Сорбция золота

Сорбция золота из цианистых растворов и пульп

В цианистых растворах золото находится в виде комплексных анионов, поэтому для его сорбции применяют аниониты.
При контакте ионита с цианистым раствором золото переходит в фазу смолы:
 
ROH + [Au (CN)2] RAu(CN)2 + OH.
 
По аналогичной реакции сорбируется серебро.
Реакция  обратима, поэтому с повышением равновесной концентрации золота в растворе СAu величина равновесной обменной емкости ионита по золоту Eau растет. Зависимость ЕАu =f(CAu ) т-е- изотерма сорбции, является важнейшей характеристикой ионита и используется для оценки эффективности его применения в сорбционном процессе. Кроме золота, на анионите в заметных количествах сорбируются анионы CN:
 
ROH + CN RCN + ОН,
 
а также многочисленные примеси, присутствующие в рабочих цианистых растворах:
2ROH + [Zn (CN)4²⁻] R2 [Zn (CN)4] + 2OН
 
2 ROH + [ Cu (CN3)²⁻ R2 [Cu (CN)3] + 2OH
 
4ROH + [Fe (CN)6]⁴⁻ R4 [Fe(CN)6] + 4OH;
 
ROH + CNS RONS + ОH.
 
В результате протекания этих побочных реакций часть активных групп ионита оказывается занятой анионами примесей, что снижает емкость смолы по золоту. Поэтому при сорбции из технологических цианистых растворов, концентрация примесей в которых может в десятки и даже в сотни раз превосходить концентрацию золота, изотерма сорбции всегда расположена ниже, чем при сорбции из чистых (искусственных) золотосодержащих растворов .
Присутствующие в цианистых растворах анионы проявляют различное сродство к анионитам, т. е. сорбируются ими в различной степени. Как показали многочисленные исследования, для большинства анионитов наблюдается следующий порядок сорбции комплексных анионов металлов:
 
[Au(CN)2] > [Zn(CN)4]²⁻ > [Ni(CN)4]²⁻ > [Ag(CN)2] > [Cu(CN)3]²⁻ > [Fe(CN)6]⁴⁻
 
В соответствии с современными воззрениями основным фактором, определяющим место аниона в этом ряду, является величина энергии гидратации иона: с ее уменьшением сродство аниона к аниониту возрастает. Энергия гидратации анионов определяется, прежде всего, их зарядом и радиусом. При уменьшении заряда и увеличении радиуса она уменьшается. Этим объясняется повышенная селективность анионитов к крупным однозарядным комплексам золота по сравнению с двухзарядными комплексами цинка и никеля и особенно с четырехзарядными комплексами железа.
Комплексные анионы серебра и меди занимают в этом ряду место, не соответствующее их заряду. Это объясняется, по-видимому, тем, что в фазе ионита серебро и медь образуют комплексы с более высоким, чем в растворе, координационным числом, например, [Ag(CN)3]²⁻ и [Cu(CN)4]³⁻ (В. Е. Дементьев, А. А. Пунишко и др., 1980 г.). Образованию таких комплексов способствует то, что в фазе смолы концентрация сорбированных ионов CN значительно выше, чем в растворе. С учетом формы нахождения анионов в фазе ионита ряд сродства можно представить в следующем   виде:  
 
[Au(CN)2] > [Zn(CN)4]²⁻ > [Ni(CN)4]²⁻ > [Ag(CN)3]²⁻> [Cu(CN)4]³⁻> [Fe(CN)6]⁴⁻
 
что, в общем, соответствует отмеченным выше закономерностям изменения энергии гидратации анионов с изменением их заряда.
Видно, что депрессирующее действие примесей возрастает с увеличением их концентрации и зависит от положения примеси в ряду сродства к аниониту: чем выше сродство, тем сильнее понижение емкости, обусловленное присутствием этой примеси.
Анионы хлора, сульфата, тиосульфата и т. д., также всегда присутствующие в рабочих цианистых растворах, имеют значительно меньшее сродство к анионитам и потому не столь сильно снижают их емкость по золоту.
Как правило, сорбции осуществляется из пульп, жидкая фаза которых имеет низкую концентрацию золота (обычно 2—10 мг/л). При этом содержание золота в растворе отвальной пульпы не должно превышать 0,02—0,03 мг/л. Применяемый анионит должен иметь достаточно высокую емкость при всех  концентрациях золота — от начальной до сбросной. Наибольшую емкость имеет анионит AM— 2Б, изотерма сорбции которого расположена выше изотерм сорбции всех других ионитов.
Важной характеристикой анионита является его селективность по отношению к золотоцианистому комплексу лективность ионита зависит от его природы. Многочисленные исследования показывают, что аниониты  смешанной основности значительно превосходят по селективности сильноосновные аниониты. При этом в большинстве   случаев между селективностью ионита и его емкостью по золоту существует связь: чем селективнее сорбент, тем выше его емкость. Эта связь отражает конкурентный характер сорбции золота и примесей.    
 
Селективность оценивалась как отношение емкости смолы по золоту ЕАК и суммарной  емкости  по  металлам-примесям Непрям. Видно, что бифункциональные      аниониты АМ— 2Б, АП —2Х12п и АП- 3х8п значительно   превосходят сильноосновной анионит АП—в как в отношении селективности, так и в отношении емкости позолоту. Из бифункциональных анионитов наибольшую емкость и селективность  проявляет анионит AM—2Б.
Механизм ионообменного процесса включает три стадии: 1) диффузию поглощаемых противоионов из раствора к поверхности зерна; 2) диффузию поглощаемых ионов в объеме смолы от поверхности в глубь зерна ионита и вытесняемых ионов — во встречном направлении; 3) диффузию вытесняемых ионов от поверхности ионита в объем раствора.
Исследования показывают, что скорость всего процесса сорбции определяется либо скоростью диффузии в зерне ионита (гелевая диффузия), либо скоростью диффузии через пленку раствора, прилегающую к поверхности ионита (пленочная диффузия). В первый период контакта ионита с раствором процесс обычно лимитируется пленочной диффузией, а затем — гелевой.
В реальных условиях скорость сорбции невелика, продолжительность контакта, необходимая для установления равновесия между смолой и золотосодержащим раствором (пульпой), составляет несколько десятков часов.
 
В первую очередь сорбируются анионы, обладающие малым сродством к иониту (железо, медь, серебро). Однако при увеличении длительности контакта эти анионы постепенно вытесняются анионами с повышенным сродством к смоле (золото, цинк, никель). Поэтому при насыщении ионита из поликомпонентных растворов его емкость по золоту, цинку и никелю постепенно возрастает, а по железу, меди и серебру проходит через максимум . При сорбционном выщелачивании зерна ионита подвергаются абразивному воздействию пульпы, претерпевают многочисленные   столкновения со стенками   аппаратуры, дренажными сетками и т. д. Это приводит к частичному разрушению смолы. Мелкие осколки ионита проходят сквозь сетки дренажных устройств и вместе с пульпой уходят в отвал. В результате повышается расход сорбента. Во избежание этого смола должна иметь высокую механическую прочность.
Вы читаете, статья на тему сорбция золота