Способ извлечения золота и серебра из растворов электролизом

(51) 25 1/20 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ отрицательного потенциала, равного потенциалу катода. Электролиз ведут в электролизере,содержащем десять последовательно установленных катодных камер, при катодной плотности тока 6-18 А/м 2 с удельной производительностью пропускания растворов через катоды 15-30 л/м 2/ч катодной поверхности. После завершения электролиза отключают электролизер от источника постоянного тока, совместно с раствором выгружают из электролизера осыпающийся с катодов осадок золота и серебра, промывают водой поверхность катодов и внутреннюю поверхность корпуса электролизера. Затем проводят дополнительное удаление осадков металлов с поверхности катодов и внутренней металлической поверхности корпуса электролизера в режиме короткозамкнутой гальванопары в растворе серной кислоты. При отключенном электрическом питании электролизера от источника постоянного тока,электролизер заполняют 1-3 раствором минеральной кислоты из расчета, чтобы рабочая поверхность катодов и анодов была полностью погружена в раствор. С помощью материала,обладающего высокой электрической проводимостью,например,медного или алюминиевого провода, соединяют катоды, аноды и корпус электролизера таким образом, чтобы в местах соединений было наименьшее электрическое сопротивление и выдерживают до установления катодной плотности электрического тока между катодами и анодами менее 0,015 А/м 2.(72) Болотова Людмила Сергеевна Романенко Анатолий Георгиевич(73) Дочернее государственное предприятие Государственное научно-производственное объединение промышленной экологии Казмеханобр Республиканского государственного предприятия (на праве хозяйственного ведения) Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА ИЗ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ(57) Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к извлечению металлов электролизом, и может быть использовано при электролитическом извлечении золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины. Извлечение золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины осуществляют на катодах,выполненным в виде набора вертикальных титановых пластин или нержавеющей стальной сетки, при непрерывном пропускании растворов через катоды и подведения к осадку металлов 20127 Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к извлечению металлов электролизом, и может найти применение при электролитическом извлечении золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины. Известен способ (далее объект) извлечения золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины электролизом с использованием катодов из специальных волокнистых углеродных материалов(Металлургия благородных металлов. Учебник для вузов /Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. и др./ Под редакцией Чугаева Л.В. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М. Металлургия, 1987, с. 230-234). Электролизер состоит из титанового корпуса, в котором поочередно установлено десять катодных и одиннадцать анодных камер. Его недостатком является высокая стоимость волокнистых углеродных материалов, невозможность их многократного использования (катодный осадок золота и серебра совместно с волокнистыми углеродными материалами после отработки прокаливают при 500-600 С для удаления углерода),большие трудовые и материальные затраты на изготовление катодных блоков, необходимость использования специальных устройств для равномерного пропускания растворов через катодные блоки, в которых с увеличением количества осажденных металлов на волокнистых углеродных материалах возрастает гидравлическое сопротивление и снижается производительность электролизера по объему перерабатываемых растворов. Известен объект - способ извлечения золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины электролизом с использованием катодов, изготовленных из сетки нержавстальной стали (Новости науки Казахстана. Научно-технический сборник. Комплексное использование минеральных ресурсов Казахстана. Материалы научно-технической конференции. Алматы, КазГосИНТИ, 1997, с.60). Недостатками способа является большое количество золота и серебра, остающееся на поверхности катодов и внутренней поверхности металлического корпуса электролизера после выгрузки из электролизера осыпающегося с катодов катодного осадка,сложность получения достоверной информации о массе золота и серебра, оставшегося на этих поверхностях и, как следствие, составления оперативного технологического и товарного балансов процесса, что особенно важно при переработке продукции сторонних предприятий. Известен также объект - способ извлечения золота и серебра из кислых растворов тиомочевины в многокамерном электролизере с использованием катодов из титана (Пунишко А.