Металлургия благородных металлов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 734 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет 

МИСиС 

Кафедра металлургии цветных, редких и благородных 
металлов 

Л.С. Стрижко 
СМ. Урусова 
Г. Г. Божко 

Металлургия благородных 
металлов 

Л а б о р а т о р н ы й практикум 

Допущено учебно-методическим объединением по 
образованию в области металлургии в качестве учебного 
пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по специальности Металлургия цветных 
металлов 

Москва Издательство ´УЧЕБАª 2006 

УДК 669.21/23 
C85 

Рецензент 
д-р техн. наук, проф. В.А. Бочаров 

Стрижко Л.С., Урусова С.М., Божко Г.Г. 
C85 
Металлургия благородных металлов: Лаб. практикум. – 
М.: МИСиС, 2006. – 53 с. 

Лабораторный практикум по курсу «Металлургия благородных металлов» содержит шесть лабораторных работ и практически охватывает все разделы курса, содержит химические свойства, сырьевые материалы и промродукты металлургического производства. При выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с важнейшими стадиями переработки золотосодержащих руд: рудоподготовки, цианирования, выделения золота и серебра из 
цианистых растворов, плавки и купелирования. Студентам предоставляется 
возможность предложить свою технологию переработки различных руд, рассчитать расход реагентов и сравнить полученные результаты с полученными 
практически показателями. 

Предназначен для студентов, обучающихся по специальности 150102 (1102) 
«Металлургия цветных металлов». 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (технологический 
университет) (МИСиС), 2006 

СОДЕРЖАНИЕ 

Лабораторная работа 1. Химические соединения золота, серебра, 

платины и палладия 
4 

Лабораторная работа 2. Изучение форм нахождения самородного 

золота в рудах 
17 

Лабораторная работа 3. Выщелачивание золотосодержащей руды 

цианистым раствором с определением 
расхода реагентов 
22 

Лабораторная работа 4. Осаждение золота и серебра из цианистых 

растворов цинковой пылью 
34 

Лабораторная работа 5. Купелирование и разваривание 

золотосеребряного королька 
39 

Лабораторная работа 6. Сорбционное цианирование 

золотосодержащей руды с использованием 
анионита АМ-2Б. Элюирование золота и 
серебра со смолы АМ-2Б растворами 
тиомочевины 
44 

Приложения 
50 

3 

Лабораторная работа 1 

ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ЗОЛОТА, СЕРЕБРА, 
ПЛАТИНЫ И ПАЛЛАДИЯ 

(4 часа) 

1.1. Теоретическая часть 

Серебро и золото, платина и палладий малореакционно способны. 
Они слабо взаимодействуют с кислотами, почти не взаимодействуют 
с щелочами. 

Ознакомимся с основными свойствами благородных металлов, с 
которыми мы встречаемся при металлургической переработке руд. 

Серебро – белый, блестящий, мягкий и ковкий металл (tпл = 961 °С), 
обладающий высокой электро- и теплопроводностью. Серебро менее 
реакционноспособно, чем медь. Металл растворяется в окисляющих 
кислотах и в растворах цианидов в присутствии кислорода или переоксида водорода. 

Исходным соединением для изучения реакций серебра служит 
азотнокислое серебро, получаемое растворением металлического серебра в азотной кислоте при нагревании по реакции 

3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + 2H2O + NO. 
(1.1) 

Азотнокислое серебро очень хорошо растворимо в воде и спирте, 
плавится при 200 °С и разлагается при 450 °С. Ядовито. Под действием света, а также при соприкосновении с органическими веществами разлагается с выделением черного мелкозернистого металлического серебра. 

Галоидные кислоты и щелочные галоиды разлагают AgNO3 в растворе с образованием галоидных солей серебра: AgCl - белого цвета, 
AgBr -желтовато-белого цвета и AgJ - желтого цвета. 

Хлористое серебро легко растворяется в аммиаке вследствие образования комплекса, в концентрированной соляной кислоте, крепком растворе поваренной соли, цианистом калии, гипосульфите, роданистом аммонии, расплавленных свинце и цинке: 

AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O; 
(1.2) 

AgCl + HCl = H(AgCl2); 
(1.3) 

4 

AgCl + 2КСN + К[Ag(СN)2] + КCl 
(1.4) 

и т.д. 

