СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗОЛОТА В ВИДЕ ПОРОШКА Российский патент 2021 года по МПК B22F9/24 C22B3/06 C22B11/00 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к гидрометаллургии благородных металлов, а именно к получению золота в виде порошка крупностью 40 микрометров с использованием классических приемов химического осаждения из водных растворов золотохлористоводородной кислоты, таких как получение золотосодержащего раствора, осаждение из полученного раствора порошка с последующей его промывкой, сушкой, просевом и опробованием. Получаемый порошок может быть использован в микроэлектронике, в частности при изготовлении толстопленочных пассивных элементов на основе паст, применяемых в производстве гибридных интегральных схем, в производстве декоративных изделий, электрических проводников и резисторов.

Известно, что свойства любого золотого порошка и, следовательно, его пригодность для использования на коммерческом уровне в значительной степени определяется процессом, используемым для его производства. Во многих случаях образующиеся порошки далеко не однородны в отношении формы и размера составляющих их частиц, что делает их непригодными для различных приложений и приводит к многочисленным недостаткам.

Известен способ получения порошка золота, включающий приготовление реакционной смеси из раствора поверхностно-активного вещества, щавелевой кислоты или ее щелочных солей, золотохлористоводородной кислоты и октилового спирта, осаждение порошка золота при нагревании и перемешивании реакционной смеси, отделение порошка декантацией, промывку и сушку (патент РФ №2033443 C1, С22В 3/44, 20.04.1995). В качестве поверхостно-активного вещества используют натриевую соль карбоксилметилцеллюлозы в количестве 0,004-0,001 от массы золота, перед введением щавелевой кислоты или ее щелочных солей в реакционную смесь дополнительно вводят полиакриламид в количестве 0,0008-0,015 от массы золота, затем прибавляют золотохлористоводородную кислоту и дополнительно вводят гидразин солянокислый в количестве 0,10-0,16 от массы золота.

Недостатком известного способа является неоднородность по форме и размерам получаемых порошков, не высокая воспроизводимость процесса.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения золота в виде порошка крупностью от 1 до 50 мкм, включающий приготовление раствора золотохлористоводородной кислоты, приготовление раствора восстановителя, в качестве которого используют любой ненасыщенный спирт, смешивание раствора восстановителя с раствором золотохлористоводородной кислоты, нагрев полученной смеси растворов до температуры 80-90°C и ее отстаивание с обеспечением осаждения золота в виде порошка (патент Англии №1419727 А, B22F 9/24, 31.12.1975).

Недостатком известного способа является неоднородность по форме и размерам получаемых порошков, а также значительные «отходы» золота при проведении восстановительной реакции.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков известного уровня техники и обеспечение возможности получения порошка золота требуемой крупности и насыпной плотности, однородного по форме и размерам.

Техническим результатом заявленного изобретения является получение порошка золота крупностью 40 мкм, насыпной плотностью 1,0-5,0 г/см³, а также повышение воспроизводимости процесса осаждения порошка золота, соответствующего ГОСТ 28058-2015, и снижение «отходов» золота в процессе производства.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе получения золота в виде порошка крупностью 40 мкм, включающем приготовление раствора золотохлористоводородной кислоты, приготовление раствора восстановителя, смешивание раствора восстановителя с раствором золотохлористоводородной кислоты, нагрев полученной смеси растворов и ее отстаивание с обеспечением осаждения золота в виде порошка, согласно изобретению, в качестве раствора золотохлористоводородной кислоты используют раствор с содержанием золота 100-120 г/л, в качестве раствора восстановителя используют водный раствор сульфита натрия концентрацией 250 г/л и раствора желатина, которые смешивают с получением объединенного раствора, смешивание раствора восстановителя с раствором золотохлористоводородной кислоты осуществляют путем введения в упомянутый объединенный раствор восстановителя раствора золотохлористоводородной кислоты со скоростью 1 л/мин при интенсивном перемешивании получаемой смеси растворов до полного растворения образовавшихся сгустков желатина, нагрев полученной смеси растворов осуществляют до температуры 50°C с последующим ее отстаиванием в течение не менее 1 часа с обеспечением осаждения золота в виде порошка, который отфильтровывают, промывают и просеивают в ацетоне через сито с размером ячейки 40 мкм, после чего просеянный порошок промывают этиловым спиртом, отфильтровывают минусовую фракцию и сушат.

Экспериментально было установлено, что при растворении золота, соответствующего ГОСТ 28058-2015, и далее при его медленном осаждении в присутствии желатина, получается порошок золота, который соответствует ГОСТ 28058-2015. Крупность данного порошка составляет 40 микрон, а насыпная плотность 1,0-5,0 г/см³.

Отличием заявленного способа является то, что порошок золота получают восстановлением золота из раствора золотохлористоводородной кислоты объединенным раствором сульфита натрия и желатина.

