DD160397A3 - Verfahren zur herstellung von reinstgold - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Raffination von Gold aus waessrigen Loesungen. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen in der Entwicklung eines Verfahrens, mittels welches aus waessrigen Loesungen der Tetrachlorgoldsaeure mit metallischen Verunreinigungen Gold mit hoher Qualitaet und Materialausbeute gewonnen werden kann bei minimaler Bindung von Umlaufmitteln, minimalen Zeit-, Arbeits-und technischen Aufwand sowie geringem Bedarf an Hilfsstoffen. Die Reinstgolddarstellung kann aus Gold mit metallischen Spurenverunreinigungen, aber auch aus stark verunreinigtem Gold erfolgen. Erfindungsgemaess wird dies erreicht, indem eine Ausgangsloesung aus Tetrachlorgoldsaeure ueber ein vorbereitetes und mit 0,1 bis 1-m Salzsaeure beladenes Kationenaustauscherharz mit einer Temperatur von 20 bis 30 Grad C geleitet wird, anschliessend die Goldloesung mit verduennter Salzsaeure herausgespuelt und das in der Loesung befindliche Gold durch Zusatz von Reduktionsmitteln oder elektrolytisch zum elementaren Gold reduziert wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Reinstgold

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Raffination von Gold aus wäßrigen Lösungen mit metallischen Verunreinigungen durch Ionenaustausch.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist, daß sich die Anreicherung und Grobabtrennung von Gold verhältnismäßig einfach verwirklichen lassen. Die Entfernung von Spurenverunreinigungen ist jedoch entsprechend den elektrochemischen und physikochemischen Voraussetzungen sehr schwierig. Zur Darstellung von Gold mit einer Reinheit von 99,999 % sind bereits Extraktions-, Elektrolyse- und Umfällungsverfahren sowie lonenaustauschermethoden bekannt und auch in Anwendung.

So werden beispielsweise Extraktionsverfahren zur Gewinnung von Gold aus seinen Lösungen und zur Raffination eingesetzt.

In der DE-AS 2 031 432 wird ein Verfahren zur qualitativen Gewinnung von Gold aus wäßrigen Lösungen beschrieben.

Die Extraktion des Goldes erfolgt hauptsächlich in Form des Jodid- oder Bromidkomplexes. Zur Extraktion

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wird Äther, "beispielsweise Diisopropyläther, eingesetzt. Aufgrund der geringeren Reaktivität des Jods und Broms läßt sich der dem £~ AuCl^/" .entspsgehende Komplex schwerer herstellen, da wesentlich längere Reaktionszeiten benötigt werden.

Zusätzlich ist "beim Extraktionsverfahren eine Vielzahl von Verfahrensschritten wie Lösen des Goldes, Überführung in den gewünschten Komplex, Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, Abtrennung der organischen Phase und Abdampfen des Lösungsmittels, Überführung des gelösten Goldes in das Metall und Destillation der Lösungsund Extraktionsmittel notwendig» Voraussetzungen für solche Extraktionsverfahren sind, daß in explosionsgeschützten Anlagen und Räumen gearbeitet werden muß. Darüber hinaus sind sie aufgrund der Vielzahl der notwendigen Arbeitsschritte sehr arbeitsaufwendig und verursachen somit auch höhere Edelmetall-Verluste.

Zur Gewinnung von Gold mit gewünschter Reinheit sind weiterhin Elektrolyseverfahren bekannt (Gmelin, Verlag Chemie, Weinheim 1954, S. 338 - 343). Um Reinstgold elektrolytisch darzustellen, ist die Einhaltung geringer PotentialunterscMede nötige Dadurch bedingt wird wenig Gold in der Zeiteinheit gewonnene Da das zu raffinierende Gold als Anode eingesetzt wird, ist viel Material gebunden. Der technische Aufwand für die Gewinnung von Reinstgold nach diesen Verfahren, bezogen auf die erforderlichen elektrischen Anlagen, ist sehr groß.

Durch mehrmalige Umfällung (Gmelin, Verlag Chemie, Weinheim 1954, S. 346) kann ebenfalls ein Raffinationsef.fekt erreicht werden. Hierzu wird das Gold gelöst und nach Filtration der schwerlöslichen Bestandteile wieder gefällt. Beide Vorgänge, Lösen und Fällen, erfolgen im Wechsel, bis der gewünschte Effekt erreicht ist. Verunreinigungen von Silber und Silizium werden

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als Silberchlorid bzw. als Kieselsäure abgetrennt. Zum Absetzen der Niederschläge werden mehrere Tage benötigt· Somit ist das Umfällungsverfal^en auch sehr zeitaufwendig. Bei Nichteinhaltung der vorgegebenen Zeit wird Gold mit hohem Silber- und Siliziumgehalt gewonnen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren fernerhin, daß auf die Reinigung der Chemikalien besondere Sorgfalt gelegt werden muß.

