Сорбционное извлечение золота из растворов и пульп. Химизм процесса, селективность, технология

Министерство образования и науки Российской Федерации 
 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
О. Н. Кононова, А. Г. Холмогоров, Ю. С. Кононов 
 
 
СОРБЦИОННОЕ  
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗОЛОТА  
ИЗ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП. 
ХИМИЗМ ПРОЦЕССА,   
СЕЛЕКТИВНОСТЬ, ТЕХНОЛОГИЯ 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2011 

УДК 669.21/22  
ББК 34. 33 
К64 
 
 
Рецензенты: 
А. А. Блохин, д-р техн. наук, проф. Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета);  
А. М. Долгоносов, д-р хим. наук ведущий научный сотрудник 
ГЕОХИ РАН; 
В. М. Балакин, канд. хим. наук, проф. Уральского лесотехнического 
университета. 
 
 
Кононова, О.Н. 
К64         Сорбционное извлечение золота из растворов и пульп. Химизм процесса, селективность, технология: монография / О. Н. Кононова, А. Г. Холмогоров, Ю. С. Кононов.– Красноярск : Сиб. 
федер. ун-т. 2011. – 200 с. 
ISBN 978-5-7638-2294-6  
 
Монография содержит теоретические и практические аспекты сорбционного извлечения золота из цианистых, тиосульфатных, тиоцианатных и тиомочевинных растворов, приведены сведения, характеризующие состояние операций при получении золота: химизм процессов, выщелачивание, сорбционное извлечение и десорбцию золота. Особое внимание обращено на критерий выбора 
способов выщелачивания сорбентов и на факторы, влияющие на селективность 
извлечения золота из сложных растворов. Обоснован выбор ионита для извлечения золота из щелочных растворов – сильные органические основания с константой кислотной диссоциации (
a
pK ) более 10. Рассмотрено сорбционное извлечение золота в исследовательском и промышленном масштабах из указанных 
растворов. Значительное внимание уделено промышленному применению цианидной и нецианидных технологий, где представлен опыт как отечественных, 
так и зарубежных предприятий. 
Предназначена для исследователей и технологов, а также для аспирантов 
и студентов вузов, изучающих химию, технологию и металлургию благородных 
металлов. 
                    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 669.21/22  
ББК 33.34 
 
 
ISBN 978-5-7638-2294-6  
 
 
                     © Сибирский федеральный 
 
 
 
 
 
 
 
             университет, 2011 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
 
В связи с выработкой россыпных месторождений золота и вовлечением в переработку коренных месторождений с низким содержанием золота и сложным составом, а также вторичного сырья, требуются новые, более эффективные технологии. Выщелачивание золота цианированием с сорбционным извлечением из растворов и пульпы, элюированием золота сернокислыми растворами тиомочевины с 
последующим осаждением из элюатов электролизом является основным способом промышленного его получения. 
Существенное упрощение схемы получения золота связано с 
созданием и использованием анионитов, обладающих свойствами 
сильных органических оснований с 
a
pK  более 10, которые позволяют проводить элюирование золота растворами щелочи. В этом случае 
десорбция золота щелочными растворами имеет экономическое и 
экологическое преимущества перед десорбцией кислыми реагентами. 
Кроме того, анионит, оставаясь все время в условиях щелочного раствора, не подвергается осмотическому удару, что способствует продлению срока его службы. 
Технология, основанная на цианидном выщелачивании, в настоящее время является по-прежнему ведущей и подвергается усовершенствованию. Так, например, разрабатывается сорбционное цианирование, совершенствуются способы подготовки упорных руд (например, окислительное и бактериальное разложение минералов, автоклавное выщелачивание). Поэтому в данной работе уделено значительное внимание способам подготовки сырья и разработке критериев 
подбора ионитов для извлечения золота из цианидных растворов. Показано, что селективность выделения золота из таких растворов повышается при использовании ионитов с редко расположенными 
функциональными группами, которые обладают повышенным сродством к однозарядным ионам. 
 Золоторудное сырье, содержащее медистые или сурьмянистые 
минералы, при цианировании требует повышенного расхода реагента 
из-за высокой комплексообразующей способности цианида, приводящей к образованию устойчивых комплексов с цветными металлами 

