CC BY
15БЮЛЛЕТЕНЬ НАУКИ И ПРАКТИКИ — BULLETIN OF SCIENCE AND PRACTICE
научный журнал (scientific journal)
http://www. bulletennauki. com
№11 (ноябрь) 2016 г.
УДК 544.351: 546.742
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РАСТВОРЕНИЯ ЗОЛОТЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В СМЕШАННЫХ ТИОЦИАНАТНО-ТИОСУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРАХ
THE STUDY OF THE KINETICS OF DISSOLUTION OF THE GOLD
ELECTRODES IN THE MIXED THIOCYANATE -THIOSULFATE SOLUTION
©Горцевич С. Л.
канд. хим. наук, Тверской государственный технический университет
г. Тверь, Россия, [email protected]
©Gortsevich S.
Ph.D., Tver State Technical University Tver, Russia, [email protected] ©Пичугина А. И.
канд. хим. наук, Тверской государственный технический университет
г. Тверь, Россия, ©Pichugina A.
Ph.D., Tver State Technical University
Tver, Russia ©Чурсанов Ю. В.
канд. хим. наук, Тверской государственный технический университет
г. Тверь, Россия ©Chursanov Yu.
Ph.D., Tver State Technical University
Tver, Russia
©Горцевич П. А.
Тверской государственный технический университет
г. Тверь, Россия ©Gortsevich P.
Tver State Technical University, Tver, Russia
Аннотация. В данной работе проводятся экспериментальные исследования, направленные на усовершенствования электрохимической технологии извлечения золота из отдельных электрических контактов, содержащих незначительное количество драгметалла, с получением ценных химических веществ. В качестве растворителей были использованы тиоцианат калия, тиасульфат натрия в различных комбинациях, в качестве окислителя использовали ионы трехвалентного железа. Исследования проводились на химических образцах, содержащих не более 20% золота, сопутствующими металлами являлись медь, никель, цинк. В работе экспериментально доказана эффективность смешанных тиоцианатно-тиосульфатных комплексов при растворении золота из вторичного сырья. Так же следует отметить, что данные смешанные комплексы являются более дешевыми реагентами, а их нетоксичность позволяет обеспечить безопасные условия труда.
Abstract. In this paper, experimental studies aimed at improving the electrochemical technology to extract gold from the individual electrical contacts containing a small amount of the precious metal, to give a valuable chemicals. As solvents were used potassium thiocyanate, sodium thiosulfate in various combinations were used as the oxidant ferric ions. The studies were conducted on the chemical samples containing no more than 20% gold, accompanying metals are copper, nickel and zinc. The experimentally proved the effectiveness of the mixed-thiocyanate thiosulfate
БЮЛЛЕТЕНЬ НАУКИ И ПРАКТИКИ — BULLETIN OF SCIENCE AND PRACTICE
научный журнал (scientific journal) №11 (ноябрь) 2016 г.
http://www. bulletennauki. com
complexes by dissolving gold from recycled materials. It should also be noted that these complexes are mixed with cheaper reagents, and their non-toxicity allows to provide a safe working environment.
Ключевые слова: золото, электрохимические технологии, смешанные нецианидные комплексы, тиоцианат калия, тиосульфат натрия.
Keywords: gold, electrochemical technologies, mixed cyanide complexes, potassium thiocyanate, sodium thiosulfate.
Золото является типичным примером благородных металлов, которые нашли применение в электронной промышленности [1]. Оно устойчиво к коррозии на воздухе и в газовых средах, так что контакты, состоящие из золота с другим металлом всегда чистые, а их электрические характеристики и теплопроводность близки к показателям серебра. Несмотря на эти преимущества, контакты из чистого золота используется на практике редко из-за высокой стоимости драгметалла и низкой твердости, что может привести к деформации контактов. Золотые контакты применяют только в тех случаях, когда контактная сила очень мала, а токи не превышают нескольких миллиампер. Как и в случае серебра повысить твердость золотых контактов могут такие металлы как Cu, Pt, Ni, Zr. Учитывая более высокие механические свойства и более низкую стоимость двойных или тройных сплавов золота, они находят более широкое применение, чем чистого золота.