Aus Metallwissenschaft und Technik, Heft 4, 1978, S. bis 342, ist die Raffination von Metallen durch Ionenaustausch bekannt. Diese beschränkt sich aber größtenteils auf die Anwendung von Anionentauschern, die das Gold irreversibel binden. Zur Aufbereitung des Goldes muß das Harz deshalb anschließend verascht und das Gold aus der Asche zurückgewonnen werden. Neben dem Gold werden auch Anteile der Platinmetalle irreversibel gebunden, die sich mit Salzsäure nicht eluieren lassen. Der Nachteil der Ionenaustauschermethoden besteht darin, daß das gewonnene Gold Kohlenstoff und Platinmetalle enthält und sich diese Methode somit nur für eine Grobtrennung des Goldes von anderen Metallen eignet. Damit bedingt ist eine weitere Raffination des Goldes durch zusätzliches Auflösen und Umfallen. In der DE-AS 2 340 157 wurde auch bereits eine Kombination von PaVLlungs- und Ionenaustauschverfahren vorgeschlagen. Gold und die verunreinigenden Metalle werden nach dem Lösen in Königswasser in die Nitrosochloride überführt. Die Unelelmetalle werden dann mittels Kationenaustauscher abgetrennt. Das Kationenaustauscherharz wirkt aufgrund seines funktioneilen Aufbaus stark reduzierend/Die Überführung in die Nitrosochloridkomplexe bewirkt eine Stabilisierung des Goldkomplexes. Es ist dadurch möglich, den Goldkomplex anschließend ohne Zersetzung über den Ionenaustauscher zu leiten. Pur diesen Vorgang werden salpetersaure Lösungen verwandt. Hachteilig hierbei ist, daß diese salpetersauren Lösungen

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- . " ,· und die Goldkomplexe in Form der Nitrosochloride eine

". ' quantitative Fällung des Goldes verhindern, da die _VV Nitrosochloride mit dem jeweiligen Reduktionsmittel

reagieren, d. h. die Lösung wird mit großen Salz- oder Säuremengen "belastet, da mit einem starken Reduktionsmittelüberschuß gearbeitet werden muß« Zusätzlich müssen derartige Lösungen stark verdünnt werden. Die Gesamtausbeute beträgt etwa 60 $>, es wird eine Raffination zu 99,97%igem Gold bewirkt. Ausbeute und Reinheit des Goldes sind als völlig unbefriedigend, einzuschätzen. ,--\ Bei einigen anderen bereits bekannten Raffinationsverfahren wird das Prinzip der unvollständigen Fällung angewandt, um Material mit einer gewünschten hohen Reinheit zu erhalten. Das dabei in der Lösung verbleibende Gold wird zusammen mit den Verunreinigungen ausgefällt und dem Ausgangsmaterial wieder zugesetzt, wodurch hohe Umlaufmittel gebunden werden und der absolute Verlustsatz erhöht wird«,

Die Nachteile bereits bekannter Verfahren bestehen also hauptsächlich darin, daß sie einen großen tech- ' nischen und hohen Materialaufwand erfordern, sehr

zeitaufwendig sind, einen erheblichen manuellen Einsatz bei hohen Umlaufmittelkosten bedingen, aufgrund einer ^ Vielzahl notwendiger Arbeitestufen zum Zwecke der Erhöhung der Reinheit des Goldes erhöhte Metallverluste verursachen und zur weiteren Raffination zusätzliche Hilfsstoffe erfordern.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Reinstgold wit hoher Qualität und Materialausbeute_s welches im Vergleich zu bereits bekannten Verfahren wenig zeit» und arbeitsaufwendig ist, einen geringen technischen Aufwand sowie geringen Bedarf an Hilfsstöffen'erfordert

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und minimale Umlaufmittel bindet,

,Darlegung des Wesens der Erfindung

Die zu lösende technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, Gold mit einem Reinheitsgrad von 99,999 % quantitativ aus wäßrigen Lösungen der Tetrachlorgoldsäure mit metallischen Verunreinigungen mittels Ionenaustausch zu gewinnen.

Die Verunreinigungen im Gk)Id können die Elemente Ag, Cu, Fe₅ Pb, Sn, Ga, Bi, Sb, Si, Pt, Ir, Pd, Rh, Mg, Mn, Gr, Ni, Co, Zn, Al und Y sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, zu raffinierendes Gold in Form der Tetrachlorgoldsäure einzusetzen, die Unedelmetalle und im Gold enthaltenen Edelmetallverunreinigungen nehmen die Form ein, die bei dem angewandten ρ -Wert stabil ist.