и железом, присутствующими в сырье. Такие упорные руды и концентраты практически нерационально перерабатывать методом цианирования, что заставляет обращаться к использованию других комплексообразующих реагентов, применяя для выщелачивания золота 
альтернативные цианиду тиосульфаты, тиоцианаты или тиомочевину. 
При этом  значительно увеличивается скорость процесса выщелачивания и возрастает полнота растворения золота.  
В связи с вышеизложенным в данной книге приводятся сведения, характеризующие проблемы получения золота: выщелачивание 
(цианидное и при помощи нецианидных реагентов), извлечение золота на ионитах и его сравнение с сорбцией на углеродных адсорбентах, 
десорбция золота. Особое внимание уделено критериям выбора как 
способов выщелачивания, так и ионитов, рассмотрены факторы, 
влияющие на извлечение золота из сложных растворов. 
Известно, что состояние золота в растворах в виде комплексных 
ионов определяет выбор сорбентов для его извлечения. Так, для работы в щелочных средах наиболее пригодны сильные органические основания с 
.
10

a
pK
 В этом случае десорбция золота щелочными растворами имеет экономическое  и экологическое преимущества перед 
десорбцией кислыми реагентами. Основность анионитов играет главную роль и при извлечении золота из кислых тиоцианатных растворов. Сорбированные тиоцианатные комплексы золота можно эффективно извлечь при помощи щелочных растворов тиоцианата калия.   
Значительное место в данной монографии уделено промышленному применению цианидной и нецианидных технологий, где представлен опыт как отечественных, так и зарубежных разработок. Все 
вышеизложенное позволяет рекомендовать данную книгу как для научных и инженерно-технических работников, так и для студентов, 
специализирующихся в области металлургии золота. 
Главы 1, 3 – 6 написаны О. Н. Кононовой, глава 2 – Ю. С. Кононовым и А. Г. Холмогоровым. 
Авторы благодарят Московское представительство фирмы Purolite Int. Ltd.  за любезно предоставленные образцы ионитов.  
 
 
 
 
 
 
 

Г л а в а  1 

 
 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ  
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОЛОТА 
 
 
Золото – элемент 1-й группы побочной подгруппы периодической системы элементов Д. И. Менделеева с порядковым номером 79, 
внешняя электронная оболочка которого 5d106s1 определяет его комплексообразующие свойства. Золото – наиболее благородный из всех 
металлов, реагирует  с галогенами, наиболее реакционноспособным 
по отношению к золоту является бром (Бусев, 1973; Паддефет, 1982). 
При высокой температуре золото реагирует с теллуром, образуя 
2
AuTe  
(Некрасов, 1973). Взаимодействие золота с хлором  подробно изучено, поскольку хлорирование применяют для его очистки.  Золото растворяется в соляной кислоте в присутствии гипохлорит-ионов или 
железа (III), служащих окислителями  (Масленицкий и др., 1987).  
Золото  растворяется в водных растворах, содержащих комплексообразователь и окислитель. В соляной или азотной кислотах в заметной степени растворения золота не наблюдается,  но этот металл 
легко растворяется в царской водке  с образованием золотохлористоводородной кислоты 
]
[
4
AuCl
H
.   
Для комплексов золота известны степени окисления +1, +2, +3 и 
+5, однако наиболее часто встречаются соединения золота в степенях 
окисления +1 и +3 (Некрасов, 1973; Паддефет, 1982).   
 Соединения золота (I) способны к диспропорционированию в 
водном растворе согласно уравнению 
 
)
(
2
)
(
3
0
III
Au
Au
I
Au


.  
 
