Винахід відноситься до області благородних металів, переважно золота, і може бути використано при електролітичному отриманні золота з скрапу електронних і електротехнічних виробів з підкладкою з міді або її сплаву. Спосіб полягає в тому, що золоте покриття піддають електролітичному розчиненню в однокомпонентному електроліті, що містить сірчану кислоту концентрацією 93,5-95,5 мас. %, При вихідному напрузі 3-4 В і кімнатній температурі. Утворений при електролізі осад гідроксиду тривалентного золота відокремлюють від електроліту центрифугуванням і прожарюють при температурі 200-300 o С з отриманням металевого золота. Досягнутий результат полягає в отриманні металевого золота чистотою не менше 99,8 мас.% При добуванні золота 99,1-99,2%. 3 з.п. ф-ли.
Винахід стосується області благородних металів, переважно золота, і може бути використано при електролітичному отриманні золота з скрапу електронних і електротехнічних виробів.
При утилізації електронних та електротехнічних виробів з виділенням скрапу, що містить золоті покриття на основі міді або її сплавів, виникає проблема селективного вилучення золота без руйнування основи і проміжного шару, зазвичай супутнього мідної підкладці, наприклад нікелевого, з отриманням в якості кінцевого продукту високочистого металевого золота.
Відомий спосіб добування золота з золотого покриття на підкладці з міді або її сплаву (див. Патент США 3788958, Н. кл. 204-146, 1974), який включає проведення електролізу в електроліті, що містить, об. %: 75,0-93,5 H2 SO4. 20,0-6,0 спирту і 5,0-0,5 ароматичного нітроуглеродного з'єднання, з перекладом золота з покриття в розчин при температурі 20-60 o С і напрузі 4-12 В.
Недоліком цього способу є те, що в використовуваному багатокомпонентному електроліті золото знаходиться в розчиненому стані і витягти його з електроліту можна лише шляхом додаткової хімічної обробки. При цьому деякі метали, зазвичай супутні мідної підкладці, наприклад нікель, переходять в електроліт, що негативно позначається на чистоті витягується золота. Крім того, один з компонентів електроліту (ароматичне нітроуглеродное з'єднання) є сильнодіючою отруйною речовиною.
Відомий також спосіб добування золота з золотого покриття на підкладці з міді або її сплаву (див. Патент США 4539087, Н. кл. 204-146, 205-717; 1985р.), Який включає проведення електролізу в електроліті, що містить, об. %: 40-60 H2 SO4. 30-60 H3 PO4 і 20-30 органічної кислоти, при значенні струму, який визначається в процесі електролізу, а електроліз припиняють, коли значення струму стає менше заздалегідь визначеного порога, який істотно (в 100 разів) нижче, ніж значення струму на початку електролізу.
Недоліком цього способу є те, що золото знаходиться в використовуваному багатокомпонентному електроліті в розчиненому стані і витягти його з електроліту можна лише шляхом додаткової хімічної обробки. При цьому деякі метали, зазвичай супутні мідної підкладці у вигляді проміжного шару, наприклад нікелевого, переходять в багатокомпонентний електроліт, що негативно позначається на чистоті витягується золота.
Даний винахід направлено на вирішення завдання селективного електролітичного добування золота з золотого покриття на підкладці з міді або її сплаву з технічним результатом - отриманням високочистого металевого золота без додаткової хімічної обробки електроліту.
Технічний результат досягається тим, що в способі витягу золота з золотого покриття на підкладці з міді або її сплаву, що включає розчинення золотого покриття електролізом в електроліті, що містить сірчану кислоту, і виділення золота з електроліту, відповідно до винаходу електроліз ведуть з використанням електроліту з сірчаної кислоти концентрацією 93,5-95,5 мас.% при вихідному напрузі 3-4 В з утворенням осаду гідроксиду тривалентного золота, який відокремлюють від електроліту і прожарюють з одержанням металевого золота.
Технічний результат досягається також тим, що електроліз ведуть при кімнатній температурі.
