RU2755919C1 - Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов - Google Patents
Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755919C1 RU2755919C1 RU2020131766A RU2020131766A RU2755919C1 RU 2755919 C1 RU2755919 C1 RU 2755919C1 RU 2020131766 A RU2020131766 A RU 2020131766A RU 2020131766 A RU2020131766 A RU 2020131766A RU 2755919 C1 RU2755919 C1 RU 2755919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- iron
- solutions
- metals
- precious metals
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B11/00—Obtaining noble metals
- C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
- C22B3/46—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes by substitution, e.g. by cementation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится способу извлечения электроположительных металлов из кислых растворов и может быть использовано для извлечения благородных металлов из технологических растворов, в частности из маточных растворов аффинажного производства. При извлечении благородных металлов из кислых растворов в качестве цементирующего материала используют железные электроды, через которые пропускают переменный ток промышленной частоты плотностью 100-1500 А/м2. Способ позволяет увеличить содержание благородных металлов в продукте цементации, снизить расход железа и упростить аппаратурное оформление цементации. 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам извлечения электроположительных металлов из кислых растворов. Способ может быть использован при извлечении благородных металлов из технологических кислых растворов.
В практике аффинажа и переработки относительно богатого сырья благородных металлов после растворения исходных материалов и извлечения из продуктивных растворов основной массы золота и платиновых металлов (МПГ) известными методами образуются маточные растворы сложного состава. Основными компонентами подобных растворов являются медь, никель, другие цветные металлы. Важнейшей особенностью растворов является присутствие благородных металлов в количествах от 1 до 100 мг/л.
Наибольшее применение на практике для извлечения благородных металлов из кислых растворов нашел метод цементации, включающий контактирование с металлическим железом, цинком, алюминием. /1. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.Г. Металлургия благородных металлов. -М.: Металлургия, 1987.-366 с./. Способ позволяет эффективно извлекать золото из бедных растворов, режимы хорошо отработаны. Вместе с тем, данный способ требует дополнительных операций подготовки растворов и сопровождается высоким расходом цементирующего металла.
Меньшее распространение для извлечения благородных металлов из относительно бедных растворов получила сорбция (1, 2.Барченков В.В., Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцентратов с применением активных углей. Издательство: Поиск, 2004. Барченков).
Известны электролитические методы извлечения металлов из бедных технологических растворов и сточных вод. Данные методы основаны на применении металлических пластинчатых и, чаще, объемных катодов из стальной ваты, углеродных волокон, гранулированных структур и пакетов металлических сеток и сводятся к просачиванию обрабатываемых растворов через электролизные ванны, либо только через катодные блоки (3. Меретуков М.А., Орлов A.M. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. - М.: Металлургия, 1990. -416; 4. Трехмерные электроды в процессах извлечения металлов из промышленных стоков: Обзорная информация ЦНИИЭИ ЦМ. - М., 1987, с. 21 – 34; 5. А. с. СССР №№ 1134621, 619551; 6.Патенты РФ №№ 2086707, 2103417, 2178017, 2286404, 2324770, 2404927; заявка 20004631; 7. патент US 4276147). Разработано множество конструктивных вариантов реализации данного способа, условия электроэкстракции оптимизированы применительно к свойствам растворов. Все отмеченные способы основаны на применении постоянного тока. Основным преимуществом электрохимического извлечения благородных металлов является сниженные затраты на вспомогательные материалы. В качестве недостатка следует отметить невысокую скорость, характерную для этой группы методов, недостаточную степень извлечения благородных металлов и сложность аппаратурного оформления способов.
Наиболее близким по технической сущности является способ цементации металлов из растворов (8. А. с. СССР № 414322 А1, С22В 3/00, 05.11.1974. Р.Ш. Шафеев, Ю.Р. Голгер, Э.Г. Израйлевич], включающий цементацию из кислого раствора железной стружкой с магнитным перемешиванием и пропусканием через раствор и железную стружку постоянного электрического тока. Данный способ выбран в качестве прототипа.
По сути и по факту данный метод представляет собой цементацию, как восстановление электроотрицательным металлом (например железом) более электроположительного металла (например меди или золота). Магнитное перемешивание и пропускание через раствор электрического тока позволяет интенсифицировать массообмен. В результате возрастают скорость целевого процесса и степень извлечения электроположительного металла из раствора в сравнении с аналогичными способами.
