Металлургия благородных металлов

Москва  2021

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. Кондратьева

МЕТАЛЛУРГИЯ  
БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4399

УДК 669.21/.23 
 
С-85

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

Сельницын Р.С.
С-85  
Металлургия благородных металлов: лаб. практи-
кум / Р.С. Сельницын, Е.С. Кондратьева. – М. : Изд. 
Дом НИТУ «МИСиС», 2021. – 44 с.

Лабораторный практикум по курсу «Металлургия благород-
ных металлов» содержит три лабораторные работы, при выпол-
нении которых студенты знакомятся не только с химическими 
свойствами благородных металлов, но и с важнейшими стадиями 
переработки золотосодержащих руд, такими как цианирование, 
выделение золота и серебра из цианистых растворов. Обучающие-
ся смогут рассчитать расход реагентов и сравнить полученные ре-
зультаты с полученными практическими показателями.
Предназначен для студентов, обучающихся по специальности 
22.03.02 «Металлургия».

УДК 669.21/.23 

 Сельницын Р.С, 
Кондратьева Е.С., 2021
 НИТУ «МИСиС», 2021

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Лабораторная работа 1. Химические соединения золота, 
серебра, платины и палладия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Лабораторная работа 2. Выщелачивание  
золотосодержащей руды цианистым раствором  
с определением расхода реагентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Лабораторная работа 3. Осаждение золота и серебра 
из цианистых растворов цинковой пылью . . . . . . . . . . . . . . . 34

Приложение А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Приложение Б  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Приложение В  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум предназначен для студентов спе-
циальности 22.03.02 «Металлургия», изучающих курс «Ме-
таллургия благородных металлов».
Выполнение лабораторных работ – одна из форм проведе-
ния аудиторных занятий по дисциплине «Металлургия благородных 
металлов», и его выполнение является важнейшим 
способом формирования у будущих выпускников навыков работы 
с химическими реактивами и оборудованием различного 
назначения, освоения методик проведения экспериментов и 
обработки экспериментальных результатов.
Содержание практикума соответствует требованиям образовательных 
стандартов НИТУ «МИСиС». Изучаемый материал 
изложен в пособии в объеме, достаточном для самостоятельной 
подготовки к выполнению работ без привлечения дополнительной 
литературы. Для более глубокого изучения в каждой лабораторной 
работе приводится список рекомендуемой литературы.
В ходе выполнения лабораторных работ моделируются основные, 
наиболее значимые переделы получения благородных 
металлов.
Занимающаяся в лаборатории группа делится на бригады, 
каждая бригада получает индивидуальное задание на выполнение 
лабораторной работы, что позволяет студентам выработать 
навыки работы в команде. 
В начале каждого занятия преподаватель проводит инструктаж 
студентов по технике безопасности. О получении инструктажа 
по технике безопасности студенты расписываются 
в специальном журнале. 
Допуск студентов к лабораторной работе осуществляется толь-
ко при наличии оформленного конспекта лабораторной работы и 
после проверки теоретических знаний по выполняемой лабора-
торной работе. Студенты, не допущенные к выполнению работы, 
не участвуют в ее выполнении, а занимаются самоподготовкой. 
Выполнение работы переносится на дополнительное занятие.
Защита лабораторной работы осуществляется после ее вы-
полнения 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 
(4 часа)

1.1. Теоретическая часть

Золото и серебро, платина и палладий обладают малой ре-
акционной способностью. Они слабо взаимодействуют с кисло-
тами и почти не взаимодействуют со щелочами.
Ознакомимся с основными свойствами благородных метал-
лов, с которыми мы встречаемся при металлургической пере-
работке руд.

