содержание   ..  70  71  72  73  74  75

Амальгамация морской воды, для извлечения золота

Амальгамационный процесс и аппаратура для извлечения из морской воды золота в металлической форме были предложены еще в 1903 г.

Предварительно отфильтрованную морскую воду подавали насосом через трубку на дно конического воронкообразного сосуда, содержащего ртуть и разделенного перфорированными листами на множество секций (рис. 92). После приведения в контакт со ртутью, восходящий поток воды пропускали через сетку для улавливания тонкой пемзованной ртути, затем через перфорированные контактные листы и, наконец, через амальгамационный шлюз, расположенный в верхней части аппарата и предназначенный для полного улав-ливания амальгамированного золота из потока. Амальгаму обрабатывали общепринятыми методами (отжимка, отпарка и плавка).

Аналогичная аппаратура предложена Риттером1 и отличается тем, что тонкая ртуть и содержащееся в ней золото, миновавшие сетку, улавливаются в рифленом устройстве.

Ионная флотация

Как уже отмечалось выше (см. гл. IV), ионная флотация основана на способности некоторых гетерополярных соединений взаимодействовать с ионами тяжелых металлов, и в частности золота, с образованием флотируемого нерастворимого соединения. Наиболее известны в этом направлении работы, применительно к морской воде Себба (ЮАР) 189 J.

Сорбция

Одним из первых сорбентов для извлечения золота из морской воды были опробованы углеродсодержащие материалы. Так, в начале XX века Паркер установил, что вязкие углеродсодержащие материалы, такие как асфальт, битум, минеральная смола и другие имеют сродство к свободному золоту. На этом основании Паркер предложил улавливать тонкодисперсное (или, так называемое, плавучее) золото из морской воды путем избирательного его закрепления на твердых вязких углеродсодержащих постелях, нанесенных на бруски и планки, установленные в потоке. Обеспечение непрерывного контакта свежей воды с вязким материалом должно осуществляться действием приливов и отливов моря [129].

Однако большинство исследователей считает, что из числа углеродсодержащих сорбентов наиболее интересны для сорбции золота из морской воды активированные угли.

Пионеры этого направления — немецкие исследователи Нагель и Баур (1912—1913 гг.), предложили для сорбции золота из морской воды использовать кокс, древесный и животный уголь и некоторые другие адсорбенты. В проведенных экспериментах морскую воду после предварительного осветления с использованием песочного фильтра (для удаления суспензированного материала и желатинистых микроорганизмов) пропускали через фильтрующую постель кокса, угля или другого углеродсодержащего материала по методу свободной перколяции или восходящей фильтрации (рис. 93). Обогащенный адсорбент периодически удаляли и проплавляли.

Для снижения затрат на перекачку морской воды предложено использовать перфорированные контейнеры с постелью адсорбента на борту судна, или береговые чаны с ложным днищем и слоем адсорбента, покрытого проволочной или тканевой сеткой, заполняемые действием приливов.

Параллельно с использованием классического адсорбента (активных углей) проводили исследования с неорганическими сорбентами с сильно развитой поверхностью, типа свежеосажденных гидроокисей (алюминия, железа, силикагеля), коагулированной гидроцеллюлозы и др. В этом случае предложено использовать береговые чаны или специальные подставки, заполненные неорганическим сорбентом и покрытые полностью двойным слоем волокнистого текстильного материала. Подставки погружают в морскую воду на недели, а нередко и месяцы, после чего на них действуют цианистыми растворами для извлечения .адсорбированного золота. Обеззолоченные подставки используют многократно.

При исследовании возможных сорбционных методов было установлено, что в этом процессе предпочтительнее извлекается коллоидное металлическое золото. Поэтому естественно стали искать такой сорбент, который одновременно бы восстанавливал галогенное золото до металлического состояния и создавал свежеобразованную активную поверхность. Исследуя обширный ряд подобных возможных сорбентов, Паркер пришел к выводу, что для наиболее полного извлечения золота из морской воды предпочтителен сульфат двухвалентного железа, оптимальный расход которого составляет 2 кг/т воды.

Впоследствии Паркер получил отдельный патент2 на аппаратурное оформление адсорбционного метода с использованием сульфита двухвалентного железа.