Наиболее часто используются сплавы Au — 30 Ag, Au — 20 Cu, Au-Ag-Cu, Au-Ag-Pt, Au-Ni и др.
В настоящее время в мире широко используется сплав Au — 5 Ni, который обладает достаточно прочными механическими свойствами и достаточно хорошо противостоит коррозии. В данной работе рассмотрена методика, проектирование и проверка электрохимической технологии извлечения золота из отдельных электрических контактов, содержащих незначительное количество драгметалла.
Для извлечения золота важно знать его количество в ломе, от этого зависит рентабельность самого процесса.
В настоящее время самым известным способом селективного осаждения золота из лома и бедневших руд является способ растворения в царской водке.
Методика данного способа заключается в следующем:
смешивают 1 литр серной кислоты (плотность 1,8 г/см3) и 250 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3). Перед погружением лома смесь нагревают до 60-70 °С. Опустив лом в смесь, добавляют небольшое количество азотной кислоты для образования «царской водки» [2].
Механизм реакции:
2H2SO4 + 4HCl + HNO + Au + Си = HÄuCl4 + NO + 4H2O + Cu SO + SO2
В данном случае поученный раствор содержит различные металлы (включая золото), а так же отходы плат и контактов.
Существенным недостатком данного способа является ограниченность его применения: способ пригоден только для растворов, в которых концентрация золота существенно выше концентраций меди или никеля.
В своей работе мы предлагаем извлекать золото с поверхности плат с помощью тиоцианатно-тиосульфатных растворов, в качестве окислителя использовать ионы трехвалентного железа.
В работе были исследованы контакты из следующих материалов: латунь, никель-латунь. Опыты проводили на образцах 1 и 2. На первом образце медь нанесла тонким слоем
БЮЛЛЕТЕНЬ НАУКИ И ПРАКТИКИ — BULLETIN OF SCIENCE AND PRACTICE
научный журнал (scientific journal) №11 (ноябрь) 2016 г.
http://www. bulletennauki. com
металла гальваническим способом на золотые контакты, отмечены следы припоя, состоящие из олова и свинца, общая масса 15,21 г. Второй образец состоял из двух типов золотого припоя общей массой 26,2 г. Данные контакты были получены после ручной разборки печатных плат.
Химический состав покрытых золотом контактов после обработки, представлен в Таблице (% веса).
Таблица.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОНТАКТОВ ЗОЛОТОГО ЛОМА
Образец 1 Образец 2
Состав Содержание % Состав Содержание %
Золото Au 20 Золото Au 15
Медь Cu 60 Медь Cu 35
Олово Sn 15 Никель Ni 30
Свинец Pb 5 Цинк Zn 20
При исследовании образцов были сняты следующие характеристики процесса растворения золота в смешанных растворах:
- изменение рН растворов в диапазоне от 1 до 8, при которых наиболее рентабельно идут процессы растворения;
- влияние концентраций тиоцианата, тиосульфата и ионов железа на скорости растворения. Так при добавлении тиосульфата к раствору тиоцианата наблюдается рост скоростей растворения золота;
- влияние температуры раствора на процесс растворения золота, было установлено, что данный процесс лучше всего протекает при температурах 35-40 °С.
По полученным данным можно сделать вывод, что процесс протекает в смешанном режиме, а кинетические закономерности позволяют рекомендовать предложенные комплексы для извлечения золота из вторичного сырья.
Конечным результатом работы является экспериментальное доказательство эффективности растворения золотого лома в тиоцианатно-тиосульфатных растворах. Следует отметить, что данные реагенты являются дешевыми и нетоксичными, что позволяет обеспечить безопасные условия труда.
Список литературы:
1. Холмогоров А. Г, Пашков Г. Л. Нецианидные растворители для извлечения золота из золотосодержащих продуктов // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. №9. С. 293298.
2. Горцевич С. Л., Чурсанов Ю. В., Поташников Ю. М. Кинетика окисления серебра кислородом в растворах, содержащих смеси тиоцианат-тиомочевина и тиоцианат-тиосульфат // Журнал физической химии. 2007. Т. 81. №2. С. 228-230.
