Оценка селективности ионитов для извлечения золота из циансодержащих сред

Барченков В. В., технолог-консультант

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 = (Eэл /∑Еэл) : (Сэл/∑Сэл или ξ = Кк х ∑Сэл / ∑Еэл,

 

где ξ — коэффициент селективности сорбента к извлекаемому элементу;

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

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

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

∑Сэл – 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

 

№№

 

фаза

 

Параметр

элемент

 

Au

 

Ag

 

Cu

 

Zn

 

Fe

 

Ni

Сумма

Сисх

 

 

 

1

 

раствор

Сисх мг/л

 

1,5

0,5

5,0

2,0

2,0

2,0

13,0

% от суммы Сисх

11,54

3,85

38,46

15,38

15,38

15,38

100

 

смола

Енас мг/мл

2,25

0,4

2,5

0,8

0,72

0,72

7,39

% от суммы Енас

30,45

5,41

33,83

10,82

9,74

9,74

100

к

1500

800

500

400

360

360

568

ξ

2,64

1,41

0,88

0.7

0,63

0,63

-

 

 

 

2

раствор

Сисх мг/л

1,5

0,5

6,0

8,00

5,0

3,0

24,0

% от суммы Сисх

6,25

2,08

25,0

33,33

20,83

12,5

100

 

смола

Енас мг/мл

1,77

0,32

2,4

3,04

1,6

1,0

10,13

% от суммы Енас

17,47

3,16

23,69

30,01

15,79

9,87

100

Кк

1180

700

480

380

320

333

422

ξ

2,79

1,51

0,95

0,9

0,76

0,79

-

 

 

3

 

 

раствор

 

Сисх мг/л

 

 

 

2,0

 

1,0

 

10,0

 

20,0

 

10,0

 

5,0

 

48,0

 

% от суммы Сисх

 

 

4,17

 

2,08

 

20,83

 

41,87

 

20,83

 

10,42

 

100

смола

Енас мг/мл

2,0

0,5

3,33

6,0

2,8

1,4

16,03

% от суммы Енас

12,48

3,12

20,77

37,45

17,47

8,73

100

Кк

1000

500

333

300

280

280

334

ξ

2,99

1,50

1,0

0,9

0,84

0,84

-

 

 

4

 

раствор

 

Сисх мг/л

 

 

2,0

 

4,0

 

30,0

 

30,0

 

20,0

 

20,0

 

106,0

% от суммы Сисх

1,89

3,77

8,3

28,3

18,9

18,9

100

 

 

смола

Енас мг/мл

1,5

1,2

7,5

7,3

3,7

3,6

24,8

% от суммы Енас

6,05

4,84

30,24

29,44

14,92

14,52

100

Кк

750

300

250

243

185

180

234

ξ

3,21

1,07

1,07

1,04

0,79

0,77

-

Примечание: * Кк — коэффициент концентрирования элемента в сорбенте Ккmaxисх

 

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 Кк 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

№№ раствора

Au

Ag

Cu

Zn

Fe

Ni

 

1

2,64

1,41

0,88

0,70

0,63

0,63

2

2,79

1,51

0,95

0,90

0,76

0,79

3

2,99

1,50

1,00

0,90

0,84

0,84

4

321

1,07

1,07

1,04

0,79

0,77

 

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


-0+0
Просмотров статьи: 445, комментариев: 11       

Комментарии, отзывы, предложения

Николай, 16.04.21 06:13:52

Полезная статья, спасибо. Сейчас не хватает практических статей, пишут для диссертаций не поймешь что.

КАС, 20.04.21 17:44:56 — Автору

Вы пошутили что-ли? "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." На предприятии заниматься этим некогда.

Автор, 20.04.21 19:49:23 — КАС

Нет, не пошутил. Если процесс сорбции нормально обслуживается и аналитически обеспечен анализами на цветные металлы в растворах, анионите или угле, то хотя бы один раз в месяц при снятии НЗП можно получить эти данные и самостоятельно рассчитать коэффициенты селективности. Этот коэффициент можно мониторить каждый месяц и по его изменению определять качество сорбента. Чем меньше ξ,

тем хуже работает сорбент и нужно устранять причину на его регенерации.

И заниматься этим должен прежде всего технолог, ну и мастерам тоже небесполезно

Инженер, 21.04.21 10:56:20 — Автору

А инструкция или регламент для выполнения этой работы на предприятиях есть?

Автор, 22.04.21 09:34:24 — всем

Конечно инструкций на эту тему нет. Но в статье показано, что на основании анализов смолы и растворов на золото и примесные металлы легко рассчитываются коэффициент Кк = Еmax/Сисх и коэффициент сорбции из раствора Сэл/∑Сэл. При этом нужно не забыть перевести размерность в значении емкости ионита Енас по всем элементам из мг/мл в мг/л.

Произведение этих коэффициентов дает искомый коэффициент селективности. Можете проверить эти расчеты по приведенным в статье данным в таблицах.

СНС, 22.04.21 09:53:16 — Автору

А вы можете написать инструкцию на 3-5 страницах? Предприятия, наверное, заинтересуются.

Автор, 22.04.21 18:50:06 — CНС

А что, статья не может быть своего рода инструкцией?

Если что непонятно или не получается - спрашивайте - отвечу.

СНС, 23.04.21 09:21:59 — Автор, 22.04.21

У инструкции форма изложения не такая, как у статьи, и другой статус. Ее может утвердить директор предприятия и направить в службу обогащения для исполнения. Вы могли бы помочь в организации работ на первых порах.

Влад, 24.04.21 14:59:51 — СНС, 23.04.21

Думаете на предприятиях заинтересуются инструкцией?

Автор, 24.04.21 19:51:24 — Всем

Инструкцию не вижу смысла писать.

Но вношу некоторые уточнения.

Чтобы определить коэффициент селективности сорбента, нужно:

1. В случае сорбции золота из продуктивных растворов КВ отбирать пробы сорбента насыщенного, который направляется на десорбцию и определять анализом в нем золота и примесных металлов, а пробу продуктивного раствора, поступающего в колонну отбирать на золото и те же элементы;

2. При сорбционном выщелачивании из пульпы отбирать пробу сорбента из головного аппарата, а пробу исходного раствора пульпы - после предварительного цианирования при поступлении в головной аппарат сорбции и анализировать на золото и примесные элементы;

3. При сорбционном цианировании отбирать пробы сорбента и раствора пульпы из головного аппарата.

СНС, 26.04.21 16:23:14 — Влад, 24.04.21

Статей много, а инструкций мало, тем более новых. Поэтому Инструкция более интересный документ, чем статья. Она может иметь некоторую коммерческую ценность, если сделать ей рекламу. Это, конечно, общие рассуждения. Про конкретную инструкцию я не знаю, но попробовать, по-моему, можно.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Оценка селективности ионитов для извлечения золота из циансодержащих сред»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "пять прибавить 5":