Главная
страница 1страница 2страница 3

На правах рукописи


ДАНИЛЕНКО НЕЛЯ ВИКТОРОВНА

СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ЗОЛОТА (I, III)

И СЕРЕБРА (I) ИЗ ТИОЦИАНАТНЫХ РАСТВОРОВ,

ИХ РАЗДЕЛЕНИЕ И ПОСЛЕДУЮЩЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛОТА

02.00.02 - аналитическая химия



Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Томск - 2007
Работа выполнена на кафедре аналитической химии Красноярского государственного университета


Научный руководитель:

кандидат химических наук, доцент Кононова О.Н.






Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Колпакова Н.А.




кандидат химических наук, доцент Гавриленко Н.А.






Ведущая организация:

Институт химии и химической технологии СО РАН (г.Красноярск)

Защита состоится 16 мая 2007г. в 16 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.269.04 при Томском политехническом университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 43, 2-ой корпус ТПУ, Малая химическая аудитория.


C диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу: 634050 г. Томск, ул. Белинского, 53.
Автореферат разослан ___ апреля 2007г.

Учёный секретарь диссертационного совета,

кандидат химических наук, доцент Т.М. Гиндуллина


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ввиду истощения россыпных месторождений золота и серебра и вовлечения в переработку сырья с низким содержанием ценных компонентов и сложным составом требуются новые, более современные и высокоэффективные технологии их извлечения.

Цианирование с последующим осаждением благородных металлов из растворов цинковой пылью или электролизом, использующееся в настоящее время для извлечения золота и серебра из руд, не удовлетворяет все ужесточающимся требованиям к охране окружающей среды и имеет существенные недостатки. Главные из них – высокая токсичность используемых реагентов и неполнота отмывки растворенных благородных металлов, приводящая к их потерям. В связи с этим в последние годы ведется активный поиск альтернативных цианиду реагентов и путей интенсификации процесса извлечения благородных металлов из руд. Эффективными заменителями цианидов наряду с растворами тиомочевины и тиосульфатов являются тиоцианатные растворители. Тиоцианаты образуют достаточно прочные комплексы с золотом и серебром и обладают такими достоинствами, как селективность, дешевизна и экологическая безопасность, устойчивость в кислых средах (возможность применения окислителей).



Применение сорбционных методов в сочетании с выщелачиванием позволяет получать растворы с высоким содержанием благородных металлов. Однако в связи с высокой селективностью сорбентов к ионам золота и серебра их разделение после сорбции и последующее аналитическое определение весьма затруднительно. Поэтому сорбционно-спектроскопические методы, позволяющие измерять аналитический сигнал непосредственно в фазе сорбента, например, спектроскопия диффузного отражения, приобретают в этом случае важное значение, особенно с применением селективных органических ионитов, обладающих высокой обменной емкостью и комплексообразующей способностью при извлечении ионов благородных металлов.

Цель работы. Целью работы является исследование сорбции тиоцианатных комплексов золота и серебра из индивидуальных и смешанных растворов на комплексообразующих сорбентах; разделение золота и серебра после совместного извлечения; определение золота в фазе ионита спектроскопией диффузного отражения.

Научная новизна. Впервые изучены сорбционные равновесия тиоцианатных систем золота и серебра: Au(I,III)–SCNH2O; Ag(I)–SCNH2O; Au(I,III)–Ag(I)–SCNH2O; выбраны иониты и углеродные адсорбенты, обладающие наилучшими характеристиками при извлечении золота и серебра из тиоцианатных растворов; изучен новый углеродный адсорбент ЛК-4, сорбционные свойства которого ранее не исследовались; установлена возможность разделения золота и серебра после их совместного извлечения; выбраны условия получения окрашенных соединений в фазе сорбента для сорбционно-спектроскопического определения золота.

Практическая значимость работы. Результаты исследований сорбционного концентрирования тиоцианатных комплексов золота и серебра, а также их разделения используются в гидрометаллургических схемах, разрабатываемых Институтом химии и химической технологии СО РАН для ряда предприятий. Разработанные аналитические методики определения золота легли в основу трех патентов.

