Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химическая технология золота и серебра. Учебное пособие
.pdf
Свойства некоторых хлоридов
Реакция образования хлорида ∆
Zn + Cl2 = ZnCl2 −280 315 732
Fe + Cl2 = FeCl2 −210 677 1012
Pb + Cl2 = PbCl2 −200 498 954
2Cu + Cl2 = 2CuCl −160 430 1360
⅔Fe + Cl2 = ⅔FeCl3 −150 304 319
2Ag + Cl2 = 2AgCl −140 455 1550
⅔Au + Cl2 = ⅔AuCl3 Положительное − −
G
0
1423
, кДж/моль
t
пл. хлорида
, ºС
Таблица 5
t
кип. хлорида
, ºС
Рис. 11. Кинетика удаления примесей при хлорировании чернового золота.
Исходный состав, %: Ag – 9,0; Fe – 0,18; Cu – 1,4; Zn – 0,06; Pb – 0,35
Как видно из рис. 11, в реальных условиях хлорного процесса порядок перехода примесей в хлориды в общем такой же, как это следует
из термодинамических расчётов. Первыми хлорируются железо, цинк,
свинец. Низкокипящие хлориды железа и цинка переходят в газовую
фазу. Хлорид свинца частично улетучивается, частично всплывает на
поверхность металла. Медь и серебро
начинают реагировать с хлором
после того как прохлорируется основная масса железа, цинка и свинца.
Температура кипения хлоридов серебра и меди выше, чем температура
процесса. Поэтому они образуют на поверхности золота слой расплавленных хлоридов. Накапливающиеся хлориды и шлак периодически
удаляют из тигля и добавляют новую порцию флюса. Флюс – бура,
кварц,
хлорид натрия – уменьшает улетучивание металла. Окончание
процесса хлорирования определяют по появлению над расплавом красного дыма, окраска которого объясняется присутствием в нём хлорида
золота (т. е. все примеси прохлорировались и начало хлорироваться зо-
61
лото). После этого с поверхности расплавленного золота удаляют остатки хлоридов и шлака, очищенное золото разливают в слитки.
По данному способу получают не совсем чистое золото (обычно
995…996 пробы), и такой металл годится для изготовления монет, но не
удовлетворяет требованиям современной техники.
Серебро извлекают из хлоридов и шлака, где хлорида серебра
содержится до 70 %. Переработка таких шлаков заключается в переводе
малорастворимого CuCl в хорошо растворимый CuCl
с последующим
2
восстановлением в твёрдом остатке хлорида серебра. Как это делают?
Расплавленные хлориды гранулируют до 2 мм (выливают тонкой струйкой в холодную воду) и обрабатывают водным раствором хлората
натрия NaClO
в присутствии соляной кислоты:
3
6CuCl + NaClO
+ 6HCl = 6CuCl2 + NaCl + 3H2O
3
Одновременно выщелачиваются хлориды натрия и свинца. Очи-
щенный хлорид серебра восстанавливают цинковым порошком:
2AgCl + Zn = 2Ag + ZnCl
2
Губчатое серебро после промывки и сушки переплавляют в аноды
для дальнейшего электролитического рафинирования. Чистота металла
в анодах – 998…999 проб.
Серебро можно восстановить из шлаков сплавлением последних с
кальценированной содой, как это было показано выше. Полученное серебро по качеству готово для изготовления из него анодов на электролиз.
5.2. Электролитическое рафинирование золота
Аффинаж золота электролитическим путём позволяет получать металл высокой чистоты. Аноды отливают из рафинируемого сплава, содержащего в качестве примесей серебро, платиновые металлы и некоторые неблагородные металлы. Электролитом служит водный раствор золотохлористоводородной кислоты с добавкой соляной кислоты.
Схема процесса:
Au(катод) | HAuCl
, HCl, H2O, примеси | Au с примесями (анод)
4
Золотохлористоводородная кислота является сильной и полностью
диссоциирует на ионы:
−
4
−
4
22
510 ,
очень мала:
Константа диссоциации К
−
т. е. AuCl
не диссоциирует.