А. Современное состояние и перспективы применения сорбционных процессов в гидрометаллургии золота. М. Цветметинформация, 1974, с.35-37). Для съема осажденных металлов с катодов последние извлекают из электролизера, промывают водой, подвергают металлы электролитическому 2 растворению в цианистом электролите и осаждают на плоских катодах в виде компактного осадка,после отделения которого получают готовую продукцию. Недостатком способа является необходимость замены катодов и сложность технологии. Наиболее близким, принятым за прототип,является способ извлечения золота и серебра из тиомочевинных растворов электролизом (А.с. СССР 770274, кл. С 25 С 1/20, 07.03.1988, бюл.9). Способ предусматривает осаждение металлов на катодах, выполненным в виде набора вертикальных титановых пластин, и отделение осадка. Электролиз ведут в электролизере, имеющем шесть катодных камер, при катодной плотности тока 25-60 А/м 2 и непрерывном пропускании растворов через катоды,установленные в исходных камерах, с удельной производительностью 4,5-10,2 л/м 2/ч катодной поверхности и подведении к осадку металлов отрицательного потенциала, равного потенциалу катода, а отделение осажденного, осыпающегося осадка металлов от катодов осуществляют после отключения электролизера от электрического источника постоянного тока. Электролиз золота осуществляют при однократном последовательном пропускании раствора через шесть катодных камер. Критерием электролиза является - необходимое достижение общего извлечения золота и серебра 98. Недостатками способа являются низкая удельная производительность электролизера на единицу катодной поверхности, не достаточно высокая масса осыпающегося с катодов золота и серебра,необходимость снятия остатков золота и серебра с поверхности катодов путем растворения металлов в царской водке, при этом раствор не является товарной продукцией, а извлечение растворенных металлов в конечную товарную продукцию требует дополнительных трудовых и материальных затрат, а также низкий коэффициент использования оборудования при применении данного способа в промышленном электролизере, имеющем десять катодных камер, и связанные с этим высокие затраты электрической энергии на электролиз золота и серебра. Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, а именно повышение коэффициента использования оборудования, снижение затрат электроэнергии на электролиз золота и серебра, увеличение удельной производительности электролизера, снижение затрат ручного труда на удаление золота и серебра с поверхности катодов и внутренней металлической поверхности корпуса электролизера, уменьшение количества благородных металлов на указанных поверхностях,повышение достоверности в составлении оперативного технологического и оперативного балансов металлов процесса. Предложен объект - способ извлечения золота и серебра из сернокислых тиомочевинных растворов 20127 электролизом, включающим осаждение металлов на катодах, выполненных в виде набора вертикальных титановых пластин или нержавеющей стальной сетки, при непрерывном пропускании растворов через катоды, расположенные в десяти последовательно установленных катодных камерах электролизера, и подведения к осадку металлов отрицательного потенциала, равного потенциалу катода и отделения осадка от катодов после отключения электролизера от электрического источника постоянного тока, отличающийся тем,что электролиз ведут при катодной плотности тока 6-18 А/м 2 с удельной производительностью пропускания растворов через катоды 15-30 л/м 2/ч катодной поверхности, а после удаления из электролизера осыпающегося с катодов осадка металлов, в электролизер заливают 1-3 раствор серной кислоты из расчета, чтобы рабочая поверхность катодов и анодов была погружена в раствор, с помощью электропроводного материала,имеющего высокую электропроводность, например медным или алюминиевым проводом, соединяют между собой катоды, аноды и металлический корпус электролизера таким образом, чтобы в местах соединений было наименьшее электрическое сопротивление, выдерживают в течение времени,достаточном для установления катодной плотности электрического тока, создаваемого внутренней энергией электродных пар между катодами и анодами менее 0,015 А/м 2, отсоединяют катоды,аноды и корпус электролизера от электропроводного материала, удаляют из электролизера раствор серной кислоты совместно с осадком металлов, отделившимся от поверхности катодов и внутренней металлической поверхности корпуса электролизера и промывают эти поверхности водой. Достигаемый технический результат