способ извлечения золота из растворов

Формула изобретения

Способ извлечения золота из растворов, включающий сорбцию, отличающийся тем, что перед сорбцией рН исходного раствора доводят до значения, равного 7,6, а сорбцию проводят при 274 275 К, 0,2 МПа с использованием в качестве сорбента кристаллогидратов, полученных соединением пресной воды с газом-гидратообразователем, крупностью 0,22 0,4 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к физической химии растворов и может найти применение в обогащении полезных ископаемых, конкретно для извлечения драгоценных металлов из обогащенных шлихов, а также для извлечения золота из морской воды и других растворов.

Известен способ, который широко применяется и реализуется на технологических циклах ЗИФ (1). Данная технология предусматривает выщелачивание концентрата, отмывку золота и цианида, извлечение золота сорбцией в колонке, предварительно насыщенной на смоле АМ-25. Однако, из-за трудности изготовления сорбента из смол, его сорбционная емкость ограничена. Сравнительно небольшая емкость сорбента подвергается дальнейшему уменьшению под действием жидкой фазы (воды). Полярные молекулы воды взаимодействуют с активными центрами смолы и оказывают отрицательное влияние на развитие процесса сорбции.

Известен также способ извлечения золота из растворов, заключающийся в сорбции золота на полиамины (2). Такой способ осложнен соблюдением вторичных и третичных атомов азота в структурном сорбенте полиэтиленимина, которые определяют интервал измерения кислотности раствора. Условия сорбции при pH 5-1 требует дополнительные энергетические затраты. Синтез азотсодержащих гетероцепных сорбентов на основе иминов и гуанидинов различной основности требует расход дорогих химических реактивов, проведение тонких химических реакций с направленными свойствами получаемого вещества и параметрами сорбции усложняет технологичность процесса.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый способ, включающий обработку исходного золотосодержащего раствора сорбентом, отличается тем, что перед сорбцией pH исходного раствора доводят до значения 7,6, а сорбцию проводят при 274 275 К, давлении 0,2 МПа с использованием в качестве сорбента кристаллогидратов, полученных соединением пресной воды с газом-гидратообразователем, крупностью 0,22 0,4 мм. Твердые кристаллогидраты ранее использовались в технологических целях для получения пресной воды, осушки газов и нефти, для хранения газов и т.д.

Данные молекулярные соединения воды и газа (кристаллогидраты газов) ранее в обогащении полезных ископаемых, а именно для извлечения золота из растворов не использовались. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". В сравнении с известными техническими решениями в предложенном способе новыми свойствами являются:

применение в качестве сорбента дешевого молекулярного соединения из местного материала на основе воды (кристаллогидрат), отличающее простотой синтеза и диссоциации после процесса сорбции на воду, газ и золото, что упрощает дальнейшую доводку известными методами;

повышение эффективности извлечения золота за счет большей сорбционной емкости и удельной поверхности предлагаемого кристаллогидрата, а также ввиду того, что кристаллогидраты не сорбируют воду, его сорбционная емкость стабильна. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность способа пояснена на чертеже, где приведена общая технологическая схема извлечения золота из раствора. Кристаллогидраты получают при интенсивном перемешивании пресной воды и газа в условиях, достаточных для их образования. Газы и жидкости, у которых размеры молекул d>0,66 нм не могут образовать гидраты из-за стерических условий. В случае, когда d<0,59 нм, образуется гидрат кристаллической структуры один (KC-1). При d<0,501 нм (метан, сероводород и др. ) заполняют две большие и шесть малых полостей KC-1. Если газы-гидратообразователи с размерами молекул 0,501<d>0,59 нм (COS, (CH₂)₃ и т.д.) заполняют только две большие полости гидратов структуры KC-1. Крупные молекулы газов-гидратообразователей 0,59<d<0,66 нм (пропан, изобутан и др. ) образуют кристаллическую структуру два (KC-2) и заполняют только восемь больших полостей гидрата. При этом шестнадцать малых полостей гидратов этой структуры заполняются с газами с меньшими размерами молекул, т.е. менее 0,48 нм (метан, сероводород и др.).