На досягнення технічного результату направлено то, що осад гідроксиду тривалентного золота відокремлюють від електроліту центрифугуванням.
На досягнення технічного результату направлено також те, що прожарювання осаду гідроксиду тривалентного золота ведуть при 200-300 o С.
Суть винаходу полягає в наступному. При подачі напруги на аноді починається електрохімічне розчинення золотого покриття. При цьому золото окислюється до одновалентного стану, і в електроліті біля анода утворюється сульфат одновалентного золота. Одночасно на катоді починається відновлення еквівалентної кількості катіонів водню, присутніх в електроліті внаслідок часткової дисоціації сірчаної кислоти. Утворений газоподібний водень виділяється з електроліту. Цей процес можна зобразити у вигляді електрохімічної реакції 2Au-2e = 2H + 2e, (1) що еквівалентно реакції Після досягнення біля анода певної концентрації сульфату одновалентного золота починає протікати окислювально-відновна реакція між концентрованої сірчаної кислотою і сульфатом одновалентного золота. При цьому золото окислюється до тривалентного стану, а сірка, що міститься в сірчаної кислоти, відновлюється з шестивалентного до чотирьохвалентного стану і утворюється газоподібна двоокис сірки починає виділятися з електроліту. Цей процес можна представити у вигляді хімічної реакції Далі при досягненні певної концентрації сульфат тривалентного золота починає взаємодіяти з водою, що міститься в концентрованої сірчаної кислоти, з утворенням нерозчинного гідроксиду тривалентного золота. При цьому електроліт починає темніти. Цей процес можна представити у вигляді хімічної реакції Підсумовуючи реакції (2-4), отримуємо підсумкову реакцію
З цієї реакції слід, що для окислення 1 г металевого золота з утворенням гідроксиду тривалентного золота необхідно 0,091 г води. Так як в 1 см 3 сірчаної кислоти концентрацією, наприклад, 95 мас.%, Міститься 0,092 г Н2 O, то використання в якості електроліту сірчаної кислоти концентрацією 93,5-95,5 мас.% Цілком забезпечує перебіг електрохімічного зняття золотого покриття.
Використання однокомпонентного електроліту, з сірчаної кислоти концентрацією 93,5-95,5 мас.% Забезпечує селективне анодне розчинення золотого покриття та освіту дрібнодисперсного осаду гідроксиду тривалентного золота. При концентрації сірчаної кислоти менш 93,5 мас.% Має місце побічний електроліз води, в результаті чого знижується вихід цільового продукту по току.
Здійснення електролізу при напрузі 3-4 В забезпечує селективне і інтенсивне анодне розчинення золота. При напрузі понад 4 В відбувається часткове анодне розчинення металевої основи і припою. При напрузі менше 3 В різко зменшується величина струму, що призводить до збільшення тривалості зняття золотого покриття.
Здійснення електролізу при кімнатній температурі забезпечує більш сприятливі умови проведення процесу, а також зменшує ймовірність анодного розчинення металевої основи і припою.
Застосування центрифугування забезпечує практично повне відділення осаду гідроксиду золота від електроліту. Перша промивка осаду водою також здійснюється за допомогою центрифугування.
Прожарювання промитого гідроксиду золота при температурі 200-300 o С забезпечує отримання металевого золота. При температурі менше 200 o С отримується золото може містити домішка оксиду одновалентного золота. Температура вище 300 o С не доцільна через надмірну енергоємності процесу.
Здійснення електролізу з подальшою прокалке гідроксиду золота, відповідно до вищезазначених умов процесу дозволяє селективно витягувати золото з золотих покриттів на підкладках з міді або мідних сплавів з отриманням металевого золота високої чистоти.
Зазначені вище особливості і переваги заявленого винаходу можуть бути більш наочно пояснені нижченаведеними прикладами.