На защиту выносятся следующие положения:

  • закономерности сорбционного концентрирования тиоцианатных комплексов золота и серебра из индивидуальных и смешанных растворов при рН=2 на анионитах и углеродных адсорбентах различного типа;

  • закономерности разделения золота и серебра после их совместного извлечения путем десорбции;

  • сорбционно-спектроскопические методики определения золота.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на IX, X международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2002», «Ломоносов 2003» (Москва, 2002г, 2003г.); на II Всероссийской научной конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий» (Томск, ноябрь 2002г.); на 4-й международной конференции «БРМ-2003» (Донецк, сентябрь, 2003г.); на XII, XIII, XIV российских научных конференциях «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, апрель 2002г, 2003г, 2004г); на Международном форуме «Аналитика и Аналитики» (Воронеж, июнь 2003г); на V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2003» (Санкт-Петербург, октябрь 2003г); на 3-й межвузовской научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы металлургии» (Екатеринбург, 2003г); на VII конференции Аналитика Сибири и Дальнего Востока-2004 (Новосибирск, октябрь 2004г); на X международной конференции «Физико-химические основы ионообменных процессов» (Воронеж, 2004г), на Всероссийской научной конференции «Молодежь и химия» (Красноярск, декабрь 2002г); Международной научной конференции «Молодежь и химия» (Красноярск, декабрь 2003г).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, из трех глав экспериментальной части, выводов, списка литературы (177 библиографических ссылок). Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 20 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обзор литературы

Представлена общая характеристика селективных сорбентов для извлечения золота и серебра из тиоцианатных растворов. Рассмотрены физико-химические характеристики и ионное состояние золота и серебра в различных растворах. Систематизированы сорбционные методы выделения и концентрирования золота и серебра из хлоридных, цианидных, тиоцианатных растворов. Показано, что комплексообразующие иониты обладают повышенной селективностью по отношению к ионам золота и серебра. Рассмотрены возможности сорбционно-спектроскопических методов для определения золота в фазе сорбента.



Экспериментальная часть

Для сорбции ионов золота и серебра из тиоцианатных растворов были выбраны углеродные адсорбенты и иониты, содержащие в своей структуре функциональные группы различного состава (табл. 1, 2).

Таблица 1

Физико-химические характеристики исследуемых ионитов



Марка ионита

Сополимер

Физическая структура

Функциональные группы

Обменная емкость по Cl-, ммоль/г

АН-25

Вп-ДВБ

ПВ

Пиридиновый азот

5,0

АВ-17-10П

Ст-ДВБ

МП

Четвертичные аминогруппы

4,4

AВ-17-8

Ст-ДВБ

Г

Четвертичные аминогруппы

3,4

АР-100

Ст-ДВБ

МП

Первичные, вторичные, третичные аминогруппы

3,0

АНКФ-5

пиридин+эпихлоргидрин, полиэтиленполиамин

Г

Фосфоновокислая и алифатическая группы, пиридиновый азот

общая: 5,2-6,5

по анионообменным

группам: 3,5-4,0


Lewatit ОС-1094

Ст-ДВБ

МП

Вторичные, третичные аминогруппы

>4,0

Lewatit MP-600

Ст-ДВБ

МС

Четвертичные аммониевые группы

1,4-1,8


Примечание: Вп-винилпиридин, Ст-стирол, ДВБ-дивинилбензол, МП-макропористый, МС-макросетчатый, Г-гелевый, ПВ-поливиниловый

Таблица 2

Физико-химические характеристики исследуемых углеродных адсорбентов

Марка сорбента

Основа для изготовления

Обменная емкость в Na+-форме, ммоль/г

Размер зерен, мм

Удельная поверхность, м2

Механическая прочность, %

Суммарный объем пор, см3

АБГ

Бурый уголь

0,95

1,1-2,5

420

86-92

0,56

БАУ

Древесный уголь

2,5

1,2 -3,8

760

78-81

0,70

ЛК-4

Каменный уголь

2,6

1,5 - 2,8

1643

91-93

0,65

УК

Кокосовые косточки

2,2

1,2 - 5,4

1450

90-93

0,52

В качестве объектов исследования были выбраны индивидуальные и смешанные тиоцианатные системы:



Au (I, III) – SCN – H2O

Ag (I) – SCN – H2O

Au (I, III) – Ag (I) – SCN H2O, где – сорбент в хлоридной форме.

