PL232939B1 - Zastosowanie BiVO4 do odzysku metalicznego złota z roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe - Google Patents

Abstract

Sposób odzysku metalicznego złota z roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe charakteryzuje się tym, że proces redukcji jonu metalu przebiega na powierzchni półprzewodników o wzorze ogólnym M'M”O4 gdzie M'= Bi, Y, In, Pb, Cd; M” = V, Mo, W, Cr oraz ich roztworów stałych i mieszanin. Sposób polega na adsorpcji jonów kompleksowych złota na powierzchni półprzewodnika i redukcji jonu złota elektronem wzbudzonym do pasma przewodzenia w wyniku absorpcji światła naturalnego i/lub sztucznego oraz ich usunięciu z roztworu razem z półprzewodnikiem poprzez filtrację, gdzie otrzymany osad filtracyjny zawierający metaliczne złoto i półprzewodnik jest selektywnie rozdzielany w wyniku rozpuszczania półprzewodnika kwasem mineralnym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie BiVO4 do odzysku metalicznego złota z roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe. Konieczność odzyskiwania złota z roztworów wodnych chlorkowych zachodzi m.in. w procesach hydrometalurgicznych, a także przy obróbce ścieków poprodukcyjnych zawierających bardzo niewielką ilość tego metalu.

Znanym sposobem odzysku złota zastosowanym w przemyśle górniczo-hutniczym (KGHM Polska Miedź SA), jest technologia, w której odzysk i częściowy rozdział metali prowadzony jest w wyniku selektywnej redukcji chlorkowych jonów kompleksowych złota(III) do złota metalicznego, oraz współstrącania metalicznej platyny i palladu. Jako produkty końcowe otrzymuje się złoto o wysokiej czystości oraz mieszaninę platyny i palladu. W wyniku zastosowanej metody, ścieki poprodukcyjne w dalszym ciągu zawierają około 0.005 g/dm³ metali szlachetnych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 201400 sposób wydzielania złota i platynowców z surowców o różnych zawartościach tych metali, w którym surowce roztwarza się w mieszaninie HCI i utleniaczy i dodaje do otrzymanego roztworu, zawierającego chlorkowe kompleksy złota, platyny, palladu i rodu, znanego selektywnego ekstrahenta złota, następnie rozdziela się fazy, z ekstraktu redukuje się Au, a do rafinatu dodaje się chlorku amonu, otrzymując chloroplatynian amonu, z którego otrzymuje się platynę, z kolei z roztworu otrzymanego po odfiltrowaniu chloroplatynianu amonu uzyskuje się osad wodorotlenków, głównie rodu i roztwór zawierający pallad, po czym z tego roztworu wydziela się pallad, natomiast z osadów wodorotlenków uzyskuje się rod. Wynalazek charakteryzuje się tym, że z powstających na wszystkich etapach rozdziału i rafinacji metali odpadowych roztworów porafinacyjnych i po redukcyjnych zawierających metale szlachetne o stężeniu łącznie poniżej 5 g/dm³, wydziela się metale szlachetne na drodze sorpcji na jonicie, korzystnie na anionicie w formie polistyrenu usieciowanego grupami tiomocznikowymi, następnie nasycony metalami szlachetnymi jonit spala się, a pozostałość po spaleniu jonitu, stanowiącą bogaty koncentrat metali szlachetnych, zawraca się do etapu roztwarzania surowca.

Z opracowania K. Pacławskiego, M. Wojnickiego, Kinetisc of the adsorption of gold (III) chloride complex ions onto activated carbon; Archives of Metalurgy and Materials, vol. 54, 3/2009, 853-860, znany jest proces usuwania jonów złota(III) z roztworów wodnych przy użyciu węgla aktywnego. W pracy tej wykazano, że istnieje silny wpływ stężenia początkowego jonów złota(III), szybkości mieszania oraz temperatury na szybkość badanego procesu. W wyniku adsorpcji jonów złota(III) oraz ich redukcji otrzymano metaliczną fazę złota na powierzchni węgla aktywnego. Badania wykazały możliwość wydajnego odzysku (ok. 99%) złota z wodnych roztworów chlorkowych tą metodą.

L.D. Ageeva i współpracownicy (Ageeva L.D., Kolpakova A.N., Kovyrkina T.V., Potsyapun P.N., Buinowskii A.S., Mechanism and kinetics of the sorption of Platinum, palladium and gold on activated carob form UV-illuminated chloride solution.; Journal of analyticalchemistry Vol. 56, No 2, 2011, 137139), przedstawili wyniki badań dotyczące procesu adsorpcji kompleksów chlorkowych złota(III), platyny(IV) i palladu(II) z roztworów wodnych naświetlanych promieniowaniem UV. Badali kinetykę jak również mechanizm tego procesu. Autorzy przedstawili optymalne warunki stężeniowe dla usuwania jonów Pt, Pd, Au z wysoką wydajnością, odpowiednio: 0,996, 0,989, 0,998. Wg autorów optymalna masa węgla to 0.3 g/10 ml roztworu zwierającego 4.37x10-4M palladu i 2.6x10-5M platyny. Zalecane wg nich pH roztworu to przedział od 1-3, natomiast czas naświetlania roztworu to około 25 min.