У всіх прикладах електроліз здійснюють в електролітичної осередку, корпус якої являє собою скляний стакан ємністю 0,7 л. В якості катода використана смужка листового молібдену товщиною 0,3 мм і шириною 50 мм у вигляді разомкнутого кільця, яке вставлено в корпус склянки. Завдяки значній пружності молибденовое кільце щільно прилягає до його стінок. За допомогою мідного токоподвода молибденовое кільце підключено до негативного полюса джерела постійного струму. Як анодної кошика, в яку завантажують вироби з золотим покриттям, використаний перфорований фторопластовий стаканчик діаметром 4,5 см і заввишки 5,0 см. Для здійснення електричного контакту фторопластовий стаканчик містить центральний мідний електрод і тонкі смужки з металевого свинцю, закріплені на внутрішній стінці стаканчика. Мідний електрод приєднаний до позитивного полюса джерела струму. Перед електролізом в корпус заливають 0,5 л сірчаної кислоти заданої концентрації і занурюють в неї анодний кошик. Початкова напруга 3-4 В встановлюють при розімкнутому ланцюзі. При замиканні ланцюга напруга на клемах різко падає, а струм досягає максимального значення. У міру розчинення золотого покриття величина струму зменшується, а напруга зростає. При повному знятті золотого покриття величина напруги перевищує вихідне на 0,3-0,6 В, а величина струму зменшується в 10-15 разів.
Після електролізу анодний кошик витягують з електроліту і багаторазовим зануренням в посудину з водою відмивають її і знаходяться в ній вироби від осіли на них дрібнодисперсних частинок гідроксиду золота. Потім ці частинки фільтрують і сушать з отриманням продукту 1. Для отримання осаду гідроксиду золота електроліт піддають центрифугированию при швидкості 3000 об / хв протягом 15 хв. Після декантації електроліту осад гідроксиду золота промивають водою і сушать з отриманням продукту 2. Продукти 1 і 2 об'єднують і прожарюють з одержанням металевого золота.
Здійснюють витяг золота з золотого покриття на латунних деталях роз'ємів електронних плат. У цих деталях золото нанесено на проміжний нікелевий шар. Загальна вага деталей 16,6 г при вмісті золота 1,2 мас.%. В якості електроліту використовують сірчану кислоту концентрацією 95,5 мас.%. Електроліз проводять при кімнатній температурі і вихідному напрузі 3 В. Після замикання ланцюга величина струму становить 0,7 А, а напруга різко падає до 2,4 В. На катоді відразу ж починає виділятися водень. На аноді газовиділення спочатку відсутня, потім через 1 хв після початку електролізу починається інтенсивне виділення SO2 і фарбування електроліту поблизу анода в темний колір. Процес електролізу завершують при припиненні газовиділення на аноді. При цьому струм знижується до 0,05 А, а напруга зростає до 3,4 В. Електроліт стає чорним. Тривалість електролізу склала 45 хв. Виділений гідроксид золота прокаливают при температурі 250 o С. Вага отриманого металевого золота дорівнює 0,198 г, чистота - 99,8% при вмісті домішок мас.%: Cu - 0,1; Ni - 0,03; Pb - 0,01; Sn - 0,03. Витяг золота - 99,2%. На поверхні промитих і висушених деталей повністю відсутні сліди золотого покриття і корозії.
Здійснюють витяг золота відповідно до умов прикладу 1. Відмінність полягає в тому, що вихідна напруга становить 4 В, а загальна вага латунних деталей дорівнює 18,2 м Після замикання ланцюга величина струму становить 1 А, а напруги - 3,5 В. тривалість електролізу до припинення виділення SO2 склала 29 хв, при цьому струм досяг значення 0,07 а, а напруга - 4,5 В. Виділений гідроксид золота прокаливают при температурі 300 o С. Вага отриманого металевого золота дорівнює 0,217 г, чистота - 99, 8% при вмісті домішок, мас.%: Сu - 0,1; Ni - 0,06; Pb - 0,01; Sn - 0,03. Витяг золота - 99,2%. На поверхні промитих і висушених деталей повністю відсутні сліди золотого покриття і корозії.