 
 
 
 
(1.1) 
 
Поскольку ион 

Au имеет электронную конфигурацию с заполненными оболочками 
]
[Xe 4f146d10, то комплексы золота (I) диамагнитны и 
образуют правильные структуры (Паддефет, 1982). Наиболее характерна 
линейная конфигурация комплексов, координационное число центрального атома золота равно двум (Baenziger et al., 1974). При этом комплексы такого типа могут быть как катионными, так и анионными. В этом от

ношении золото (I) отличается от меди (I) и серебра (I), которые обычно 
образуют комплексы с более высокими координационными числами.  
Все соединения золота (III) диамагнитны и обладают низкоспиновой электронной конфигурацией 5d8, подавляющее большинство 
этих соединений имеет четырехкоординационную плоско-квадратную 
конфигурацию. Примерами таких соединений являются комплексные 
ионы 
]
[
4
AuCl
 и 
]
)
(
[
4
3
NH
Au
. Пятикоординационные комплексы золота (III) образуются редко, они имеют конфигурацию правильной 
или искаженной тетрагональной пирамиды (Baenziger et al., 1974; 
Паддефет, 1982). 
Причина химической инертности золота  заключается в величине его окислительно-восстановительного потенциала (
7.1
0


E
В).  
 
e
aq
Au
Au



)
(
0
. 
 
 
 
 
 
 
 
(1.2) 
 
Реакция окисления обеспечивается комплексообразованием аква-иона золота. В присутствии лигандов, вступающих с золотом в 
комплексообразование, окислительно-восстановительные потенциалы 
уменьшаются согласно уравнению Нернста: 
 
],
/[
]
lg[
)
/
(
303
.2
0
0
Au
Au
nF
RT
E
E



  
 
 
 
(1.3) 
 
где 
0
E  – стандартный электродный потенциал, составляющий для пары (1.2) +1.7 B. Таким образом, 
]
lg[
059
.0
7.1



Au
E
.   
Аналогичные выражения можно получить и для других окислительно-восстановительных процессов: 
 
;
3
3
0
e
Au
Au



 
 
];
lg[
0197
.0
50
.1
3


Au
E
 
 
(1.4) 
 
;
3
3
)
(
3
3
2
0
e
H
OH
Au
O
H
Au





 
.
059
.0
460
.1
pH
E


 (1.5) 
 
Эти реакции могут протекать только в присутствии достаточно 
сильного окислителя; кроме того, реакции в водных растворах ограничены пределами устойчивости воды к окислению до кислорода или 
восстановлению до водорода. Равновесие в окислительно-восстановительной системе можно отразить графически на диаграмме Пурбэ, в 
которой представляют состояние системы элемент (или ион)  – вода в 

координатах электродный потенциал – рН. Электродные потенциалы 
(φ или Eh) выражены в вольтах по водородной шкале. Линиями 1 и 2 
ограничена область устойчивости воды.  
Диаграммы Пурбэ служат химико-термодинамической основой 
при решении вопросов об устойчивости того или иного состояния 
системы и о возможности протекания в ней какой-либо реакции (Новый справочник, 2002). На рис.1.1 представлена диаграмма Пурбэ для  
системы 
O
H
Au
2

, из которой видно, что 
окисленные формы золота существуют 
при потенциалах, лежащих выше линии 1. 
В этих условиях вода окисляется до кислорода, а различные соединения золота 
восстанавливаются до 
0
Au .  
В табл. 1.1 приведены характерные 
значения потенциалов. Ряд, построенный 
по возрастанию Е0, в таком случае соответствует ряду уменьшения устойчивости 
соответствующих комплексов. Значения 
констант устойчивости комплексов золота 
(I) и (III) приведены в табл. 1.2.  
Р. М. Паддефетом (1982) показана 
связь между окислительными потенциалами 

Au
Au
E
0
0
,  

3
0
0

Au
Au
E
 и 


3
0

Au
Au
E
:  

 
           3

3
0
0

Au
Au
E
≈ 

≈ 2


3
0

Au
Au
E
+

Au
Au
E
0
0
.        (1.6)

 

 
Рис. 1.1. Диаграммы Eh – pH 
для системы Au–H2O при 25 оC. 
Концентрация всех золотосодержащих частиц 10–4 моль/л  
(Р. Паддефет, 1982) 

 
 Следовательно, пойдет ли окисление золота до комплекса 
]
[
2
AuL
 или до 

3
4]
[AuL
 в присутствии данного лиганда, зависит от 
силы используемого окислителя и от относительных значений 


Au
Au
E
0
0
 и 

3
0
0

Au
Au
E
. 