Istotą wynalazku jest zastosowanie BiVO4 do odzysku metalicznego złota z roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe, w którym to zastosowaniu następuje adsorpcja jonów kompleksowych złota na powierzchni półprzewodnika BiVO4 i redukcja jonu złota elektronem wzbudzonym do pasma przewodzenia w wyniku absorpcji światła naturalnego i/lub sztucznego oraz ich usunięcie z roztworu razem z półprzewodnikiem BiVO4 poprzez filtrację, gdzie otrzymany osad filtracyjny zawierający metaliczne złoto i półprzewodnik jest selektywnie rozdzielany w wyniku rozpuszczania półprzewodnika kwasem mineralnym.

Do tej pory takie półprzewodniki były stosowane np. jako pigmenty (barwniki), co opisano w publikacji pt.: „Novel environmentally friendly (Bi, Ca, Zn, La)VO4 inorganic yellow pigments Wendusu, Taihei Honda, Toshiyuki Masui and Nobuhito Imanaka, RSC Advances, 47, 2013, DOI: 10.1039/C3RA43978J. Jeśli chodzi o samo BiVO4 jako pigment: wg międzynarodowego indeksu barw jest oznaczony jako: C.l. Pigment Yellow 184 wg książki Industrial Inorganic Pigments, Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff, wydawnictwo: Wiley-VCh.

PL 232 939 B1

Inne znane zastosowanie BiVO4, to jako fotosensora do wykrywania azotynu (NO^2-), („New application for the BiVO4 photoanode: A photoelectroanalytical sensor for nitrite, Francisco Wirley PaulinoRibeiro, Fernando CruzMoraes, Ernesto ChavesPereira, Frank Marken, Lucia Helena Mascaro, Electrochemistry Communications Volume 61, December 2015, Pages 1-4), czy też fotokatalizatora do wytwarzania O2 w wyniku rozkładu wody („Selective Preparation of Monoclinic and Tetragonal BiVO4 with Scheelite Structure and Their Photocatalytic Properties, Saimi Tokunaga, Hideki Kato, and Akihiko Kudo, Chem. Mater., 2001, 13 (12), pp 4624-4628, DOI: 10.1021/cm0103390).

Przedmiot wynalazku został bliżej określony w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym przedstawiono schematycznie przebieg procesu odzysku metalicznego złota z wodnych roztworów chlorkowych za pomocą BiVO4, przy wykorzystaniu metanolu jako „zmiatacza” dziur.

Pierwszym etapem przebiegu reakcji redukcji jest adsorpcja jonów kompleksowych złota na powierzchni BiVO4. Następnie, w wyniku absorpcji światła naturalnego i/lub sztucznego przez półprzewodnik, zostaje wygenerowana w układzie para elektron-dziura. Ortowanadan bizmutu jest półprzewodnikiem typu n o przerwie energetycznej o szerokości ok. 2,4 eV, co odpowiada absorpcji promieniowania w zakresie widzialnym do ok. 500 nm.

Elektron z pasma przewodzenia redukuje zaadsorbowany jon złota(III). W wyniku reakcji redukcji na powierzchni BiVO4 osadza się złoto. Otrzymany materiał półprzewodnikowy BiVO4 z osadzonymi cząstkami złota, oddzielany jest od roztworu w procesie filtracji. Następnie otrzymany osad filtracyjny przepłukiwany jest kwasem mineralnym. W wyniku działania kwasu, którego pH < 2, materiał półprzewodnikowy rozpada się na jony i przechodzi do roztworu. Na powierzchni filtra pozostaje wyłącznie metaliczne złoto, które następnie może zostać przerobione na produkt końcowy znanymi metodami hydro- lub piro- metalurgicznymi.

W reakcji utleniania bierze natomiast udział dziura elektronowa z pasma walencyjnego, która utlenia dodany do układu związek organiczny (np. metanol) zastosowany jako „zmiatacz dziur”.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Zastosowanie BiVO4 do odzysku metalicznego złota z roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe, w którym to zastosowaniu następuje adsorpcja jonów kompleksowych złota na powierzchni półprzewodnika BiVO4 i redukcja jonu złota elektronem wzbudzonym do pasma przewodzenia w wyniku absorpcji światła naturalnego i/lub sztucznego oraz ich usunięcie z roztworu razem z półprzewodnikiem BiVO4 poprzez filtrację, gdzie otrzymany osad filtracyjny zawierający metaliczne złoto i półprzewodnik jest selektywnie rozdzielany w wyniku rozpuszczania półprzewodnika kwasem mineralnym.