Zur Herstellung der Tetrachlorgoldsäure wird Gold in Form von Schwamm, Blech oder Draht in Chlor und Salzsäure gelöst, die überschüssige Salzsäure und das Chlor abgedampft und eine Lösung mit einem Goldgehalt von 0,1 - 0,5-m hergestellt. Das zu verwendende Kationenaustausoherharz wird

vorbereitet, indem entsprechend neues Harz im Wasser gequollen, mit 5 — 6-m Salzsäure regeneriert, mit Wasser bis zu dessen neutraler Reaktion gespült und zur Verhinderung der Reduktion des Goldes durch das Harz mit 0,1-1-m Salzsäure beladen wird. Bei dem gewählten ρ -Bereioh, der zur Stabilisierung des Goldkomplexes genutzt wird, liegen die Verunreinigungen in folgender Form vor:

1, Cu, Ni, Co, Zn, Mn, Cd und Y bilden einfaohe Salze,

2, Kationische Komplexe werden bevorzugt von Ti, Cr und Al gebildet

(Ti-/Ti07²⁺, Cr-/Cr (H₂O)₄ C1

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3. Anionische Hexa- bzw. Tetrahalogenokomplexe bilden

", Ga³⁺ZGaCl^J " ,

Sn⁴⁺-ZSnCl₆J²", Pb²⁺-ZPbC_{4 6}

Ag ⁺-ZAgCl₄J³".

Von den zuletzt genannten bilden Sn und Sb im schwach sauren Gebiet schwerlösliche Oxychloride, Ag fällt als schwerlösliches Silberchlorid, Blei als Bleichlorid, Bi bildet ebenfalls schwerlösliches Oxychlorid und Si .. liegt zum Teil als kolloides Silikat vor.

4. Gemeinsame Komplexe bilden die Platinmetalle und Zinn, Folgende Verbindungen können auftreten: ZPtSn^Cl,. c J j

Die an die Beladung des Harzes anschließende Raffination der GoIdIösung\ erfolgt, indem sie bei einer Temperatur von 20-30⁰C über den Ionenaustauscher geleitet wird. Die im Ionenaustauscher befindliche Goldlösung, Gold liegt als Anion vor und wird nicht gebunden, wird mit verdünnter Salzsäure herausgespült.

Trotz des unterschiedlichen chemischen Verhaltens der einzelnen Verunreinigungen, Bildung anionischer Komplexe und schwerlöslicher Verbindungen sowie gemeinsamer Verbindungsbildung wurde überraschenderweise festgestellt, daß bei Einhaltung des angegebenen p^-Bereiches sich die genannten Elemente in einem Verfahrensschritt einwandfrei abreichern lassen, das heißt, sie sind spektralanalytisoh nicht mehr nachweisbar.

Die am Harz gebundenen Verunreinigungen werden anschließend mit 5—6-m Salzsäure eluiert.

Nach dem Spülen des Ionenaustauschers mit Wasser und verdünnter Salzsäure kann das Harz erneut zur Raffination eingesetzt werden.

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Das in der Lösung befindliche Gold wird durch Zusatz von Reduktionsmitteln wie schweflige Säure, Wasserstoff und Hydrazinsulfat oder durch elektrolytische Verfahren zum elementaren Gold reduziert.

In der zum Herausspülen der Goldlösung aus dem Harz verwendeten Salzsäure befindliche Goldspuren werden ebenfalls mit bekannten Reduktionsmitteln ausgefällt. Die Kapazität des Harzes ist abhängig von der Konzentration der Goldlösung, von der Reinheit des Ausgangsmaterials, ζ. B· Gold mit einer Reinheit von 99,96 % und stark verunreinigtes Gold, sowie von der Konzentration der zum Behandeln des Harzes verwendeten Salzsäuren. Die Kapazität sinkt mit steigender Salzsäure- und steigender Goldkonzentration.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einigen Beispielen näher erläutert werden.

Als Ausgangsmaterial wird Golä mit einer Reinheit von 99,96 % und 0,04 $ Verunreinigungen mit einer Temperatur von 20 bis 30 ⁰C verwendet.

Beispiel 1

250 ml einer 0,2-m-H/~AuC!^-Lösung werden über 20 ml Kationenaustauscherharz (Wofatit KPS oder Wofatit KS 10), welches zuvor mit 0,1-m Salzsäure beladen wurde, gegeben. Die im Kationenaustauscherharz enthaltene R/~A\iQl_A J-TSösung wird mit 0,1-m Salzsäure verdrängt und die durchgelaufene und verdrängte salzsaure Goldlösung mit gasförmigem Schwefeldioxid behandelt. Das reduzierte Gold wird mit destilliertem Wasser gewaschen und getrocknet. Eine spektralanalytische Untersuchung ergab, daß die Elemente Ag, Cu, Fe, Pb, Sn, Ga, Bi, Sb, Si, Pt, Ir, Rh, Mg, Mn/cr, Hi, P<3, Zn, Al und Y unter der erforderlichen Nachweisgrenze lagen.

