Гіпохлоритне одержання благородних металів з вторинної дисперсної мінеральної сировини

Прокопенко В.А. Гіпохлоритне одержання благородних металів з вторинної дисперсної мінеральної сировини. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.01 - технологія неорганічних речовин. Національний технічний університет України „КПІ”, Київ, 2008.

Дисертація присвячена розробці ефективної та екологічно безпечної технології вилучення благородних металів з вторинної дисперсної мінеральної сировини - креців.

З`ясовано склад та фізико-хімічні властивості креців і визначено базову хімічну реакцію розчинення їх металевих компонентів. За встановленими кінетикою і механізмом розчинення золота у хлорид-гіпохлоритних розчинах розроблено технологічний процес селективного вилучення золота з креців, а для знезолочених розчинів - процес утилізації складових та вилучення токсичних металів. На їх базі створено технологію переробки креців з утилізацією цінних компонентів та знешкодженням технологічних розчинів, оригінальне обладнання для основних операцій, які реалізовано в промислових умовах в екологічно безпечному режимі.

Ключові слова: хімічне одержання золота, золотовмісні мінеральні дисперсії, хлорид-гіпохлоритні розчини, гальванокоагуляційне вилучення, обладнання вилучення золота.

Прокопенко В.А. Гипохлоритное получение благородных металлов из вторичного дисперсного минерального сырья. -Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.17.01 - технология неорганических веществ. Национальный технический университет Украины „КПИ”, Киев, 2008.

Диссертация посвящена разработке научных основ и созданию економически эффективной и экологически безопасной гипохлоритной технологии и соответствующего оборудования получения благородных металлов, в первую очередь золота, из вторичного минерального дисперсного сырья - крецев.

Необходимость разработки такой технологии вызвана тем, что в Украине, перерабатывающей только в ювелирной отрасли около 12 т золота в год, отсутствовали научно обоснованные процессы и технологии утилизации крецев, а существующие в мировой практике - не отвечают современным требованиям уровня техники и экологической безопасности. Кроме того, сведения о составах крецев и их физико-химических свойствах практически не освещены в научной литературе, что затрудняло подход к решению этой проблемы.

Установлено, что крецы, являясь обожженными отходами шлифовальных и полировочных операций обработки золотосодержащих изделий, в частности ювелирных, могут быть: хромоксидные высокосодержащие (состоящие из дисперсных частиц Cr2O3); крокусные высокосодержащие (смесь высокодисперсных Fe2O3 (крокуса), корунда Al2O3, карбида кремния SiС, известняка CaCO3) и низкосодержащие крецы, которые имеют более широкий спектр соединений, представленный оксидами, силикатами, шпинелями и др., в которых сплавы благородных металлов могут находиться в свободном состоянии либо быть приуроченными к силикатным фазам, как это наблюдается в природных золотосодержащих системах. Золотосодержащая металлическая фаза распределена практически равномерно по минеральным фазам и по всем классам размеров частиц. Определены важные для создания технологического процесса переработки крецев основные их физико-химические и коллоидно-химические свойства, а также свойства водных систем на их основе, в т.ч. минеральный и дисперсный составы, удельная поверхность, гидрофильность, структурно-механические (реологические) и электрокинетические параметры, количественные значения параметра устойчивости, рассчитанные по специально разработанному методу.

Анализ используемых для растворения золота химических приемов с учетом полученных данных о крецах и поставленных условий эффективности и экологической безопасности процессов и создаваемой технологии определил выбор основной реакции - растворения золотосодержащей металлической фазы в хлорид-гипохлоритных растворах с последующим селективным восстановлением благородных металлов.

Изучена кинетика растворения золота в кислых хлорид-гипохлоритных растворах в зависимости от рН среды, температуры, концентрации NOCl, в результате чего установлены условия максимальной скорости перехода золота в раствор, которая может превышать таковую в растворах цианидов почти в 50 раз. В соответствии с предложенным 2-х стадийным механизмом в процессе растворения золота в гипохлоритных растворах последовательно возникают два пассивирующие поверхность металла хемосорбционных центра AuClадс. и AuOHадс., дальнейшую судьбу которых определяет кислотность среды. При высоких концентрациях лигандов (NaCl, HCl) в растворах наряду с золота AuОНадс. і AuClадс. образуются комплексные ионы AuCI2-, Au(OH)2-, Au(OH)CI-, а в присутствии галогенид-ионов, электростатически адсорбированных на поверхности золота, молекулы воды, также пассивирующие его поверхность, замещаются этими ионами, поверхность золота деблокируется и реакция окисления ускоряется. Таким образом, изменяя рН, концентрацию Cl- и температуру в хлорид-гипохлоритной системе, можно управлять скоростью растворения золота.

На основе полученных результатов предложен технологический процесс, включающий подготовку крецев по измененным по отношению к традиционным режимам обжига, проведение реакции растворения их металлических компонентов с разработанными стадиями и особенностями поступления реагентов в реакционное пространство с учетом выявленных побочных процессов, отделение получаемых технологических растворов от обеззолоченной минеральной дисперсной фазы, последовательное восстановление благородных металлов с получением продуктов высокой чистоты, селективное извлечение меди из отработанных растворов для ее повторного использования, а также окончательную доочистку растворов от тяжелых металлов, присутствующих в исходных сплавах.

Технологический процесс реализован в типоразмерном ряде установок и промышленном участке, которые включают оригинальные решения, позволяющие не только эффективно извлекать благородные металлы и медь из крецев, но и вести процесс в экологически безопасном режиме.

Ключевые слова: химическое получение золота, золотосодержащие минеральные дисперсии, хлорид-гипохлоритные растворы, гальванокоагуляционное извлечение, оборудование извлечения золота.

Prokopenko V.A. Noble metals obtaining from dispersed secondary raw mineral materials using hypochlorite treatment. - Manuscript.

Thesis to receive the scientific degree of doctor of science in the field of Technical sciences, specialty 05.17.01 - technology of inorganic materials. - National Technical University of Ukraine “KPI”, Kyiv, 2008.

The thesis is devoted to development of effective and ecologically safe technology for obtaining of noble metals from dispersed secondary raw mineral materials, namely disperse waste of polishing powders, using hypochlorite treatment.

The composition of polishing powders and their physical-chemical properties were determined and the main chemical reaction of dissolving their metallic components was elucidated. On the base of the established kinetics and mechanism of gold dissolution in chloride-hypochlorite solutions, the technology for selective extraction of gold from polishing powders was elaborated. Also processes of components utilization and toxic metals removal from gold-free solutions were worked out. The technology of polishing powder processing implying utilization of valuable components and decontamination of technological solutions and the original equipment for main operations which have been realized in production conditions were developed.

Key words: gold obtaining, chemical methods, gold-containing mineral dispersions, chloride-hypochlorite solutions, galvanic-coagulation extraction, equipment for gold extraction.

Размещено на Allbest.ru