3. Чурсанов Ю. В., Старовойтов А. В., Поташников Ю. М., Луцик В. И. Кинетика окислительного растворения золота в смеси тиоцианата и тиомочевины // Вестник Тверского государственного университета. Серия «Химия». 2015. №2. С. 52-61.
4. Пичугина А. И., Чаткина М. А., Большаков Е. С. Влияние катионов Си2+ и Бе3+ на процесс растворения миллерита в азотной кислоте // Химическая термодинамика и кинетика. Сборник докладов Пятой Международной научной конф. (Великий Новгород 25-29 мая 2015 г.). Великий Новгород. С. 167-168.
5. Чурсанов Ю. В., Красильникова Ю. А., Старовойтов А. В. Кинетика реакций растворения золота в системах тиоцианат-тиомочевина, тиоцианат-тиосульфат // XXII Каргинские чтения: тезисы докладов. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. С. 110.
6. Чурсанов Ю. В., Красильникова Ю. А., Старовойтов А. В. Влияние образования разнолигандных комплексов на растворение золота // XVI Международная научно-
БЮЛЛЕТЕНЬ НАУКИ И ПРАКТИКИ — BULLETIN OF SCIENCE AND PRACTICE
научный журнал (scientific journal)
http://www. bulletennauki. com
№11 (ноябрь) 2016 г.
практическая конференция «Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия»: сб. ст. Новосибирск. 2015. Ч. 3. С.113-117.
7. Горцевич С. Л. Чурсанов Ю. В., Горцевич П. А. Использование ИК-спектроскопии при исследовании кинетики растворения золота в растворах разнолигандных комплексообразователей // Фундаментальные и прикладные научные исследования материалы Международной научно-практической конференции НИЦ «Поволжская научная корпорация». 2016. С. 283-284.
References:
1. Kholmogorov A. G, Pashkov G. L. Netsianidnye rastvoriteli dlya izvlecheniya zolota iz zolotosoderzhashchikh produktov: Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya, 2001, no. 9, pp 293-298.
2. Gortsevich S. L., Chursanov Yu. V., Potashnikov Yu. M. Kinetika okisleniya serebra kislorodom v rastvorakh, soderzhashchikh smesi tiotsianat-tiomochevina i tiotsianat-tiosulfat // Zhurnal fizicheskoi khimii, 2007, v. 81, no. 2, pp. 228-230.
3. Chursanov Yu. V., Starovoitov A. V., Potashnikov Yu. M., Lutsik V. I. Kinetika okislitelnogo rastvoreniya zolota v smesi tiotsianata i tiomocheviny. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya "Khimiya". 2015, no. 2, pp. 52-61.
4. Pichugina A. I., Chatkina M. A., Bolshakov E. S.Vliyanie kationov Cu2+ i Fe3+ na protsess rastvoreniya millerita v azotnoi kislote. Khimicheskaya termodinamika i kinetika. Sbornik dokladov Pyatoi Mezhdunarodnoi nauchnoi konf. Velikii Novgorod 25-29 maya 2015 g. Velikii Novgorod, pp. 167-168.
5. Chursanov Yu. V., Krasilnikova Yu. A., Starovoitov A. V. Kinetika reaktsii rastvoreniya zolota v sistemakh tiotsianat-tiomochevina, tiotsianat-tiosulfat // XXII Karginskie chteniya: tezisy dokladov. Tver, Tver. gos. un-t, 2015, pp. 110.
6. Chursanov Yu. V., Krasilnikova Yu. A., Starovoitov A. V. Vliyanie obrazovaniya raznoligandnykh kompleksov na rastvorenie zolota. XVI Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya "Nauchnye perspektivy XXI veka. Dostizheniya i perspektivy novogo stoletiya": sb. st. Novosibirsk, 2015, Ch. 3, pp.113-117.
7. Gortsevich S. L. Chursanov Yu. V., Gortsevich P. A. Ispolzovanie IK-spektroskopii pri issledovanii kinetiki rastvoreniya zolota v rastvorakh raznoligandnykh kompleksoobrazovatelei. Fundamentalnye i prikladnye nauchnye issledovaniya materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii NITs "Povolzhskaya nauchnaya korporatsiya", 2016, pp. 283-284.
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 20.10.2016 г. 23.10.2016 г.
