CC BY
160
3. Маргулис Е.В., Арчинова Э.А. Щелочное выщелачивание свинца при комплексной гидрометаллургической переработке свинцово-цинковых возгонов // Цветные металлы, 1989. № 3. 49-51 с.
4. Миронкина Н.В. Разработка технологии извлечения неблагородных элементов из исходных концентратов и промпродуктов аффинажного производства. автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук- Иркутск, 2013. 6-8 с.
5. Миронкина Н.В., Вязовой О.Н., Михнев АД, Рюмин АИ. Изучение растворимости сульфата свинца и хлорида серебра в растворах хлористого натрия // Вестник Сибирского гос. аэрокосмического ун-та им. М.Ф. Решетнева. 2006. 82-86 c.
Сведения об авторах
Климов Никита Игоревич,
студент 4 курса, Магистр 2 курса, Апатитский филиал ФГБОУ ВО Мурманский государственный технический университет Россия, 184209, г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 50а
Касиков Александр Георгиевич,
Заведующий сектором гидрометаллургии ИХТРЭМС КНЦ РАН Россия, 184209, г. Апатиты, Академгородок, 27а. Эл. почта: [email protected]
УДК 546.15, 622.234.4
М. П. Лебедев, В. Р. Ларионов, Е. Д. Васильева
ЙОДНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
КАК АЛЬТЕРНАТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИАНИДОВ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА
Аннотация
В работе рассматривается йодное выщелачивание, как нетоксичный способ добычи золота из руд. Исследована сорбция имитатора золота (коллоида молекулярной меди) на метастабильном нанокристаллическом сорбенте кристаллогидрата воды. Показано, что после трехкратного пропускания через сорбент медь оказалась полностью сорбированной.
Ключевые слова:
золотодобыча, выщелачивание, цианиды, йод, экологическая безопасность.
M. P. Lebedev, V. R. Larionov, E. D. VasiPeva
IODINE LEACHING OF NOBLE METALS AS AN ALTERNATIVE FOR THE USE OF CYANIDES IN THE CONDITIONS OF THE NORTH
Abstract
The paper considers iodine leaching as a non-toxic way of extracting gold from ores. The sorption of a gold simulator (a molecular copper colloid) on a metastable nanocrystalline sorbent of water crystalline hydrate has been studied. It is shown that, after passing through the sorbent three times, the copper was completely sorbed.
Keywords:
gold mining, leaching, cyanides, iodine, environmental safety.
Республика Саха (Якутия), находясь на территории свыше 3,1 млн. кв. км., является самым крупным субъектом Российской Федерации. Якутия в течение многих лет является одним из ведущих регионов по добыче алмазов, золота, урана и др. Однако, в связи с многовековой вечной мерзлотой, сложными природно-климатическими условиями и неразвитой транспортной логистики реализация разработки и освоения месторождений полезных ресурсов являются сложными и затратными. Большинство крупных и мелких организаций по добыче благородных металлов не внедряют новые методы и технологии добычи и извлечения в связи с сезонностью производимых работы.
ОАО «Алданзолото ГРК», которое использует технологию кучного выщелачивания с использованием цианидов на Куранахской ЗИФ, увеличило добычу по руде на 32 млн. т, а по металлу на 56,5 т за счет перевода забалансовых запасов в балансовые. При этом во всем мире повсеместно устанавливается запрет на использование цианидов, что вызывает обеспокоенность горнодобывающих предприятий. Для решения проблемы извлечения золота не цианистыми соединениями многие ученые, частные компании, научно-исследовательские институты и коммерческие металлургические лаборатории в течение последних трех десятилетий изучали применение альтернативных к цианиду выщелачивателей, которые были сгруппированы в 11 категорий [1].
Потенциал применения растворов йода для извлечения золота известен уже много лет, но информация о систематическом исследовании ограничена. Йод является нетоксичным, а его галогениды образуют наиболее стабильные комплексы золота среди всех галогенидов других галогенов. Выщелачивание золота из руды проводится при низких концентрациях растворов йода. В водном
растворе йод реагирует с йодидом с образованием ионов 1з с Аи (I), а не с образованием комплекса Аи (III) (Е0 для Аи12 < Ли^ [2]). Комплекс Аи (III) нестабилен, так как этот ион окисляет йодидный ион до йода, и восстанавливается до комплекса Аи (I):
Аи + Г3 + I" ^ 2Аи^
Из всех галогенов комплекс золото-йод наиболее устойчив в водном растворе за счет более низкого окислительно-восстановительного потенциала по сравнению с другими галогенами. Скорость растворения золота прямо пропорциональна концентрациям йода и йодида и не сильно подвержена изменениям рН в диапазоне от 2-10 [3-6, 9].
