Способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала Советский патент 1993 года по МПК C22B3/16 C22B11/00 

Изобретение относится к гидрометаллургии и касается выделения благородных металлов из содержащего их материала выщелачиванием.

Сущность способа заключается в использовании для выщелачивания благород- нь|х металлов из содержащего Их материала, содержащего соединение N-ra- яогидантоина и либо кислоту, либо основание. При использовании для выщелачивания кислого раствора рН поддерживается равным 1-5. В качестве кислоты может быть использована соляная, бррмистоводородная, фтористоводородная, йодистоводородная, азотная, серная или уксусная. При использовании для выще- лачивания щелочного раствора рН поддерживается равным 7.5-9,5. В качестве основания может быть использован гидро- ксйд калия, гидроксид натрия, гидроксид кальция или гидроксид бария.

Различные соединения М-гэлогидэнтои- на, включая 1,3-дибром-5.5-диметилгидзнтоин, 1-бром-3-хлор-5.5-диметилгидантоин и 1.3-дихлор-5,5-диметилгидантоин, содержат высокоэффективные реагенты выщелачивания для золота и других благородных металлов. Водные растворы таких соединений М-галогидантоинэ действуют на руду и другие источники быстро И в достаточном количестве растворяют содержащиеся в них благородные металлы.

Так, за 2-4 ч обработки руды раствором 1.3-дибром-5,5-диметилгидантоина или раствором 1-бром-3-хлор-5.5-диметилгиданто- ина извлекается в раствор такое же количество благородных металлов как за 10- 15 ч обработки растовором цианида.

Предпочтительным выщелачивающим реагентом является соединение N-N- дига- логидантоина, более предпочтительно 1,3- дигалогидантоин, соответствующий формуле

у

и

00

со

00

со

VJ

СА

где Ri и R2 - независимо выбираются из водорода и алкила;

Xi и Х2 - независимо выбирают из хлора, брома и йода.

RI и/или Ra - алкил. Они могут, например, вклю.чать метил, этил, н-пропил, изо- пропил-н-бутил или н-пептил. Обычно предпочтительно, чтобы элементы, включающие RI и/или R2 содержали не более 5 атомов углерода. Особенно предпочтительным выщелачивающим реагентами являют- ся 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоин, 1-бром-3-хлор-5.5-диметилгидантоин и 1,3дихлор-5,5-диметилгидантоин.

Соединения N-галогидантоина, особенно описанные выше соединения N.N -дига- логидантоина являются сильными окисляющими веществами. Они способны легко образовывать галоидзамещенные металлические комплексы анионов благородных металлов, которые присутствуют в малых концентрациях в низкокачественных рудах.

Выщелачивающие растворы, применяемые для восстановления благородных металлов из низкосортных руд, должны содержать, по крайней мере около 0,05%, предпочтительно по крайней мере 0,1% от веса реагента выщелачивания. Если раствор выщелачивания применяется для извлечения металлов из таких относительно высокосортных источников как ювелирные отходы, каратное золото, использованные коллоидные золотые суспензии и платиновые катализаторы, в которых содержание благородных металлов более 1 % и не требу- ется удаление примесей, предпочтительно применять более сильный раствор для выщелачивания, например, содержащий около 1-5 г/л реагента выщелачивания на тонну раствора. В большинстве случаев предпоч- тительно, чтобы выщелачивающий раствор был щелочным с рН 7,5-9,5.

Для предварительного выщелачивания и окислительной- обработки углеродистых руд предпочтительно, чтобы раствор был кислотным. Как и в случае щелочных выщелачивающих растворов, кислотный раствор должен содержать по крайней мере около 0,05, предпочтительно по крайней мере 0,1% от веса выщелачивающего реагента и

рН раствора рекомендуется поддерживать равным 1-5..

Источник металла может взаимодействовать с выщелачивающим раствором любым известным образом, например, кучным выщелачиванием, в котором раствор выщелачивания перколируют через массу руды или другой источник металла. Для кучного выщелачивания руду сначала измельчают до крупности менее 25 мм.

Руду можно подвергнуть кубовому выщелачиванию или выщелачиванию с перемешиванием. В кубовом выщелачивании руду дробят, опять-таки до частоты с размером менее 25 мм, агломерируют, например, с применением извести или цемента. Раствор выщелачивают через слой частиц руды в устройстве для выщелачивания. Раствор может проходить вверх или вниз через слой материала, или же раствор и руда могут дви- гаться-противоположно через непрерывную или каскадную систему выщелачивания.

