Металлургия благородных металлов. Производство благородных металлов

Москва 2022

М ИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра цветных металлов и золота

Р.С. Сельницын 
Е.С. Васильева

МЕТАЛЛУРГИЯ БЛАГОРОДНЫХ 
МЕТАЛЛОВ

Производство благородных металлов

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4626

УДК 669.21/23 
 
С85

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. А.С. Игнатов

Сельницын, Роман Сергеевич.
С85  
Металлургия благородных металлов. Производство бла-
городных металлов : лаб. практикум / Р.С. Сельницын, 
Е.С. Васильева. – Москва : Издательский Дом НИТУ 
«МИСиС», 2022. – 48 с.

Лабораторный практикум содержит пять лабораторных работ, 
при выполнении которых студенты знакомятся не только с хими-
ческими свойствами благородных металлов, но и с важнейшими 
стадиями переработки золотосодержащих руд: цианирование, вы-
деление золота и серебра из цианистых растворов, пробирный ана-
лиз, элюирование. Обучающиеся смогут рассчитать расход реаген-
тов и сравнить результаты расчетов с полученными практическими 
показателями.
Предназначен для студентов, обучающихся по специальности 
22.04.02 «Металлургия».

УДК 669.21/23

 Сельницын Р.С, 
Васильева Е.С., 2022
 НИТУ «МИСиС», 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие .................................................................. 4
Лабораторная работа 1 Химические соединения золота, 
серебра, платины и палладия (2 часа) ................................. 5
Лабораторная работа 2 Выщелачивание золотосодержащей 
руды цианистым раствором с определением расхода  
реагентов (2 + 2 часа) ....................................................... 9
Лабораторная работа 3 Осаждение золота и серебра 
из цианистых растворов цинковой пылью (4 часа) ............. 21
Лабораторная работа 4 Купелирование и разваривание 
золотосеребряного королька (4 часа) .............................. 27
Лабораторная работа 5 Сорбционное цианирование 
золотосодержащей руды с использованием анионита. 
элюирование золота и серебра со смолы растворами 
тиомочевины (4 часа) ..................................................... 39
Библиографический список ............................................ 44
Приложение А Принципиальная технологическая схема 
переработки золотосодержащих руд ................................ 45
Приложение Б Атомные массы некоторых элементов ....... 46
Приложение В Принципиальная технологическая схема 
переработки золотосодержащих руд ................................ 47

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум предназначен для студентов 
специальности 22.04.02 «Металлургия», изучающих курс «Ме-
таллургия благородных металлов. Производство благородных 
металлов».
Лабораторные работы – одна из форм проведения ауди-
торных занятий по дисциплине «Металлургия благородных ме-
таллов. Производство благородных металлов», и их выполнение 
является важнейшим способом формирования у будущих вы-
пускников навыков работы с химическими реактивами и обору-
дованием различного назначения, освоения методик проведения 
экспериментов и обработки экспериментальных результатов.
Содержание практикума соответствует требованиям об-
разовательных стандартов НИТУ «МИСиС». Изучаемый мате-
риал изложен в объеме, достаточном для самостоятельной под-
готовки к выполнению работ без привлечения дополнительной 
литературы.
Занимающаяся в лаборатории группа делится на брига-
ды, каждая бригада получает индивидуальное задание на вы-
полнение лабораторной работы, что позволяет студентам вы-
работать навыки работы в команде. В начале каждого занятия 
преподаватель проводит инструктаж студентов по технике без-
опасности. О получении инструктажа по технике безопасности 
студенты расписываются в специальном журнале. В ходе вы-
полнения лабораторных работ моделируются основные, наи-
более значимые переделы получения благородных металлов.
Допуск студентов к лабораторной работе осуществляет-
ся только при наличии оформленного конспекта лабораторной 
работы и после проверки теоретических знаний по выполняе-
мой лабораторной работе. Студенты, не допущенные к выпол-
нению работы, не участвуют в ее выполнении, а занимаются 
самоподготовкой. Выполнение работы переносится на допол-
нительное занятие.
Защита лабораторной работы осуществляется после ее 
выполнения и строго при наличии оформленного конспекта, со-
держащего все необходимые расчеты, выводы и ответы на кон-
трольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1  
Химические соединения золота, 
серебра, платины и палладия  
(2 часа)

Цель работы – закрепить знания о формах нахождения 
и составе минералов благородных металлов, приобрести навы-
ки минералогического анализа.

