Общие сведения о благородных металлах

Выделение Au из цианистых растворов
В процессе цианирования и фильтрации получают Au-содержащие растворы. В них Au в виде:
[ Au(CN)₂]^- C_Au=2  15 мг/л.
[Ag(CN)₂]^- С_CN^- = 0.020.05%
[Cu(CN)₃]^2-
[Fe(CN)₆]^4- С_CaO= 0.0010.05%
[Pt(CN)₆]^2-и др. C_O2 = 36 мг/л.
Такой раствор поступает на извлечение Au.
Методы извлечения Au:
1. Цементация Zn ;
2. Цементация Al (если растворы богаты по Ag);
3. Сорбция на смолах (в технологии сорбционного выщелачивания);

5. 
   Электролиз (если C_Au>0.5ч1 г/л).
   

Цементация Zn
Физико-химические основы:
2[Au(CN)₂]⁺ +Zn = [Zn(CN)₄]^2-+2Au; E=-0.54  (-1.26)= 0.82 В >0;
2[Ag(CN)₂]^- +Zn = [Zn(CN)₄]^2-+ 2Ag ; E=-0.31  (-1.26)=0.95 В >0.
_Au(CN)-_4/Au = - 0.54 B;
 _Ag(CN)-_4/Ag = - 0.31 B;
 _Zn(CN)^2-_4/Zn = - 1.26 B;
 _Cu(CN)^2-_4/Cu = - 0.87 B;
 _Pt(CN)^2-_4/Pt = - 0.68 B.
Т.к. E>0, то процесс термодинамически возможен.
K_{p Au}=1.0·10²³; K_{p Ag}=1.4·10³²
Большие значения K_p свидетельствуют о высокой степени протекания реакции, т.е. Au и Ag из раствора могут быть выделены практически нацeло.
На практике, остаточная концентрация Au в растворе 0,002 ÷ 0,03 мг/л.
Как видно из φ, кроме Au и Ag будут цементироваться и другими металлами.
Теоретический расход Zn 0,19г. на 1г. Au.
Практически, расход Zn в 10÷100 раз больше, что связано с протеканием побочных реакций (1,2)
Zn + 2H₂O + 4CN^- = [Zn(CN)₄]^2- + H₂ + 2OH^- (1)
 ⁰_n(CN)^2-_4/Zn = - 1.26 B
 ⁰_2H2O/H2+2OH^-_-2e = - 0.83 B
Поэтому процесс термодинамический возможен.
2Zn + О₂ + 2H₂O + 8CN^- = 2[Zn(CN)₄]^2- + 4OH^- (2)
 ⁰_O2+2H2O/4OH^-_-4e = + 0.40 B
Процесс термодинамический возможен.
Иногда в производственных растворах появляется белый осадок.
Это нарушение технологического процесса, т.к. осадок обволакивает частички Zn и закрывает доступ Au комплекса к Zn. Zn(OH)₂ и Zn(CN)₂.
Установлено, что они образуются при недостатке CN^- в растворе и защитной щелочи.


Z n ^OH- ZnO₂^{2- H2O} Zn(OH)₂;


Z n(OH)₂ + [Zn(CN)₄]^2- 2Zn(CN)₂ + 2OH^-.
Для предотвращения протекания данных реакций и выпадения белых осадков, необходимо концентрацию CN^- и защитной щелочи поддерживать на достаточно высоком уровне.
Если растворы не деаэрированы, т.е. C_O2= 38 мг/л, то концентрация:
C_CN^- = 0.05  0.08 %;
C_OH^- _{(защ. щ.)} = 0.05  0.08 %.
Если растворы хорошо деаэрированы, т.е. C_O2=0.5  2 мг/л, то концентрация:
C_CN^- =0.02  0.03 %;
C_OH^- _{(защ. щ.)} =0.02  0.03 %.

Электрохимическая природа цементации

Исследованиями установлено, что процесс цементации носит электрохимический характер. Процесс можно представить как работу мк/г.э., где на анодных участках идет концентрация Zn, а на катодных участках восстановление Au, O₂ и H₂O.
Исследованиями установлено, что скорость процесса лимитируется величиной предельного тока, т.е. диффузией ионов [Au(CN)₂]^- к поверхности Zn.
Поэтому все факторы, ускоряющие диффузию будут служить ускорением процесса цементации Au целиком:
- величина катодной поверxности Zn;
- интенсивность перемешивания;
- температура.
Но на практике пользуются не всеми факторами. Для увеличения величины поверхности Zn использовали вместо Zn стружки высокодисперсную Zn пыль.
Увеличение величины катодной поверхности достигается введением в раствор Pb (в виде солей).
Pb - губка на поверхности,
Zn - частицы.

Перемешивание, с одной стороны, ведет к увеличению диффузии ионов [Au(CN)₂] - к поверхности Zn, с другой стороны, - к протеканию побочных реакций. Чаще всего побочные реакции протекают интенсивнее, чем основная.

Поэтому процесс цементации ведут без перемешивания методом перколяции, т.е. просачиванием Au-содержащего раствора через слой Zn порошка. Повышение температуры увеличивает скорость как основных, так и побочных реакций, резко увеличивая расход Zn- пыли. Поэтому процесс ведут при обычной температуре. Для снижения расхода Zn на практике производят перед осаждением деаэрацию растворов, т.е. C_O2 в растворе и поддерживают на определенном уровне концентрацию CN^- и защитной щелочи.