Совмещение процессов восстановления галоидного и адсорбции коллоидного золота наблюдается и в предложениях других исследователей. Так, Бардт рекомендовал обрабатывать морскую воду сульфитным щелоком (отходом производства целлюлозы) в качестве восстановителя с последующим перемешиванием ее со смесью тонко-размолотого угля и распыленного металла (например меди, железа и др.) 3. Осадок, содержащий благородные металлы, сначала сжигали (для удаления углерода), а затем плавили с коллектированием золота в сопутствующем металле.

Подобную же це,ль (восстановление галоидного и полное улавливание коллоидного золота) преследовал Глазунов с сотрудниками (Париж, 1928 г.), предлагая применять в качестве адсорбента для золота, растворенного в морской воде, сульфиды, и в частности, пириты [142].

Эта идея была практически реализована только в 1953 г. Валь-терсом и Стиллменом, пошедшими своим оригинальным путем. По их предложению, сульфидную руду укладывали в кучу за бетонной стенкой, построенной около нижней приливной линии и имеющей закругление к берегу. Во время прилива руда затапливалась водой, а при отливе вода перколировала через руду. Этот цикл повторялся многократно. Через определенное время шлам разложившихся сульфидов, содержащий адсорбированное золото, извлекали во время отлива и плавили. Изобретатели отметили, что осаждение золота сульфидами облегчается при воздействии на морскую воду радиоактивных элементов.

Позднее Стокс показал, что для осаждения золота из морской воды можно применять самые различные сульфидные природные и искусственные материалы, причем весьма эффективен сульфид сурьмы.

Для интенсификации процесса сорбции золота сульфидами, при одновременном устранении затрат на перекачку морской воды, Гер-ник и Стокс предложили специальный аппарат г, называемый в литературе «сурьмяно-сульфидной ловушкой» (так как он был задуман для использования в качестве адсорбента, сульфида сурьмы) или «приливно-энергетической системой». Аппарат этот выполнен в виде перевернутой U-образной трубы, в одном колене которой предусмотрено расширение, в которое между сетками помещают адсорбент (активированный уголь или сульфиды). Через эту трубку протекает морская вода под действием приливного течения или при движении судна, за которым закреплен описываемый аппарат.

На протяжении последних 10—15 лет появился целый ряд патентов, усовершенствующих сорбционное извлечение золота из морской воды с помощью сульфидов металлов 2. Наиболее оригинальная идея и аппаратура в этом направлении изложены американским исследователем Норрисом 3.

Его последнее изобретение основано на использовании свеже-осажденных коллоидов сульфидов металлов, адсорбированных на поверхности прочных органических, синтетических или натуральных волокон. Типичный пример синтезированных органических волокон— полимеризованные акрилнитриловые или винилцианидные волокна. Из натуральных волокон наиболее подходяще Волокно Рами (Китайская крапива). Такие волокна, если их погрузить в тонкую коллоидную суспензию (например, свежеосажденного сульфида цинка, приготовленного смешиванием разбавленных растворов хлористого цинка и сернистого натрия при значении pH приблизительно 6,0), будут активно адсорбировать, значительную часть коллоидных частиц сульфида и прочно удерживать на своей поверхности.

При контакте приготовленных таким образом сорбционных волокон с бедными золотосодержащими растворами (например, морской водой) ионы благородных металлов адсорбируются. Их можно снять с волокон обработкой нагретыми разбавленными растворами цианистого натрия с небольшой добавкой перекиси водорода или гипохлорита натрия с небольшой добавкой соляной кислоты. После элюации адсорбированных ионов волокна можно промыть и повторно неоднократно использовать после предварительной обработки суспензией сульфида цинка. Кроме сульфида цинка в этом процессе могут быть использованы сульфиды железа, марганца, меди, никеля и свинца.

