cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2025-1-14-26cvmet-1655Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsИсследование растворения золота в цианистых растворах методами циклической вольтамперометрииInvestigation of gold dissolution in cyanide solutions using cyclic voltammetry methodshttps://orcid.org/0000-0001-5336-6522БарановА. Н.BaranovA. N.

Анатолий Никитич Баранов – д.т.н., профессор кафедры металлургии цветных металлов 

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Anatoly N. Baranov – Dr. Sci. (Eng.), Prof., Department of metallurgy of non-ferrous metals

ЁлшинВ. В.ElshinV. V.

Виктор Владимирович Ёлшин – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой автоматизации и управления

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Viktor V. Elshin – Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Department of automation and control

https://orcid.org/0000-0003-4451-4014КолодинА. А.KolodinA. A.

Алексей Александрович Колодин – ст. преподаватель кафедры автоматизации и управления

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Alexey A. Kolodin – Senior Lecturer, Department of automation and control

https://orcid.org/0009-0003-0872-314XФилипповаЕ. В.FilippovaE. V.

Елена Владимировна Филиппова – к.т.н., доцент, зам. начальника отдела оценок, лицензирования и инспекций объектов ядерного топливного цикла

125993, г. Москва, ул. Таганская, 34, стр. 1

Elena V. Filippova – Cand. Sci. (Eng.), Associate Prof., Deputy Head of the Department of assessments, licensing and inspections of nuclear fuel cycle facilities

Иркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationФедеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзоруРоссияFederal Service for Environmental, Industrial and Nuclear SupervisionRussian Federation2025180320253111426Copyright © Баранов А.Н., Ёлшин В.В., Колодин А.А., Филиппова Е.В., 20252025Баранов А.Н., Ёлшин В.В., Колодин А.А., Филиппова Е.В.Baranov A.N., Elshin V.V., Kolodin A.A., Filippova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1655

Представлены результаты исследования растворения золота в цианистых растворах с применением метода циклической вольтамперометрии. Разработана методика исследования механизма выщелачивания золота в цианистых растворах путем определения зависимости силы тока от потенциала при различных концентрациях цианида натрия и кислорода. Известно, что с повышением электродного потенциала ток растворения золота возрастает до потенциала пассивации, а затем резко снижается в связи с образованием оксидной пленки, и происходит пассивация золота. Установлено, что максимальное значение тока пассивации достигается при концентрациях кислорода и цианида натрия в растворе 7,5 и 300–400 мг/дм3 соответственно. Определены математические зависимости потенциала и тока пассивации от концентраций цианида натрия и кислорода, которые описываются полиномиальными уравнениями с коэффициентами аппроксимации R2 > 0,7. При смене направления поляризации полярность тока меняется, и образуется катодная кривая с максимумом при потенциале депассивации, которая связана с растворением пассивной пленки золота. Потенциал и ток депассивации слабо зависят от концентрации цианида натрия. Циклическая вольт-амперная кривая заканчивается в начальной точке при том же значении тока и потенциала, что свидетельствует об удалении оксидной пленки с поверхности золота. Толщина оксидной пленки установлена расчетными методами с учетом количества пропущенного электричества и составляет 0,007 мкм. Металлографические исследования показали, что толщина пленки этим методом не определяется. Дифрактограмма поверхности золота свидетельствует о том, что образующаяся пассивная пленка после нагрева до температуры 125 °С имеет кристаллохимическую формулу Na0,66Au2,66O4. Показана возможность повышения извлечения золота из упорных руд путем электрохимической обработки щелочи. 

The study presents the results of gold dissolution in cyanide solutions using the cyclic voltammetry method. A methodology was developed to investigate the mechanism of gold leaching in cyanide solutions by determining the relationship between current and potential under varying cyanide and oxygen concentrations. It is known that as the electrode potential increases, the gold dissolution current rises until the passivation potential is reached, after which it sharply decreases due to the formation of an oxide film, resulting in gold passivation. It was established that the maximum passivation current is achieved at oxygen and sodium cyanide concentrations of 7.5 mg/dm3 and 300– 400 mg/dm3, respectively. Mathematical relationships for the passivation potential and current as functions of sodium cyanide and oxygen concentrations were determined, described by polynomial equations with approximation coefficients R2 > 0.7. When the polarization direction is reversed, the current polarity changes, producing a cathodic curve with a peak at the depassivation potential, corresponding to the dissolution of the passive gold film. The depassivation potential and current show weak dependence on sodium cyanide concentration. The cyclic voltammetric curve terminates at the initial point with the same current and potential values, indicating the complete removal of the oxide film from the gold surface. The oxide film thickness, calculated based on the amount of passed charge, was found to be 0.007 μm. Metallographic studies demonstrated that the film thickness could not be determined by this method. A gold surface diffractogram revealed that the passive film formed after heating to 125 °C has the crystallochemical formula Na0.66Au2.66O4. The study highlights the potential for enhancing gold recovery from refractory ores through electrochemical treatment in alkaline conditions.

