Осаждение золота из цианистых растворов

Из цианистых растворов золото можно осадить электролизом или цементацией другим, менее благородным металлом, например, цинком или алюминием. Известны способы выделения золота из растворов сорбцией на угле или на других материалах, но эти способы пока еще находятся в стадии изучения.

Широкое применение в практике нашло только осаждение золота цинком, которое в общем виде представляется реакцией:



Записывая это уравнение в ионной форме и сокращая одноименные ионы в правой и левой его частях, получим:



Золото осаждается в результате передачи его ионам валентных электронов цинка. Это еще один пример уже встречавшейся нам цементации.

Реакцию можно представить протекающей в замкнутом гальваническом элементе. Цинк здесь является анодом, а осадок золота катодом; электролитом служит раствор комплексной цианистой соли золота. Осаждение золота поэтому возможно не только на цинке, но и на любом проводнике, контактированном с ним, в частности, на ранее осевших частицах золота.

Увеличение поверхности цинка (применение его в виде стружки или тонкого порошка) и перемешивание раствора ускоряют осаждение золота. Этому не способствует предварительная обработка цинка раствором азотнокислого или уксуснокислого свинца; при этом на цинке образуется губчатый осадок свинца с сильно развитой поверхностью, служащей катодной основой для осаждения золота;



Растворы, из которых осаждают золото, всегда содержат избыток цианида и свободную щелочь. Цинк может взаимодействовать со щелочью, выделяя водород:



Таким образом, цинк расходуется в двух направлениях — часть его идет на осаждение золота, часть — на выделение водорода; естественно, что сокращение второго, непроизводительного расхода выгодно для передела. Освинцевание цинка, способствуя осаждению золота, затрудняет разряд водородных ионов, так как перенапряжение водорода на свинце больше, чем на золоте и цинке.

Цинкат натрия растворим в воде, однако при недостаточном содержании в растворе свободной щелочи он гидролизуется с образованием нерастворимого осадка:



При недостатке цианида комплексная соль цинка разлагается:



Белые осадки гидрата окиси и цианида цинка оседают на цинке, сокращая поверхность взаимодействия его с раствором и понижая скорость осаждения золота. Для предупреждения этого раствор должен содержать избыток цианида и щелочи.

В присутствии растворенного кислорода снижается полнота осаждения золота, так как осажденное золото частично растворяется под действием цианида и кислорода. По мере снижения концентрации золота в растворе скорость его осаждения убывает, а скорость обратного растворения повышается вследствие увеличения поверхности осадка золота. При равенстве скоростей этих реакций содержание золота в растворе остается неизменным. Предварительное обескислороживание растворов в вакууме и предупреждение доступа к ним воздуха во время осаждения повышают скорость и полноту осаждения золота.

В производстве для осаждения золота из цианистых растворов применяют цинковую стружку или цинковую пыль.



Цементаторы для осаждения золота цинковой стружкой (рис. 185) представляют собой деревянные или железные ванны длиной 3,5—7 м, шириной 0,5—1 м, глубиной 0,75—0,9 м.

Цементатор разделен по длине двойными перегородками на 5—10 отделений. Эти перегородки установлены так, что при подаче раствора в заполненный цементатор поток его имеет зигзагообразное движение, причем в каждое отделение раствор подается снизу, а отводится сверху.

В каждом отделении цементатора на расстоянии около 350 мм от дна установлена горизонтальная рама, затянутая железной сеткой, на которую загружают цинковую стружку.

Цинковую стружку готовят обточкой металла на токарном станке или литьем расплавленного цинка на охлаждаемую водой поверхность вращающегося чугунного цилиндра. Обычная толщина стружки 0,02—0,04 мм, ширина 1—3 мм. Насыпной вес уплотненной стружки около 0,1 г/м3, пористость укладки 97—98%. В каждом отделении цементатора помещается 2,7—3,9 кг цинковой стружки.

Последовательно проходя через все отделения цементатора, раствор соприкасается со стружкой в течение 17—20 мин.; этого времени достаточно для осаждения 95—97% золота.

Перед загрузкой в цементатор стружку освинцовывают, погружая на 2—3 мин. в 10%-ный раствор азотнокислого или уксуснокислого свинца.

Раствор, поступающий в цементатор, предварительно осветляют в отстойнике или фильтруют. В некоторых случаях таким отстойником служит первое отделение цементатора, не заполняемое стружкой.

Золото осаждается из растворов на поверхности цинковой стружки в виде коричнево-черного порошка, часть которого проходит через ячейки сетки и скапливается на дне цементатора. Последнее отделение служит отстойником для увлеченных раствором частиц золота.

Раз в месяц подачу раствора в цементатор прекращают, раствор выпускают через отверстия в длинной стенке под сеткой каждого отделения. Цинковую стружку, покрытую золотом, помещают в горизонтальный дырчатый барабан, который может вращаться в корыте с промывной водой. При вращении барабана основное количество осадка смывается с поверхности стружки в моечное корыто. Очищенную стружку вновь загружают в цементатор: в хвостовые отделения загружают свежую стружку, в средние — стружку из хвостовых отделений, в головные отделения — стружку из средних отделений цементатора.

В вытекающем из цементатора обеззолоченном растворе остается 0,03—0,05 г/м3 Au; более низких конечных концентраций обычно достигнуть не удается. Одной из причин этого является непрерывное поступление в раствор кислорода из атмосферы.