Серебро – белый, блестящий, мягкий и ковкий металл 
(tпл = 961 °С), обладает высокой электро- и теплопроводно-
стью. Серебро менее реакционноспособно, чем медь, и раство-
ряется в окисляющих кислотах и растворах цианидов в при-
сутствии кислорода и пероксида водорода.
Исходным соединением для изучения реакций серебра слу-
жит азотнокислое серебро, которое образуется при растворе-
нии металлического серебра в азотной кислоте при нагрева-
нии по реакции (1.1)

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

Азотнокислое серебро хорошо растворимо в воде и спирте, 
плавится при 200 °С и разлагается при 450 °С. Ядовито! Под 
действием света, а также при соприкосновении с органически-
ми веществами разлагается с выделением черного мелкозер-
нистого металлического серебра. Поэтому в лабораторных ус-
ловиях ее хранят в темноте в темных бутылках.
Галоидные кислоты и щелочные галоиды разлагают AgNO3 
в растворе с образованием галоидных солей серебра: хлорид 
серебра – белого цвета, бромид серебра – желтовато-белого 
цвета, иодид серебра – желтого цвета (1.2):

 
AgNO3 + NaI = AgI↓ + NaNO3. 
(1.2)

Хлористое серебро (AgCl) легко растворяется в аммиаке 
(NH3 – бесцветный газ с резким запахом) вследствие образова-
ния комплекса, в концентрированной соляной кислоте, креп-
ком растворе поваренной соли (NaCl), цианистом калии (KCN), 
гипосульфите (Na2S2O3), роданистом аммонии (NH4SCN – тио-
цианат аммония), расплавленных свинце и цинке (1.3–1.5):

 
AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O; 
(1.3)

 
AgCl + HCl = H(AgCl2); 
(1.4)

 
AgCl + 2KCN = K[Ag(CN2)] + KCl. 
(1.5)

AgBr и AgI – трудно растворимы в аммиаке. Йодистое се-
ребро растворяется в концентрированном растворе KI (1.6) и 
с образованием соответствующего комплекса в гипосульфите 
(1.7):

 
AgI + 2KI = K2(AgI3); 
(1.6)

 
AgI + Na2S2O3 = NaAgS2O3 + NaI. 
(1.7)

Свойство галоидных соединений серебра растворяться в ги-
посульфите используется в фотографии при фиксации негати-
ва (удаление с негатива избытка непрореагировавшего галоид-
но-серебряного покрытия).

Золото – мягкий желтый металл (tпл = 1063 °С). Из всех 
элементов оно обладает самой большой текучестью и ков-
костью. Инертно, не взаимодействует ни с кислородом, ни 
с серой, но легко реагирует с галогенидами. Au растворяется 
в растворах цианидов в присутствии кислорода или других 
окислителей.
Исходным соединением для изучения реакций золота явля-
ется раствор хлорного золота, который можно получить тремя 
способами:
1) при нагревании золота в струе хлора при температуре 
около 200 °С по реакции (1.8):

 
2Au + 3Cl2 = 2AuCl3; 
(1.8)

2) действием на золото хлорных соединений других метал-
лов (1.9 и 1.10):

Au + 3FeCl3 ↔ AuCl3 + 3FeCl2; 
(1.9)

 
Au + 3CuCl2 ↔ AuCl3 + 3CuCl; 
(1.10)

2) растворением металлического золота на холоде или при 
небольшом нагревании в царской водке (смесь концентриро-
ванных азотной и соляной кислот, взятых в соотношении 1:3 
по объему) по реакции (1.11)

 
Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + 2H2O + NO↑. 
(1.11)

Выделяющийся оксид азота (II) на воздухе переходит в бу-
рые тяжелые пары (1.12):

 
NO + 1/2O2 = NO2↑. 
(1.12)

Если из раствора отогнать азотную кислоту, то получим зо-
лотохлористоводородную кислоту HAuCl4·4H2O, представляю-
щую собой светло-желтые длинные иглы, которые получаются 
упариванием солянокислого раствора в фарфоровой чашечке 
на водяной бане. В сухом воздухе отщепляется одна молекула 
H2O. 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 HCl и пре-
вращается в хлорное золото.
Хлорное золото AuCl3 существует как в безводной форме, 
так и в виде оранжево-красных кристаллов AuCl3·2H2O, рас-
творяющихся в воде с образованием комплексной кислоты 
H2AuCl3O (оксотрихлорозолото (III) кислота).
При умеренном нагревании безводного хлорида золота 
(до 185 °С) образуется хлористое золото и выделяется свобод-
ный хлор по реакции (1.13)

 
AuCl3 = AuCl + Cl2↑. 
(1.13)