золотоцианированиекислородэлектрохимияпотенциостатпассивациядепассивациятокпотенциалэлектронный микроскопциклическая вольтамперометриядифрактограммыокислительно-востановительный потенциалgoldcyanidationoxygenelectrochemistrypotentiostatpassivationdepassivationcurrentpotentialelectron microscopecyclic voltammetryXRD patternsredox potentialReferencesLeonov S.B., Bubeev P.P., Elshin V.V. Dissolution peculiarities of gold in alkaline oxygen-bearing sodium cyanide solutions. In: Proc. 5th Southern Hemi-Sphere Meeting Technology. Buenos Aires, Argentina, 1997. P. 205.Leonov S.B., Bubeev P.P., Elshin V.V. Dissolution peculiarities of gold in alkaline oxygen-bearing sodium cyanide solutions. In: Proc. 5th Southern Hemi-Sphere Meeting Technology. Buenos Aires, Argentina, 1997. P. 205.Баранов А.Н., Елшин В.В., Колодин А.А. Электрохимические исследования растворения золота в цианистых растворах при различных концентрациях кислорода. Теория и технология металлургического производства. 2023;(1):11—17.Baranov A.N., Elshin V.V., Kolodin A.A. Electrochemical studies of gold dissolution in cyanide solutions at various oxygen concentrations. Theory and Process Engineering of Metallurgical Production. 2023;(1):11—17. (In Russ.).Елшин В.В., Колодин А.А. Оптимальное управление процессом растворения золота в цикле измельчения золотосодержащих руд. Автоматизация в промышленности. 2023;(6):8—13. https://doi.org/10.25728/avtprom.2023.06.03Elshin V.V., Kolodin A.A. Optimal control of the gold dissolution process in the gold ore grinding cycle. Automation in Industry. 2023;(6):8—13. (In Russ.). https://doi.org/10.25728/avtprom.2023.06.03Александров А.Л., Баранов А.Н. Коррозионные исследования поведения золота в цианистых растворах. В сб.: Переработка природного и техногенного сырья. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. С. 72—75.Александров А.Л., Баранов А.Н. Коррозионные исследования поведения золота в цианистых растворах. В сб.: Переработка природного и техногенного сырья. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. С. 72—75.Bastidas D.M. Corrosion and protection of metals. Metals. 2020;10(4):458. https://doi.org/10.3390/met10040458Bastidas D.M. Corrosion and protection of metals. Metals. 2020;10(4):458. https://doi.org/10.3390/met10040458Azizi A., Petre C.F., Olsen C., Larachi F. Electrochemical behavior of gold cyanidation in the presence of a sulfiderich industrial ore versus its major constitutive sulfide minerals. Hydrometallurgy. 2010;101:108—119. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2009.12.004Azizi A., Petre C.F., Olsen C., Larachi F. Electrochemical behavior of gold cyanidation in the presence of a sulfiderich industrial ore versus its major constitutive sulfide minerals. Hydrometallurgy. 2010;101:108—119. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2009.12.004Frankenthal R.P., Thompson D.E. The anodic behavior of gold in sulfuric acid solutions. Effect of chloride and electrode potential. Journal of the Electrochemical Society. 1976;123(66):799.Frankenthal R.P., Thompson D.E. The anodic behavior of gold in sulfuric acid solutions. Effect of chloride and electrode potential. Journal of the Electrochemical Society. 1976;123(66):799.Нгуен В.Ч., Астафьева Н.А., Балановский А.Е., Баранов А.Н. Исследование коррозионной стойкости легированного поверхностного слоя составом CuSn— CrxCy после плазменного упрочнения. Упрочняющие технологии и покрытия. 2021;17(5):215—220.Nguyen V.Ch., Astafeva N.A., Balanovsky A.E., Baranov A.N. Study of corrosion resistance of doped surface layer with CuSn—CrxCy composition after plasma hardening. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2021;17(5):215—220. (In Russ.).Рыбалка К.В., Бекетаева Л.А., Давыдов А.Д. Оценка скорости коррозии стали AISI 1016 анализом поляризационных кривых и методом измерения омического сопротивления. Электрохимия. 