Цинковая пыль, т. е. порошкообразный металлический цинк крупностью менее 0,01 мм, имеет большую поверхность на единицу веса, чем цинковая стружка. Цинковую пыль готовят возгонкой, быстро охлаждая пары цинка в конденсаторе большого объема.

На современных предприятиях осаждению золота цинковой пылью, как правило, предшествует обескислороживание цианистого раствора. Аппарат для обескислороживания — вакуум-ресивер (рис. 186) —представляет собой железный цилиндрический бак емкостью 0,5—0,9 м3, соединенный с вакуум-насосом. Раствор подается через отверстие в крышке на насадку из деревянных реек. Растекаясь по большой поверхности насадки, раствор быстро отдает растворенные в нем газы. Обескислороженный раствор собирается в нижней конической части ресивера и выпускается через клапан, автоматически связанный с клапаном подачи.

Таким образом, уровень обескислороженного раствора в нижней части ресивера всегда постоянен. Остаточное давление воздуха в вакуум-ресивере 25—50 мм рт. ст.

Установки для осаждения золота цинковой пылью (рис. 187) работают непрерывно. Осветленный раствор поступает в вакуум-ресивер. Выводной патрубок вакуум-ресивера соединен с центробежным насосом; последний для предупреждения подсосов воздуха погружен в резервуар с цианистым раствором. Насос перекачивает обескислороженный раствор в чан-смеситель. Ленточным или другим питателем в чан-смеситель непрерывно загружается цинковая пыль. Коническое днище чана соединено трубопроводом с фильтром.

Исследования и практика предприятий показали, что наиболее быстрое осаждение золота цинковой пылью происходит не во время вмешивания, а при фильтровании, когда раствор просачивается через слой цинковой пыли на фильтре. Поэтому малая продолжительность вмешивания не сказывается на работе установки, а конструкция применяемого фильтра имеет существенное значение.

В установках для осаждения золота цинковой пылью применяют фильтрпрессы, рамные вакуум-фильтры и мешочные фильтры. Фильтрпрессы и рамные вакуум-фильтры были рассмотрены ранее.

Рамные вакуум-фильтры, применяемые в установках для осаждения золота, отличаются радиальным расположением рам в цилиндрическом чане для пульпы.

Кольцевой коллектор с отводами от каждой рамы проходит по борту чана и соединен с центробежным насосом. По оси чана установлен вал тихоходной пропеллерной мешалки; пропеллер ее, вращаясь под нижними краями рам, предупреждает расслаивание пульпы во время фильтрования. Для перемешивания верхних слоев на тот же вал вверху насажено лопастное колесо.

Фильтровальный чан открыт, и поверхность пульпы в нем соприкасается с атмосферой, однако вследствие значительной скорости фильтрования и слабого перемешивания пульпы, не искажающего ее зеркала, заметного накислороживания не происходит.

При любой конструкции фильтра выгрузка золотосодержащего осадка периодическая, поэтому для непрерывной работы необходимо иметь 2—3 сменных фильтра. По удобству в работе и сокращению потерь при выгрузке наилучшие показатели имеют фильтрпрессы.



Золотосодержащие осадки, получаемые при осаждении золота цинковой стружкой, содержат 5—15% Au и Ag и до 30—50% Zn в виде мелких обломков, образовавшихся во время растворения стружки. Кроме того, в этих осадках всегда есть примеси окислов, сульфидов и цианидов неблагородных металлов, кремнезем и другие вещества, занесенные частицами ила. Осадки, полученные при осаждении цинковой пылью, более богаты золотом и серебром, суммарное содержание благородных металлов в них достигает 30—50%. Te и другие осадки для получения из них благородных металлов подвергают довольно сложной переработке.

Для удаления цинка осадки обрабатывают 10—15%-ной H2SO4 в деревянных чанах, выложенных внутри свинцом; обычный диаметр такого чана 2—3 м при высоте 1,5—1,8 м. Во время обработки содержимое чана перемешивают механической мешалкой. Крышка чана герметично примыкает к его бортам, над загрузочными отверстиями в крышках установлены вентиляционные отсосы.

Такие предосторожности необходимы ввиду возможности выделения во время обработки сильно ядовитых газов — мышьяковистого и цианистого водорода. Из тех же соображений чаны для обработки осадков установлены в отдельном хорошо вентилируемом помещении.

Обработка кислотой длится около 3 час., после чего осветленный раствор сливают, а осадок многократно промывают декантацией, пропуская все сливы через фильтрпресс, улавливающий механически увлеченные частицы золота. Раствор сернокислого цинка выпаривают и кристаллизуют из него цинковый купорос ZnSО4 * 7H2O; в некоторых случаях цинк высаживают из растворов содой, осадок прокаливают до окиси и направляют в лакокрасочную промышленность.

Обработка кислотой не обязательна. В некоторых случаях при осаждении цинковой пылью избыток цинка настолько мал, что выщелачивание его излишне.

Золотосодержащие осадки (непосредственно или после обработки кислотой) переплавляют в тиглях или небольших отражательных печах, добавляя в шихту для окисления и шлакования примесей соду, буру, песок, иногда плавиковый шпат. Расплавленную массу сливают в конические изложницы и после затвердевания отбивают слой шлака; шлак обычно богат благородными металлами и требует дополнительной переработки; металл снова переплавляют и разливают в слитки весом 6—8 кг.