Скорость растворения золота может быть очень высокой и зависит от рН раствора и концентрации выщелачивателя и окислителя [2, 7, 9]. В целом стабильность галогенидов растет в ряду I > Вг > С1, тогда как скорость реакции растет в обратном порядке С1 > Вг > I, причем выщелачивание галоидом происходит значительно быстрее, чем для цианида.
По прогнозам Ке^аП и др.[8], процесс выщелачивания золота протекает при низкой активности свободного йодида, давая такую же растворимость золота, как и гораздо более активные хлоридные электролиты. При том же значении рН 1 кмоль/мм3 дает такую же растворимость Ли (III), что 16 моль/м3 Вг- и 2,5 10-3 моль/м3 I-. Из этого следует, что максимальное ограничение
рН для растворимости золота увеличивается в таком же порядке, а минимальная потребность в активности свободного галогенида находится в обратном. Кроме того, область преобладания комплексов Au (I) возрастает в порядке Cl < Br < I. В процессе выщелачивания для образования комплексов Au (I) потребуется меньше йодида (основной продукт процесса) [9].
Система йод-йодид обычно не окисляет сульфиды металлов, такие как халькоцит и пирротин, что позволяет избежать чрезмерного потребления реагентов на потенциальном предприятии по переработке золота [5]. Следовательно, такая система может быть использована для обработки руд, содержащих сульфидные минералы.
В исследовании [12] показано, что как при низких, так и при высоких концентрациях окислителя (I2 и OCl-) в водном растворе устойчивы ионы
в порядке убывания I-, AuI-, I2 и Ю3. Иная ситуация при высоких значениях pH.
Так, например при pH 10 в растворе преобладают ионы IO3, и скорость растворения золота снижается.
В недавних исследованиях [13], посвященных изучению in situ выщелачивания при низких концентрациях реагентов (например, 10 ммоль/л и 5 ммоль/л), с коэффициентами выщелачивания золота, аналогичными тем, которые получены с использованием насыщенного воздухом раствора 2,7 ммоль/л цианида, были признаны эффективными при обработке окисленной руды.
В работе [14] было изучено влияние на производительность выщелачивания золота из руды разного типа (углеродистая и оксидная) системой йод-йодид при разных концентрациях, а также присутствия кислорода в растворе при комнатной температуре. В углеродистой руде обнаружено только 20 %-ное извлечение золота, так как золото-йодидные комплексы легко адсорбируются на органическом веществе. Извлечение золота из оксидной руды в растворе, содержащем 20 г/л йодида и 4 г/л йода, достигало 77 % за 6 ч и 89 % за 24 ч. При использовании йодида в качестве окислителя золото не извлекалось. Процесс выщелачивания был возможен только при добавлении HCl к раствору йодида, и длился 48 ч. Установлено, что кинетика реакции является первой по отношению к концентрации 3-йодида.
В вопросах извлечения Au, Ag и Pd из отходов печатных плат мобильных телефонов авторами [15] использовалась йод-йодидная система совместно с предварительной обработкой сверхкритическим окислением воды (SCWO). При этом, температура, время и давление предварительной обработки SCWO оказывали существенное влияние на выщелачивание Au, Ag и Pd из (SCWO + HCL) обработанных отходов. Оптимальные условия предварительной обработки SCWO составляли 420 °C и 60 мин для Au и Pd, и 410 °C и 30 мин для Ag. Оптимальными параметрами растворения для Au, Pd и Ag в обработанных (SCWO + HCL) технических отходов с йод-иодидной системой являются время выщелачивания 120 мин (90 мин для Ag), мольное отношение йод-йодид 1 : 5 (1 : 6 для Ag), соотношение твердое вещество-жидкость 1 : 10 г/мл (1 : 8 г/мл для Ag) и pH 9 соответственно. Авторы утверждают, что разработанный в этом исследовании процесс является благоприятным для окружающей среды.
Вопрос восстановления и регенерации активных йода и йодида стоит остро, поскольку стоят они не дешево. Один из методов восстановления заключается в использовании сильных базовых анионообменных смол, которые были протестированы для извлечения как золота, так и реагентов из растворов йод-йодида [16-17].
Первые патенты на применение этой системы для выщелачивания in situ принадлежат McGrew и Murphy в 1985 [10], Jacobson и Murphy 1988 [11], Kubo 1992 [18], а также для переработки золота из электронного лома Falanga и MacDonald в 1982 [19].
