Влияние состава цинка на стадии цементации на показатели процесса и качество цементируемого золота и серебра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Институт высоких технологий

Кафедра металлургии цветных металлов

Лабораторная работа

по дисциплине: «Металлургия благородных металлов»

Влияние состава цинка на стадии цементации на показатели процесса и качество цементируемого золота и серебра

Выполнил

Студент группы МЦб-19-1

Прокопьева В.А.

Проверил

Федоров С.Н.

Иркутск 2022 г.

Цель работы: освоение методики изучения кинетики цементации золота из цианистых растворов, исследование влияния параметров используемых материалов для осаждения Au, Ag на степень извлечения металлов из растворов при цементации на его качество.

Теоретическая часть

Цементация Au, Ag процесс осаждения Au и Ag из водных растворов путем восстановления более активным металлом - Zn, Al.

В ряду напряжений металлов в цианистых растворах потенциал Zn значительно более отрицательнее потенциала Au и Ag поэтому легко вытесняет благородные металлы из цианистых растворов по реакции:

Величина катодной поверхности (поверхность цинка). Чем больше поверхность цинка, тем интенсивнее реакция. Для увеличения катодной поверхности:

1. Цинк предварительного освинцовышания металлического цинка. Для этого металлический цинк обрабатывают раствором какой-либо растворимой соли свинца (уксусно- или азотнокислой). На поверхности цинка образуется рыхлый губчатый осадок металлического свинца, имеющий очень большую удельную поверхность. Однако, это загрязняет золото.

2. Цинк используют в виде мелкого порошка. Это ускоряет реакцию, и золото не загрязняется цинком. Однако это связано с трудностями при хранении, т.к. порошок цинка быстро окисляется на воздухе.

Перемешивание пульпы. С одной стороны, перемешивание приводит к увеличению предельного тока восстановления золота и, следовательно, ускорению его осаждения. С другой стороны, одновременно возрастает предельный ток восстановления кислорода, вследствие чего увеличивается бесполезный расход цинка. Кроме того, при интенсивном перемешивании существует опасность отрыва пленок вытесненного золота от частиц металлического цинка. При отсутствии контакта золота с цинком стационарный потенциал поверхности золота сдвинется в положительную сторону (в результате поляризации растворенным кислородом), и начнется обратное растворение вытесненного металла.

Концентрация кислорода в воде. Цианистые растворы перед осаждением из них благородных металлов часто подвергают операции деаэрации (обескислороживания) для снижения расхода цинка по реакции 4, 6. При этом само осаждение производят просачиванием обескислороженного раствора через слой дисперсного цинка.

Концентрация цианидов и защитной щелочи в пульпе.

При низкой концентрации щелочи и цианидов золота начинают протекать побочные реакции, которые способствуют перерасходу цинка, и загрязнению золота белым шламом (смесь гидроксида и цианида цинка).

2Zn + 4 OH^- + O₂ = 2ZnO₂^-2 + 2H₂O

Zn + 2OH^- = ZnO₂^-2 + H₂

ZnO₂^-2 + 2H₂O = Zn (OH)₂ + 2OH

Zn(CN)₄^-2 + Zn (OH)₂ = 2Zn(CN)₂ + 2OH^-

Присутствие щелочи не дает осаждаться белому шламу за счет протекания реакций:

ZnO₂^-2 + 4CN^- + 2H₂O = Zn(CN)₄^-2 + 4OH^-

2Zn(CN)₂ + 2CN^- = Zn(CN)₄^-2

Нельзя снижать концентрацию цианида ниже определенного уровня иначе выпадет белый шлам. Так, при осаждении золота из необескислороженных растворов условием, препятствующим образованию белого осадка, является концентрация цианида 0,05--0,08% и столько же щелочи. Если же растворы предварительно деаэрированы, концентрацию каждого из этих реагентов можно снизить до 0,02--0,03%. В каждом конкретном случае концентрация цианида подбирается опытным путем. Однако чрезмерное повышение концентрации реагентов также нежелательно, т.к. ускорятся побочные реакции и сильно возрастает расход цинка.

