СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ЗОЛОТА Российский патент 2019 года по МПК C08F8/32 B01J45/00 B01J20/26 B01J20/30 B01J39/18 

Изобретение относится к области получения ионообменных материалов и комплексообразующих сорбентов, и может быть использовано для селективного извлечения ионов золота из растворов и пульп цианидного выщелачивания руд.

В настоящее время для извлечения ионов золота из растворов и пульп цианидного выщелачивания руд наибольшее распространение получили сорбенты на основе активированного угля и различные анионообменные материалы на основе сополимеров стирола и дивинилбензола.

К недостаткам угольных сорбентов можно отнести их невысокую селективность и ёмкость по золоту, что ведет к достаточно высоким остаточным концентрациям золота в отработанных растворах. Также существенным недостатком углей является их низкая прочность, что приводит к большим потерям сорбента и золота уносимого вместе с частицами угля за счет механического истирания. Регенерация угольных сорбентов усложняется тем, что данный вид сорбентов активно поглощает разного рода органические соединения и приводит к необходимости проведения дорогостоящей высокотемпературной регенерации при температурах 450-650 °С («Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт». - М.: Металлургия, 1991, с.193-196).

Среди анионообменных материалов для извлечения золота наибольшее значение имеют аниониты смешанной основности. К числу таких анионитов относятся АМ-2Б, Purolite A 100/2412, имеющие в качестве функциональных групп слабоосновные бензилдиметиламинные и сильноосновные дибензилдиметиламмониевые. Недостатком данных сорбентов является недостаточная селективность и сложность десорбции золота.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения анионита, включающий аминирование хлорметилированных пористых сополимеров стирола с дивинилбензолом с диаметром пор 100-300 и 600-1000 А 20-40 % раствором диметиламина и 100 % диметиламином, соответственно (А.с. СССР 394391, 05.03.1971).

Основными недостатками известного способа являются недостаточная селективность к золоту, а также длительная и дорогостоящая процедура десорбции и регенерации сорбента, включающая большое количество промывок и переводов сорбента из щелочной формы в кислую и обратно в т.ч. промывку насыщенного сорбента кислотой с выделением ядовитых паров синильной кислоты и десорбцию золота с использованием дорогостоящей тиомочевины.

Задачей настоящего изобретения является разработка технологичного способа получения селективного к ионам золота сорбента.

Поставленная задача решается описываемым способом получения сорбента для селективного извлечения ионов золота, который включает аминирование хлорметилированного пористого сополимера стирола с дивинилбензолом, при этом в качестве аминирующего агента используют раствор полиэтиленполиамина в растворителе, а сополимер с макро- и мезопористой структурой с преобладанием мезопор в области 3 - 10 нм. Содержание мезопор в области 3-10 нм не менее 80 %.

Предпочтительно в качестве растворителей использовать толуол, 1,4-диоксан.

Преимущественно, аминирование проводят в 2 стадии: сначала выдерживают при 20 °С в течение 24 ч, затем выдерживают при 70 °С в течение 3 ч.

Предпочтительно, промывку после стадии аминирования проводят последовательно изопропиловым спиртом и водой до нейтральной pH.

В объёме вышеуказанной совокупности признаков достигается технический результат – повышение селективности сорбента к золоту, что является значительным технологическим преимуществом.

Не ограничивая себя определённой теорией, можно предположить следующее.

Селективность полученного сорбента, вероятно, связана с образованием в структуре матрицы стерически затрудненного сетчатого полиаминного каркаса, содержащего полный спектр аминогрупп от первичных до четвертичных, при этом содержание четвертичных не превышает 2,5%, что является оптимальным для сохранения высокой ёмкости без потери селективности. Полученные полиаминные структуры обладают способностью к образованию полного насыщенного лигандного контура, способного принимать необходимую стерическую конформацию в присутствии цианидного комплекса золота, с участием хелатогенных аминных групп, образующих прочные координационные химические связи. Дополнительным фактором обуславливающим селективность является ситовой эффект создаваемый в матрице за счет дополнительных поперечных сшивок длинноцепными полиаминами.

Выбор толуола и 1,4-диоксана в качестве растворителей обусловлен тем, что в данных веществах хорошо набухает хлорметилированный сополимер стирола с дивинилбензолом, то необходимо для получения хорошего выхода в реакции аминирования, а также хорошо растворяется полиэтиленполиамин.