по сравнению со способом прототипа- уменьшаются затраты электроэнергии на электролиз золота и серебра за счет снижения катодной плотности тока с 25-60 А/м 2 до 6-18 А/м 2- увеличивается удельная производительность электролизера с 4,5-10,2 л/м 2/ч катодной поверхности до 15-30 л/м 2/ч- увеличивается масса осыпающегося с катодов осадка золота с 81,8 до 89,6 - 91,0 и серебра с 82,6 до 89,7- упрощается снятие остатков золота и серебра с катодов в готовую продукцию (вместо растворения остатков металлов в царской водке, их снимают без растворения в режиме гальванопары в 1-3 растворе серной кислоты с получением готовой продукции - катодного золото - серебросодержащего осадка)- снижаются затраты ручного труда на отделение катодного осадка с поверхности катодов и внутренней поверхности металлического корпуса электролизера- повышается достоверность составления оперативного технологического и товарного балансов металлов процесса. Сущность изобретения заключается в следующем. Извлечение золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины осуществляют электролизом, включающим осаждение металлов на катодах при непрерывном пропускании растворов через катоды, выполненным в виде набора вертикальных титановых пластин или нержавеющей стальной сетки, при непрерывном пропускании растворов через катоды,расположенные в десяти последовательно установленных катодных камерах электролизера, и подведения к осадку металлов отрицательного потенциала, равного потенциалу катода и отделения осадка от катодов после отключения электролизера от электрического источника постоянного тока, при этом электролиз ведут при катодной плотности тока 6-18 А/м 2 с удельной производительностью пропускания растворов через катоды 15-30 л/м 2/ч катодной поверхности, а после удаления из электролизера осыпающегося с катодов осадка металлов, в электролизер заливают 1-3 раствор серной кислоты из расчета, чтобы рабочая поверхность катодов и анодов была погружена в раствор, с помощью электропроводного материала, имеющего высокую электропроводность, например, медным или алюминиевым проводом, соединяют между собой катоды, аноды и металлический корпус электролизера таким образом, чтобы в местах соединений было наименьшее электрическое сопротивление, выдерживают в течение времени,достаточном для установления катодной плотности электрического тока, создаваемого внутренней энергией электродных пар, между катодами и анодами менее 0,015 А/м 2, отсоединяют катоды,аноды и корпус электролизера от электропроводного материала, удаляют из электролизера раствор серной кислоты совместно с осадком металлов, отделившемся от поверхности катодов и внутренней металлической поверхности корпуса электролизера и промывают эти поверхности водой. Сведения, подтверждающие осуществление изобретения. Пример 1. Обоснование режимов электролиза. Электролиз золота и серебра из кислых растворов тиомочевины произведен с использованием промышленного электролизера ГН 2-120, содержащего десять последовательно установленных катодных камер, с катодами из набора титановых пластин с суммарной площадью поверхности 120 м 2 и последовательным протоком растворов в камерах через катоды с подведением к катодному осадку отрицательного потенциала,равного потенциалу катода. Результаты испытаний по электролизу золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины по способу прототипа и заявляемому способу приведены в таблице 1. Способ прототипа катодная плотность тока 25 А/м 2 напряжение 7,4 В удельная производительность пропускания растворов через катоды 10 л/м 2/ч удельные затраты электроэнергии на 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Заявляемый способ катодная плотность тока 18 А/м 2 напряжение 6,2 В удельная производительность пропускания растворов через катоды 30 л/м 2/ч удельные затраты электроэнергии на 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Заявляемый способ катодная плотность тока 6 А/м 2 напряжение 3,5 В удельная производительность пропускания растворов через катоды 15 л/м 2/ч удельные затраты электроэнергии на 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Из данных таблицы 1 следует, что при электролизе по способу прототипа необходимое 98 извлечение золота достигается в седьмой катодной камере, серебро при этом извлекается на 99,5. 4 электролиз 18,5 кВтч на 1 м 3 растворов,содержание в исходном растворе золото 565 мг/л серебро 20,5 мг/л тиомочевина 7,66 серная кислота 2,83. 16,0 12,0 8,2 2,7 1,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 электролиз 3,72 кВтч на 1 м 3 растворов,содержание в исходном растворе золото 565 мг/л серебро 20,5 мг/л тиомочевина 7,66 серная кислота 2,83. 