Экспериментально обнаружено, что использование раствора золотохлористоводородной кислоты с содержанием золота от 100 до 120 г/л в сочетании с концентрацией сульфита натрия в количестве 250 г/л и использованием желатина обеспечило стабильное протекание реакций осаждения золота из раствора золотохлористоводородной кислоты с образованием порошинок заданной формы и размера, обеспечивающих их насыпную плотность 1,0-5,0 г/см³, а также высокую воспроизводимость процесса при снижении потерь дорогостоящего металла.

Применение раствора золотохлористоводородной кислоты с большим или меньшим содержанием золота, а также использование раствора сульфита натрия с большей или меньшей концентрацией привело к получению неоднородного по форме и размерам порошка и большому «отходу» золота при протекании реакции восстановления, что является очень важным фактором ввиду строгой отчетности по золоту.

Наличие в составе используемого восстановителя раствора желатина, являющегося стабилизатором процесса осаждения, оказывает влияние на температуру реакции, концентрацию и соотношение реагентов процесса восстановления золота водным раствором сульфита натрия в присутствии желатина. Порошки золота, полученные в оптимальных условиях, содержат частицы металлического золота, стабилизированные пленкой желатина, препятствующей агрегации полученных частиц.

Введение раствора золотохлористоводородной кислоты в раствор восстановителя со скоростью более 1 л/мин приводит к образованию комков желатина, которые не гомогенизируются в растворе, препятствуя покрытию частиц золота пленкой желатина, и, как следствие, к агрегации частиц, а также к снижению выхода годного порошка. Введение раствора золотохлористоводородной кислоты в раствор восстановителя со скоростью менее 1 л/мин приводит к увеличению продолжительности процесса, не оказывая положительного влияния на протекание восстановительной реакции и получение однородного по форме и размерам порошка золота.

Экспериментально установлено, что минимальные «отходы» золота при протекании реакции восстановления, а также получение однородных по форме и размерам порошинок обеспечивается при нагреве полученной смеси растворов до температуры 50°C. Вместе с тем, снижение времени отстаивания полученной смеси растворов менее 1 часа привело к уменьшению выхода годного порошка.

Способ осуществляют следующим образом.

Раствор золотохлористоводородной кислоты получают гидрохлорированием, для чего в раствор соляной кислоты концентрацией от 100 до 120 г/л при постоянном перемешивании добавляют золото в гранулах, соответствующее по своему химическому составу ГОСТ 28058-2015, из расчета получения раствора с содержанием золота 200-220 г/л и подают хлор. После завершения гидрохлорирования раствор разбавляют дистиллированной водой до содержания золота от 100 до 120 г/л.

Далее для осаждения золота в виде порошка готовят раствор сульфита натрия концентрацией 250 г/л и раствор желатина, для чего желатин в количестве 90 г заливают водой в количестве от 0,5 до 0,8 литров и оставляют на 1 час для набухания. После чего полученный объем раствора доводят до 4 литров и нагревают до полного растворения желатина.

Осаждение золота в порошке ведется в объединенном растворе желатина и сульфита натрия. Для чего в объединенный раствор при постоянном перемешивании очень медленно со скоростью 1 л/мин вводят раствор золотохлористоводородной кислоты. Перемешивание ведут до полного растворения образовавшихся сгустков желатина, после смесь нагревают до 50 градусов по Цельсию и отстаивают в течение не менее 1 часа.

Полученный порошок золота отфильтровывают, промывают в кислотах, просеивают в ацетоне через сито с размером ячейки 40 микрон, после чего просеянный порошок промывают этиловым спиртом, отфильтровывают минусовую фракцию и сушат.

Достижение указанного выше технического результата подтверждено следующими примерами.

Пример 1

Приготовили раствор соляной кислоты концентрации 120 г/л, загрузили в него гранулы золота в соотношении Т:Ж=1:2, нагрели до 60-70 градусов по Цельсию, после чего подали хлор и провели процесс гидрохлорирования при постоянном перемешивании до окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)>1000 мВ. Далее приготовили раствор сульфита натрия в дистиллированной воде концентрацией 200 г/л и раствор желатина, для чего залили его дистиллированной водой в соотношении Т:Ж=1:8, выдержали в течение 1 часа, после чего разбавили дистиллированной водой в 5 раз, нагрели до 50 градусов по Цельсию до полного растворения желатина и отфильтровали.

Для осаждения золота раствор желатина и сульфита натрия объединили и со скоростью 10 литров в минуту при интенсивном перемешивании влили в него золотосодержащий раствор до полного растворения сгустков желатина, образовавшихся в результате перемешивания, после чего раствор нагрели до 50 градусов по Цельсию и отстояли в течение 1 часа.

Полученный порошок отфильтровали, промыли в кислотах, бидистиллированной воде и просеяли через сито 40 микрон в ацетоне. Выход золота в порошке, соответствующего ГОСТ 28058-2015, крупностью 40 микрон составил 5%.