4
HAuCl
K
Д
↔ H+ + AuCl
4
комплекса AuCl
д
34
[Au ][Cl ]
[AuCl ]
4
62
В водном растворе возможен гидролиз:
−
AuCl
+ H2O ↔ [AuCl3(OH)]− + H+ + Cl−
4
Но в кислом растворе гидролиз не идёт. Таким образом, можно
считать, что золото в электролите находится в форме иона AuCl
−
.
4
Основной катодный процесс:
AuCl
−
+ 3e ↔ Au + 4Cl−, E0 = +0,99 В.
4
На аноде:
Au + 4Cl
−
− 3e → AuCl
−
, E0 = +0,99 В.
4
Поскольку стандартные потенциалы хлора и кислорода значительно
электроположительнее, чем потенциал золота:
−
2Cl
− 2e → Cl2(газ), E0 = +1,36 В;
O − 4e → 4H
2H
2
+
+ O
(газ), E0 = +1,23 В.
2
то выделение их на аноде в нормальных условиях электролиза невозможно.
При недостаточной кислотности и температуре золотые аноды пассивируются, растворение их прекращается и начинается выделение хлора. В отечественной практике электролиз проводят в фарфоровых или
титановых электролизных ваннах ёмкостью до 300 л. Катоды изготавливаются из титана марки «ВТ-1» толщиной 4…5
мм. Аноды изготавливаются из золота с содержанием не менее 80 % и толщиной 20…25 мм.
Критически важно наличие свинца в анодах, содержание которого не
должно быть более 0,5 %. Свинец при электролизе быстро пассивирует
анодную поверхность. Аноды одевают в анодный мешок, изготовленный из хлорина, где будут накапливаться шламы в основном в виде
хлористого серебра
Состав электролита: Au – 200…250 г/л, HCl – 200…220 г/л., HNO
90 г/л. Температура – 50…60 ºС. Плотность тока 1200 А/м
.
–
2
. Напряжение
3
на ванне 1,2 В. Любое нарушение одного из этих параметров приведёт к
соосаждению на катод недопустимого количества примесей, а само катодное золото будет губчатым, рыхлым с примесями из электролита.
При точном выполнении регламента процесса золото осаждается на катоде в виде плотного блестящего осадка толщиной до 5 мм. Катоды разгружают 1–2 раза в сутки, промывают горячей дистиллированной водой, сушат и плавят в индукционной печи в слитки. Чистота катодного
золота – 999,8…999,9 пробы. Основные примеси – серебро, медь, железо. По мере накопления в электролите платиноидов, электролит «стареет». При суммарном содержании платиноидов 50 г/л и в целях недопущения соосаждения их на катоде
вместе с золотом электролиз останавливают. Из электролита вырабатывается максимально некондиционное
золото, и затем платиноиды высаживают аммиачной водой. Анодный
63
шлам, остатки анодов загружают в сетчатый серебряный барабан, отмывают в воде от хлорида серебра (при вращении барабана через сетку
смывается в ванну) и электролита, сушат и плавят в аноды. Хлористое
серебро восстанавливают сплавлением с кальценированной содой, восстанавливают цинковым или железным порошком в соляной кислоте,
промывают водой и плавят в
аноды для электролиза серебра.
Рис. 12. Аффинаж золота
64
5.3. Электролитическое рафинирование серебра
Схема процесса:
Ag (катод) | AgNO
Плотность тока – 200…600 А/м
центрация AgNO
– 110…120 г/л, для HNO3 – 10…20 г/л.
3
, HNO3, H2O, примеси | Ag с примесями (анод).
3
2
. Температура – 30…50 ºС. Кон-
При электрохимическом растворении анода серебро переходит в
раствор:
Ag → Ag
+
+ e, E0 = +0,799 В.
Примеси с более положительным потенциалом (золото, платина,
палладий) выпадают в шлам. Примеси с более отрицательным потенциалом переходят в раствор (медь, свинец, висмут, цинк, железо).
