Способ извлечения золота из кислых растворов

Изобретение относится к способу извлечения золота из кислых растворов путем использования более высокоемкого и высокоселективного сорбента на основе тиокарбамоилхитозана (ТКХ) со степенью присоединения 0,4-0,9, предварительно обработанного 0,01-0,1 М раствором соляной кислоты в течение 1-2 ч с последующим отфильтровыванием. Сорбцию золота осуществляют из кислых хлоридных растворов при рН 1,0-1,5 при периодическом перемешивании. Техническим результатом является повышение извлечения золота до 100% из кислых растворов, степень извлечения железа в аналогичных условиях не превышает 2,2%. Емкость сорбентов по отношению к ионам золота (III) достигает 3,7 ммоль/г. 2 табл.

 

Изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к способам извлечения золота из кислых водных растворов, и может быть использовано в практике выделения указанного металла из технологических растворов и других объектов, содержащих низкие концентрации золота.

Известен способ извлечения золота из кислых растворов, содержащих цветные металлы, включающий поглощение органическим сорбентом, отличающийся тем, что с целью повышения степени извлечения, селективности и экспрессности сорбцию проводят с использованием в качестве органического сорбента сополимера винилглицидилового эфира этиленгликоля и винилпирролидона, модифицированного тиомочевиной (SU 1275911). К недостаткам способа следует отнести невысокую сорбционную емкость и малую доступность сорбента, имеющего сложную полимерную структуру, что ограничивает возможности его применения.

Известен способ извлечения золота (JP 2000264902) - прототип, основанный на использовании алкилтиокарбомоилхитозана, получаемого путем модифицирования доступного природного полимера хитозана изотиоцианатами:

	где R:

Способ описан для извлечения следующих ионов металлов: золото (III), платина (IV), палладий (II), ртуть (II), медь (II), железо (III), никель (II), кадмий (II), цинк (II), хром (VI). Подготовка сорбента не описана. Способ извлечения металла заключается в выдерживании сорбента с раствором хлорида металла в 0,01-5 М растворе соляной кислоты в течение 24 ч, рН регулируется аммиаком. Сорбция ионов золота (III) представлена на примере метил - и этилтиокарбамоилхитозана (I и II соответственно). Оба сорбента извлекают 97-100% металла. Максимальное извлечение наиболее распространенного техногенного загрязнителя - ионов Fe (III) - в этих же условиях не превышает 5 и 6% для соединений (I) и (II) соответственно. Емкость сорбентов относительно ионов золота (III) не представлена, но, судя по максимальной сорбции ионов платины (IV) 0,28 ммоль/г для сорбента (I), для золота можно ожидать такой же величины. В статье этих же авторов, последовавшей вслед за патентом (Anal. Sci., 18 (2002) 359), имеются данные, позволяющие оценить эту величину для того же сорбента как 0,3 ммоль/г. К недостаткам способа следует отнести трудности в приготовлении сорбента, который получают путем обработки хитозана дорогими и ядовитыми метил-, этил- и фенилтиоизоцианатом, и недостаточную емкость сорбентов.

Задача изобретения - использование в процессе извлечения золота из кислых растворов более высокоемкого и высокоселективного сорбента, полученного простым способом из доступного сырья.

Поставленная задача решается путем использования тиокарбамоилхитозана (ТКХ) формулы (IV) со степенью присоединения 0,4-0,9, предварительно обработанного 0,01-0,1 М раствором соляной кислоты в течение 1-2 ч с последующим отфильтровыванием. Полученный влажный сорбент содержит 7,7%, 24% и 28,7% основного вещества для производных со степенью присоединения 0,4, 0,7 и 0,9 соответственно (остальное - вода). Сорбент может быть использован без дополнительной сушки. Сорбцию золота осуществляют из кислых растворов при рН 1,0-1,5 при периодическом перемешивании. Процесс сорбции протекает, как правило, в течение 8-24 часов.

ТКХ получают путем взаимодействия хитозана с раствором роданида аммония в тиомочевине при соотношении на 100 г хитозана от 90 до 440 г роданида аммония при 110-150°С в течение 2-6 ч, экстракции охлажденной реакционной массы водой и последующей сушки продукта. Рекомендуемые условия сорбции установлены опытным путем, а также определяются изложенными ниже представлениями о процессе. Для приготовления сорбента необходимо использовать ТКХ со степенью присоединения больше 0,4. Сорбент на основе ТКХ с меньшей степенью присоединения обладает невысокими значениями емкости и селективности сорбции. ТКХ со степенью присоединения больше 0,9 обладает сильно сшитой структурой, что не обеспечивает дальнейшего повышения емкости сорбента. Использование раствора соляной кислоты с концентрацией выше 0,1 моль/л на стадии предварительной обработки сорбента приводит к разрушению ТКХ. Применение раствора с концентрацией меньше 0,01 моль/л неэффективно из-за недостаточного набухания ТКХ. Проведение обработки меньше 1 ч недостаточно, так как степень набухания сорбента низкая, а больше 2 ч нецелесообразно из-за прекращения дальнейшего набухания ТКХ.

Способ извлечения золота прост в осуществлении и иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

5 г Тиокарбамоилхитозана со степенью присоединения 0,7 выдерживают в 150 мл 0,1 М раствора соляной кислоты в течение 1 ч. Осадок отфильтровывают и 4,14 г его добавляют к 185 мл раствора, содержащего 0,005 моль/л ионов золота (III) с рН 1,5, (соотношение золото: сорбент = 0,92 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 99,7%.