1.1 Теоретическое введение

Содержание золота в земной коре ~ 5 мг/т (содержание зо-
лота, в отличие от большинства металлов, в различных продук-
тах измеряется в граммах на тонну (г/т), а не в процентах (%)), 
что в 20 раз меньше, чем серебра и в 200 раз меньше, чем ртути.
Золото в природе встречается только в двух видах: чаще 
в самородном состоянии в виде металлического золота и гораз-
до реже в виде химического соединения с теллуром (аналогом 
серы), называемого теллуридом золота, соединения прочного, 
не растворяющегося даже в цианиде.
Самородное золото находится как в жилах, так и в рос-
сыпях. В жилах коренных месторождений золото частично рас-
сеяно в виде свободных частиц различной величины и формы 
(в каждом месторождении свое распределение золотин но круп-
ности). Жилы в основном кварцевые. Остальное золото ассоци-
ировано с сульфидами, содержащимися в жилах: арсенопирит, 
стибнит, пирит, галенит, цинковая обманка и др. В этих мине-
ралах золото либо рассеяно по всей массе минерала (такие суль-
фиды обычно являются природными сорбентами золота, напри-
мер стибнит сорбирует золото из морской воды), либо в форме 
золотых пленок на поверхности сульфидов. Такое золото назы-
вается связанным золотом.
В россыпях, являющихся продуктом эрозии коренных 
месторождений, золото находится исключительно в свободном 
металлическом состоянии и лишь смешано с песком.
Жильное золото извлекается после предварительного 
дробления и тонкого измельчения руды с помощью механиче-

ских и химических процессов. Такое золото называется руд-
ным. Россыпное золото отделяется от песка простой промыв-
кой золотоносной массы.
Рассеянное свободное золото необходимо концентриро-
вать в богатые продукты путем отсадки, перечистки на концен-
трационных столах (золотая головка), ассоциированное золото 
возможно перевести в концентраты с помощью флотации.
Если золото в месторождении в основном связано с арсе-
нопиритом, руду необходимо подвергать обжигу.
Наряду с химическим составом золотин в гидрометаллур-
гии большое значение имеет их крупность и форма. В рудах основное 
количество золота – мелкое с высокой развитой поверхностью, 
что благоприятствует его выщелачиванию. Неправильная 
форма, крючковатость золотин облегчает их улавливание на ворсистых 
шлюзах. Допустимая максимальная крупность золотин 
ограниченна. Дело в том, что продолжительность выщелачивания 
рассчитана на фракцию с максимальным выходом. Крупные 
золотины не успевают раствориться, поэтому все крупное золото 
должно выделяться отсадкой в замкнутом цикле «мельница – 
классификатор». Значительные трудности вызывает так называемое 
золото в рубашке – золотины, покрытые слоем оксида 
железа, который препятствует доступу растворителя при выщелачивании.

Из серебряных руд добывается всего 20 % серебра, остальная 
часть извлекается при комплексной переработке руд цветных 
металлов: свинцово-цинковых, медных, золотых, оловянистых 
и др. Серебро, в отличие от золота, чаще всего встречается 
в рудах в виде минералов (химических соединений), в основном 
в виде аргентита Аg2S. Основные минералы серебра: роговое серебро (
кераргирит) AgCl (окисленные руды), теллурид серебра 
(гессит) Аg2Те, двойные сульфиды (прустит 3Ag2S⋅As2S3, пираргирит 
3Ag2S⋅Sb2S3 и др.). Содержание серебра в серебряных 
рудах примерно на порядок выше содержания золота в золотосодержащих 
рудах.
В золотых рудах серебро находится в виде золотосеребряных 
сплавов (самородное золото), например минерал электрум, 
содержащий 50 % серебра, или в виде перечисленных выше минералов.