AgBr и AgJ - трудно растворимы в аммиаке. Иодистое серебро 
растворяется в концентрированном растворе КJ и с образованием 
соответствующего комплекса в гипосульфите: 

AgJ + 2 КJ = К2(AgJ3); 
(1.5) 

AgJ + Nа2S2О3 = NаAgS2О3 + NаJ. 
(1.6) 

Свойство галоидных соединений серебра растворяться в гипосульфите используется в фотографии при фиксации негатива, т.е. удалении с 
него избытка непрореагировавшего галоидно-серебряного покрытия. 

Золото - мягкий желтый металл (t„^ = 1063 °С). Из всех элементов оно обладает самой большой текучестью и ковкостью. По своим 
химическим свойствам золото инертно и не взаимодействует ни с 
кислородом, ни с серой, но легко реагирует с галогенидами. Золото 
растворяется в растворах цианидов в присутствии кислорода или 
других окислителей. 

Исходным соединением для изучения реакций золота является 
раствор хлорного золота. Его можно получить: 

а) при нагревании золота в струе хлора при температуре около 200 °С 
по реакции 

2Au + 3Cl2 = 2AuCl3; 
(1.7) 

б) действием на золото хлорных соединений других металлов 

Au + 3FeCl3 ^ AuCl3 + 3FeCl2; 
(1.8) 

Au + 3CuCl2 ^ AuCl3 + 3CuCl; 
(1.9) 

в) растворением металлического золота на холоде или при небольшом нагревании в царской водке (смесь азотной и соляной кислот, обычно в отношении 3:1) по реакции 

Au + НNО3 + 3НСl = AuCl3 + 2Н2О + NО. 
(110) 

Выделяющийся при растворении золота оксид азота (II) на воздухе переходит в бурые тяжелые пары: 

1 
NО + 
О2 = NО2 
2 

5 

Если из раствора отогнать азотную кислоту, то получим золотохлористоводородную кислоту НАuCl4 4Н2О, представляющую собой 
светло-желтые длинные иглы, легко получающиеся при осторожном 
упаривании солянокислого раствора золота в фарфоровой чашечке 
на водяной бане. В сухом воздухе отщепляется одна молекула Н2О. 
Кроме воды эта кислота растворима в спирте и эфире. 

Золотохлористоводородная кислота очень гигроскопична, и кристаллы ее расплываются на воздухе; при осторожном же нагревании она 
теряет воду, отщепляет молекулу НCl и переходит в хлорное золото. 

Хлорное золото AuCl3 существует как в безводной форме, так и в 
виде оранжево-красных кристаллов AuCl3 2Н2О, растворяющегося в 
воде с образованием комплексной кислоты Н2AuCl3О (оксотрихлорозолото (III) кислота). При умеренном нагревании безводного хлорида 
золота (до 185 °С) образуется хлористое золото и выделяется свободный хлор по реакции 

AuCl3 ^ AuCl + Cl2. 
(111) 

При нагревании кристаллов гидрата AuCl3 2Н2О сначала выделяется гидратная вода, а затем разлагается хлорное золото по реакции 

AuCl3 • 2Н2О -^ AuCl + 2НCl + Н2О2. 
(112) 

Хлористое золото AuCl представляет собой кристаллический порошок лимонно-желтого цвета, нерастворимый в воде и растворимый 
в гидрате оксида аммония и соляной кислоты. При растворении его в 
соляной кислоте образуется комплексная кислота НAuCl2. Вода медленно разлагает хлористое золото по реакции 

3AuCl ^ 2Au + AuCl3. 
(113) 

Нагреванием до 220…300 °С хлористое золото может быть восстановлено до металлического по реакции 

2AuCl^2Au + Cl2. 
(114) 

Реакции восстановления золота 

Для проведения реакций восстановления золота удобно пользоваться растворами хлорного золота весьма небольших концентраций, 
(0,1…0,5%). В качестве восстановителей могут быть использованы 
сернокислое закисное железо, сернистый ангидрид, сероводород, 
гидразин, смесь глицерина и соды, хлористое олово, свинец, сера, 

6 

фосфор, формалин, мышьяк, углерод, цинк и др. Выпадающий при 
этом осадок золота состоит из коллоидных частиц, которые вследствие ничтожно малых размеров расчленяют луч света и избирательно 
отклоняют значительную часть падающих на них лучей; в то же время они избирательно поглощают часть световых лучей. Это ведет к 
явлению так называемого дихроизма, которое состоит в том, что в 
проходящем свете раствор с восстановленным в нем золотом имеет 
синеватую или зеленоватую окраску, а в отраженном свете – коричневую. Оттенки в окрасках зависят от размеров частиц, расстояния 
между ними (концентрации раствора), возможно, от их формы и др. 
Считают, что цвет растворов коллоидного золота и размеры частиц 
золота (в миллимикронах) находятся в следующей зависимости: 

Розовый………………………. 
6…10 

Ярко-красный………………... 
10…17 

Фиолетово-красный…………. 
23…47 

Синеватый……………………. 
100 

Опыты по восстановления золота удобно вести в пробирках с небольшими объемами раствора хлорного золота (2…3 мл). При этом 
необходимо помнить следующее. 