При выщелачивании с перемешиванием обычную руду дробят до мельчайших частиц, например, 50% по весу или более минус 200 меш. Затем получают выщелачивающий шлам, суспендируя источник в растворе выщелачивания. ..

Отработана схема предпочтительного производственного процесса восстановления золота из углеродистой и/или сульфидо- содержащей руды. Технологическая схема включает в себя следующие переделы, .Измельченную руду смешивают с кислотным окислительным раствором, включающим соединение N-галогидантоина для образования шлама, который перемешивают в мешалке. Взаимодействие руды с раствором влияет на окисление углеродистого вещества, что приводит к разрушению этого вещества, или его растворению, или дисперсии в водной фазе. Затем обрабатываемый шлам фильтруют для отделения от раствора. .фильтрат рециркулируют для использования в обработке дополнительного количества сырой руды и обработанную руду .смешивают с щелочным раствором для выщелачивания, содержащим соединение N- галогидантоина и получают шлам выщелачивания.. После перемешивания шлам выщелачивания фильтруют для удале- .ния бракованной рудной породы, а затем щелок подвергают дальнейшей обработке, например, электровыделению, для последующего восстановления золота. Если золото выделяется из щелока такими способами как ионообмен, поглощение углеродом или электровыделением, то обработанный раствор освежают реагентом выщелачивания и

используют для дальнейшего выщелачивания золота из руды.

При выщелачивании руда взаимодействует с выщелачивающим раствором в относительном соотношении равном по крайней мере около 1,5 предпочтительно, по крайней мере около 1 г/л соединения N.N-дига- логидантоина на тонну руды. Для максимальной продуктивности в выщелачивающем шламе, содержание твердых веществ в шламе не должно превышать около

40% от веса. Выщелачивание осуществляется при 30-60°С. При выщелачивании шлама полное количественное восстановление

благородного металла из руды может осуществляться за 1-2 ч.

Для восстановления металла из щелока могут применяться различные способы, В некоторых случаях, особенно в случае вторичного восстановления из богатого металлом источника, щелок непосредственно подвергают электровыделению или осаждению. При электровыделении металл предпочтительно восстанавливают на катоде того же металла. Может быть использован и инертный катод. При электровыделении используются обычные инертные анодные материалы, плотности тока, температуры и другие условия обычно соответствующие определенному металлу, подлежащему восстановлению.

Металлы из растворов могут быть выделены восстановлением менее благородным металлом или путем ионного обмена.

В том случае если щелок получают из руды, в частности выщелачиванием труднообрабатываемой или другой низкосортной руды, то желательно сконцентрировать металл до его восстановления в металлической форме. Предпочтительным способом кон- центрирования металла является адсорбция солей галометаллических комплексов из щелока на активированный уголь, с последующим перерастворением в десорбци- онном выщелачивающем растворе. В соответствии со способом настоящего изобретения десорбирующее вещество, содержащееся в десорбирующем растворе может включать N-галогидантоин или цианид, и металл может быть восстановлен из десор- бирующего раствора осаждением или электровыделением. Десорбционные растворы с цианидом включают щелочные смеси спирта, обычно этанола и воды. Предпочтительно, чтобы десорбирующий раствор был либо щелочным с рН в пределах 7,5- 9,5 или кислотным с рН в пределах 1-5. Десорбционное выщелачивание металла из активированного угля осуществляется при 30-60°С.

Электровыделение благородного или основного металла из раствора N-галоги- дантоина включает новый способ восстановления этих металлов. Применяемый для

злектровыделения благородного или основного металла электролитический раствор содержит около 5 до 30 г/л, предпочтительно, 15 г/л выделяемого металла в виде анионов галометаллического коми1101 : и

0 насыщен N-галогидантоином, Если раствор электровыделения кислотный, то рН предпочтительно 4-5. Если щелочной, то предпочтительно рН 7,5-9. Пропускание постоянного тока через раствор приводит к

5 образованию свободных металлических ионов и затем осаждению металла на катоде. Выбор анодного и катодного материалов, плотности тока, расстояние расположения электрода, температуры и

0 других условий основан на практике элект- роеыделения пппопрпоиылгп металла. Так, например,в случае электровыделения золота температура не должна превышать 52°С, плотность тока приблизительно 2,8 А/м ,

5 напряжение 1,9-2,1 В и расстояние электрода 2. Как было указано выше, после завершения электровыделения, использованный электролитический раствор может быть обновлен выщелачивающим реагентом, и ре0 циркулирован для выщелащивания дополнительного источника.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Приготовили водный

