Раздел 7. Перспективные технологии

Раздел 7. Перспективные технологии

7.1 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) ([32]).

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.

7.2 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) ([33]).

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 7.1).

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.

Рисунок 7.1 - Технологическая схема разделения платиновых металлов методом "молекулярного распознавания"

Метод, или технология, молекулярного распознавания - это одна из ветвей супрамолекулярной химии, которую определяют как "химию, изучающую структуру и функции ассоциаций двух или более химических частиц, удерживаемых вместе межмолекулярными силами" (Ж.-М. Лен). Для образования комплексов достаточно сравнительно слабых невалентных взаимодействий типа водородных связей и вандерваальсовых сил. Начало супрамолекулярной химии было положено работами Ч. Педерсена по синтезу гетероциклических соединений класса простых эфиров (краун-эфиров). Вслед за краун-эфирами были получены трехмерные аминоэфиры - криптанды. Далее синтезировали уже соединения нового поколения - сферанды, кавитанды, крцеранды, торанды, которые образуют с извлекаемыми ионами весьма прочные комплексы.

Принимая во внимание необходимость создания высокоэкономичной технологии, здесь следует сделать вывод, что использование дорогостоящих макроциклических соединений для решения проблемы разделения близких по свойствам МПГ нецелесообразно. 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 окружающую среду.

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.