Точно так же важно установить вероятность диспропорционирования комплекса золота (I) согласно приведенному уравнению 
 
L
Au
AuL
AuL
K
2
2
]
[
]
[
3
3
4
2






. 
 
 
 
 
     (1.7) 
 

Константа равновесия этой реакции задается выражением 
 

)
(
)
303
,2
2
(
lg
3
0
0
0
0

 


Au
Au
Au
Au
E
E
RT
F
K
.                              (1.8) 

 
 
 
 
 
 
 
 
Таблица 1.1 

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы  
окисления золота в присутствии различных лигандов  
(по данным R. Hancock et al., 1972, 1974) 

Лиганд 

3
0
0
Au
Au
E

Au
Au
E
0
0


3
0
Au
Au
E
 

O
H 2
 
+1.7 
(+2.12) 
+1.50 
+1.4 


Cl  
+1.15 
+1.00 
+0.93 


Br  
+0.96 
+0.86 
+0.81 


I  
+0.56 
+0.57 
+0.57 


SCN  
+0.67 
+0.64 
+0.61 

3
NH  
+0.563 
+0.325 
+0.206 

Тиомочевина 
– 
+0.38 
(+0.352) 
– 

Селеномочевина 
– 
+0.20 
– 


CN  
– 
-0.31 
– 

 
Таблица 1.2 
 
Устойчивость комплексов золота с различными лигандами* 
 
Комплекс 
lgK 
Структура 
Источник 

]
)
(
[
2
CN
Au
 
38.3 (41.8) 
Линейная 
Smith, 1989 


3
2
3
2
]
)
(
[
O
S
Au
 
28.0 
Линейная 
Sullivan, 1997 

]
)
)
(
[
2
2
2
CS
NH
Au
 
23.3 
Линейная 
Marsden, 2006  

]
)
(
[
2
SCN
Au
 
20 (25) 
Линейная 
Пещевицкий, 1970 
Smith, 1989 

]
[
2
AuI
 
22.1 
Линейная 
Пещевицкий, 1970 

]
[
2
AuBr
 
12.5 (15.6) 
Линейная 
Пещевицкий, 1970 

]
[
4
AuCl
 
25.6 
Плоский квадрат 
Wang, 1992 

]
[
4
AuI
 
51.2 
Плоский квадрат 
Пещевицкий, 1970 

]
[
4
AuBr
 
35.5 (36.9) 
Плоский квадрат 
Пещевицкий, 1970  

]
)
(
[
4
SCN
Au
 
42 (47.8) 
Плоский квадрат 
Sillen, 1964, 
Пещевицкий, 1970, 
Инцеди, 1979 

 В дальнейшем имеют место  различия в величинах констант устойчивости 
комплексов золота, что связано с использованием  различных литературных данных. 

Таким образом, диспропорционирование золота (I) до золота 
(III) выгодно, когда 

Au
Au
E
0
0
 > 

3
0
0
Au
Au
E
. Вычисленные значения K  
для разных лигандов L равны следующему: 
O
H2
 – 1010; 

Cl  – 5·107;           


Br  – 105; 

SCN  – 2,1.  Для 

CN  значение K согласно оценке Паддефета (1982) составляет примерно 10–25. Диспропорционирование комплекса 
]
[
2
AuL
становится энергетически менее выгодным по мере роста поляризуемости лиганда L. Это явление, вероятно, отчасти обусловлено тем, что золото (I) обладает большим сродством к «мягким» 
поляризуемым лигандам, чем золото (III) (Hancock, 1974; Паддефет, 
1982). Однако следует отметить, что по значениям стандартных электродных потенциалов можно судить только о термодинамической 
возможности реакции. Насколько легко пойдет та или иная реакция 
во многом зависит и от кинетических факторов. 
Процесс окисления золота, переведение его в водный раствор в 
виде комплексных соединений имеет важное практическое значение. 
В последнее время все больше увеличивается доля добычи золота из 
«бедного» сырья, осуществляемая главным образом гидрометаллургическим способом (Шаров, 2001; Habashi, 2005). Этот способ включает в себя два основных процесса: растворение золота и последующее выделение благородного металла из этого раствора, сопровождающееся, как правило,  отделением от сопутствующих золоту металлов. Эффективность этих процессов, а также многие из их особенностей определяются специфическими физико-химическими свойствами 
золота, склонностью его к комплексообразованию с теми или иными 
лигандами. 
 