Так как серебро в виде минералов при измельчении руд 
до конца не раскрывается, то извлечение серебра всегда меньше 
извлечения золота. В остальном серебро ведет себя при переработке 
золотосодержащих руд так же, как и золото.
Самородное серебро, встречающееся в некоторых серебряных 
рудах, содержащих свинец, отличается от самородного 
золота. Кристаллы очень редки и встречаются в виде дендритов, 
тонких неправильных пластин, листочков, волосовидных 
и проволочных форм.
Особенностью золота также является крайняя степень 
рассеянности его в месторождениях. При этом сохраняется градация 
добываемой руды на три группы: кондиционная руда, 
забалансовая руда и пустая порода. Кондиционной рудой называется 
руда, содержание золота в которой соответствует конди-
ции, т.е. содержанию золота, при котором переработка руд эко-
номически выгодна (по стоимости золота на мировом рынке). 
Забалансовые руды – это руды, содержание золота в которых, 
естественно, ниже кондиции.

1.2 Аппаратура и материалы

При выполнении лабораторной работы требуются бино-
кулярная лупа, микроскоп, образцы минералов, руд и концен-
тратов золота и серебра.

1.3 Порядок выполнения работы 
и указания по технике безопасности

При проведении лабораторной работы группа студентов 
делится на бригады. Каждая бригада последовательно изучает:
1) визуально образцы вмещающих пород;
2) с помощью бинарной лупы образцы руд и концентра-
тов золота и серебра;
3) под микроскопом в отраженном свете шлифы некото-
рых минералов, указанных преподавателем, выполняет рисунок 
шлифа в лабораторном журнале и измерение размера золотин.
При изучении образцов необходимо обратить внимание 
на название минерала, характеристику вмещающей породы и 
характер включений благородных металлов.

1.4 Требования к отчету

В отчете должны быть приведены характеристики из-
учаемых образцов, сырьевой базы благородных металлов, ме-
тодики проведения наблюдений и измерений.

Контрольные вопросы

1 Какие типы месторождений характерны для золота, 
серебра и металлов платиновой группы?
2 С какими минералами наиболее часто ассоциировано 
золото?
3 Приведите формулы минералов золота и серебра.
4 Назовите основные страны – производители золота и 
серебра.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2  
Выщелачивание золотосодержащей 
руды цианистым раствором 
с определением расхода реагентов 
(2 + 2 часа)

Цель работы – приобрести навыки экспресс-анализа ци-
анистых растворов и закрепить знания по цианированию золо-
тосодержащих руд, научиться анализировать полученные ре-
зультаты.

2.1 Теоретическое введение

2.1.1 Методы извлечения золота

Основным методом извлечения мелкого золота из руд яв-
ляется процесс цианирования, сущность которого состоит в вы-
щелачивании с помощью разбавленных растворов цианистых 
солей щелочных и щелочноземельных металлов (NaCN, KCN, 
Ca(CN)2) (Приложение А) по реакции (2.1):

 
2Au + 4CN– + 2H2O + O2 = 2Au(CN)2
– + 2OH– + H2O2. 
(2.1)

Образующийся пероксид водорода частично может рас-
ходоваться на дальнейшее окисление золота (2.2):

 
2Au + 4CN– + H2O2 = 2Au(CN)2
– + 2OH–, 
(2.2)

а частично разлагается (2.3):

 
H2O2 = 2H2O + O2. 
(2.3)

Из-за высокого сродства золота к электрону для его перевода 
в ион Au+ требуется высокий окислительный потенциал 
(р. 2.4):

 
Au → Au+ + e; Eo = +1,68 B. 
(2.4)

Как известно из уравнения Нернста, потенциал металла 
в растворе зависит от активности ионов этого металла (2.5):

