КИНЕТИКА РАСТВОРЕНИЯ ЗОЛОТА В ВОДНОЙ СИСТЕМЕ ТИОМОЧЕВИНА–ТИОСУЛЬФАТ С ОКИСЛИТЕЛЕМ Fe(III)ЭДТА
Аннотация
Исследованы кинетические закономерности растворения золота при окислении в водных растворах, содержащих тиомочевину и тиосульфат натрия. В качестве окислителя использовали комплекс железа (III) с этилендиаминтетраацетатом. Тиомочевина и ионы тиосульфата являются лигандами в реакциях комплексообразования с золотом. Особенностью данной системы реагентов является возможность образования как монолигандных, так и гетеролигандных комплексов Au(I), а также возможность регенерации окислителя – комплекса железа с ЭДТА кислородом воздуха. Методом вращающегося диска исследовано влияние состава смешанного растворителя на кинетические характеристики и механизм реакции. Определено влияние величины рН на стабильность тиосульфата и скорость растворения золота. Показано, что применение разнородных комплексантов сопровождается синергетическим увеличением скорости растворения, связанное с повышенной прочностью образующихся гетеролигандных комплексов. Изучено влияние гидродинамических условий на кинетику растворения: установлен диффузионный режим процесса, экспериментальная энергия активации – 28,1 кДж/моль. Диффузионное лимитирование обусловлено медленным отводом продуктов реакции – соединений Au(I) от поверхности твердой фазы. Образование более прочных, чем гомолигандные, гетеролигандных комплексов золота приводит к росту их концентрации у поверхности металла, что вызывает увеличение скорости диффузии комплексных ионов металла в раствор. Отмечено образование пленки твердых продуктов реакции на поверхности золота. Для ее идентификации получены ИК-спектры отражения полированной поверхности золота после травления в изученной системе. На спектрах наблюдается сильная полоса поглощения в области 808–762 см-1. Поглощение в этой области связано с валентными симметричными колебаниями связи группы –С=S адсорбированных или химически связанных с поверхностью молекул тиомочевины и продуктов ее окисления. В зависимости от состава раствора и температуры происходит смещение максимума пика, а также изменяется его интенсивность.
Литература
Perera W.N., Senanayake G., Nicol M.J. Interaction of gold(I) with thiosulfate–sulfite mixed ligand systems. Inorg. Chim. Acta. 2005. V. 358. P. 2183–2190. DOI: 10.1016/j.ica.2004.09.058.
Bekturganov N.S., Gogol D.B., Bisengaliyeva M.R., Mukusheva A.S., Koizhanova A.K., Osipovskaya L.L. Thermodynamic properties calculation of mixed gold and sil-ver complexes. Zhurn. Neorg. Khim. 2014. V. 59. N 4. P. 492–499 (in Russian).
Yang X., Moats M.S., Miller J.D., Wang X., Shi X., Xu H. Thiourea-thiocyanate leaching system for gold. Hydro-metallurgy. 2011. V. 106. N 1–2. P. 58-63. DOI: 10.1016/j.hydromet.2010.11.018.
Chursanov Yu.V., Lutsik V.I., Starovoytov A.V., Pot-ashnikov Yu.M. The kinetics of gold oxidative dissolution by thiourea-thiocyanate system. Vestn. TvGU. Ser. Khimiya. 2015. N 2. P. 52-60 (in Russian).
Zhang J., Shen S., Cheng Y., Lan H., Hu X., Wang F. Dual lixiviant leaching process for extraction and recovery of gold from ores at room temperature. Hydrometallurgy. 2014. V. 144–145. P. 114–123. DOI: 10.1016/j.hydromet.2014.02.001.
Yang X., Moats M.S., Miller J.D. Gold dissolution in acid-ic thiourea and thiocyanate solutions. Electrochim. Acta. 2010. V. 55. P. 3643–3649. DOI: 10.1016/j.electacta.2010.01.105.