18,3 17,1 14,9 12,4 10,7 7,4 5,1 3,7 1,9 0,1 электролиз 1,4 кВтч на 1 м 3 растворов, содержание в исходном растворе золото 270 мг/л серебро 45 мг/л тиомочевина 7,94 серная кислота 2,92. 43,1 41,8 38,4 35,7 30,7 26,5 18,9 12,5 4,7 0,5 Таким образом, при осуществлении электролиза по способу прототипа три последние камеры работают практически в холостую, так как масса выделенного в них золота и серебра незначительна и, в этой связи, удельные затраты электроэнергии на 20127 осаждение металлов достаточно высоки, а коэффициент использования оборудования сравнительно низок и не превышает 70. По сравнению со способом прототипа осуществление электролиза золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины в электролизере, содержащем десять последовательно установленных катодных камер, позволяет повысить эффективность процесса, а именно при 98 извлечении металлов увеличить производительность электролизера в 1,5-3,0 раза при одновременном снижении затрат электроэнергии на электролиз золота и серебра с 18,5 кВтч на 1 м 3 переработанных растворов до 1,4-3,72 кВтч, а также увеличить коэффициент использования оборудования практически до 100. Пример 2. Обоснование использования режима короткозамкнутой гальванопары для снятия остатков золота и серебра с поверхности титановых катодов и внутренней металлической поверхности электролизера. В предшествующих испытаниях переработано 16,8 м 3 растворов, содержащих золота 565 мг/л и серебра 20,5 мг/л, и 5,4 м 3 растворов, содержащих 270 мг/л золота и 45 мг/л серебра. Суммарное количество в растворах золота 10950 г и серебра 587, 4 г. После завершения электролиза электролизер отключен от электрического источника постоянного тока, катодный осадок совместно с раствором выгружен из электролизера и катоды промыты водой в соответствии со способом прототипа. Кроме того, для более полного удаления золота и серебра с поверхности катодов проведена дополнительная обработка поверхности катодов стальными щетками в присутствии воды. Очищенные от осадков металлов катоды установлены в электролизер. Полученный в результате этих операций катодный осадок прокален при температуре 600-650 С. Масса прокаленного осадка составляет 11462 г, в нем золота 9739 г, серебра 516 г. Очищенные по способу прототипа от осыпающегося осадка катоды устанавливают в электролизер и при отключенном питании электролизера от источника постоянного тока,заливают в электролизер 3 раствор серной кислоты из расчета, чтобы рабочая поверхность катодов и анодов была полностью погружена в раствор. Электродвижущая сила между катодами и анодами составляет 0,98 В. Медным проводом диаметром 4 мм соединяют между собой катоды, аноды и металлический корпус электролизера с помощью щупов типа крокодил,обеспечивающих хороший контакт в местах соединений медного провода с катодами, анодами и корпусом. Катодная плотность электрического тока между электродами составляет 1,37 А/м 2 и с течением времени уменьшается. Уменьшается также электродвижущая сила между катодами и анодами. Так, через 2,5 часа катодная плотность электрического тока между электродами снизилась до 0,36 А/м 2, электродвижущая сила между катодами и анодами составила 0,35 В. Через 7 ч катодная плотность электрического тока снизилась до 0,015 А/м 2, при этом электродвижущая сила составила 0,024 В. Отсоединяют катоды, аноды и корпус электролизера от электропроводного материала и из электролизера удаляют осадок вместе с раствором. Катоды и внутреннюю поверхность электролизера дополнительно промывают водой. После прокаливания получено 1109 г осадка,содержащего 965 г золота и 59 г серебра. Содержание в сернокислом растворе золота 5,08 мг/л. Этот раствор и промывная вода используются в технологическом процессе. Кроме того, в лабораторном масштабе испытано использование раствора соляной кислоты для удаления осадка металлов с поверхности катодов. Использование раствора соляной кислоты также как и серной кислоты позволяет удалить с поверхности катодов осадок металлов, но при этом некоторая часть катодного осадка растворяется. Содержание золота в растворе составляет 127 мг/л и, в этой связи, использование раствора серной кислоты предпочтительней. Пример 3. Обоснование использования режима короткозамкнутой гальванопары для снятия золота и серебра с поверхности катодов, изготовленных из нержавстальной сетки, и внутренней металлической поверхности корпуса электролизера. Электролиз золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины осуществлен в промышленном электролизере ГН 2-120 с использованием катодов, изготовленных из нержавстальной сетки 1218 Н 10 Т. Площадь поверхности катодов составляет 120 м 3 и равна площади катодов из набора титановых