5 раствор для предварительного выщелачивания с окислительной обработкой, содержащей 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоин (0,1 от веса) и хлористоводородную кислоту, в количестве достаточном, чтобы рН раствора

0 был равен 1. Этот раствор смешали с низкосортной золотой рудой для образования шлама. Обрабатываемая руда включала 22% Si; 13% AI: 5% Na; 3% К; 2% Fe; 2% Сз; 0,5% Мд; 0,5% TI; Ва; 0,003% В; 0,005% Ga;

5 0,05% Мп; 0,0006% V; 0,0009% Си; 0.001 % Ад; 0,001% BI; 0,002% Со; 0,05% Sr; 0,02% Zr; 0,003% Сг и 0,02-0,25 унций Au на 1 т, Выщелачивающий раствор и руду смешали в такой пропорции, чтобы получить обраба0 тываемый шлам с плотностью руды (т.е. содержание массы твердого вещества) приблизительно 40%. Этот шлам содержал 0,907 кг 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоина на 1 т Сырой руды. Затем обрабатываемый

5 шлам перемешивали в мешалке с пропеллером, вращающимся со скоростью 120 об/м в течение 2,5 ч при 52°С. Такая обработка вызвала дигерирование углеродистого вещества, ассоциированного с сырой рудой, после чего обрабатываемый шлам

профильтровали для восстановления обработанной руды.

Пример 2. Приготовили водный выщелачивающий раствор, содержащий 1,3-диором-5,5-диметилгидантоин (0,1% от веса) и гидроокись натрия, с рН 9. Этот рас- тпор смешивали с рудой, описанной в примере 1. которая была обработана способом, описанным в примере 1. Относительные пропорции, выщелачивающего раствора и обработанной руды были таковые, что полученный шлам имел плотность руды около 40% и содержал 0,907 кг 1,3-дибром-5,5-би- метилгидантоина на 1 т руды. Выщелачиваемый шлам перемешивали в мешалке с пропеллером, имеющим скорость вращения 120 об/мин в течение 2,5 ч при 52°С. После окончания выщелачивания выщелачиваемый шлам профилировали и выбросили отходы. Практически все золото, содержащееся в сырой руде, было восстановлено в щелоке.

П р и м е р 3. Приготовили синтетическую РУДУ- смешав руду, содержащую натрий, калий, кальций, алюминий, силикат, с РОДНЫМ раствором, содержащим ионы азота в относительной пропорции 1 мг ионов золота на пробирную тонну (31 г) испытываемой руды. К смеси добавили пиросульфит, чтобы осадить золото в металлической форме, дающей полную однородность-в смеши- вании золота нулевой валентности в руде.. После осаждения золота смесь выпаривали до сухости, ополоснули для удаления хлорида и остатков азотной кислоты и снова высушили. Полученная таким образом синтетическая руда была однородная и гомогенная с точно определенным содержанием золота.

Приготовили выщелачивающий раствор, растворив 1,3-дибром-5,5-диметилги- дантоин в воде (30 мл), и получили насыщенный раствор. рН раствора довели до 8 добавлением гидроокиси натрия. Выщелачивающий раствор смешали с образцом (1/3 пробирной тонны) синтетической золотой руды, полученной указанным способом, образованный выщелачиваемый шлам нагрели приблизительно до 62°С и перемешивали приблизительно 30 мин. Затем щелок отлили и профильтровали, разбавили до 100 мл и подвергли анализу.

Пример 4, Получили синтетическую золотую руду (1 /3 пробирной тонны), содержащей 1 мг золота на пробирную тонну, способом, описанным в примере 3. Приготовили выщелачивающий раствор растворением 1,3-дмбром-5,5-диметилгидантоина в воде до насыщения, доведя рН до 1 добавлением HCI. Приготовили выщелачиваемый

шлам смешиванием раствора с синтетической золотой рудой. Шлам нагрели до 62°С и перемешивали 30 мин. Анализ щелока показал, что около 1 /2 (0,33 мг) золота погло- 5 тилось выщелачивающим раствором. .Продолжение выщелачивания не дало дополнительного экстрагирования золота, но добавление 35% перекиси водорода (2 мл) к выщелачивающему раствору привело к. 0 экстрагированию баланса золота. Из результатов этого примера было определено, что окислительная способность 1,3-дибром- 5,5-диметилгидантоина резко уменьшается при низком значении рН.