2021;57(1): 19—24. https://doi.org/10.31857/S0424857021010096Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Estimation of AISI 1016 steel corrosion rate by polarization curves analysis and ohmic resistance measurement. Russian Journal of Electrochemistry. 2021;57(1):19—24. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0424857021010096Бекетаева Л.А., Рыбалка К.В., Давыдов А.Д. Оценка скорости коррозии кобальт-хромового сплава Starbond-CoS в растворе NaCl. Электрохимия. 2021;57(5):309—315. https://doi.org/10.31857/S0424857021040034Beketaeva L.A., Rybalka K.V., Davydov A.D. Estimation of corrosion rate of cobalt-chromium alloy Starbond-CoS in NaCl solution. Russian Journal of Electrochemistry. 2021;57(5):309—315. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0424857021040034Лиу М., Лао Ж., Ван Х., Су З., Лиу Ж., Вен Л., Йин З., Луо К., Пен Х. Электрохимическое определение тирозина на стеклоуглеродном электроде, модифицированном композитом графена и наночастицами золота. Электрохимия. 2021;57(1):47—58. https://doi.org/10.31857/S0424857020110067Liu M., Lao J., Wang H., Su Z., Liu J., Wen L., Yin Z., Luo K., Peng H. Electrochemical determination of tyrosine on glassy carbon electrode modified with graphene composite and gold nanoparticles. Russian Journal of Electrochemistry. 2021;57(1):47—58. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0424857020110067Стрижко Л.С., Бобозода Ш.К., Новаковская А.О., Бобоев И.Р. Управление процессом и прогнозирование выщелачивания сырья с применением гидроакустического излучателя. Системы. Методы. Технологии. 2014;(4):115—122.Strizhko L.S., Bobozoda Sh.K., Novakovskaya A.O., Boboev I.R. Process control and prediction of raw material leaching using a hydroacoustic emitter. Systems. Methods. Technologies. 2014;(4):115—122. (In Russ.).Елшин В.В., Колодин А.А., Овсюков А.Е. Мальчихин А.С. Особенности цианистого выщелачивания золота в цикле измельчения. Металлург. 2013;(7): 86—90.Elshin V.V., Kolodin A.A., Ovsyukov A.E., Malchikhin A.S. Features of cyanide leaching of gold in the grinding cycle. Metallurg. 2013;(7):86—90. (In Russ.).Conway M.H., Gale D.C. Sulfur’s impact on the size of pressure oxidation autoclaves. The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 1990;42:19—22. https://doi.org/10.1007/BF03221072Conway M.H., Gale D.C. Sulfur’s impact on the size of pressure oxidation autoclaves. The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 1990;42:19—22. https://doi.org/10.1007/BF03221072Mason P.G. Energy requirements for the pressure oxidation of gold-bearing sulfudes. The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 1990;42(9):15—18.Mason P.G. Energy requirements for the pressure oxidation of gold-bearing sulfudes. The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 1990;42(9):15—18.Лавров А.Ю. Повышение эффективности освоения рудных месторождений на основе использования инновационных геотехнологий с фотоэлектрохимической активацией компонентов технологических систем. Вестник Забайкальского государственного университета. 2013;(2):31—37.Lavrov A.Yu. The effectiveness rise of developing ore deposits on the basis of innovative geoecological technologies with photo-electrochemical components’ activity of technological systems. Vestnik Zabaikal’skogo Gosudarstvennogo Universiteta. 2013;(2):31—37. (In Russ.).Bellec S., Hodouin D., Bazin C., Khalesi M.R., Duchesne C. Modelling and simulation of gold ore leaching. In: World Gold Conference 2009. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2009. Р. 51—59.Bellec S., Hodouin D., Bazin C., Khalesi M.R., Duchesne C. Modelling and simulation of gold ore leaching. In: World Gold Conference 2009. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2009. Р. 51—59.Nikoloski A.N., Nicol M.J. The electrochemistry of the leaching reactions in the Caron process. II. Cathodic processes. Hydrometallurgy. 