Институтом горного дела Севера СО РАН предложены способы извлечения золота россыпных месторождений с помощью магнитных установок с повышением эффективности извлечения золота от 35 до 80 % [20]. Также ими предложен способ кучного выщелачивания металлов в штабеле тщательно перемешанных с фирном, что дает возможность выщелачивания круглый год, ускорить процесс и увеличить коэффициент фильтрации в условиях Севера [21]. Но, такой способ кучного выщелачивания подразумевает использование цианидов, что наносит вред экологии. Пинигиным С.А. [22] предлагается использование йода в растворах в условиях фильтрации растворителя через слой руды. Полученные данные показали, что общее извлечение золота при фильтрации достигает 99 % при расходе йода 1,44 кг/т. Для полноты извлечения свободного и связанного тонкодисперсного золота, мы предлагаем использование способа сорбции на кристаллогидратах [23]. Лабораторные исследования [24] с использованием имитатора золота коллоида молекулярной меди показали, что после трехкратного пропускания через сорбент (метастабильный нанокристаллический сорбент кристаллогидрата воды) медь оказалась полностью сорбированной. Таким образом, применение данной технологии снизит негативное воздействие на экологию, снизит затраты, при этом не снижая эффективности извлечения.
Литература
1. Aylmore, M. G. Advances in Gold Ore Processing. Alternative Lixiviants to Cyanide for Leaching Gold Ores / M. G. Aylmore. - : Elsevier Science, 2005. - 1076 c.
2. Tran, T., Lee, K., Fernando, K., 2001. Halide as an alternative lixiviant for gold processing an update. In: Young, C.A., Twidwell, L.G., Anderson, C.G. (Eds.), Cyanide: Social, Industrial and Economic Aspects. The Minerals, Metals and Materials Society, Warrendale, PA, USA, pp. 501-508.
3. Hiskey, J.B., 1988. Thiourea leaching of gold and silver-technology update and additional applications. Min. Metall. Proc. 1, pp. 173-179.
4. Hiskey, J.B., Atluri, V.P., 1988. Dissolution chemistry of gold and silver in different lixiviants. Min. Proc. Extr. Metall. Rev. 4, pp. 95-134.
5. Hiskey, J.B., Qi, P.H., 1991. Leaching behaviour of gold in iodide solutions. In: World Gold 91. Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Melbourne, pp. 115-120.
6. Hiskey, J.B., Qi, P.H., 1993. The nature of gold uptake from iodide solution by carbon. In: Hiskey, J.B., Warren, G.W. (Eds.), Hydrometallurgy Fundamentals, Technology and Innovations. Society of Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc., Littleton, Colorado, pp. 437-457.
7. Sergent, R.H., Dagar, A., Shin, C.C., Reid, K.J., 1992. A comparison of bromine and cyanide for refractory gold concentrate. In: Torma, A.E., Gundlier, H.I.H. (Eds.), Precious and Rare Metal Technologies. Elsevier, New York, pp. 149-162.
8. Kelsall, G. H. Thermodynamics of C1-H2O, Br-H2O, I-H2O, Au-Cl-H2O, Au-Br-H2O and Au-I-H20 systems at 298 K. G.H. Kelsall, N.J. Welham and M.A. Diaz. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1993, pp. 13-24.
9. T.N. Angelidis, K.A. Kydros and K.A. Matis. A fundamental rotating disk study of gold dissolution in iodine-iodide solutions. Hydrometallurgy, 34. 1993, pp. 49-64.
10. Pat. 4557759 US, Int.Cl.4 C22B 11/04. Iodine leach for the dissolution of gold / McGrew, K.J., Murphy, J.W.; In-Situ, Inc. -№»598706; appl. 10.04.84; publ. 10.12.85.
11.McNulty, T., May 2001. Cyanide substitutes. Min. Mag. 256-261.
12.Davis, A., Tran, T. and Young, D.R. Solution chemistry of iodide leaching of gold. Hydrometallurgy, 32. 1993, pp. 143-159.
13. Evelien Martensa, Hongguang Zhangb, Henning Prommera, Janek Greskowiaka, Matthew Jeffreyb, Paul Robertsf. In situ recovery of gold: Column leaching experiments and reactive transport modeling. Hydrometallurgy 125-126. 2012, pp.16-23
14.Morteza, B. The leaching kinetics of an oxide gold ore with iodide/iodine solutions. Hydrometallurgy. 113-114. 2012, pp. 42-50.
15.Xiu, F.-R., et al. Leaching of Au, Ag, and Pd from waste printed circuit boards of mobile phone by iodide lixiviant after supercritical water pre-treatment. Waste Management (2015), pp. xx-xx.
16.Zhang, H., Coby, A., Jeffery, C.A., Jeffrey, M.I., 2012a. Ion exchange recovery of gold from iodine-iodide solutions. Hydrometallurgy 125-126, pp. 69-75.