Длительными исследованиями Норриса установлено, что некоторые окисляющие газы, которые часто растворены в большинстве морских вод, могут вредно влиять на применяемые коллекторы и адсорбционные волокна. К числу таких газов относятся кислород, азот и двуокись углерода. Поэтому для достижения наибольшего эффекта предлагаемая аппаратура должна иметь средства непрерывного удаления таких газов из текущей морской воды перед тем, как она войдет в контакт с коллектирующей структурой волокон- Кроме того, из-за сравнительно небольшого количества ионов металлов, которые коллектируются в одной нормальной операции, а также трудоемкости обработки и обращения массы волокна, желательно все операции выполнять непрерывно и автоматически. Все эти факторы были учтены в аппарате, предложенном Норрисом (рис. 94).
 

Особый интерес у исследователей вызывает использование естественных и искусственных ионообменников для извлечения золота и серебра из морской воды.

Приоритет в этом направлении принадлежит Бруку, который в 1953 г. предложил для извлечения серебра из морской воды применять цеолиты железа и марганца

Позднее, в 1964 г., Байер с сотрудниками (ФРГ) создал так называемые хелатные ионообменные смолы, способные извлекать из морской воды до 100% ценных металлов.

Из работ самого последнего времени, посвященных использованию твердых ионообменников для извлечения золота из морской воды, наиболее интересно исследование группы экспериментаторов Компании исследований и развития Гуффа (США).

Для коллектирования благородных металлов предложено использовать воднонерастворимый этиленовый полимер, содержащий висячие карбоксилатные или амидные группы. Один из лучших способов получения указанного полимера — омыление этиленоалкильного акрилатного сополимера или синтезирование сополимера этилена и эфира кислых групп, включающих малеиновую, фумаровую и таконовую кислоты. Детально получение таких сорбентов описано в патенте.

По достижении достаточной степени нагруженности полимерной пленки, сорбированное золото можно извлечь плавкой из золы после сожжения полимера или осадить из растворов от растворения полимеров в каустической соде (едком натре).

Пути использования естественных и искусственных ионообмен-ников в основном те же, что и рассмотренных выше сорбентов, а именно: установка в потоке морской воды, фильтрация через постель в чане, загрузка пористых контейнеров.

Мерро предложил совершенно новый путь использования искусственных ионитов [179] — нанесение их на корпус судна, совершающего свой коммерческий рейс. По прибытии в порт назначения ионообменную смолу можно сдирать с судна и подвергать обработке. Обработка смолы заключается в промывке кислотами и специальными элементами с последующим электролизом элюата, содержащего благородные металлы. Регенерированные смолы можно использовать неоднократно.

Наиболее экономично предложение использовать специальные приспособления, находящиеся в трюме судна и заполненные ионообменными смолами [180]. Здесь предусмотрено, что движение судна вперед заставляет непрерывно протекать морскую воду через сосуд с ионитом. Этот сосуд должен иметь площадь поперечного сечения около 9,5—10 м2, длину 3 м и содержать около 28 м3 смолы. Максимальная скорость протока морской воды при сорбции на смолу должна составлять —0,8 м3 через 1 м2 поверхности в минуту (0,8 м/мин).

При такой скорости потока через сорбционное устройство в сутки пройдет —12 500 т морской воды. При содержании в воде даже

1 мг!т золота в сутки извлечется 12,5 г золота. В течение года непрерывного плавания может быть адсорбировано около 4,5 кг золота на сумму около 5000 долл.

Цементация

Одно из немногочисленных сведений о практическом применении способа цементации золота из морской воды относится к запатентованному в США методу Паркера. В качестве металла-цементатора предложена никелевая пыль. Восстановлением, замещением и адсорбцией можно выделить из морской воды золото, присутствующее как в галогенной, так и элементарной форме.

При проведении цементации перемешиванием никелевого порошка с морской водой можно достигнуть нагруженности его по золоту от 15 до 20% по массе. Нагруженный никелевый порошок удаляют из чана и плавят.

Для осаждения золота из весьма бедных морских вод, Снеминг предложил использовать повышенное сродство золота к теллуру. Установлено, что наиболее целесообразно проводить осаждение аморфным теллуром с весьма развитой реакционной поверхностью. Такой цементатор получается при обработке растворимой соли теллура двуокисью серы. Морская вода фильтруется через неподвижный слой аморфного теллура. Для извлечения высаженного золота обогащенную массу нагревают для возгонки теллура (с последующим его улавливанием), а остаток плавят на золото.