2010;(105):54—59.Nikoloski A.N., Nicol M.J. The electrochemistry of the leaching reactions in the Caron process. II. Cathodic processes. Hydrometallurgy. 2010;(105):54—59.Robertson S., Jeffrey M., Zhang H., Ho E. An introductory electrochemical approach to studying hydrometallurgical reactions. Metallurgical and Materials Transactions B. 2005;36:313—325.Robertson S., Jeffrey M., Zhang H., Ho E. An introductory electrochemical approach to studying hydrometallurgical reactions. Metallurgical and Materials Transactions B. 2005;36:313—325.Щадов И.М., Филиппова Е.В. Перспективы применения новой экологозащитной технологии при переработке золотосодержащих техногенных образований. Экология и промышленность России. 2017;21(12):24—27. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-12-24-27Shchadov I.M., Filippova E.V. Prospects for the use of new environmental protection technology in the processing of gold-bearing technogenic formations. Ecology and Industry of Russia. 2017;21(12):24—27. (In Russ.). https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-12-24-27Филиппова Е.В. Новая комплексная технология отработки техногенных отходов, позволяющая повысить экологическую безопасность. Системы. Методы. Технологии. 2016;(3):192—197. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2016-3-192-197Filippova E.V. New integrated technology for processing industrial wastes which allows to increase ecological safety. Systems. Methods. Technologies. 2016;(3):192—197. (In Russ.). https://doi.org/10.18324/2077-5415-2016-3-192-197Syed S. Recovery of gold from secondary sources. Hydrometallurgy. 2012;115:31—51.Syed S. Recovery of gold from secondary sources. Hydrometallurgy. 2012;115:31—51.Баранов А.Н. Коррозия и защита металлов: Учеб. пос. Иркутск: ИРНИТУ, 2015. 178 с.Баранов А.Н. Коррозия и защита металлов: Учеб. пос. Иркутск: ИРНИТУ, 2015. 178 с.Справочник химика. 2-е изд. Т. 3. М.: Химия, 1964. 1025 с.Справочник химика. 2-е изд. Т. 3. М.: Химия, 1964. 1025 с.Химическая энциклопедия в 5 т. Т. 2. Под ред. И.А. Киуянц. М.: Советская энциклопедия, 1990. 617 с.Химическая энциклопедия в 5 т. Т. 2. Под ред. И.А. Киуянц. М.: Советская энциклопедия, 1990. 617 с.Takeno Naoto. Atlas of Eh—pH diagrams (Intercomparison of thermodynamic databases): Geological Survey of Japan Open File Report No. 419. Tsukuba, Ibaraki, Japan: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Research Center for Deep Geological Environments, 2005.Takeno Naoto. Atlas of Eh—pH diagrams (Intercomparison of thermodynamic databases): Geological Survey of Japan Open File Report No. 419. Tsukuba, Ibaraki, Japan: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Research Center for Deep Geological Environments, 2005.Fenge Lin, David Vera Anaya, Shu Gong, Lim Wei Yap, Yan Lu, Zijun Yong, Wenlong Cheng. Gold nanowire sponge electrochemistry for permeable wearable sweat analysis comfortably and wirelessly. ACS Sensors. 2024;9(10):5414—5424. https://doi.org/10.1021/acssensors.4c01635Fenge Lin, David Vera Anaya, Shu Gong, Lim Wei Yap, Yan Lu, Zijun Yong, Wenlong Cheng. Gold nanowire sponge electrochemistry for permeable wearable sweat analysis comfortably and wirelessly. ACS Sensors. 2024;9(10):5414—5424. https://doi.org/10.1021/acssensors.4c01635Сидоров Д.С., Баранов А.Н. Интенсификация выщелачивания цветных металлов с применением электрохимической обработки щелочи. В сб.: Перспективы развития технологии переработки углеводородных минеральных ресурсов: Материалы X Всерос. науч.-практ. конференции с междунар. участием. Иркутск: ИРНИТУ, 2020. С. 51—53.Сидоров Д.С., Баранов А.Н. Интенсификация выщелачивания цветных металлов с применением электрохимической обработки щелочи. В сб.: Перспективы развития технологии переработки углеводородных минеральных ресурсов: Материалы X Всерос. науч.-практ. конференции с междунар. участием. Иркутск: ИРНИТУ, 2020. С. 51—53.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.