

Сорбцию проводили в стаканах с механическим перемешиванием пропеллерными мешалками при соотношении сорбент:раствор, равном 1:5000, при 18-20°С и продолжительности контакта 24 часа. Анализ насыщенных анионитов производили атомно-адсорбционным методом после мокрого сжигания навесок сорбентов. Селективность сорбентов определяли как отношение емкости насыщения по золоту к суммарной емкости по металлам-примесям.

Таблица 1
Сравнительные характеристики и данные по емкости и селективности по золоту образцов заявляемого анионита
Характеристика образцов	АМ-2Б	Образцы заявляемого ионита
Содержание дополнительно
введенного сетчатого полимера, %	-	30	50	75
Полная обменная емкость по
Cl-иону, в мг-экв/г	3,8	3,65	3,5
				3,5
Содержание СОГ, в %	17,6	18,1	16,6	18,4
Удельный объем при набухании
в дистиллированной воде,	3,0	2,5	2,31	2,17
в мл/г
Пористость, в %	22	7	3,15	4,2
Механическая прочность, в %	99,6	98,9	99,5	100
Емкость по:
золоту, в мг/г	9,9	11	14,4	14,9
в мг/мл	3,3	4,4	6,23	6,87
меди, в мг/г	3,1	2,2	0,6	2,4
цинку, в мг/г	8,8	4,5	1,3	6,75
железу, в мг/г	5,5	2,43	0,2	2,6
никелю, в мг/г	0,7	1,4	2	1,8
Суммарная емкость по примесям,
	24,1	10,53	4,1	13,55
в мг/г
Селективность по золоту	0,41	1,05	3,5	1,1

Приведенные данные показывают превышение сорбционных показателей заявляемого анионита над показателями прототипа:Весовая емкость по золоту (в мг/г) образцов, характеризуемых введением дополнительного сетчатого полимера, превышает емкость анионита АМ-2Б в 1,1-1,45 раз, при том, что такие показатели сорбентов, как объемная емкость (мг/мл) и селективность, определяющие технологические параметры процессов сорбции золота, выше, чем у анионита АМ-2Б в 1,3-2,08 в 2,5-8,5 раз, соответственно.

Пример 2. Сорбционные характеристики заявляемого анионита при одновременном извлечении золота и серебра получены пр контакте с модельным раствором следующего содержания, мг/л: Аu 4.2; Ag 25.0; Fe 1.0; Сu 35.2; Zn 7.0; Ni 1.2; цианид натрия 220,0; рН 9.7.

Сорбция проводилась в условиях примера 1. Одновременно была проведена сорбция из того же раствора анионитом АМ-2Б. Селективность сорбентов рассчитывали из отношения суммарной емкости анионитов по золоту и серебру к суммарной емкости по металлам - примесям.

Таблица 2
Сравнительные показатели по сорбции из золотосеребросодержащих растворов. образцов заявляемого анионита и анионита АМ-2Б
Характеристика сорбентов	АМ-2Б	Образцы заявляемого ионита
Содержание дополнительно
введенного сетчатого полимера, %	-	30	50	75
Емкость по золоту, мг/г	11,5	14,0	15,0	13,1
мг/мл	3,83	5,6	6,4	6,03
Емкость по серебру, мг/г	6,4	14,7	16,6	15,1
мг/мл	2,1	5,88	4,19	6,95
Суммарная емкость по благородным
металлам, мг/г	17,9	28,7	34,6	28,2
Емкость, в мг/г, по:
меди	4,2	5,1	2,6	4,1
цинку	8,4	3,7	1,5	3,0
железу	0,8	0,8	0,1	1,1
никелю	0,36	0,24	0,23	0,3
Суммарная емкость по примесям, мг/г
	13,79	9,84	4,48	8,46
Селективность	1,3	2,92	7,05	4,0

При сорбции из золотосеребросодержащих растворов заявляемый анионит превосходит анионит АМ-2Б в 1.1-1.3 раз по сорбционной емкости по золоту (в весовых единицах (мг/г) и в 1.5-1.7 раза в объемных (мг/мл).; по серебру.в 2.3-2.6 раза (в мг/г) и в 3.28-3.5 раза (в мг/мл); по селективности в 1.3-5.4 раза.

Пример 3. Для получения сравнительных данных по кинетике насыщения анионита АМ-2Б и образца заявляемого анионита была использована методика тонкослойной постели сорбента в колонках высотой 80 мм и диаметром 10 мм, приближающая к условиям промышленного противоточного непрерывного процесса.

Технологический раствор после фильтрации цианидных пульп, состава, мг/л: Аu 3.5; Ag 19.0; Сu 29.0; Zn 5.5; Fe 10.1; цианид натрия 400,0; рН 10-11 пропускали через слой в 2-3 мм сорбента со скоростью 200 мл/час. По истечении заданного времени сорбент отмывали водой, высушивали и после проведения «мокрого» сжигания навесок анализировали атомно-адсорбционным методом. Полученные данные представлены в таблице 3.

Таблица 3
Сравнительные данные по кинетике сорбции золота, серебра и металлов-примесей заявляемого анионита и анионита АМ-2Б
	Время		Емкость насыщения сорбентов, МГ/Г
Сорбент	сорбции, час	Аu	Ag	Сu	Zn	Fe	Ni
	2	2,3	4,73	2,80	2,00	2,60	0,15
	4	3,0	5,93	3,41	2,36	2,64	0,20
АМ-2Б	8	4,78	6,20	4,00	4,90	2,81	0,36
	12	6,72	7,00	4,92	5,91	2,70	0,36
	24	10,31	7,20	4,66	7,90	2,90	0,60
Анионит	2	4,44	7,85	0,65	0,86	0,66	0,03
с 50%	4	5,60	9,60	0,91	1,86	0,81	0,05
дополни-	8	7,30	11,70	1,21	2,00	0,91	0,09
тельно	12	8,61	13,60	1,47	2,33	1,40	0,10
введен-	24	17,2	15,17	2,66	2,83	2,40	0,18
ного сет-
чатого
полиме-
ра

Таким образом, судя по приведенным данным, заявляемый анионит является более эффективным сорбентом для процесса извлечения благородных металлов из цианидных сред, чем прототип, превосходя его по емкостным показателям, как весовым, так и объемным, и по селективности, и не уступая в скорости насыщения.

Вышеперечисленное позволяет улучшить технико-экономические показатели сорбционного извлечения благородных металлов из цианидных сред:

- снизить единовременную загрузку сорбента;

- уменьшить количество аппаратов;

- сократить объем растворов, подаваемых на аффинаж;

- улучшить условия разделения благородных металлов и примесей.