Пример 2

Приготовили раствор соляной кислоты концентрации 120 г/л, загрузили в него гранулы золота в соотношении Т:Ж = 1:2, нагрели до 60-70 градусов по Цельсию, после чего подали хлор и провели процесс гидрохлорирования при постоянном перемешивании до окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)>1000 мВ. Далее приготовили раствор сульфита натрия в дистиллированной воде концентрацией 250 г/л и раствор желатина, для чего залили его дистиллированной водой в соотношении Т:Ж=1:8, выдержали в течение 1 часа, после чего разбавили дистиллированной водой в 5 раз, нагрели до 50 градусов по Цельсию до полного растворения желатина и отфильтровали.

Для осаждения золота раствор желатина и сульфита натрия объединили и со скоростью 5 литров в минуту при интенсивном перемешивании влили в него золотосодержащий раствор до полного растворения сгустков желатина, образовавшихся в результате перемешивания, после чего раствор нагрели до 50 градусов по Цельсию и отстояли в течение 1 часа.

Полученный порошок отфильтровали, помыли в кислотах, бидистиллированной воде и просеяли через сито 40 микрон в ацетоне. Выход золота в порошке, соответствующего ГОСТ 28058-2015, крупностью 40 микрон составил 57%.

Пример 3

Приготовили раствор соляной кислоты концентрации 120 г/л, загрузили в него гранулы золота в соотношении Т:Ж=1:2, нагрели до 60-70 градусов по Цельсию, после чего подали хлор и провели процесс гидрохлорирования при постоянном перемешивании до окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)>1000 мВ. Далее приготовили раствор сульфита натрия в дистиллированной воде концентрацией 250 г/л и раствор желатина, для чего залили его дистиллированной водой в соотношении Т:Ж=1:8, выдержали в течение 1 часа, после чего разбавили дистиллированной водой в 5 раз, нагрели до 50 градусов по Цельсию до полного растворения желатина и отфильтровали.

Для осаждения золота раствор желатина и сульфита натрия объединили и со скоростью 1 литр в минуту при интенсивном перемешивании влили в него золотосодержащий раствор до полного растворения сгустков желатина, образовавшихся в результате перемешивания, после чего раствор нагрели до 50 градусов по Цельсию и отстояли в течение 1 часа.

Полученный порошок отфильтровали, помыли в кислотах, бидистиллированной воде и просеяли через сито 40 микрон в ацетоне. Выход золота в порошке, соответствующего ГОСТ 28058-2015, крупностью 40 микрон составил 93%.

Как показали сравнительные эксперименты, только строгое соблюдение технологических параметров способа позволило получить однородный по форме и размерам порошок золота при высоком выходе годного (93%) и высокой воспроизводимости процесса осаждения.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению золота в виде порошка крупностью 40 микрометров методом гидрометаллургии. Может использоваться в микроэлектронике, в производстве декоративных изделий, электрических проводников и резисторов. Готовят раствор золотохлористоводородной кислоты используют раствор с содержанием золота 100-120 г/л. В качестве раствора восстановителя используют водный раствор сульфита натрия концентрацией 250 г/л и раствор желатина, которые смешивают с получением объединенного раствора. Раствор восстановителя и раствор золотохлористоводородной кислоты смешивают путем введения в упомянутый объединенный раствор восстановителя раствора золотохлористоводородной кислоты со скоростью 1 л/мин при интенсивном перемешивании получаемой смеси растворов до полного растворения образовавшихся сгустков желатина. Полученную смесь растворов нагревают до 50°C с последующим ее отстаиванием в течение не менее 1 часа с обеспечением осаждения золота в виде порошка, который отфильтровывают, промывают и просеивают в ацетоне через сито с размером ячейки 40 мкм. Просеянный порошок промывают этиловым спиртом, отфильтровывают, отсеивают минусовую фракцию и сушат. Обеспечивается получение порошка золота требуемой однородной крупности 40 мкм и насыпной плотности 1,0-5,0 г/см³ при повышении воспроизводимости процесса и снижении «отходов» золота в процессе производства. 3 пр.

Способ получения золота в виде порошка крупностью 40 мкм, включающий приготовление раствора золотохлористоводородной кислоты, приготовление раствора восстановителя, смешивание раствора восстановителя с раствором золотохлористоводородной кислоты, нагрев полученной смеси растворов и ее отстаивание с обеспечением осаждения золота в виде порошка, отличающийся тем, что в качестве раствора золотохлористоводородной кислоты используют раствор с содержанием золота 100-120 г/л, в качестве раствора восстановителя используют водный раствор сульфита натрия концентрацией 250 г/л и раствор желатина, которые смешивают с получением объединенного раствора, смешивание раствора восстановителя с раствором золотохлористоводородной кислоты осуществляют путем введения в упомянутый объединенный раствор восстановителя раствора золотохлористоводородной кислоты со скоростью 1 л/мин при интенсивном перемешивании получаемой смеси растворов до полного растворения образовавшихся сгустков желатина, нагрев полученной смеси растворов осуществляют до температуры 50°C с последующим ее отстаиванием в течение не менее 1 часа с обеспечением осаждения золота в виде порошка, который отфильтровывают, промывают и просеивают в ацетоне через сито с размером ячейки 40 мкм, после чего просеянный порошок промывают этиловым спиртом, отфильтровывают, отсеивают минусовую фракцию и сушат.