Наличие примесей в растворе. Действие примесей сводится в основном к образованию на поверхности цинка плотных пленок, замедляющих, а иногда и совсем прекращающих процесс осаждения. К таким примесям относятся щелочные сульфиды, мышьяк, коллоидная кремнекислота, свинец, если он присутствует в растворе в форме плюмбит - иона, медь (при значительной концентрации меди осаждение золота может полностью прекратиться), ртуть. Иногда раствор после цементации регенерируют от примесных ионов.

Порядок выполнения работы

1. Получить в установленном порядке точную навеску Ag. Рассчитать расход реагента и приготовить растворения металла в азотной кислоте. Измерить мерным цилиндром объем раствора. Разбавить раствор до заданной концентрации

2. Приготовить цинковую стружку.

3. Рассчитать теоретический расход цинка с учетом коэф.избытка и поместить раствор и Zn в колбу.

4. Установить температуру и число оборотов в мешалке.

5. Периодически (каждые 10 мин) при помощи пипетки и груши отбирать пробу пульпы из колбы. Пробу отфильтровать (осадки сохранять до конца опыта). К отфильтрованной пробе прибавить избыток 20% раствора NaCl. Выдержать 10-15 до созревания осадка AgCI и отфильтровать через фильтр.

6. Осадок с фильтром высушить и взвесить, найти массу осадка. Опыт проводить до стабильного содержания Ag в растворе - время цементации

7. По окончании опыта пульпу отфильтровать. Ag-Zn осадок высушить, взвесить и аффинироватть в . Аффинажное Ag высушить и взвесить. Все результаты записать в таблицу.

8. Остаточное Ag в фильтрате осадить NaCI, хлорид после фильтрации и сушки поместить в муфель, выделившееся Ag взвесить и сдать.

9. Повторить опыт с различным избытком цинка с разной концентрацией Ag в растворе при различных t и при различном числе оборотов в мешалке.

Обработка экспериментальных данных

1. Рассчитать расход согласно стехиометрии по реакции, с учетом коэф. избытка:

2. Рассчитать расход цинка с учетом коэф. избытка:

3. Расчет концентрации Ag в растворе:

4. Построить график зависимости концентрации Ag от времени. По графику определить время цементации.

5. Рассчитать расход Zn на цементацию как отношение массы израсходоного Zn к массе полученного аффинируемого Ag.

6. Рассчитать концентрацию Ag в Ag-Zn осадке как отношение массы Ag массе Ag-Zn осадка

7. рассчитать степень извлечения Ag как отношение массы полученного аффинируемого Ag массе исходного Ag.

8. Рассчитать центробежный критерий Рейнолдса:

9. На основе полученных экспериментальных данных вывести зависимость извлечения серебра, равной (

Расчетная часть.

Содержание Ag в AgNO₃

AgNO₃ - 169,87 г/моль - 5 г.

Ag - 107,87 г/моль

Ag = (107,87 • 5) / 107,87+14+16*3= 539,35/169,87 = 3,2 г.

Ar_Zn=3,2*100/5=64

Расчёт расхода цинка

М_Zn = (M_Ag •Ar_Zn /5•Ar_Ag)=( 3,2 • 64 / 5 • 64) = 0,64

m₁(NaCl) = 20,224 г.

m₁(Zn) = 1,225 г.

m₂(NaCl) = 20,394 г.

m₂(Zn) = 1,205 г.

m₃(NaCl) = 20,757 г.

m₃(Zn) = 1,216 г.

m₄(NaCl) = 20,040 г.

m₄(Zn) = 1,180 г.

Вывод

В ходе данной лабораторной работы была освоено методика изучения кинетики цементации золота и серебра из цианистых растворов. Самое благоприятное соотношение для осаждения 3,2 г серебра будет m(Nacl) = 20,040 г. и m(Zn) = 1,180 г.

цементация золото цианистый раствор

Размещено на Allbest.ru