пластин. Условия электролиза катодная плотность тока 6-18 А/м 2 напряжение 3,56,2 В удельная производительность пропускания растворов через катоды 15-30 л/м 2/ч удельные затраты электроэнергии на электролиз 1,4-3,72 кВтч на 1 м 3 растворов. За период испытаний переработано 180,2 м 3 сернокислых растворов тиомочевины со средним содержанием золота 361 мг/л и серебра 19,5 мг/л. Суммарное содержание в растворах золота составляет 65052 г, серебра 3514 г. Извлечение металлов из растворов 98,0-98,4. После электролиза электролизер отключают от электрического источника постоянного тока,катодный осадок вместе с тиомочевинным раствором удаляют из электролизера и катоды промывают водой. Масса прокаленного катодного осадка составляет 67802 г, в нем золота 57089 г, серебра 3069 г. При отключенном питании электролизера от источника постоянного тока,заливают в электролизер 1 раствор серной кислоты из расчета, чтобы рабочая поверхность катодов и анодов полностью была погружена в раствор. Медным проводом соединяют между собой катоды,5 20127 аноды и корпус электролизера и определяют катодную плотность электрического тока между электродами. Катодная плотность электрического тока между электродами менее 0,015 А/м 2 устанавливается через 24 часа. Отсоединяют катоды, аноды и корпус электролизера от электропроводного материала и из электролизера удаляют осадок металлов вместе с сернокислым раствором, катоды и корпус электролизера дополнительно промывают водой. После прокаливания получено 7891 г осадка,содержание в нем золота 6621 г, серебра 356 г. Содержание золота в сернокислом растворе 4,9 мг/л. Этот раствор и промывная вода используется при обработке насыщенного ионита. Следует отметить, что принудительное снятие золота и серебра с поверхности катодов под воздействием обратного тока от источника постоянного тока приводит к интенсивному растворению золота. Концентрация золота при обратном электрическом напряжении между катодами и анодами 1,9 В составляет в катодных камерах 340-860 мг/л. В этой связи, принудительное снятие катодного осадка с поверхности катодов под воздействием обратного тока не решает проблему преобразования осадка в готовую продукцию и снижения количества золота в незавершенном производстве. Таким образом, осуществление заявляемого изобретения при 98 извлечении золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины позволяет увеличить производительность электролизера с одновременным снижением затрат электроэнергии на электролиз золота и серебра, а также при незначительных затратах ручного труда и без дополнительных энергозатрат и реагентов, повысить степень удаления катодного осадка металлов с поверхности катодов и, тем самым, повысить технико-экономические показатели электролитического извлечения металлов из растворов. Предлагаемое изобретение может найти применение в Республике Казахстан, ближнем и дальнем зарубежье на золотодобывающих предприятиях, использующих электролитическое осаждение золота и серебра из сернокислых растворов тиомочевины. Ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого изобретения превысит несколько миллионов тенге. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения золота и серебра из сернокислых тиомочевинных растворов электролизом, с осаждением металлов на катодах,последовательно установленных в катодных камерах электролизера, через которые непрерывно пропускают тиомочевинный раствор,до образования осадка этих металлов на катодах,подводят к осадку отрицательный потенциал,равный потенциалу катода,отделяют образовавшийся осадок с поверхности катодов,отличающийся тем, что электролиз ведут в электролизере с 10 катодными камерами,используют катоды из набора титановых пластин или стальных нержавеющих сеток, электролиз ведут при катодной плотности тока 6-18 А/м 2 с удельной производительностью пропускания тиомочевинных растворов через катоды 15-30 л/м 2/ч катодной поверхности, после удаления из электролизера осыпающегося осадка металлов добавляют в него 13 раствор серной кислоты из расчета, чтобы поверхность катодов и анодов была погружена в раствор, создают гальванические пары, соединяя между собой катоды, аноды и металлический корпус электролизера с помощью материала с высокой электропроводностью, например медного или алюминиевого провода, таким образом чтобы в местах соединений было наименьшее электрическое сопротивление, выдерживают в течение времени достаточного для установления катодной плотности электрического тока между катодами и анодами равной менее 0,015 А/м 2, и удаляют из электролизера раствор серной кислоты с осадком металлов золота и серебра, отделившегося с поверхности катодов и металлической поверхности электролизера.