При нагревании кристаллов гидрата AuCl3 · 2H2O сначала 
выделяется гидратная вода, а затем разлагается хлорное золо-
то по реакции (1.14)

 
AuCl3 · 2H2O = AuCl + 2HCl + H2O2. 
(1.14)

Хлористое золото AuCl представляет собой кристалличе-
ский порошок лимонно-желтого цвета, нерастворимый в воде 
и растворимый в гидрате оксида аммония и соляной кислоте. 
При растворении его в соляной кислоте образуется комплекс-
ная кислота HAuCl2. Вода медленно разлагает хлористое золо-
то по реакции (1.15)

 
3AuCl = 2Au + AuCl3. 
(1.15)

При нагревании до 220–300 °С хлористое золото может 
быть восстановлено до металлического по реакции (1.16)

 
2AuCl = 2Au + Cl2↑. 
(1.16)

Реакции восстановления золота

Для проведения реакций восстановления золота удобно 
пользоваться растворами хлорного золота весьма небольших 
концентраций, (0,1–0,5%). В качестве восстановителей мо-
гут быть использованы сернокислое закисное железо (FeSO4), 
сернистый ангидрид (SO2), сероводород (H2S), гидразин (диа-
мид – N2H4, бесцветная, сильно гигроскопичная жидкость с не-
приятным запахом), смесь глицерина и соды (C3H8O3 + Na2CO3), 
хлористое олово (SnCl2), свинец, сера, фосфор, формалин (во-
дный раствор – метаналь), мышьяк, углерод, цинк и др. Выпа-
дающий при этом осадок золота состоит из коллоидных частиц 
(клеевидные), которые вследствие малых размеров расчленяют 
луч света и избирательно отклоняют значительную часть пада-
ющих на них лучей; в то же время они избирательно поглощают 
часть световых лучей. Это ведет к явлению дихроизма, которое 
состоит в том, что в проходящем свете раствор с восстановлен-
ным в нем золотом имеет синеватую или зеленоватую окраску, 
а в отраженном свете – коричневую. Оттенки в окрасках зави-
сят от размеров частиц, расстояния между ними (концентрации 
раствора), от их формы и др. Считается, что цвет растворов кол-
лоидного золота и размеры частиц золота (в миллимикронах) 
находятся в следующей зависимости (табл. 1.1).
Опыты по восстановлению золота удобно вести в пробирках 
с небольшими объемами раствора хлорного золота (2–3 мл). 
При этом необходимо помнить следующее.

Таблица 1.1
Зависимость цвета растворов коллоидного золота  
и размера частиц золота

Цвет коллоидного золота
Размер частиц золота, ммк

Розовый
6–10

Ярко-красный
10–17

Фиолетово-красный
23–47

Синеватый
~100

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.

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 излишнего количества 
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. 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 веществами следует 
работать под тягой. Выполняя эксперименты, необходимо 
пользоваться растворами нужной концентрации. Выполнять 
работу 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 
воду или разбавленные растворы в кислоту! При нагревании 
растворов пробирку следует держать щипцами, причем открытая 
часть пробирки должна быть направлена от себя.

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%). Ча-

шечку 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 кис-
лоты HAuCl4 лимонно-желтого цвета.

AuCl3 → H[AuCl4] при Т = 50–60 °С.

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 песча-
ной бане до сиропообразного состояния. Затем, взяв чашку ла-
бораторными щипцами и повертывая ее, распределить раствор 
равномерным слоем по стенкам чашки, стараясь при одновре-
менном нагревании на бане закрепить его на отдельных участ-
ках 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 на-
чинается выделение хлора и появляется желтый осадок хло-
ристого золота.
При дополнительном нагреве данный осадок может быть 
разложен до получения металлического золота. Хлористое зо-
лото восстановится до металлического с получением слоя губ-
чатого золота шоколадного цвета. 
Таким образом, в результате опыта образуются три после-
довательных слоя золота: хлорного, хлористого и губчатого.
AuCl3 → T (песч. баня) – AuCl3 (темно-красное) → T (горел-
ка) – AuCl↓ (желтый) + Cl2 → T Au (шоколадный).

Губчатое золото – это полученный электролизом золотой 
порошок, частицы которого спекаются между собой или агло-