Принципиально возможно осуществление аминирования в одну стадию при температуре 70 ⁰С в течение 3-4 часов. Однако, это приводит к увеличению вероятности при повышенной температуре вступления в реакцию одной молекулы полиэтиленполимамина по несколькими хлорметилированным группам, что является причиной образования «жестких» структур, неспособных образовывать комплексы с полным лигандным насыщением, в итоге снижается селективность полученного сорбента к золоту.

В отличие от прототипа с сорбента, полученного в соответствии с заявленным способом, золото может быть десорбировано щелочным раствором цианида натрия, а сорбент возвращен в цикл сорбции без дополнительной регенерации.

Всё упомянутое выше принципиально отличает полученный нами сорбент и способ его получения от сорбента и способа получения, известного из прототипа.

Ниже приведены конкретные примеры, не ограничивающие, а лишь иллюстрирующие возможность осуществления изобретения.

Пример 1.

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную механическим перемешивающим устройством, холодильником и соединенную с атмосферой через хлоркальциевую трубку, загружают 50 г толуола. Затем при перемешивании загружают 10 г хлорметилированного сополимера стирола с 8 % дивинилбензола с содержанием хлора 16,5 % и мезопорами в области 3 - 10 нм (80 %) и выдерживают сополимер до полного набухания в течение 1 часа. По окончании выдержки к полученной суспензии хлорметилированного сополимера в толуоле приливают раствор 64,2 г полиэтиленполиамина в 100 г толуола. Полученную реакционную массу выдерживают сначала при 20 °С в течение 24 ч, затем выдерживают при 70 °С в течение 3 ч. По окончании реакции аминирования гранулы отфильтровывают и последовательно промывают изопропиловым спиртом и водой до нейтральной pH.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве растворителя использовался 1,4-диоксан.

Пример 3.

Определение селективности сорбента по золоту.

Испытания сорбентов проводили путем выполнения сорбционного выщелачивания руды в статических условиях. Руда характеризуется невысоким содержанием сульфидов, золото преимущественно свободно-цианируемое.

Условия теста: продолжительность сорбционного выщелачивания 24 ч, содержание твердого вещества в пульпе 45%, начальная концентрация цианида натрия 300 мг/л, концентрация цианида натрия по окончании процесса 200 мг/л. Эксперимент проводился при концентрации сорбента 1,5%.

Селективность рассчитывали как отношение ёмкости сорбента по золоту к ёмкости по сумме всех металлов и выражали в процентах.

Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование сорбента Емкость сорбента, г/кг Селективность, % Au Сумма Cu+Fe+Ni+Zn Сорбент из примера 2 0,14 0,43 25 Сорбент из примера 1 0,15 0,65 19 Сорбент по прототипу 0,16 0,9 15

Таким образом, проведённые выше данные показывают достижение заявленного технического результата, поскольку сорбент, полученный в соответствии с заявленным способом, обеспечивает при извлечении ионов золота повышенную селективность в 1,3-1,7 раза выше, чем по прототипу.

Изобретение относится к получению сорбентов для селективного извлечения ионов золота. Предложенный способ получения предусматривает двухстадийное аминирование полиэтиленполиамином хлорметилированных пористых сополимеров стирола с дивинилбензолом с макро- и мезопористой структурой с преобладанием мезопор в области 3 - 10 нм. Аминирование проводят в 2 стадии: сначала выдерживают при 20 °С в течение 24 ч, затем выдерживают при 70 °С в течение 3 ч. В качестве растворителей используют толуол или 1,4-диоксан. Полученный продукт промывают последовательно изопропиловым спиртом и водой до нейтральной рН. Технический результат заключается в получении сорбента для извлечения золота с повышенной селективностью. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

1. Способ получения сорбента для извлечения ионов золота путем аминирования хлорметилированных пористых сополимеров стирола с дивинилбензолом, отличающийся тем, что для повышения селективности к золоту в качестве аминирующего агента используется раствор полиэтиленполиамина в растворителе, а хлорметилированный сополимер имеет макро- и мезопористую структуру с преобладанием мезопор с диаметрами 3-10 нм, аминирование проводят в 2 стадии: сначала выдерживают при 20°С в течение 24 ч, затем выдерживают при 70°С в течение 3 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителей используют толуол, 1,4-диоксан.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку после стадии аминирования проводят последовательно изопропиловым спиртом и водой до нейтральной pH.