Оценка селективности ионитов для извлечения золота из циансодержащих сред

При цианировании руд и концентратов в раствор, кроме золота и серебра, переходят цветные металлы — чаще всего медь, цинк, ртуть, никель и др. — в виде цианистых комплексов, причем, как правило, в значительно большем количестве, чем золото. Из этого «компота» нам нужно извлечь на сорбент только золото и серебро. И если сорбент не будет избирательно поглощать нужный нам элемент, то на последующее выделение золота в товарный продукт потребуются дополнительные технологические операции. Вот почему так важна селективность сорбентов, характеризующая, насколько он способен избирательно извлекать полезный элемент.

Селективные сорбенты должны содержать специально подобранные ионогенные группы, имеющие высокое сродство к какому-то одному или к группе ионов. Способность сорбировать полезный ион (в нашем случае [Au(CN)₂]^-) из многокомпонентного раствора или жидкой фазы пульпы называют селективностью сорбента по этому иону. Она зависит от физико-химических свойств сорбента и содержания в растворе суммы диссоциированных соединений, способных сорбироваться данным сорбентом.

В жидкой фазе пульпы цианирования и в технологических растворах, содержащих цианид, в большинстве случаев, наряду с золотом и серебром, присутствуют анионы цианистых комплексов цветных металлов — Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Hg и некоторых других. Особенно многокомпонентность проявляется в жидкой фазе пульпы при переработке концентратов сорбционным процессом, т.к. в концентрате при обогащении руды увеличиваются содержания не только благородных металлов, но и многократно повышается концентрация растворимых цветных металлов.

 Численно селективность ионита выражают как отношение емкости насыщенного сорбента по золоту к сумме концентраций всех элементов, содержащихся насыщенной смоле. Чаще всего селективность используют при оценке сорбционных свойств ионитов и активных углей, применяемых для сорбции золота из производственных циансодержащих сред.

Селективность ионитов по золоту зависит от соотношения функциональных групп (фиксированных ионов).

Высокоосновные иониты, содержащие аммониевые группы (смолы АМ, АВ-17, IRA-400, А-500 и др.), имеют наименьшую селективность по золоту при сорбции из цианистых растворов — всего 10–20%.

Среднеосновные иониты, содержащие четвертичные и третичные функциональные группы, такие как АМ-2Б, А100/2412, АН-18, более избирательно сорбируют золото, имея селективность 20–35%. Наиболее селективным по золоту является анионит S-992 (PuroGold), содержащий смесь первичных, вторичных и третичных функциональных групп, его селективность по золоту составляет 50–80%.

Следует отметить, что принятая оценка селективности ионита не является универсальной, т.к. не учитывает состав жидкой фазы, из которой осуществляется сорбция. В результате этого селективность одного и того же сорбента, определенная при сорбции из растворов с различными концентрациями растворенных элементов, может значительно отличаться друг от друга.

Для более объективной сравнительной оценки селективности сорбента при сорбции из растворов с различным соотношением концентраций сорбируемых ионов-примесей ВНИИХТ предложил определять коэффициент селективности по формуле:

ξ = (E_эл /∑Е_эл) : (С_эл/∑С_эл или ξ = К_к х ∑С_эл / ∑Е_эл,

где ξ — коэффициент селективности сорбента к извлекаемому элементу;

E_эл — емкость сорбента по извлекаемому элементу в данных условиях, мг/л;

∑Е_эл — емкость сорбента по сумме всех элементов, мг/л;

С_эл — исходная концентрация элемента в растворе, мг/л;

∑С_эл – сумма концентраций всех контролируемых элементов в растворе, мг/л.

По сути это произведение коэффициентов концентрации извлекаемого элемента на сорбент и коэффициента сорбции извлекаемого элемента из раствора по отношению к сумме всех элементов в исходном растворе.

Волков В. П. [1] поставил опыты по сорбции золота и примесных металлов на анионите А100/2412 из 4 циансодержащих растворов различного состава и рассчитал основные показатели селективности по действующему в % и предлагаемому способам, которые представлены в табл. 1.

Таблица 1. Селективность ионита по отношению к элементам при сорбции золота из циансодержащих растворов различного состава

Примечание: * К_к — коэффициент концентрирования элемента в сорбенте К_к=Е_max/С_исх

Из анализа табл. 1 можно сделать следующие выводы:

- при увеличении концентраций суммы элементов в исходном растворе с 13,0 до 106,0 мг/л значение селективности ионита по золоту, рассчитанное в % от суммы всех элементов, резко сокращается с 30,45 до 6,05%. В то же время коэффициент селективности ионита, рассчитанный по формуле, увеличивается от 2,64 до 3,21, т.е. селективность анионита по золоту при увеличении суммы элементов в растворе не падает, а увеличивается, что свидетельствует о хорошей избирательной способности его к извлекаемому элементу;

- при увеличении в исходных растворах концентрации примесных металлов, в т.ч. серебра, их коэффициенты селективности ξ и коэффициенты концентрации К_к в смоле снижаются, что также подтверждает факт хорошей селективности данного сорбента;

- коэффициенты селективности ξ всех элементов, рассчитанных по формуле, сведенные в табл. 2, более наглядно показывают относительное сродство каждого элемента в растворе к данному иониту.

Таблица 2. Коэффициенты селективности ξ всех элементов, рассчитанных по формуле

Как видно из табл. 2, во всех четырех растворах ряд сродства анионита к элементам имеет вид: Au > Ag > Cu > Zn > Fe > Ni, который показывает, что золото сорбируется селективнее всех элементов, расположенных правее.

Наиболее объективным способом определения селективности сорбента к данному элементу является стандартизированная методика с постоянными значениями концентраций ионов. Для сорбции золота из циансодержащих растворов можно рекомендовать модельные растворы с концентрациями (мг/л): 100 NaCN; 2,0 Au; 1,0 Ag; 10 Cu; 5,0 Fe; 5,0 Ni; pH=10,7. В таком растворе можно испытывать несколько сорбентов, определять наиболее селективный и рекомендовать его к применению на производстве. Данная методика пригодна для определения селективности как ионитов, так и активированных углей.

Используя формулу коэффициента ξ, каждый инженерно-технический работник ЗИФ (мастер, технолог) на своем действующем сорбционном производстве может определить и оценить селективность своего сорбента и при необходимости поставить вопрос о замене сорбента на более эффективный по этому критерию.

В связи с изложенным выше при разработке Технологических регламентов по переработке золотосодержащих руд и концентратов цианисто-сорбционным процессом рекомендуется закладывать в Технологический Регламент наиболее селективные сорбенты, для чего проводить технологические исследования по выбору оптимальных по емкости и селективности сорбентов.

Литература

1. Волков В.П. Сорбционные процессы действующих производств. Издательский дом «Руда и Металлы», Москва, 2014.

2. Барченков В.В. Основы сорбционной технологии извлечения золота и серебра из руд и концентратов. Москва, Металлургия, 1982.

Об авторе