Недостатком прототипа является сложность аппаратурного оформления, в частности пропускание постоянного тока через раствор предполагает наличие в устройстве анода и катода. В кислом растворе анод должен быть выполнен из нерастворимого материала, например графита. При переработке сернокислых растворов в ходе электролиза на аноде будет выделяться кислород, под действием которого интенсифицируется непродуктивное окисление цементирующего металла (железа); как следствие расход железа возрастает. В солянокислых растворах на аноде будет выделяться хлор. Под действием этого окислителя будет растворяться не только цементирующий металл, но и цементный осадок. Анод, выполненный из любого металла будет растворяться, что влечет за собой необходимость его частой замены и быстрого пересыщения перерабатываемого раствора. Удельные затраты на цементацию в любом случае возрастают.
Осаждение извлекаемого металла на электроотрицательный металл, сопровождается образованием слоя цементата, затрудняющего диффузию катионов и процесс в целом. Даже при перемешивании дисперсного цементирующего металла (железа) любым методом на поверхности порошка или стружки формируется неустранимый пассивирующий слой, в результате конечный продукт (цементат) содержит большую долю железа, а содержание электроположительного металла соответственно уменьшается.
Техническая проблема, на решение которой направлен предлагаемый способ, заключается в аппаратурной сложности способа прототипа, повышенном расходе цементирующего металла и низком содержании извлекаемых металлов в конечном продукте.
Технический результат заключается в изменении метода интенсификации массообмена пропусканием электрического тока через кислый раствор.
Указанная задача достигается при использовании способа извлечения благородных металлов осаждением из кислых растворов цементацией, включающего контактирование кислых растворов с железом и пропускание через раствор электрического тока. В отличие от прототипа при цементации используют железо в виде электродов, а осаждение ведут при пропускании через электроды переменного тока промышленной частоты, при этом плотность тока на геометрическую площадь электродов составляет 100-1500 А/м2.
Доказательствами определяющего влияния отличительных признаков предлагаемого способа на достижение технического результата служит совокупность теоретических основ и результатов специальных исследований.
В предлагаемом способе происходит восстановление благородных металлов из кислых растворов металлическим железом, выполненном в виде электродов. Через электроды пропускают переменный ток частотой 50 Гц. Установлено, что на поверхности железных электродов в катодный и анодный полупериоды при оптимальной плотности тока происходит целевая реакция, например:
AuCl4 3- + Fe = Au + Fe3+ + 4Cl- (1),
т.е. железо окисляется, а золото и другие благородные металлы восстанавливается. При этом непродуктивное анодное окисление железа за короткий период времени (1/50 секунды) не получает развития, в то же время протекание тока способствует диффузии катионов в катодный полупериод и анионов в анодный полупериод.
Важной особенностью массообмена на поверхности железных электродов при переменнотоковой поляризации является рыхлый характер цементного осадка. В ходе цементации такой осадок самопроизвольно осыпается на дно реактора, причем в цементате металлическое железо отсутствует. Как следствие, содержание осаждаемых металлов в конечном продукте значительно больше, чем при традиционной цементации.
Поверхность железных электродов непрерывно обновляется и, в конечном итоге, даже при весьма значимой толщине электроды «срабатывают» полностью на целевой процесс. Цементный осадок выгружают из цементатора по мере накопления. В итоге необходимость частой смены электродов устраняется, аппаратурное оформление процесса упрощается.
Другой особенностью предлагаемого способа, направленного на упрощение технологии, является использование переменного тока промышленной частоты (50Гц). В этом случае, в отличие от прототипа, отпадает потребность в специальном выпрямителе, понижающие трансформаторы переменного тока являются доступным оборудованием. Не требуются дорогие нерастворимые аноды; оба электрода в предлагаемом способе выполняют целевую функцию.
Характер цементного осадка, его сцепление с основой электродов в определяющей степени зависит от плотности тока. При удельной токовой нагрузке меньше 100 А/м2 ход цементации близок к обычной, при которой слой цементата на железе плотный, диффузия ионов через этот слой затрудняется до критического минимума, не прореагировавшее железо остается в продукте, а содержание извлекаемых металлов низкое. Чрезмерно высокая плотность тока на электродах (выше 1500 А/м2 ) приводит к интенсивному нагреву и вскипанию перерабатываемых растворов, расход электроэнергии возрастает, но скорость цементации остается неизменной.