Все использованные растворы следует сливать в специальную 
банку, а пробирки обмывать небольшими порциями царской водки и 
воды. Собранные после опытов растворы золота упариваются, осадок 
растворяется в царской водке и из солянокислого раствора золото 
восстанавливается одним из описанных здесь способов. 

Цианистые соединения золота 

Золото образует два простых цианистых соединения, соответствующих одновалентным и трехвалентным его соединениям; им отвечают два комплексных цианистых соединения. Цианид трехвалентного золота, как и его производные, малоустойчив и редко встречается в практике. Практическое значение в металлургии золота имеют 
только соединения комплексных цианидов одновалентного состава 
типа MeAu(CN)2, где Me может быть K, Na, Ca, NH4, Ag, Zn и др. 

1.2. Цель работы 

Изучение основных химических свойств благородных металлов. 
Ознакомление с методами выделения элементарных элементов и с 
химией комплексных соединений. 

7 

1.3. Аппаратура и материалы 

При выполнении лабораторной работы требуются: штатив с набором реактивов и некоторыми лабораторными принадлежностями – 
промывалка, ванночка и водяная баня, руда, растворы золота и серебра. 

1.4. Порядок выполнения работы 
и указания по технике безопасности 

Выполняются опыты, указанные преподавателем. Опыты с растворами благородных металлов нужно выполнять с особой аккуратностью во избежание расходования излишних количеств дорогих 
реактивов. 

Для проведения реакций следует брать минимальное количество 
раствора благородного металла (от 0,5 до 2,5 мл в пробирку) и прибавлять по каплям раствор-восстановитель до окончания протекания 
реакции. По окончании реакции записать в тетрадь полученные результаты и уравнение реакции. В тех случаях, когда требуется нагревание раствора, пользоваться только водяной баней. 

В лаборатории следует соблюдать правила безопасной работы. 
Нельзя работать с легковоспламеняющимися веществами вблизи горячих предметов. С ядовитыми и дурнопахнущими веществами следует работать под тягой. Выполняя опыты, необходимо пользоваться 
только растворами нужной концентрации. Работать следует на своем 
рабочем месте, не проливая и не рассыпая реактивы. Если это произошло, необходимо поставить в известность лаборанта или преподавателя и быстро протереть стол. Если прольется кислота или щелочь, их необходимо вытирать очень осторожно, чтобы не прожечь 
одежду и не повредить руки. Попавшую на тело кислоту или щелочь 
необходимо быстро смыть струей воды. 

Перед началом работы каждый студент обязан надеть халат. Во 
избежание сильного перегрева при протекании реакции раствор следует добавлять по каплям. Запрещается лить кислоту в воду или в 
разбавленные растворы. При нагревании растворов пробирку следует 
держать щипцами, причем открытая часть пробирки должна быть 
направлена от себя. 

8 

Соединения золота 

Опыт 1. Получение золотохлористоводородной 
кислоты 

(выполняется всей группой) 

В небольшую фарфоровую чашечку диаметром 60 мм налить 
2…3 мл крепкого раствора хлорного золота (3…5%). Чашечку поместить на водяную баню и раствор упаривать при температуре 50…60 °С. 
Под конец упаривания чашечку снять с бани, и, держа в руках, наклонять так, чтобы раствор растекался по стенкам чашечки. При остывании раствора из него будут выделяться кристаллы золотохлористоводородной кислоты HAuCl4 лимонно-желтого цвета. 

Опыт 2. Получение хлорного, хлористого 
и металлического золота из раствора 

(выполняется двумя студентами) 

В фарфоровую чашку диаметром 75 мм налить 5…6 мл 1%-ного 
раствора хлорного золота. Раствор упарить на песчаной бане до сиропообразного состояния. Затем, взяв чашку лабораторными щипцами и 
повертывая ее, распределить раствор равномерным слоем по стенкам 
чашки, стараясь при одновременном нагревании на бане закрепить его 
на отдельных участках чашки. Закончив таким образом упаривание 
раствора, получают темно-красную массу хлорного золота, равномерно распределенную на значительной поверхности чашки. 