5П р и м е р 5. Согласно способу примера 3 была получена синтетическая золотая руда (1/3 пробирной тонны), содержащая 1 мг золота на пробирную тонну. Выщелачивающий раствор получили способом, описан- 0 ным в примере 4, за исключением того, что рН до 3 с помощью 35% HCI. Получили выщелачивающий шлам, смешав синтетическую руду и выщелачивающий раствор, и шлам нагрели до 62°С и перемешали. Пол- 5 ное выделение 0,33 мл золота было достигнуто через 1 ч выщелачивания.

Пример 6. Выщелачивание руды с

использованием БХДМГ. Для определения

содержания золота в углистой руде, которая

0 по предварительным оценкам содержит

- 0,18 унций золота на 1 т, образец руды растворили в царской водке и раствор кипятили с обратным холодильником 4 ч. Полученный. раствор профильтровали и фильтрат про5 анализировали на содержание золота, использовав метод атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС). Было найдено, что содержание золота в руде составляет 0,17 унций/тонна.

0 Руду подвергли обжигу, не подвергая химической обработке. Для экстракции были использованы только образцы размером 200 меш. Образец обожженной руды массой 29,16 г смешали с раствором, содержащим

5 1,62 г бромида натрия и 0,67 г 1-бром-З- хлор-5,5-диметилгидантоина (БХДМГ) в 100 мл воды и вели выщелачивание 4 ч. Начальное рН раствора составляло 7,9, а конечное

- 7,5. После выщелачивания было извлечено 0 0,15 унций золота на 1 т руды.

Хотя предлагаемый способ эффективен для экстрагирования как золота, так и серебра из источников, содержащих золото 5 без серебра или серебро без золота, в случаях, когда источник содержит сравнимые количества золота и серебра могут понадобиться предварительные обработки. Например, источники, содержащие значительные пропорции серебра, могут быть обработаны

азотной кислотой для выщелачивания серебра, а затем по предлагаемому способу.

Таким образом, способ эффективен для восстановления металлов руд, загрязненных сульфидами и углеродистыми материалами, может осуществляться без риска загрязнения окружающей среды и безопасности, связанного с выщелачиванием с цианидом, дает значительное увеличение скорости выщелачивания по сравнению с цианированием, дает щелоки, из которых выщелоченный металл легко и экономично восстанавливается.

Способ эффективен для выщелачивания металлов из руды, содержащей золото, серебро и другие благородные металлы. Кроме того, выщелачивание с соединениями N-галогидантоина эффектно и для выщелачивания благородных металлов из других источников, таких как отходов ювелирных изделий, золотых покрытий электронных схем, использованных платиновых катализаторов и т.п. Соединения N-галогидантоина могут применяться для выщелачивания различных основных металлов, в частности тех, которые образуют галоидные комплексы анионов, такие как алюминий, магний, хром, железо, .кобальт, никель, медь, олово, висмут, .сурьма, кадмий, свинец, цинк, индий, галлий, мышьяк.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающий выщелачивание водным раствором,

содержащим органический реагент, при поддержании рН раствора, концентрации органического реагента и температуры, отличающийся тем, что. с целью повышения эффективности процесса за

счет расширения его технологических возможностей и увеличения скорости растворения, выщелачивание осуществляют с использованием в качестве органического реагента N-галогидантоидное

соединение, выбранное из группы 1-бро- мо-3-хлор-5,.5-диметилгидантоин и 1,3- дибром-5,5-диметилгидантоин.

2. Способ по п. 1,-отличающийся тем, что выщелачивание ведут при рН 7.5- 9,5 с использованием в качестве водного раствора гидроокиси натрия, гидроокиси калия, гидроокиси бария и гидроокиси кальция.

3. Способ поп. 1,отличающийся тем, что выщелачивание ведут при рН 1-5 с использованием в качестве водного раствора кислоты соляной, бромистоео- дородной. фтористоводородной, йодисто- водородной, азотной, серной, уксусной. А. Спосо.б по п. 1,отличающийся тем, что выщелачивание ведут при расходе органического реагента 0,1-5,0 г/л.

Использование: касается выщелачивания благородных металлов в раствор из различного сырья. Сущность: выщелачивание благородных металлов как из рудного, так и из вторичного материала осуществляется Кислыми или щелочными растворами, содержащими N- галогидзнтоидное соедине- ние, . выбранное из группы 1-бромо-3-хлоро-5,5 диметилгидантоин и 1,3-дибромо-5,5-диметилгидантоин, Расход органического реагента 0,1-5 г/л. 3 з.п. ф-лы.