На катоде:
+
+ e → Ag
Ag
Электролиз серебра обычно ведут в прямоугольных ваннах вместимостью 300…600 л, изготовленных из винипласта или поливинилхлорида. На анодной штанге подвешивают от одного до трёх анодов.
Катод из тонкого листа нержавеющей стали или титана, алюминия серебра делают один на всю ширину ванны.
Процесс электролиза ведут круглосуточно. Серебро осаждается
на
катоде в виде крупнокристаллического, неплотно пристающего к катоду
осадка, внешне напоминающего крупнозернистый снег. Кристаллы серебра растут в направлении к аноду. Чтобы предотвратить межэлектродное замыкание, кристаллы серебра периодически счищают с катода
скребками и удаляют со дна электролизёра. Во избежание загрязнения
катодного серебра анодным шламом аноды помещают в чехлы из
хлорвиниловой или другой ткани. При растворении анода шлам собирается
внутри чехла, откуда его выгружают. Серебро, выгруженное из ванн,
промывают последовательно разбавленной азотной кислотой и горячей
водой, прессуют и плавят в индукционных печах в слитки. Чистота катодного серебра после переплавки – 999,7…999,9 пробы.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково назначение процессов аффинажа золота и серебра?
2. Какие бывают виды сырья, поступающего на аффинаж золота и
серебра?
3. В чем заключаются сущность и химизм процесса Миллера?
4. Каково поведение примесей в ходе процесса Миллера?
5. Как получить чистое золото методом электролиза? Какова схе-
ма процесса?
6. Каковы параметры электролиза
золота, поведение примесей на
электролизе?
7. Каковы схема процесса электролиза серебра и параметры про-
цесса?
65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В предлагаемом пособии приведены сведения, характеризующие
современное гидрометаллургическое производство золота и серебра.
При этом особое внимание обращено на главные процессы рудоподготовки, обогащения и аффинажа благородных металлов.
Дана историческая справка о зарождении отдельных процессов,
структуре потребления, валютной функции и областях применения золота и серебра. Все технологические процессы условно разделены на
классические и те, которые появились в последние 10…20 лет. Так,
весьма подробно показана технология цианирования золотосодержащих
материалов. Этот метод, несмотря на свою «древность» и опасное производство, ещё не нашел себе альтернативы, а все попытки убрать цианистый натрий из технологии можно оценить пока как «экзотику».
В начале текущего столетия золотодобытчики
блемой переработки упорных золотосодержащих руд. И в этой связи
уже есть перспективные разработки, такие как биовыщелачивание, автоклавное окисление, коротко-конусное гидроциклонирование. Именно
в части переработки упорных руд открываются хорошие перспективы
для научных исследований.
Пособие будет полезным для инженерно-технических работников и
студентов, специализирующихся в области производства благородных
металлов.
Студенту будет полезным ознакомиться со списком литературы и
источников, где имеется весьма подробное изложение интересующей
его темы, разработанной как в России, так и за рубежом.
встали перед про-
66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гидрометаллургия золота / под ред. Б.Н. Ласкорина. – Москва :
Недра, 1980. – 187 с.
Масленицкий И.Н. Металлургия благородных металлов /
2.
И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев. – Москва : Металлургия, 1987. – 432 с.
Полькин С.И. Обогащение руд и россыпей редких и благород-
3.
ных металлов / С.И. Полькин. – Москва : Недра, 1987. – 428 с.
Барченков В.В. Основы сорбционной технологии извлечения зо-
4.
лота и серебра из руд / В.В. Барченков. – Москва : Металлургия, 1982. –
128 с.
Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов /
5.
А.Н. Зеликман, Г.М. Вольдман, Л.В. Беляевская. – Москва : Металлургия, 1983. – 124 с.
Плаксин И.Н. Гидрометаллургия // Избранные труды / И.Н. Плак-
6.
син. – Москва : Наука, 1972. – 278 с.
Филимонова Л.А. Методы обезвреживания стоков и водоворот
7.
при переработке золотосодержащих руд / Л.А. Филимонова, В.И. Зеленов. – Москва : Цветметинформация, 1979. – 38 с.
Шиврин Г.Н. Технологические расчёты процессов и оборудова-
8.
