Изучение поведения дихлоризоцианурата натрия в водных растворах

В последние десятилетия мировое потребление золота стабильно повышается, что обусловлено его возрастающей ролью как промышленного металла и стремлением накопления многими странами золотых резервов. Одновременно с этим наблюдается истощение золотосодержащих месторождений, что ведет к вовлечению в переработку бедных и упорных руд. Такое изменение сырьевой базы и усиление экологических требований к металлургическому производству делает очень актуальной задачей поиск новых реагентов для выщелачивания золота. Традиционно используемые для этой цели цианистые растворы имеют высокую токсичность и низкую эффективность при выщелачивании золота из упорных и сульфидных руд. Прочие растворители – тиосульфатные и аммиачно-тиосульфатные растворы, тиомочевина, бромиды и йодиды, используются гораздо реже, так как имеют целый ряд существенных недостатков. Вариантом эффективного альтернативного реагента для выщелачивания золота из различного сырья могут стать хлоридные растворители, например дихлоризоцианурат натрия (ДЦН). Его использование предполагает кислый характер раствора pH < 1,0 и избыток Cl^–-ионов. Поэтому для практического применения ДЦН при гидрометаллургической переработке золотосодержащих материалов необходимо изучение поведения данного реагента в условиях, соответствующих области существования хлоридного комплекса золота (III). Эксперименты проводили методом вращающегося диска. Исследовали влияние температуры, скорости вращения диска, концентрации соляной кислоты на удельную скорость растворения ДЦН, величину pH и окислительно-восстановительный потенциал растворов. Установлено, что при растворении ДЦН в воде происходит его гидролиз с образованием хлорноватистой кислоты (HClO), которая служит основным источником активного хлора. Сопровождающееся при этом снижение pH связано с образованием слабых кислот – хлорноватистой и циануровой. Введение соляной кислоты в водный раствор ДЦН приводит к образованию молекулярного хлора, который при достижении своей предельной растворимости переходит в газообразное состояние. Проведены экспериментальные исследования по определению скорости растворения золота при различных концентрациях ДЦН и соляной кислоты. Установлено, что при С_HCl = 14,4 г/дм³ и C_ДЦН = 3,0 г/дм³ достигается максимальная скорость растворения υ_Au = 0,118 мг/(см²·мин).

1. Филиппов А.П., Нестеров Ю.В. Редокс-процессы и интенсификация выщелачивания металлов. М.: ИД «Руда и Металлы», 2009. 543 с.

2. Barani K., Kogani Y., Nazarian F. Leaching of complex gold ore using a cyanide-glycine solution. Minerals Engineering. 2022;180:107475. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107475

3. Logsdon M.J., Hagelstein K., Mudder, T.I. The Management of cyanide in gold extraction. Ottawa: International Council on Metals and the Environment, 1999. 40 p.

4. Birich A., Stopic S., Friedrich B. Kinetic investigation and dissolution behavior of cyanide alternative gold leaching reagents. Scientific Reports. 2019;9(1):7191. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43383-4

5. Hilson G., Monhemius A.J. Alternatives to cyanide in the gold mining industry: what prospects for the future? Journal of Cleaner Production. 2006; 14(12-13):1158—1167. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2004.09.005

6. Холов Х. И., Шарифбоев Н. Т., Самихов Ш. Р., Джуракулов Ш.Р., Зарифова М.С. Выщелачивание золота различными растворами, заменители цианида и их перспективы в будущем. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2021;14(4):433—447. https://doi.org/10.17516/1999-494X-0324

7. Merck I., O’Neil, Ann Smith. The Merck index: An encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals. 13th ed. NJ: Whitehouse Station, 2001. 2564 p.

8. Vlassopoulos D., Wood S.A., Mucci A. Gold speciation in natural waters: II. The importance of organic complexing—experiments with some simple model ligands. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1990;54(6):1575—1586. https://doi.org/10.1016/0016-7037(90)90392-X

9. Perea C.G., Restrepo O.J. Use of amino acids for gold dissolution. Hydrometallurgy. 2018;177:79—85. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.03.002

10. Brown D.H., Smith W.E., Fox P., Sturrock R.D. The reactions of gold (0) with amino acids and the significance of these reactions in the biochemistry of gold. Inorganica Chimica Acta. 1982;67:27—30. https://doi.org/10.1016/S0020-1693(00)85035-5

11. Marsden J., House I. The chemistry of gold extraction. 2nd ed. Littleton, Colorado, USA: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 2006. 138 p. https://doi.org/10.1007/BF03215543

12. Sadia Ilyas, Jae-chun Lee. Gold metallurgy and the environment. 1st ed. Boca Raton, FL: Environmental Science, Geology, 2018. 232 р.