Li J., Safarzadeh M.S., Moats M.S., Miller J.D., LeVier K.M., Dietrich M., Wan R.Y. Thiocyanate hydrometallurgy for the recovery of gold. Part II: The leaching kinetics. Hy-drometallurgy. 2012. V. 113–114. P. 10–18. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.11.007.
Chandra I., Jeffrey M.I. A fundamental study of ferric oxalate dissolving gold in thiosulfate solutions. Hydrometal-lurgy. 2005. V. 77. P. 191-201. DOI: 10.1016/j.hydromet.2004.12.002.
Chandra I., Jeffrey M.I. An electrochemical study of the effect of additives and electrolyte on the dissolution of gold in thiosulfate solutions. Hydrometallurgy. 2004. V. 73. P. 305-312. DOI: 10.1016/j.hydromet.2003.12.002.
Heath J.A., Jeffrey M.I., Zhang H.G., Rumball J.A. An-aerobic thiosulfate leaching: Development of in situ gold leaching systems. Miner. Eng. 2008. V. 21. P. 424-433. DOI: 10.1016/j.mineng.2007.12.006.
Senanayake G. Gold leaching by copper(II) in ammoniacal thiosulphate solutions in the presence of additives. Part I: A review of the effect of hard–soft and Lewis acid-base proper-ties and interactions of ions. Hydrometallurgy. 2012. V. 115–116. P. 1–20. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.11.011.
Zelinsky A.G., Novgorodtseva O.N. Effect of thiourea on the rate of anodic processes at gold and graphite electrodes in thiosulfate solutions. Electrochim. Acta. 2013. V. 109. P. 482–488. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.07.103.
Baron J.Y., Mirza J., Nicol E.A., Smith S.R., Leitch J.J., Choi Y., Lipkowski J. SERS and electrochemical studies of the gold–electrolyte interface under thiosulfate based leaching conditions. Electrochim. Acta. 2013. V. 111. N 4. P. 390–399. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.07.195.
Deutsch J.L., Dreisinger D.B. Silver sulfide leaching with thiosulfate in the presence of additives. Part II: Ferric com-plexes and the application to silver sulfide ore. Hydrometal-lurgy. 2013. V. 137. P. 165-172. DOI: 10.1016/j.hydromet.2013.03.013.
Krasil'nikova Yu.A., Chursanov Yu.V., Starovoytov A.V., Lutsik V.I. Photometric determination of gold with thioketone Michler and pre-allocated by co-precipitation with tellurium. Vestn. TvGU. Ser. Khimiya. 2016. N 3. P. 76-81 (in Russian).
Shimizu K., Hutcheson R., Engelmann M.D., Cheng I.F. Cyclic voltammetric and aqueous equilibria model study of the pH dependant iron(II/III)ethylenediamminetetraacetate complex reduction potential. J. Electroanalyt. Chem. 2007. V. 603. P. 44-50. DOI: 10.1016/j.jelechem.2007.01.027.
Dyatlova N.M., Temkina V.Ya., Popov K.I. Chelators and metals complexonates. M.: Khimiya. 1988. 544 p. (in Rus-sian).
Levich V.G. Physico-chemical hydrodynamics. M.: Fizmat-giz. 1959. 699 p. (in Russian).
Chursanov Yu.V., Gamayunova E.Yu., Kakovsky I.A. Dissolution of gold in acid solutions of thiocyanates. Izv. AN SSSR. Metals. 1993. N 4. P. 54-58 (in Russian).
Li J., Miller J.D. Reaction kinetics of gold dissolution in acid thiourea solution using ferric sulfate as oxidant. Hydro-metallurgy. 2007. V. 89. N 3–4. P. 279-288. DOI: 10.1016/j.hydromet.2007.07.015.
Li J., Miller J.D. Reaction kinetics for gold dissolution in acid thiourea solution using formamidine disulfide as oxi-dant. Hydrometallurgy. 2002. V. 63. P. 215–223. DOI: 10.1016/S0304-386X(01)00212-2.