ния золотоизвлекательных заводов / Г.Н. Шиврин, В.С. Стрижко. –
Красноярск : Красноярский ИЦМ им. М. Калинина, 1976. – 92 с.
Минеев Г.Г. Растворители золота и серебра в гидрометаллургии /
9.
Г.Г. Минеев, А.Ф. Панченко. – Москва : Металлургия, 1994. – 241 с.
Кучное выщелачивание благородных металлов / под ред.
10.
Фазлулина. – Москва : Издательство Академии горных наук, 2001. – 647 с.
Котляр Ю.Ф. Металлургия благородных металлов / Ю.Ф. Кот-
11.
ляр, М.А. Меретуков. – Москва : Руда и металлы, 2005. – 432 с.
Минеев Г.Г. Биометаллургия золота / Г.Г. Минеев. – Москва :
12.
Металлургия, 1989. – 159 с.
Меретуков М.А. Металлургия благородных металлов: Зарубеж-
13.
ный опыт / М.А. Меретуков, А.М. Орлов. – Москва : Металлургия, 1991. –
415 с.
Барченков В.В. Основы сорбционной технологии извлечения
14.
золота и серебра из руд / В.В. Барченков ; под ред. И.Ф. Барышкикова. –
Москва : Металлургия, 1982. – 128 с.
67
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............................................................................................................. 3
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗОЛОТА И СЕРЕБРА ...... 4
1.1. Физические свойства золота и серебра ........................................................... 4
1.2. Химические свойства золота и серебра .......................................................... 5
1.2.1. Химические свойства золота ................................................................ 5
1.2.2. Химические свойства серебра .............................................................. 7
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА ............................................. 10
ГЛАВА 3. ЗОЛОТО И СЕРЕБРО В ПРИРОДЕ .................................................. 13
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА
ИЗ РУДНОГО СЫРЬЯ ........................................................................ 18
4.1. Подготовка руд к извлечению
4.1.1. Дробление, измельчение ................................................................. …19
4.1.2. Классификация .................................................................................... 20
4.1.3. Обогащение .......................................................................................... 21
4.1.4. Флотационное обогащение золота ..................................................... 23
4.2. Амальгамация золотоносных руд и концентратов ...................................... 25
4.3. Извлечение золота методом цианирования .................................................. 30
4.3.1. Физико-химические основы цианистого процесса .......................... 30
4.3.2. Гидролиз цианистых растворов. Защитная щёлочь ......................... 37
4.3.3. Электрохимическая природа растворения благородных
металлов ............................................................................................... 38
4.3.4. Взаимодействие цианистых растворов с сопутствующими
минералами .......................................................................................... 39
4.3.5. Технология процессов цианирования ............................................... 43
4.4. Сорбционный метод
извлечения золота и серебра
из цианистых растворов ................................................................................. 45
4.5. Осаждение золота и серебра из растворов .................................................... 50
4.5.1. Осаждение способом цементации ..................................................... 50
4.5.2. Осаждение электролизом .................................................................... 54
4.6. Биометаллургия золота ................................................................................... 56
4.7. Очистка сточных вод золотоизвлекательных фабрик ................................. 57
золота и серебра .......................................... 18
ГЛАВА 5. АФФИНАЖ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА ................................................... 60
5.1. Хлоридный процесс ........................................................................................ 60
5.2. Электролитическое рафинирование золота .................................................. 62
5.3. Электролитическое рафинирование серебра ................................................ 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................................... 66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................................................... 67
68
Учебное издание
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ЗОЛОТА И СЕРЕБРА
Учебное пособие
Составители
ОСТВАЛЬД Роман Вячеславович
ПАШКОВ Александр Алексеевич
ЛЕОНОВА Лилия Александровна
Корректура Е.Л. Тен
Компьютерная верстка Д.В. Сотникова
Дизайн обложки А.И. Сидоренко
Подписано к печати 21.04.2021. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».
Печать CANON. Усл. печ. л. 4,01. Уч.-изд. л. 3,63.
Заказ 77-21. Тираж 100 экз.
69
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]