Исходные стандартные растворы готовили из точных навесок образцов HAuCl4 и AgNO3 (ч.д.а.). Концентрации этих растворов составляли соответственно 0,03 моль/л и 0,05 моль/л. Для синтеза тиоцианатных комплексов благородных металлов был использован 0,25 М раствор KSCN (ч.д.а.). При сорбционном концентрировании концентрации тиоциантаных комплексов варьировали от 5-50 мг/л (0,025-0,25 ммоль/л) по золоту и 10-100 мг/л (0,09-0,9 ммоль/л) по серебру. рН контактирующих растворов составил 2-6. Выбор концентрации и рН был обусловлен приближением эксперимента к производственным условиям.

Исходные растворы реагентов: хлорида олова (II), дитизона, малахитового зеленого, родамина 6Ж для получения твердофазных цветных реакций с золотом, готовили из точных навесок образцов соответствующих веществ марки «ч.д.а.».

Сорбцию золота и серебра проводили в статических условиях при соотношении твердой и жидкой фаз 1:100, варьируя время перемешивания при (20±1)С от 10 мин до 24 ч.

Концентрации тиоцианатных комплексов золота и серебра в исходных и равновесных растворах определяли атомно-абсорбционным методом на двухлучевом спектрофотометре «Сатурн-2».

Десорбцию золота и серебра осуществляли элюированием водным раствором тиомочевины с добавлением 0,3 М серной кислоты.

Электронные спектры поглощения растворов золота и серебра регистрировали на спектрофотометре Specord UV Vis; ИК-спектры  на Specord M 80; анализ твердой фазы осуществляли по спектрам диффузного отражения на колориметре Спектротон. Для изучения кинетических свойств ионитов использовали метод «тонкого слоя».
Сорбционное концентрирование золота и серебра из тиоцианатных растворов

Растворы, образующиеся после тиоцианатного выщелачивания золота и серебра, представляют собой сложные системы, в которых при концентрации тиоцианат-ионов 0,01-0,5 моль/л могут сосуществовать следующие комплексы: [Au(SCN)2], [Au(SCN)4], [Ag(SCN)2]. При концентрации тиоцианат-ионов менее 0,14 моль/л может выпадать осадок AgSCN. Кроме того, в таких растворах существует равновесие Аu(I)Аu(III). Вследствие такой сложности и малоизученности этих систем в работе для изучения закономерностей сорбционного извлечения золота и серебра исследовались модельные растворы (индивидуальные и смешанные) их тиоцианатных комплексов.

Для сравнения сорбционных свойств выбранных ионитов и углеродных адсорбентов было изучено извлечение ионов золота и серебра из индивидуальных тиоцианатных растворов. На основании полученных экспериментальных данных для исследуемых сорбентов получены следующие ряды сорбируемости:

для золота: АН-25 > АР-100 > АВ-17-8 > АВ-17-10П ~ ЛК-4 > АНКФ-5 > Lewatit ОС-1094 ~ Lewatit МР-600 > БАУ > АБГ > УК;

для серебра: АН-25 > АР-100 > АВ-17-8 > ЛК-4 > АВ-17-10П > АНКФ-5 > Lewatit МР-600 > Lewatit ОС-1094 > АБГ > БАУ > УК.

Исходя из них, наибольший процент извлечения для обоих металлов обнаруживают анионит АН-25 и углеродный адсорбент ЛК-4, высокая степень извлечения золота и серебра также наблюдается на анионитах АР-100, АВ-17-8, АВ-17-10П, поэтому для дальнейших исследований были выбраны эти сорбенты.

Изучено влияние рН контактирующего раствора на совместное извлечение тиоцианатных комплексов золота и серебра исследуемыми ионитами (табл. 3).

Таблица 3

Сорбционные свойства исследуемых ионитов при извлечении тиоцианатных комплексов золота и серебра из смешанных растворов

СAu (I,III)=0,08 ммоль/л (16 мг/л); СAg (I)=0,16 ммоль/л (17 мг/л); CKSCN=0,25 моль/л, (n=3, Р=0,95)




Марка ионита

рН

конт. раство-ра



Сорбция тиоцианатных комплексов

Ks

золота

серебра

ОЕ по золоту (мг/г)

D

R, %

ОЕ по серебру (мг/г)