 
Список литературы 
 
1. Бусев, А. И. Аналитическая химия золота / А. И. Бусев,          
В. М. Иванов. – М. : Наука, 1973. – 263 с.  
2. Инцеди, Я. Применение комплексов в аналитической химии / 
Я. Инцеди. – М. : Мир, 1979. – 376 с. 
3. Масленицкий, И. Н. Металлургия благородных металлов /            
И. Н. Масленицкий, Л. В. Чугаев, В. Ф. Борбат [и др.] – М. : Металлургия, 1987. – 432 с.  
4. Некрасов, Б. В. Основы общей химии / Б. В. Некрасов. – М. : 
Химия, 1973. – Т. 1. – С. 656. 

5. Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. – СПб. : Мир и семья, 2002. – Ч. 1. – С.964.  
6. Паддефет, Р. М. Химия золота / Р. М. Паддефет. – М. : Мир, 
1982. – 259 с. 
7. Пещевицкий, Б. И. Устойчивость комплексных соединений 
золота в водных растворах / Б. И. Пещевицкий, А. М. Еренбург,                  
В. И. Белеванцев [и др.] // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. – 1970. – 
Вып. 4. – С. 75 – 81. 
8. Шаров, Г. Н. Прогнозирование крупных месторождений золота / Г. Н. Шаров, И. В. Демидов //  Золото Сибири: геология, геохимия, технология, экономика. – Красноярск : КНИИГТиМС, 2001. –         
С. 56 – 67. (Тр. 2-го Междунар. Симпозиума). 
9. Baenziger, N. C. Crystal and molecular structure of chloro-bis(triphenylphosphine) gold (I) hemibenzenate / N. C. Baenziger, K. M. Dittemore, J. R. Doyle // J. Inorg. Chem. – 1974. – V. 13. – P. 805–811. 
10. Habashi, F. A short story of hydrometallurgy / F. Habashi // Hydrometallurgy. – 2005. – V. 79. – P. 15–22. 
11. Hancock, R. D. Stabilities of the cyanide complexes of the monovalent group IB metal ions in aqueous solutions / R. D. Hancock,                  
N. P. Finkelstein, A. Evers //  J. Inorg. Nucl. Chem. – 1972. – V. 34. –                
P. 3747–3751. 
12.  Hancock, R. D.  Linear free energy relationships in aqueous 
complex-formation reactions of the 
10
d metal ions / R. D. Hancock,                  
N. P. Finkelstein, A. Evers //  J. Inorg. Nucl. Chem. – 1974. – V. 36. –                
P. 2539–2543. 
13. Marsden, J. O. The chemistry of gold extraction / J. O. Marsden, 
C. L. House.   – Soc. Min., Metallurgy and Exploration inc., 2006. – 651 p. 
14. Sillen, G. Stability constants of metal-ion complexes / G. Sillen // 
J. Chem. Soc. – 1964. – V. 1. – P. 103–137. 
15. Smith, R. M. Critical stability constants / R. M. Smith, A. E. Martell.  – London: Plenum Press, 1989. – V. 5. – P. 259–295. 
16. Sullivan, A. M. Electrochemical study of the gold thiosulfate reduction / A. M. Sullivan, P. A. Kohl //  Electrochem. Soc. – 1997. – V. 144. – 
P. 1686–1690.  
17. Wang, X. H. Electrochemistry in mineral and processing. III /          
X. H. Wang // The Electrochem. Soc. – 1992. – No. 3. – P. 452–477.