Полученные кристаллы гидратов охлаждают ниже 253 К в течение 8 10 ч, после чего их измельчают, отсеивают и отбирают фракцию 0,22 0,4 мм. Кристаллогидратами данной фракции 1 наполняют предварительно термостатированную колонку 4 с манометром 5. Ввод колонки, снабженный вентилем для регулирования расхода 6, подключают под давлением, при котором кристаллогидраты устойчивы, в технологическую систему для извлечения золота из раствора и термостатируют при температуре 274 275 К, давлении 0,2 МПа. Снос кристаллогидратов предотвращается предохранительными сетками 7 в верхней и нижней частях колонки. Для поддержания избыточного давления колонка снабжена обратным клапаном 8. Расход фильтрата измеряется расходометром 9.

Среда золотосодержащего тиомочевинного раствора кислая (pH 2) и золото в нем находится в виде положительно заряженных ионов. В кристаллах газовых гидратов сорбцию подвергают только нейтральные атомы, эти кристаллы свою устойчивость проявляют в нейтральной среде при pH 7,6. Поэтому кислый раствор тиомочевинного комплекса нейтрализуется раствором щелочи. При этом ионы золота восстанавливаются до нейтрального атома по схеме:



Нейтральные атомы золота образуют в жидкой среде коллоидно-дисперсную систему, ее очищают от шламов и термостатируют при 274 275 К.

Молекулярные соединения газа с водой образуют вторую кристаллическую структуру гидрата с идеальной формулой 8M₁ x 16М₂ x 136 H₂O, где M₁ и M₂ соответственно большие и малые полости. Молекулы газа заполняют только восемь больших полостей, шестнадцать малых полостей остаются свободными. При пропускании раствора через гидратный сорбент атомы золота постепенно накапливаются в малых полостях кристаллической структуры и образуют гранецентрированную кубическую структуру из четырнадцати атомов.

Параметры кристаллической решетки, размеры частиц и степень заполнения малых полостей гидрата приведены в таблице.

В данных таблицы степень заполнения полостей 1,0 характеризует максимальную 100%-ную емкость сорбента. Одна элементарная ячейка гидрата в своем каркасе содержит 136-ть молекул воды, которые образуютшестнадцать малых полостей. В каждой полости может включаться одна гранецентрированная кубическая структура из 14-ти атомов золота. Таким образом, 136 г-моль (2448 г) воды при полном заполнении полостей может сорбировать 224 г-атома (44 130 г) золота. Из данных максимальной емкости сорбента следует, что если из ста свободных полостей кристаллической структуры сорбента хоть одна полость будет заполнена грацентрированной кубической структурой золота, то 2,5 кг воды может сорбировать 300 500 г золота. При этом размеры структурных единиц железа, его соединений и других металлов не позволяют сорбироваться в малых полостях молекулярного соединения.

Степень извлечения золота из раствора повышается повторением циклов сорбции и увеличения степени заполнения полостей молекулярных структур.

Пример. В сосуд высокого давления с системами контроля температуры и давления помещается 100 мл пресной воды и термостатируется при 275 К. При этой температуре в сосуд накачивается до 0,5 МПа газ. В этих условиях интенсивным перемешиванием системы получаются кристаллы структуры KC-2. Отсеенными кристаллами при отрицательной температуре ниже 253 К заполняют сорбционную колонку диаметром 5 мм, высотой 150 мм. В целях создания избыточного давления колонка снабжена вентилем с обратным клапаном. Система термостатируется при 275 К, давлении 0,2 МП и при pH 7,6 устанавливается расход раствора 2 л/ч. Испытанию подвергалось 15 г золотосодержащего шлиха (первичный коллективный концентрат), содержание золота в нем 17,7 г/т. После выщелачивания в исходном тиомочевинном растворе (1 л) содержится 0,266 мг золота, 27 г окислов и солей железа (магнетиты). Исходный раствор предварительно обрабатывается раствором щелочи до pH 7,6. При температуре 275 К, добавлении 0,2 МПа раствор пропускается через сорбент в течение 30 мин (расход 2 л/ч). После сорбции в элюенте содержание золота составляет 0,066 мг, содержание окислов и солей железа 26,8 г. Сорбент (гидрат) разлагают и в нем определяется сорбированное количество золота (0,2 мг), процент извлечения 75,2, присутствие окислов и солей железа незначительное количество (около 0,2 мг). Гранецентрированные структуры окислов железа имеют размер 0,839 нм, которые не вмещаются в свободные полости гидратов (0,48 нм).