Извлечение металлов из рудного сырья

Примером использования комплексных соединений для извлечения металлов из руд служит взаимодействие высокодисперсных частиц золота с цианидом (KCN, NaCN, Ca(CN)2). Такое золото, ассоциированное с кварцем, содержится в тонко вкрапленных рудах, которые предварительно измельчают до частиц размером 0,074-0,043 мм. Кроме того это могут быть маленькие частички золота, прошедшие обработку на драгах унесенные потоком воды. Процесс извлечения золота протекает по схеме:

Аналогичным образом протекает процесс извлечения серебра [107]. В общем виде эти реакции можно представить как две последующие [107]:

Золото и серебро окисляются кислородом воздуха до Me , в результате чего в растворе появляются комплексные анионы [Me(CN)2] [107].

Комплекс [Au(CN)2] является очень прочным. Для выделения золота из комплексного соединения полученный раствор обрабатывают цинковыми стружками:

Этот метод извлечения золота был предложен в 1843 г. русским инженером П. Багратионом.

Для выделения золота и серебра из цианистых растворов можно использовать алюниний, сорбцию активированным углем, ионообменными смолами, а также экстракцию.

Золото также растворяется в растворе тиосульфата [107]:

Аналогичная реакция известна и для серебра.

Золото растворяется также в гидросульфидных и полисуль- фидных растворах [107]:

Интересно, что золото растворяется в водных растворах аминокислот, пептидов, белков, нуклеиновых кислот [107]:

Для растворения золота можно использовать водный раствор тиомочевины, совместно с окислителем - хлоридом или сульфатом железа (111).

Золото растворяется в хлорной и бромной воде, в растворе йода в йодистом калии, а также в йодистоводородной кислоте. В этих случаях образуются комплексные соединения.

В технологии извлечения золота находят применение сорбционные процессы (сорбционное выщелачивание). При этом благодаря смещению химического равновесия процесса цианирования скорость цианирования возрастает в 3 раза. Для десорбции сорбированного аниона [Au (CN)2] проводят операцию элюирования (вымывания) с помощью органических растворителей. Хорошие результаты дает использование водного раствора ацетона и азотной кислоты. Хорошие результаты получены при использовании в процессе элюирования слабокислых растворов тиомочевины. При этом образуется катионный комплекс Au[SC(NH2)2]2 • В случае извлечения серебра при элюировании образуется комплекс Ag[SC(NH2)2]3Cl.

Из тиомочевинного комплекса золото можно вытеснить с помощью свинцовой стружки или пыли:

Аналогично протекает процесс при использовании цинка:

и алюминия: где ТМ - тиомочевина.

В табл. 44 представлены константы нестойкости и потенциалы при образовании золотом комплексных ионов [107].

Таблица 44

Константы нестойкости (1 и потенциалы образования ф0 комплексных ионов

Комплексный ион

-IgP

Полуреакцин окисления

фо, В

Степень окисления Аи+

[Au(CN)2]"

41,0

Au + 2CN~ ^ [Au(CN)2r + e

-0,54

[AuS]“

39,9

Au + 2CN ^ [AuS]- + e

-0,47

[Аи(820з)2]3

29,4

Au + 2S2032“ ^ [Au(S203)]3“ +

+0,15

[Au[CS(NH2)2]2+

25,5

Au +2CS(NH2)2 +1 [Au[CS(NH2)]2 +

+0,38

[AuI2]

22,1

Au +21 «-* [AuI2]- + e

+0,58

Степень окисления Аи

[AuBr4]

36,9

Au +4Br~ *— [AuBr4]'

+0,86

[АиС14Г

29,5

Au + 4СГ ^ [AuC14]“

+1,00

Природные теллуриды золота также способны взаимодействовать с цианидами [107]:

Металлическая медь также растворяется в растворах цианидов [107]:

Медь способна окисляться водой, процесс цианирования может протекать в отсутствии кислорода:

Минералы цинка - сфалерит (ZnS), цинкит ZnO, смитсонит (ZnC03) взаимодействуют с цианидами [107]:

С цианидами взаимодействуют оксиды ртути и слабо взаимодействует металлическая ртуть [107]:

Кинетика процесса цианирования подробно рассмотрена в [107]. При этом выделяется 4 стадии. Абсорбция кислорода раствором цианида. Перенос ионов CNT и молекулярного кислорода к поверхности металла. Химический процесс на поверхности металла. Перенос продуктов реакции [Au(CN)2]_, ОН и Н2О2 из реакционной зоны в объем раствора.

С процессом комплексообразования связано карбонатное выщелачивание урана. В процессе происходит взаимодействие урановой смоляной руды с водным раствором карбоната при участии окислителя - кислорода [108]:

При кислотном выщелачивании урана, например с помощью серной кислоты, происходит реакция:

Однако вместе с сульфатом образуются комплексные сульфатные анионы уранила [108]: [UC^SC^]2 и [UCb(S04)3]4~.

Извлечение урана из сернокислых, а также карбонатных растворов в виде комплексных анионов [UC^CSC^]2-, [UC^SCC^]4 и [U02(C03)3]4 производят с помощью анионообменных смол типа [RN]+X~, где R - матрица смолы, X - обменный анион: СГ, ОН , NO3-. Процесс сорбции протекает по схеме:

Металлы могут быть получены при термическом разложении комплексных соединений. Например, при термическом разложении комплексов платины может быть получена «платиновая губка» или нанодисперсная платина.

Комплексное соединение криолит Na3[AlF6] нашло использование в электролитическом производстве алюминия.

Процесс комплексообразования имеем место в производственном цикле получения бериллия при извлечении металла из берилла фторидным способом [109]. На одной из стадий извлечения бериллия при 750°С протекает реакция:

Возможен другой вариант вскрытия берилла фторидным способом:

Комплексные соединения карбонилы при термическом воздействии позволяют получать железо, кобальт, никель высокой чистоты. Карбонилы никеля [Ni(CO)4] позволяют выделять никель при переработке никелевой руды, содержащей другие металлы.

Карбонилы представляют особую интересную область комплексных соединений - ^-комплексы [110]. Среди них повышенный интерес вызывают металлоцены или сэндвичевые соединения (рис. 89) [ПО].

Ферроцен нашёл широкую область использования [111]. Это регулирование процесса горения, влияние на процессы полимеризации, создание светочувствительных материалов, использование в качестве пигментов и др. Подробный обзор по химии ферроцена можно найти в [111].

Структуры сэндвичевых соединений (Mej = Fe (ферроцен)

Рис. 89. Структуры сэндвичевых соединений (Mej = Fe (ферроцен),

V, Cr, Mn, Ru, Со, Ni; Ме2 = Ti, Сг (дибензолхром), Mo, W, V)

 
Посмотреть оригинал