Рекомендуемый в формуле диапазон оптимальной плотности тока весьма широк. Это связано с тем, что исходные свойства растворов, их электропроводность могут быть различны. Кроме того, содержание в растворах извлекаемых электроположительных металлов по ходу цементации уменьшается, а концентрация железа увеличивается.
В силу химических свойств осаждение электроположительных, в т.ч. благородных металлов металлическим железом и по способу прототипа и с использованием предлагаемого способа возможно только из кислых растворов.
Таким образом совокупность отличительных признаков предлагаемого способа:
- контактирование кислых растворов с железными электродами;
- пропускание через электроды переменного тока промышленной частоты;
- плотность тока на электродах 100-1500 А/м2
по сравнению с прототипом обеспечивают упрощение аппаратурного оформления, снижение расходе железа и повышение содержании извлекаемых металлов в конечном продукте.
Примером реализации предлагаемого способа служат результаты следующих опытов.
Объектом исследований являлся маточный раствор аффинажа платиновых металлов после нитрования, рН исходного раствора 0,75; содержание основных компонентов приведено в табл. (Фигура). Осаждение проводили в экспериментальной установке объемом 0,5 дм3. Электроды из железных пластин площадью 5×5 см закреплены в цементаторе с расстоянием 3 см друг от друга. Обратная сторона электродов была покрыта кислотоупорным лаком. Через электроды пропускали переменный ток 50 Гц от понижающего трансформатора, напряжение на электродах не превышало 10 В. Продолжительность цементации -30 минут. По окончании опытов анализировали содержание благородных металлов в маточных растворах и в цементате. Железные электроды после каждого опыта извлекали из цементатора, промывали водой, сушили, взвешивали и оценивали убыль массы, принимая этот показатель, как расход железа на цементацию.
Для сопоставления проведен опыт по способу прототипа. В этом случае через электроды пропускали постоянный ток с плотностью 500 А/м2, анод был изготовлен из графита, для осаждения благородных металлов использовали железную стружку, которую перемешивали с помощью магнитов. Продолжительность цементации в этом случае также составила 30 минут. По окончании опыта стружку промывали, сушили, взвешивали; убыль массы стружки принимали за показатель расход железа.
Анализ продуктов цементации показал, что при использовании предлагаемого способа содержание благородных металлов в цементе для всех опытов превышает 40 %. Для способа прототипа эта величина не превысила 13%.
Результаты опытов приведены в таблице (Фигура).
Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предполагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения за счет пропускания переменного тока промышленной частоты через железные электроды в рекомендованных режимах позволяет увеличить содержание благородных металлов в продукте цементации по сравнению со способом прототипа более чем в 3 раза, снизить расход железа и упростить аппаратурное оформление цементации.
Claims (1)
- Способ извлечения благородных металлов осаждением из кислых растворов цементацией, включающий контактирование раствора с электроотрицательным металлом, способным химически восстанавливать ионы благородных металлов, отличающийся тем, что в качестве электроотрицательного металла используют железо в виде электродов, а осаждение ведут при пропускании через электроды переменного тока промышленной частоты, при этом плотность тока на геометрическую площадь электродов составляет 100-1500 А/м2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131766A RU2755919C1 (ru) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131766A RU2755919C1 (ru) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755919C1 true RU2755919C1 (ru) | 2021-09-22 |
Family
ID=77852114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131766A RU2755919C1 (ru) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755919C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210010102A1 (en) * | 2019-07-08 | 2021-01-14 | Cobre Las Cruces, S.A.U. | Metal cementing apparatus and continuous cementation method by means of same |
RU2775075C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-06-28 | Акционерное общество "Уральские Инновационные Технологии" | Способ извлечения благородных металлов из растворов цементацией |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU414322A1 (ru) * | 1972-02-28 | 1974-02-05 | Р. Ш. Шафеев, Ю. Р. Голгер , Э. Г. зрайлевич | Способ цементации металлов из растворов |
