Arvometallien selektiivinen erottaminen kloridiliuoksista

Työssä tutkittiin jalometallien selektiivistä erottamista kloridiliuoksista synteettisten polymeerihartsien avulla. Laboratoriokokeissa keskityttiin tutkimaan kullan erottamista hydrofiilisen polymetakrylaattipohjaisen adsorbentin avulla. Lähtökohtana oli platinarikaste, joka sisälsi kullan lisäksi platinaa, palladiumia, hopeaa, kuparia, rautaa, vismuttia, seleeniä ja telluuria. Mittauksissa tutkittiin eri metallien ja puolimetallien adsorptiota hartsiin tasapaino-, kinetiikka- ja kolonnikokeilla. Työssä käytettiin myös adsorption simulointiin monikomponenttierotuksen dynaamiseen mallintamiseen tarkoitettua tietokoneohjelmaa, johon tarvittavat parametrit estimoitiin kokeellisen datan avulla. Tasapainokokeet yhtä metallia sisältäneistä liuoksista osoittivat, että hartsi adsorboi tehokkaasti kultaa kaikissa tutkituissa suolahappopitoisuuksissa (1-6 M). Kulta muodostaa hartsiin hyvin adsorboituvia tetrakloroauraatti(III)ioneja, [AuCl4]-, jotka ovat erittäin stabiileja pieniin kloridipitoisuuksiin saakka. Suolahappopitoisuudella oli merkitystä ainoastaan raudan adsorptioon, joka kasvoi huomattavasti suolahappopitoisuuden noustessa johtuen raudan taipumuksesta muodostaa hyvin adsorboituvia [FeCl4]--ioneja väkevissä suolahappopitoisuuksissa. Muiden tutkittujen alkuaineiden adsorptiot jäivät alhaisiksi kaikilla suolahappopitoisuuksilla. Rikasteliuoksella tehdyt tasapainokokeet osoittivat, että adsorptiokapasiteetti kullalle riippuu voimakkaasti muista läsnäolevista komponenteista. Kilpaileva adsorptio kuvattiin Langmuir-Freundlich-isotermillä. Kolonnikokeet osoittivat, että hartsi adsorboi kullan lisäksi hieman myös rautaa ja telluuria, jotka saatiin kuitenkin eluoitua hartsista täysin 5 M suolahappopesulla ja sitä seuraavalla 1 M suolahappopesulla. Tehokkaaksi liuokseksi kullan desorboimiseen osoittautui asetonin ja 1 M suolahapon seos. Kolonnierotuksen eri vaiheet pystyttiin tyydyttävästi kuvaamaan simulointimallilla.

The work deals with selective separation of precious metals from chloride solutions using synthetic polymer resins. In the laboratory tests, a hydrophilic polymethacrylate resin was studied in separation of gold. The gold source was an ore concentrate, which contained platinum, palladium, silver, copper, iron, bismuth, selenium and tellurium as well. Adsorption of different metals and metalloids on the resin was investigated by equilibrium, kinetic and column experiments. A dynamic model for the simulation of multicomponent adsorption was also used. The model parameters were estimated from experimental data. The equilibrium experiments of the individual elements indicated effective adsorption of gold on the resin in all hydrochloric acid concentrations examined (1-6 M). Gold forms well-adsorbable tetrachloroaurate(III)ions, [AuCl4]-, which are very stable even in low concentrated chloride solutions. The effect of hydrochloric acid was significant only in the adsorption of iron. The enhanced adsoption with increasing hydrochloric acid concentration results from the formation of well-adsorbable [FeCl4]- ions in concentrated hydrochloric acid solutions. The other examined elements showed no significant adsorption on the resin. The equilibrium experiments carried out with the ore concentrate solution indicated that the adsorption capacity of gold is highly dependent on the other components present in the solution. In the simulation model, the competitive adsorption was described by means of the Langmuir-Freundlich isotherm. In addition to the strong adsorption of gold on the resin, some adsorption of iron and tellurium was observed from the column runs. Total desorption of adsorbed iron and tellurium was achieved by washing the resin with 5 M hydrochloric acid followed by 1 M hydrochloric acid. A mixture of acetone and 1 M hydrochloric acid was found to be an effective solution for desorption of adsorbed gold. The different steps of the column separation were reasonably well described with the simulation model.