D

R, %

АН-25

2

2,90

300±15

75±5

2,16

167±10

62±4

1,80

4

2,90

300±15

75±5

2,07

132±9

57±3

2,27

6

2,87

270±13

73±4

2,04

122±8

55±3

2,21

АР-100

2

2,84

245±10

71±4

2,07

132±9

57±3

1,85

4

2,84

245±10

71±4

2,07

132±9

57±3

1,85

6

2,80

223±9

69±3

2,04

122±8

55±3

1,83

АВ-17-8

2

2,76

245±10

71±4

2,02

117±8

54±3

2,27

4

2,79

213±8

68±3

2,02

117±8

54±3

1,82

6

2,84

194±9

66±3

1,99

108±6

52±3

1,66

АВ-17-10П

2

2,45

89±5

47±2

1,72

54±3

35±2

2,54

4

2,45

89±5

47±2

1,72

59±4

37±2

2,41

6

2,44

85±4

46±2

1,75

59±4

37±2

2,30

Примечание: ОЕ – обменная емкость, D – коэффициент распределения;

R – степень извлечения; Ks – коэффициент разделения.


Как следует из данных табл. 3, степень извлечения обоих благородных металлов при их совместном присутствии составляет 46-75% и 35-62% для золота и серебра соответственно (при сорбции из индивидуальных растворов, процент извлечения достигал 89-93% для золота и 80-90% для серебра). Вероятно, такое снижение извлечения связано с конкурирующим влиянием комплексных ионов золота и серебра. Изменение рН раствора от 2 до 6 практически не влияет на сорбционную способность исследуемых сорбентов.

По своей сорбционной способности исследуемые аниониты различаются в соответствии с их физической и химической структурой. Как и следовало ожидать, гелевый анионит АВ-17-8 наименее селективен к поглощаемым тиоцианатным комплексам золота и серебра. Ввиду наибольшей селективности в исследуемых условиях анионита АН-25, он был выбран для дальнейшего изучения.

Для углеродных адсорбентов степень извлечения тиоцианатных комплексов металлов в исследуемых условиях достигает >90% для золота и >80% для серебра; при этом, как и для анионитов, наиболее эффективное извлечение тиоцианатных комплексов золота и серебра происходит при рН=2-6. В табл. 4 приведены сорбционные свойства исследуемых углеродных сорбентов, из которых следует, что ЛК-4 проявляет наилучшие сорбционные характеристики по сравнению с другими адсорбентами.

Таблица 4

Сорбционные свойства углеродных адсорбентов, применяемых для извлечения тиоцианатных комплексов золота и серебра

СAu(I, III)=0,08 ммоль/л (16 мг/л); СAg(I)=0,16 ммоль/л (17 мг/л); CKSCN=0,25 моль/л;

pH=2, (n=3, Р=0,95)


Наименование

сорбента


Сорбция тиоцианатных комплексов

KS

золота

серебра

СЕ (мг/г)

D

СЕ (мг/г)

D

ЛК-4

4,1

420±18

2,7

227±13

1,85

БАУ

2,3

68±4

2,5

39±4

1,74

УК

0,5

7,0±0,4

1,5

12,0±0,8

0,58

АБГ

1,3

35±2

3,0

30±2

1,16


следующая страница >>
Смотрите также:
Сорбционное концентрирование золота (I, III) и серебра (I) из тиоцианатных растворов, их разделение и последующее определение золота 02. 00. 02 аналитическая химия
393.54kb.
3 стр.
Россыпи золота, находящиеся в государственном резерве по состоянию на 01. 05. 2012г
170.71kb.
1 стр.
Слиток золота или серебра
546.67kb.
2 стр.
Подготовка кадров с высшим образованием бакалавриат по направлению 020100 «Химия» по профилям подготовки «Аналитическая химия»
38.33kb.
1 стр.
Справочник "Кучное выщелачивание золота, зарубежный опыт и перспективы развития"
2000.37kb.
15 стр.
Добыча золота
107.38kb.
1 стр.
Закономерности формирования и физико-химические свойства наноструктур золота, иммобилизованных на кремнийсодержащих поверхностях 02. 00. 04 Физическая химия
224.63kb.
1 стр.
Причинами выделения золота и серебра в качестве денежного металла являются
261.17kb.
1 стр.
Хорватия и черногория – жемчужины сокровищницы юнеско 8-дневный экскурсионный тур
35.99kb.
1 стр.
Руководство по типам целей Подсказка в верхней части дисплея. Показывает номиналы монет, золота, серебра и других типичных металлических предметов
93.5kb.
1 стр.
Штаты создают свои валюты – из золота, серебра и… дерева
97.12kb.
1 стр.
Ростовский областной музей краеведения
225.56kb.
1 стр.