Раздел 6. Перспективные технологии

Раздел 6. Перспективные технологии

6.1 Перспективные технологии производства золота и серебра

Основным методом извлечения золота и серебра из руд и концентратов различного состава пока остается цианидное выщелачивание в щелочной среде. Вместе с тем не прекращаются работы по созданию технологий, не использующих этот чрезвычайно токсичный растворитель. Серьезного рассмотрения с точки зрения возможности применения заслуживают исследования, направленные на использование таких реагентов, как тиокарбамид, тиосульфаты, галогены (хлор, бром, иод) в щелочных растворах, некоторые органические соединения (например, гуматы и аминокислоты) [29].

Наиболее перспективным вариантом из перечисленных является технология, основанная на тиокарбамидном (тиомочевинном) выщелачивании материалов, содержащих золото и серебро, в кислой среде. Исходное сырье подвергают выщелачиванию тиокарбамидом в кислом (как правило, сернокислом) растворе в присутствии окислителя (чаще всего хлорида или сульфата железа(III)). Затем из полученного раствора извлекают драгоценные металлы в виде смешанных тиокарбамидных и тиоцианатных комплексов смесью экстрагентов: три-н-бутилфосфата и дифенилтиокарбамида в керосине. Реэкстракцию золота и серебра из органической фазы ведут растворами восстановителей (формальдегид, соли гидразина, щавелевая кислота, тетрагидробораты и пр.). Следует подчеркнуть, что введение в раствор на стадии экстракции тиоцианат-ионов обеспечивает полноту извлечения драгоценных металлов в органическую фазу. Образовавшаяся после реэкстракции водная фаза, содержащая тиокарбамид, может быть направлена в оборот на стадию выщелачивания или промывки кека выщелачивания.

Широкое промышленное применение тиокарбамидных растворов взамен цианидных сдерживается, безусловно, более высокой стоимостью данного реагента по сравнению с цианидом натрия.

Тиокарбамидным выщелачиванием можно воспользоваться при переработке свинцово-цинковых кеков, причем эффективность процесса повысится при электровыщелачивании. Золото- и/или серебросодержащий осадок выделяется на катоде, а на аноде происходит выделение газообразного кислорода.

Представляет интерес технология вакуумной дистилляции применительно к золото-серебряным сплавам с содержанием серебра > 10 % [30]. Метод основан на разделении металлов при их испарении (конденсации) за счет различий в давлении насыщенных паров в зависимости от температуры. Так, парциальное давление серебра в интервале температур 1000-1200 °С в 1000 раз больше, чем золота. В результате реализации этого процесса, который упоминается в литературе как процесс ACID LESS SEPARATION (ALS) (рис. 6.1), образуется золотой слиток и серебряные возгоны, поступающие на аффинаж по технологиям, описанным в разделе 2. В случае если сплав содержит значительное количество легкоплавких и легколетучих примесей (Zn, Se, Pb, Sn), процесс ведут в несколько стадий [30].

Рисунок 6.1 - Принципиальная технологическая схема переработки сплава Доре с применением вакуумной дистилляции

Технология вакуумной дистилляции имеет значительные преимущества:

- высокая скорость переработки сплава (10-40 мин при остаточном давлении Па);

- низкие операционные затраты;

- отсутствие опасных выбросов в рабочую зону и окружающую среду.

6.2 Перспективные технологии производства металлов платиновой группы

Существующая в России технология аффинажа металлов платиновой группы базируется преимущественно на осадительных методах и приемах. Такая технология неизбежно сопровождается образованием промежуточных продуктов и маточных растворов, что делает ее многооперационной и приводит к уменьшению сквозного извлечения драгоценных металлов.

Экстракционные методы, внедренные на отдельных предприятиях Российской Федерации, также обладают рядом недостатков, к которым следует отнести прежде всего неизбежные потери экстрагентов и растворителей, вследствие их частичной растворимости в воде и испарения; невысокие коэффициенты распределения; медленную кинетику.

Перечисленные недостатки могут быть преодолены при условии закрепления реагента, взаимодействующего с извлекаемым ценным компонентом, на не растворимой в воде матрице с развитой поверхностью.

С учетом неоспоримых преимуществ сорбции по сравнению с экстракцией ее необходимо организовать в сорбционном колоночном варианте. Она даст возможность осуществить разделение близких по свойствам МПГ и их отделение от сопутствующих цветных металлов, железа, свинца, титана, серебра.

Общее число производимых сорбентов измеряется десятками тысяч, причем постоянно появляются новые сорбенты и одновременно развиваются научные исследования по их синтезу и применению для решения тех или иных задач.

Наиболее прогрессивной в настоящее время представляется "технология молекулярного распознавания" (ТМР) (в зарубежной литературе обозначается термином MRR - method of molecular recognition) [31].

Технология молекулярного распознавания наиболее перспективна для селективного извлечения МПГ из сложных по составу технологических растворов. ТМР обеспечит такую высокую эффективность разделения МПГ, как ни одна из известных технологий (рисунок 6.2).

Мировой лидер этого направления - американская компания IBC Advanced Technologies [www.ibcmrt.com], которая, среди прочего, запустила линию по переработке концентрата платиновых металлов на заводе компании IMPALA в Южной Африке и процесс селективного извлечения родия на заводе компании Tanaka Kinkinzoku в Японии.

Рисунок 6.2 - Технологическая схема разделения платиновых металлов методом молекулярного распознавания

В качестве сорбентов используются кремнеземы (силикагели) с химически привитыми к его поверхности органическими лигандами, способными к молекулярному распознаванию целевых ионов металлов.

Применение ТМР для выделения и разделения МПГ позволит:

- значительно сократить время процесса за счет быстрой кинетики разделения и в цикле насыщения, и в цикле элюирования;

- сократить объем использованных реагентов;

- осуществлять работу в непрерывном режиме;

- существенно увеличить коэффициенты разделения между отдельными металлами платиновой группы и между МПГ и примесями неблагородных металлов;

- фактически в одну стадию получить высокочистый металл.

Необходимо обратить внимание на то, что в качестве элюентов в процессе ТМР используются широко распространенные дешевые реагенты (соляная кислота, хлорид аммония, гидрат аммиака, хлорид натрия и т.п.), обеспечивающие выделение МПГ в виде труднорастворимых солей, получение из которых самих металлов детально изучено и трудностей не вызывает. Следует также отметить, что технология применяется и для очистки от меди цианидных растворов, содержащих золото и серебро.

Безусловно, у данного метода есть и недостатки, одним из которых является обводнение технологического процесса, однако этот недостаток может быть устранен при использовании новых вариантов выделения металлов платиновой группы - целевых ионов - из элюатов взамен традиционного осаждения трудно растворимых солей и их последующим прокаливанием.

Развитие технологии молекулярного распознавания пойдет по пути конструирования реагентов, максимально "настроенных" на заданный ион или молекулу за счет тонкого сочетания энергетических и пространственных факторов. Это позволит удовлетворить требования времени по селективности и эффективности выделения драгоценных металлов из технологических растворов и минимизации отходов и выбросов в окружающую среду.