E = Eo + RT/nF lnαn
Me
+; 
(2.5)

Для золота (р. 2.6):

 
E = 1,68 + 0,59lgα+
Au. 
(2.6)

Таким образом, окислительный потенциал золота можно 
снизить, уменьшая активность ионов Au+ в растворе. В присутствии 
ионов CN– золото образует прочный комплекс Au(CN)2
–, 
константа диссоциации которого характеризуется весьма малой 
величиной (K = 2,6⋅10–38), что резко уменьшает активность 
иона Au+ и снижает потенциал золота.
Стандартный потенциал реакции Au + 2CN– → Au(CN)2
– + e 
(при α–
Au(CN)2 = 1 и α–
CN = 1) равен 0,54 В.
Следовательно, окислительный потенциал золота в цианистых 
растворах резко снижается и окисление его технически 
доступными окислителями становится возможным.
Цианиды щелочных и щелочноземельных металлов, применяемые 
для выщелачивания золота из руд, являются солями 
слабой синильной кислоты HCN и сильных оснований (NaOH, 
Ca(OH)2 и т.п.), поэтому при растворении в воде они подвергаются 
гидролизу с образованием летучей синильной кислоты и ионов 
гидроксила (2.7):

 
CN– + H2O = OH– + HCN↑. 
(2.7)

Гидролиз цианистых растворов – нежелательное явление, 
так как приводит к значительным потерям цианида и отравлению 
окружающей среды сильно ядовитой синильной кислотой.
Для подавления гидролиза в цианистые растворы необходимо 
добавлять щелочь. Так, при концентрации цианида 
0,016 % в растворе его гидролиз составляет 10 % без щелочи, 
а при концентрации щелочи 0,008 % – 1,22 %.
Большое влияние на скорость растворения золота оказывает 
присутствие кислорода в растворе. Кислород участвует 
в химической реакции растворения золота, являясь деполяризатором 
катода. В процессах выделения золота из растворов 
наличие кислорода, наоборот, оказывается вредным. При нормальных 
условиях растворимость кислорода в воде составляет 

8,2 мг/дм3, а в реальных цианистых растворах снижается до 
4–6 мг/дм3. Поэтому выщелачивание ведут при интенсивном 
перемешивании, насыщая раствор воздухом.
Совместно с серебром и золотом растворяются такие металлы, 
как железо, цинк, мышьяк, сурьма, медь и их различные 
соединения. Поэтому при расчете необходимого количества 
цианида следует учитывать его расход и на сопутствующие металлы 
и соединения.

2.1.2 Соединения железа

Из сульфидных минералов железа (колчеданов) слабо 
взаимодействуют с цианистыми растворами крупнокристаллические 
разновидности пирита, а окисленные минералы практически 
не взаимодействуют. Из остальных минералов железа 
активно реагируют с цианидами мелкокристаллические разновидности 
пирита, марказит (FeS2) и пирротин (FeS). Пирротин 
растворяется в щелочи (2.8):

 
FeS + 2OH– → Fe(OH)2 + S2–. 
(2.8)

Образующийся сульфид-ион вступает в реакцию с цианид-
ионами (2.9):

 
S2– + CN– + 1/2O2 + H2O → SCN– + 2OH–. 
(2.9)

Эта реакция вредна вследствие повышенного расхода и 
цианида, и кислорода. Образующиеся в результате реакции роданид-
ионы (в отличие от цианид-ионов) золото не растворяют.
Пирротин может непосредственно реагировать с цианид-
ионами (2.10):

 
FeS + 7CN– + 1/2O2 + H2O → Fe(CN)6
4– + SCN– + 2OH–. (2.10)

2.1.3 Соединения меди

В отличие от железа все минералы меди (окисленные и 
сульфидные) активно взаимодействуют с цианистыми растворами (
за исключением хризоколлы (CuSiO3) и халькопирита 
(CuFeS2)), образуя комплексный анион Cu(CN)3
2– (2.11) – (2.14):