Краткие теоретические сведения. Рудное сырье, содержащие благородные металлы, как правило, бедное

Рудное сырье, содержащие благородные металлы, как правило, бедное. Руды содержат от 0,001 до 0,1 долей процента извлекаемого металла, поэтому их или обогащают (т.е. повышают содержание ценного компонента в твёрдой фазе), или, если обогащение затруднительно, осуществляют непосредственное извлечение металла из руды, используя большей частью гидрометаллургические методы.

Первой и важнейшей операцией многих гидрометаллургических технологических схем является выщелачивание (цианирование).

Выщелачивание – избирательное извлечение металла (металлов) из руды, рудного концентрата или промпродукта в водный раствор и всегда дает нерастворимый остаток (кек). Поэтому не только указанные выше химические процессы обеспечивают отделение благородных металлов от сопутствующих компонентов, но и физический процесс разделения жидкой и твердой частей пульпы, образующейся при выщелачивании.

Цели выщелачивательного передела – максимально возможное растворение благородных металлов из исходного материала и отделение его от сопутствующих компонентов.

Выщелачивание - гибкий процесс; изменением, условий его осуществления можно достичь желательной степени и скорости извлечения благородных металлов в раствор, а также нужной степени и скорости разделения благородных металлов и сопутствующих компонентов. Чем полней и быстрей достигаются указанные показатели, тем сложней выщелачивание. Поэтому выщелачивательный передел в гидрометаллургии благородных металлов наиболее многообразный и может быть весьма сложным.

Основным методом извлечения мелкого золота является цианирование.

Сущность этого процесса заключается в выщелачивании благородных металлов с помощью разбавленных растворов цианистых солей щелочных или щелочноземельных металлов (KCN, NaCN, Ca(CN)₂). Полученные растворы отделяют от твердой фазы (отвальных хвостов) сгущением или фильтрацией и направляют на осаждение благородных металлов металлическим цинком. Осадок благородных металлов отправляют на аффинаж для получения чистых золота и серебра.

По Эльснеру (1846г.), растворение золота в цианистых растворах в присутствии кислорода протекает по следующей реакции:

 

4Au + 8KCN + O₂ + 2H₂O = 4KAu(CN)₂ + 4KOH

 

В 1896 г. Бодлендер показал, что при растворении золота в цианистых растворах образуется еще один продукт реакции – перекись водорода

2Au + 4CN^- + 2H₂O + O₂ = 2Au(CN)₂^- + 2OH^- + H₂O₂

которая затем может частично расходоваться на дальнейшее окисление золота

2Au + 4CN^- + H₂O₂ = 2Au(CN)₂^- + 2OH^-

а частично разлагаться

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

или накапливаться в растворе.

аналогичным образом происходит растворение серебра из сульфидов (аргентит) и хлоридов (роговое серебро) может быть извлечено методом цианирования. Например, по следующим реакциям:

Ag₂S + 4NaCN = 2NaAg(CN)₂ + Na₂S

AgCl + 2NaCN = NaAg(CN)₂ + NaCl

Из теллуридов серебра и золота благородные металлы могут быть переведены также в раствор цианидов, по реакции:

AgTe₂ + 2NaCN + 2O₂ + 4H₂O = 2AgNa(CN)₂ + 4Te(OH)₂

Перспективным может стать извлечение золота из руд хлоридовозгоночным обжигом с переводом благородных металлов в хлоридные возгоны в присутствии SiO₂, SO₂ и S, например по реакциям:

2Ag + 2NaCl + SiO₂ + 0,5O₂ = 2AgCl + Na₂SiO₃

2Ag + 2NaCl + SO₂ + O₂ = 2AgCl + Na₂SO₄

Ag + 2NaCl + S + 2O₂ = AgCl + Na₂SO₄

Для предварительной оценки возможности реакции обычно проводится термодинамический анализ посредством расчета изменения энергии Гиббса.

Так, если кДж/моль, то реакция является термодинамически вероятной. При кДж/моль реакция не является термодинамически вероятной. Если Î [0; +20] кДж/моль, то вероятность реакции определяют по уравнению изотермы Вант-Гоффа:

 

= (1)

 

где: - изменение термодинамического потенциала системы, кДж/моль;

- изменение энтальпии системы, кДж/моль,

- изменение энтропии, кДж/(К·моль)

Т – температура, К.