Пример 2

5 г Тиокарбамоилхитозана со степенью присоединения 0,4 выдерживают в 300 мл 0,05М раствора соляной кислоты в течение 2 ч. Осадок отфильтровывают и 4,75 г его добавляют к 185 мл раствора, содержащего 0,005 моль/л ионов золота (III) с рН 1,5, (соотношение золото: сорбент = 2,53 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 97%.

Примеры 3-10

Методика последующих опытов соответствует примеру 1. Характеристика использованных сорбентов и степень извлечения золота представлены в табл.1.

Таблица 1
№	Степень присоединения ТКХ	Соотношение золото/сорбент, ммоль/г	Степень извлечения золота, %
3	0,7	0,48	99,9
4	0,7	0,20	100
5	0,7	0,05	100
6	0,7	0,01	100
7	0,4	0,5	99
8	0,4	0,05	100
9	0,9	1,2	98
10	0,9	0,49	100

Пример 11

5 г Тиокарбамоилхитозана со степенью присоединения 0,7 выдерживают в 500 мл 0,01М раствора соляной кислоты в течение 2 ч. Осадок отфильтровывают и 0,70 г его добавляют к 89 мл раствора, содержащего 0,0165 моль/л ионов железа (III) с рН 1,5, (соотношение железо: сорбент = 8,67 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов железа (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения железа 0,58%.

Примеры 12-16

Методика последующих опытов соответствует примеру 11. Характеристика использованных сорбентов и степень извлечения железа представлены в табл.2.

Таблица 2
№	Степень тиокарбамоилирования хитозана	Соотношение железо/сорбент, ммоль/г	Степень извлечения железа, %
12	0,7	6	1,56
13	0,7	2,79	2,15
14	0,4	9	0,14
15	0,9	9	0,11

Пример 16

К 5 мл раствора, содержащего 0,38 мкг/мл ионов золота (III) и 48,9 мкг/мл ионов железа (III) с рН 1,5, добавляют 20,7 мг подготовленного согласно примеру 1 сорбента ТКХ 0,7 (соотношение золото/сорбент = 0.002 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) и железа (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 100%, степень извлечения железа 0,73%.

Пример 17

К 5 мл раствора, содержащего 0,98 мкг/мл ионов золота (III) и 100 мкг/мл ионов железа (III) с рН 1,5, добавляют 20,7 мг подготовленного согласно примеру 1 сорбента ТКХ 0,7 (соотношение золото/сорбент = 0,005 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) и железа (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 100%, степень извлечения железа 0,7%.

Пример 18

К 5 мл раствора, содержащего 0,38 мкг/мл ионов золота (III) и 300 мкг/мл ионов железа (III) с рН 1,5, добавляют 20,7 мг подготовленного согласно примеру 1 сорбента ТКХ 0,7 (соотношение золото/сорбент = 0,002 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) и железа (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 100%, степень извлечения железа 0,76%.

Пример 19

4 г бурого угля обрабатывают 25 мл царской водки при температуре кипения до полного разложения органического вещества, после фильтрования и промывания нерастворимого осадка получают подготовленную пробу окислительного разложения бурого угля (рН 1-1.5). К 20 мл такого раствора, содержащего 0,9 мкг/мл ионов золота (III), 300 мкг/мл ионов железа (III), рН 1,5, добавляют 80 мг подготовленного согласно примеру 1 сорбента ТКХ 0,7 (соотношение золото/сорбент = 0,0047 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 24 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) и железа (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 100%, степень извлечения железа 0,18%.

Пример 20.

5 г Тиокарбамоилхитозана со степенью присоединения 0,7 выдерживают в 150 мл 0,1 М раствора соляной кислоты в течение 1 ч. Осадок отфильтровывают и 4,14 г его добавляют к 185 мл раствора, содержащего 0,005 моль/л ионов золота (III) с рН 1,0 (соотношение золото: сорбент = 2,94 ммоль/г). Смесь выдерживают в течение 18 ч при периодическом перемешивании, после чего определяют концентрацию ионов золота (III) в растворе атомно-абсорбционной спектроскопией. Степень извлечения золота 97%.

Таким образом, способ позволяет использовать более дешевые и менее токсичные исходные вещества по сравнению с прототипом. Извлечение ионов золота (III) осуществляют из кислых растворов, не изменяя значение рН и не используя раствора аммиака, что упрощает процесс сорбции. Предлагаемый способ позволяет извлекать до 100% золота. Степень извлечения железа в аналогичных условиях не превышает 2,2%, что в 2 раза меньше по сравнению с прототипом. Это позволяет извлекать золото более эффективно благодаря большей селективности сорбента на основе ТКХ. Емкость сорбента по отношению к ионам золота (III) достигает 3,7 ммоль/г, что в 12 раз больше по сравнению с прототипом. Это позволяет расходовать меньше сорбента на единицу объема обрабатываемого раствора. Данный способ может быть использован для аналитического концентрирования и извлечения золота из модельных и реальных растворов, содержащих смесь ионов золота (III) и железа (III), в том числе гидрометаллургических растворов и растворов, полученных окислением золотосодержащего органического сырья, в частности бурых углей и торфов.

Способ извлечения золота из кислых растворов, включающий сорбцию золота сорбентом на основе тиокарбамоилхитозана, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют тиокарбамоилхитозан формулы (IV)

со степенью присоединения 0,4-0,9, предварительно обработанный в течение 1-2 ч 0,01-0,1 М раствором соляной кислоты и отфильтрованный, а сорбцию ведут из растворов с рН 1,0-1,5 при периодическом перемешивании.