Далее чашку очень осторожно, с перерывами равномерно обогревают на 2/3 всей площади чашки, покрытой хлорным золотом, непосредственно над пламенем горелки. При этом начинается выделение 
хлора и появляется желтый осадок хлористого золота. Этот осадок, в 
свою очередь, может быть разложен, если половину площади, занятой хлористым золотом, подвергнуть дополнительному нагреву. 
Хлористое золото восстановится до металлического с получением 
слоя губчатого золота шоколадного цвета. Таким образом, в результате опыта образуются три последовательно полученных слоя: хлорного, хлористого и губчатого золота. 

Опыт 3. Восстановление золота раствором FeSO4 

К раствору хлорного золота прилить несколько капель свежеприготовленного 1%-ного раствора сернокислого закисного железа; выпадает осадок золота, образующийся при реакции 

9 

AuCl3 + 3FeSO4 = Au + FeCl3 + Fe2(SO4)3. 
(1.15) 

Опыт 4. Восстановление золота гидразином 

К раствору хлорного золота прилить несколько капель 10%-ного 
раствора солянокислого гидразина, золото выпадет в виде тонкой 
суспензии, образующейся по реакции 

4AuCl3 + 3(NH2)2 НCl = 4Au + 15НCl + 3N2. 
(1.16) 

Эта реакция очень удобна тем, что продукты реакции восстанавливаемого золота не загрязняют. 

Опыт 5. Восстановление золота 
щавелевой кислотой 

К раствору хлорного золота прилить небольшой объем 1%-ного 
раствора щавелевой кислоты и нагревать до кипения. Выпадает осадок золота, образующийся по реакции 

2AuCl3 + 3H2C2О4 = 2Au + 6НCl + 6CО2. 
(1.17) 

Опыт 6. Восстановление золота сернистым газом 

Через раствор хлорного золота1 пропускается SO2, золото при 
этом нередко восстанавливается в виде очень тонкого металлического слоя, образующего на стенках пробирки золотое зеркало по реакции 

2AuCl3 + 3SO2 + 6H2О = 2Au + 6НCl + 3H2SО4. 
(1.18) 

Опыт 7. Восстановление золота гидрохиноном 

К слабому раствору хлорного золота прилить несколько капель 
1%-ного раствора гидрохинона. Выпадет коллоидный осадок золота, 
образующийся по реакции 

2AuCl3 + 3С6H4(ОН)2 = 2Au + 3С6H4О2 + 6НCl. 
(1.19) 

(
х
и
н
о
н
) 

1 Для получения SO2 собирают прибор, состоящий из колбы, закрываемой пробкой, через которую пропущена трубка делительной воронки и отводная трубка. В 
колбу насыпается Nа2SO3, а через воронку периодически подается серная кислота. 
Процесс идет по реакции: Nа2SO3 + H2SО4 = Nа2SO4 + H2О + SО2. 

10 

Опыт 8. Восстановление золота формалином 

Раствор хлорного золота подщелочить небольшим количеством 
соды (на кончике маленького шпателя) и прилить несколько капель 
2%-ного раствора формалина. Выпадает коллоидный осадок золота. 
Реакция может быть выражена уравнением 

2AuCl3 + 3Nа2СО3 + 3HСОН = 2Au + 6NаCl + 3СО2 + 3HСООН. (1.20) 

Опыт 9. Восстановление золота 
пероксидом водорода 

В щелочном растворе пероксид водорода неустойчив и разлагается уже на холоде с выделением кислорода, действуя как восстановитель на раствор трехвалентного золота по реакции 

2AuCl3 + 3H2О2 + 6NаОH = 2Au + 6NаCl + 6Н2О + 3О2. 
(1.21) 

К раствору хлорного золота прибавить немного щелочи, после чего добавить несколько капель H2О2. Выпадает коллоидный осадок 
металлического золота. При употреблении очень разбавленного раствора хлорного золота металлическое золото может выделиться на 
стенках пробирки в виде тонкого слоя и образовать золотое зеркало. 

Опыт 10. Восстановление золота 
пероксидом натрия 

В водном растворе пероксид натрия энергично разлагается с выделением кислорода, одновременно действуя как восстановитель на 
раствор хлорного золота по реакции 

2AuCl3 + 3Nа2О2 = 2Au + 6NаCl + 3О2. 
(1.22) 

К раствору хлорного золота добавить небольшое количество 
Nа2О2 на кончике маленького шпателя. Реакция сопровождается выделением кислорода с образованием коллоидного осадка золота. 

Кислородные соединения золота 

Кислородные соединения золота являются чрезвычайно неустойчивыми, и обычно получают их косвенным путем. 

11