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Beispiel 2

55 ml einer 1,O-m-H/~AuCI_4-J-Losung wurden über 20 ml Kationenpnntauscherharz, das mit 0,1-m Salzsäure beladen war, gegeben. Die im Ionenaustauscher verbliebene H/""AuCl,_7-Lösung wird mit 0,1-m Salzsäure verdrängt. Das in der durchgesetzten Goldlösung und in der Salzsäure befindliche komplex gebundene Gold wird durch Einleiten von Schwefeldioxid reduziert. Die Konzentration sämtlicher Verunreinigungen lag unter der Nachweisgrenze.

Beispiel 3

500 g Gold wurden in Salzsäure und Chlor gelöst. Nach dem Abdampfen der überschüssigen Säure und des Chlors wurde eine 0,4-m salzsaure Goldlösung hergestellt. 1 Liter Kationenaustauscherharz (KPS oder KS 10) wurde mit 0,2-m Salzsäure beladen und die Lösung der Tetrachlorgoldsäure mit einer Geschwindigkeit von 4 l/h über das Harz gegeben. Die in der Säule befindliche salzsaure Goldlösung wird mit 0,2-m Salzsäure herausgespült und die Goldionen elektrolytisch reduziert. Die im reduzierten Gold vorhandenen Elemente lagen sämtlich unter der Nachweisgrenze.

Beispiel 4

500 g Gold wurden in Salzsäure und Chlor gelöst und eine 0,4-m salzsaure Goldlösung hergestellt. Das Ionenaustauscherharz (KPS oder KS 10) wurde mit 1-m Salz-, säure beladen. Die salzsaure Goldlösung wurde über das Harz gegeben, die goldhaltigen Lösungen vereinigt und das Gold elektrolytisch abgeschieden. Nach der Raffination wurden im Gold 14 ppm Silber und 8 ppm Silizium spektralanalytisch nachgewiesen, was beweist, daß mit ansteigender Salzsäurekonzentration die Verunreinigungen nicht mehr fest genug verbunden werden,

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Beispiel *?

200 g Gold^werden in Salzsäure und Chlor gelöst, Die salzsäure Goldlösung wurde mit 20 g Nickel in Form von Nickelchlorid, da Nickel von allen Verunreinigungen zuerst durchbricht, versetzt» Es wurde eine 0,4-m salzsaure Goldlösung hergestellt und diese ü"ber mit 0,2-m Salzsäure beladenes Harz KPS oder KS 10 gegeben. Im reduzierten Gold konnte spektralanalytisch kein Nickel nachgewiesen werden.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich im Vergleich zu bereits bekannten Lösungen durch verschiedene Vorteile aus. Von wesentlicher Bedeutung ist, daß mittels dieses neuen Verfahrens bei geringem manuellen Arbeitsaufwand und bei Senkung von Edelmetallverlusten Gold mit einer Reinheit von 99»999 % aus wäßrigen lösung©! mit metallischen Spurenverunreinigungen, aber auch aus stark verunreinigten Goldlösungen hergestellt werden kann. Gleichzeitig wird der Arbeits- und Gesundheitsschutz dadurch verbessert, weil der Einsatz von aggressiven Chemikalien verringert wird. Weitere Vorteile des neuen Verfahrens sind der minimale apparative Aufwand, der verringerte Aufwand an Hilfsmaterial und Elektroenergie sowie ein schnellerer Durchsatz und die Senkung der Umlaufmittelkosten und des Goldstockes.

Claims (3)

1. Erfindunpsanapruch

   1. Verfahren zur Herstellung von Reinstgold aus wäßrigen Lösungen mit metallischen Verunreinigungen, wobei das zu raffinierende Gold in Form der Tetrachlorgolds&ure eingesetzt und über einen Ionenaustauscher geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das neutrale Kationenaustauscherharz vor Überleiten der zu raffinierenden Goldiösung mit 0,1 bis 1-m Salzsäure beladen wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ionenaustauscher befindliche Goldlösung mit verdünnter Salzsäure herausgespült und das in der Lösung befindliche Gold durch Zusatz von Reduktionsmitteln oder elektrolytisch zu $öld reduziert wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Harz als Kationen vorliegenden Unedelmetalle mit 5 bis 6-m Salzsäure eluiert werden.