SU597741A1 (ru) * | 1976-07-21 | 1978-03-15 | Предприятие П/Я Х-5594 | Способ переработки растворов солей металлов |
SU1734387A1 (ru) * | 1990-01-10 | 1996-02-27 | Институт физики твердого тела АН СССР | Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов |
RU2574174C1 (ru) * | 2014-11-19 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ и устройство для непрерывной цементации электроположительных металлов из кислого раствора |
WO2017199254A1 (en) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | Bromine Compounds Ltd. | A process for recovering gold from ores |
-
2020
- 2020-09-28 RU RU2020131766A patent/RU2755919C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU414322A1 (ru) * | 1972-02-28 | 1974-02-05 | Р. Ш. Шафеев, Ю. Р. Голгер , Э. Г. зрайлевич | Способ цементации металлов из растворов |
SU597741A1 (ru) * | 1976-07-21 | 1978-03-15 | Предприятие П/Я Х-5594 | Способ переработки растворов солей металлов |
SU1734387A1 (ru) * | 1990-01-10 | 1996-02-27 | Институт физики твердого тела АН СССР | Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов |
RU2574174C1 (ru) * | 2014-11-19 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ и устройство для непрерывной цементации электроположительных металлов из кислого раствора |
WO2017199254A1 (en) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | Bromine Compounds Ltd. | A process for recovering gold from ores |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210010102A1 (en) * | 2019-07-08 | 2021-01-14 | Cobre Las Cruces, S.A.U. | Metal cementing apparatus and continuous cementation method by means of same |
US11603577B2 (en) * | 2019-07-08 | 2023-03-14 | Cobre Las Cruces, S.A.U. | Metal cementing apparatus and continuous cementation method by means of same |
RU2775075C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-06-28 | Акционерное общество "Уральские Инновационные Технологии" | Способ извлечения благородных металлов из растворов цементацией |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Recovery of precious metals by an electrochemical deposition method | |
Lu et al. | Electrolytic manganese metal production from manganese carbonate precipitate | |
Yu et al. | Electrochemical behavior of aluminium anode in super-gravity field and its application in copper removal from wastewater by electrocoagulation | |
RU2357012C1 (ru) | Способ извлечения благородных металлов из отходов радиоэлектронной промышленности | |
MX2010013510A (es) | Electrorecuperacion de oro y plata a partir de soluciones de tiosulfato. | |
CN109437446A (zh) | 一种锌-镍合金电镀废水处理工艺 | |
US4318789A (en) | Electrochemical removal of heavy metals such as chromium from dilute wastewater streams using flow through porous electrodes | |
US10934192B2 (en) | Method of recovering copper from a dilute metal containing solution | |
CN109208031A (zh) | 一种电解金属锰的生产方法 | |
RU2755919C1 (ru) | Способ извлечения благородных металлов из кислых растворов | |
US4139432A (en) | Process for electrochemically recovering precious metals from ores | |
Martínez et al. | Removal of chromium hexavalent from rinsing chromating waters electrochemical reduction in a laboratory pilot plant | |
Tan et al. | Selective recovery of lead from galena-sphalerite by electro-oxidation | |
Li et al. | Purifying cyanide-bearing wastewaters by electrochemical precipitate process using sacrificial Zn anode | |
Lei et al. | Comparative study on electrochemical treatment of cyanide wastewater | |
Bazan et al. | Electrochemical removal of tin from dilute aqueous sulfate solutions using a rotating cylinder electrode of expanded metal | |
US4525254A (en) | Process and apparatus for purifying effluents and liquors | |
Lemos et al. | Copper electrowinning from gold plant waste streams | |
Ho et al. | Electrochemical reduction of different Ag (I)-containing solutions in bioelectrochemical systems for recovery of silver and simultaneous power generation | |
EP3575420A1 (en) | Bismuth purification method | |
Zhang et al. | A kinetic and electrochemical study of the cementation of gold onto mild steel from acidic thiourea solutions | |
WO2006021031A1 (en) | Process for copper electrowinning and electrorefining | |
RU2775075C1 (ru) | Способ извлечения благородных металлов из растворов цементацией | |
US4655895A (en) | Apparatus for purifying effluents and liquids | |
Socha et al. | Electrochemical treatment of dilute cyanide solutions containing zinc complexes by oxidation at carbon felt (Sigratherm) |