13. Nam K.S., Jung B.H., An J.W., Ha T.J., Tran T., Kim M.J. Use of chloride—hypochlorite leachants to recover gold from tailing. International Journal of Mineral Processing. 2008;86(1-4):131—140. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2007.12.003

14. Seisko S., Lampinen M., Aromaa J., Laari A., Koiranen T., Lundström M. Kinetics and mechanisms of gold dissolution by ferric chloride leaching. Minerals Engineering. 2018;115:131—141. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.10.017

15. Pesic B., Sergent R.H. A rotating disk study of gold dissolution by bromine. JOM. 1991;43(12):35—37. https://doi.org/10.1007/BF03223146

16. Qi P.H., Hiskey J.B. Dissolution kinetics of gold in iodide solutions. Hydrometallurgy. 1991;27(1):47—62. https://doi.org/10.1016/0304-386X(91)90077-Y

17. Ojeda M.W., Perino E., Ruiz M.C. Gold extraction by chlorination using a pyrometallurgical process. Minerals Engineering. 2009;22(4):409—411. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.09.002

18. Dosmukhamedov N., Kaplan V., Zholdasbay E., Argyn A., Kuldeyev E., Koishina G., Tazhiev Y. Chlorination treatment for gold extraction from refractory gold-copper-arsenic-bearing concentrates. Sustainability. 2022; 14(17):11019. https://doi.org/10.3390/su141711019

19. Yakoumis I., Panou M., Moschovi A.M., Panias D. Recovery of platinum group metals from spent automotive catalysts: A review. Cleaner Engineering and Technology. 2021;3:100112. https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100112

20. Puvvada G.V.K., Sridhar R., Lakshmanan V.I. Chloride metallurgy: PGM recovery and titanium dioxide production. JOM. 2003;55(8):38—41. https://doi.org/10.1007/s11837-003-0103-1

21. Baghalha M. Leaching of an oxide gold ore with chloride/ hypochlorite solutions. International Journal of Mineral Processing. 2007;82(4):178—186. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2006.09.001

22. Rinne M., Elomaa H., Seisko S., Lundstrom M. Direct cupric chloride leaching of gold from refractory sulfide ore: process simulation and life cycle assessment. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2022;43(5):598—609. https://doi.org/10.1080/08827508.2021.1910510

23. Karppinen A., Seisko S., Nevatalo L., Wilson B.P., Yliniemi K., Lundström M. Gold recovery from cyanidation residue by chloride leaching and carbon adsorption — preliminary results from CICL process. Hydrometallurgy. 2024;226:106304. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106304

24. Niu H., Yang H., Tong L. Research on gold leaching of carbonaceous pressure-oxidized gold ore via a highly effective, green and low toxic agent trichloroisocyanuric acid. Journal of Cleaner Production. 2023;419:138062. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138062

25. Feng F., Sun Y., Rui J., Yu L., Liu J., Zhang N., Zhao M., Wei L., Lu C., Zhao J., Zhang Q., Li X. Study of the “oxidation-complexation” coordination composite ionic liquid system for dissolving precious metals. Applied Sciences. 2020;10(10):3625. https://doi.org/10.3390/app10103625

26. Kenzhaliyev B., Koizhanova A., Surkova T., Fischer D., Azlan M.N., Atanova O., Magomedov D., Yerdenova M., Abdyldayev N. Extraction of gold from gravity-flotation concentrates via surfactant and oxidation reagents. Discover Applied Sciences. 2024;6(11):598. https://doi.org/10.1007/s42452-024-06281-7

27. Kenzhaliyev B.K., Tussupbayev N.K., Abdykirova G.Z., Koizhanova A.K., Fischer D.Y., Baltabekova Z.A., Samenova N.O. Evaluation of the efficiency of using an oxidizer in the leaching process of gold-containing concentrate. Processes. 2024;12(5):973. https://doi.org/10.3390/pr12050973

28. Zhang G., Huang Y., Xiong Z., Ge F., Li Y., Tan J., Zha R. Gold recovery from WPCB gold finger using water-soluble organic leaching agent sodium dichloroisocyanurate. Sustainability. 2025;17(6):2415. https://doi.org/10.3390/su17062415

29. Wahman D.G., Alexander M.T., Dugan A.G. Chlorinated cyanurates in drinking water: Measurement bias, stability, and disinfectant byproduct formation. AWWA Water Science. 2019;1(2):e1133. https://doi.org/10.1002/aws2.1133

30. Лобанов В.Г., Наумов К.Д., Колмачихина О.Б., Маковская О.Ю., Хабибулина Р.Э., Колмачихина Э.Б. Способ извлечения золота из золотосодержащего сырья: Патент 2758915 (РФ). 2021.

31. Лобанов В. Г., Хабибулина Р. Э., Колмачихина О. Б., Маковская О. Ю. Выбор выщелачивающей систе мы для извлечения золота из руды месторождения «Быньговское». iPolytech Journal. 2022; 26(4):688—696. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2022-4-688-696

32. Хабибулина Р. Э., Лобанов В. Г. Экологически чистая технология выщелачивания золота из техногенного сырья. В сб: Актуальные проблемы развития технических наук. Екатеринбург: Министерство образования и молодежной политики Свердловской обл., 2021. С. 31—35

33. Whitney R.P., Vivian J.E. Solubility of chlorine in Water. Industrial & Engineering Chemistry. 1941;33(6):741—744. https://doi.org/10.1021/ie50378a014

34. Jacqueline I. Kroschwitz Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology. 5th ed. Wiley-Interscience, 2004. 896 p.