17. Zhang, Y., Liu, S., Xie, H., Zeng, X., Li, J., 2012b. Current status on leaching precious metals from waste printed circuit boards. In: 7th International Conference on Waste Management and Technology, Procedia Environmental Sciences, vol. 16, pp. 560-568.
18.Kubo, S., 1992. Development of gold ore leaching method by iodine. In: Swan, S.A., Coyne, K.R. (Eds.), In Situ Recovery of Minerals II. The Minerals, Metals & Materials Society, pp. 405-431.
19.Pat. 4319923 US, Int.Cl.3 C22B 11/04, B44C 1/22. Recovery of gold and/or palladium from an iodideiodine solution / Falanga, B.J., MacDonald, D.I.; Western Electric Co., Inc. - №193875;appl. 03.10.80; publ. 16.03.82.
20.Полезн. модель 115243 РФ, МПК В03В 5/70, В03С 1/06 (2006.01). Шлюз для обогащения россыпей в потоке / Ларионов В.Р., Федосеев С.М.,. Слепцова Е.С. и др.; Ин-т горного дела Севера СО РАН. -№2010123096/03; опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12.
21.Пат. 2398961 РФ, МПК Е21В 43/28 (2006.01) . Способ кучного выщелачивания металлов из труднопроницаемых высокоглинястых пород / Ларионов В.Р., Васильев П.Н., Матвеев А.И. и др.; Ин-т горного дела Севера СО РАН. -№2009100482/03; заявл. 11.01.09; опубл. 10.09.10, Бюл. № 25.
22.Пинигин, С. А. Иодиды как малотоксичные заменители цианида в процессах выщелачивания золотосодержащего сырья / Плаксинские чтения часть III. - Чита: 2002. С. 101-109 (16-19 сентября 2002 г.)
23. Ларионов, В. Р. Технология раздельного обогащения глубоко погребенных россыпей золота реки Б. Куранах / В. Р. Ларионов. и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. - 8. - С. 184-189.
24.Ларионов, В. Р. Перспективы извлечения мелкодиспергированных частиц золота в условиях Севера. / В. Р. Ларионов, М. П. Лебедев, А. С. Ларионов // Химическая технология. - 2017. - 3. - С. 124-128.
Сведения об авторах Лебедев Михаил Петрович,
чл.-кор. РАН, д.т.н., председатель ЯНЦ СО РАН, директор Института физико-технических проблем Севера им. В.П.Ларионова СО РАН. Россия, 677891, г. Якутск, ул. Октябрьская, 1.
Ларионов Владимир Романович,
к.х.н., с.н.с. лаборатории обогащения полезных ископаемых Института горного дела Севера им. Н.В. Черского, СО РАН Россия, 677980, г. Якутск, пр. Ленина, 43
Васильева Елена Дмитриевна,
аспирант 1 года обучения, Институт физико-технических проблем Севера
им. В.П.Ларионова СО РАН.
Россия, 677891, г. Якутск, ул. Октябрьская, 1.
УДК 535.015, 54-162.2 Д. В. Мануковская
ВЫДЕЛЕНИЕ СЛОЕВ ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
Аннотация
Исследованы картины фотоиндуцированного рассеяния света (ФИРС), возбужденные лазерным излучением (Л0 = 530 нм) двух мощностей (Р=35, 160 мВт) в стехиометрических кристаллах LiNbOзстех и LiNb0зстехК20, выращенных по двум разным методикам. В результате статистического анализа картин ФИРС исследованных кристаллов, переведенных в режим оттенков серого, были выявлены точные границы слоев ФИРС. Также было доказано, что информацию о лазерно-индуцированных дефектах несут первые четыре (1', 1", 2, 3) выделенные слоя на картинах ФИРС кристаллов LiNbO3.
Ключевые слова:
ниобат лития, фотоиндуцированное рассеяние света, цифровой анализ изображений.
D.V. Manukovskaya
LAYERING OF PHOTOINDICED LIGHT SCATTERING PATTERNS IN STOICHIOMETRIC LITHIUM NIOBATE CRYSTALS
Abstract
Photoindiced light scattering (PILS) patterns excited by laser radiation (Л0 = 530 nm) of two powers (Р=35, 160 mV) were researched in stoichiometric crystals LiNbO3stoich and LiNbO3stoichK20 grown by different methods. The crystals were brought to grey-shade mode and then statistically analyzed. Precise boundaries of PILS layers were detected. Only first four layers (1', 1", 2, 3) were proved to carry information about laser-induced defects.
Keywords:
lithium niobate, photoindiced light scattering, digital analysis of the images.