Здійснюють витяг золота відповідно до умов прикладу 1. Відмінність полягає в тому, що регенерацію ведуть з золотого покриття на мідних коаксіальних роз'ємів загальною вагою 17,4 г при вмісті золота 1 мас. %. В якості електроліту використовують сірчану кислоту концентрацією 93,5 мас. %. Після замикання ланцюга величина струму становить 0,75 А, а напруги - 2,3 В. Тривалість електролізу до припинення виділення SO2 склала 30 хв, при цьому струм досяг значення 0,05 А, а напруга - 3,4 В. Виділений гідроксид золота прокаливают при температурі 200 o С. Вага отриманого металевого золота дорівнює 0,173 г, чистота - 99,9% при вмісті домішок, мас. %: Сu - 0,006; Pb - 0,01; Sn - 0,01. Витяг золота - 99,3%. На поверхні промитих і висушених деталей повністю відсутні сліди золотого покриття і корозії.
У прикладах 4-7 витяг золота з золотого покриття здійснюють при позамежних значеннях параметрів процесу.
Здійснюють витяг золота відповідно до умов прикладу 1. Відмінність полягає в тому, що вихідна напруга складає 2,5 В. Загальна вага латунних деталей дорівнює 17,5 м Після замикання ланцюга величина струму становить 0,35 А, а напруги - 2, 4 В. Тривалість електролізу до припинення виділення SO2 склала 68 хв, при цьому струм досяг значення 0,05 а, а напруга - 2,9 В. Виділений гідроксид золота прокаливают при температурі 300 o С. Вага отриманого металевого золота дорівнює 0,208 г, чистота - 99,9% при вмісті домішок, мас.%: Cu - 0,03; Ni - 0,01; Pb - 0,006; Sn - 0,03. Витяг золота - 98,9%. На поверхні промитих і висушених деталей спостерігаються мікросліди золотого покриття.
Здійснюють витяг золота відповідно до умов прикладу 1. Відмінність полягає в тому, що вихідна напруга складає 4,5 В. Загальна вага латунних деталей дорівнює 17,1 м Після замикання ланцюга величина струму становить 1,5 А, а напруги - 3, 9 В. Тривалість електролізу до припинення виділення SO2 склала 18 хв, при цьому струм досяг значення 0,1 а, а напруга - 5,1 В. Вага отриманого металевого золота становить 0,204 г, чистота - 99,1% при вмісті домішок, мас .%: Cu - 0,4; Ni - 0,1; Pb - 0,1; Sn - 0,3. Витяг золота одно 99,1%. На поверхні промитих і висушених деталей відсутні сліди золотого покриття, але спостерігаються мікросліди корозії.
Здійснюють витяг золота відповідно до умов прикладу 3. Відмінність полягає в тому, що в якості електроліту використовують сірчану кислоту концентрацією 90 мас.%. Вага мідних коаксіальних роз'ємів дорівнює 17,0 м Після замикання ланцюга величина струму становить 0,85 А, а напруги - 2,7 В. При цьому на катоді і аноді одночасно починається сильне газовиділення, що пояснюється протіканням електролізу води. При досягненні значення струму 0,1 А (напруга 3,5 В) електроліз був припинений. Тривалість електролізу склала 50 хв. Вага отриманого золота дорівнює 0,167 г, чистота - 97,4% при вмісті домішок, мас.%: Cu - 1,25; Pb - 0,3; Sn - 1,0. Витяг золота одно 95,7%. На поверхні промитих і висушених деталей спостерігаються сліди золотого покриття і корозії.
Здійснюють витяг золота відповідно до умов прикладу 1. Відмінність полягає в тому, що температура електроліту дорівнює 45 o С. Загальна вага латунних деталей дорівнює 17,6 м Після замикання ланцюга величина струму становить 1,1 А, а напруги - 2,2 В. Тривалість електролізу до припинення виділення SO2 склала 15 хв, при цьому струм досяг значення 0,05 а, а напруга - 3,3 В. Вага отриманого металевого золота дорівнює 0,210 г, чистота - 99,1% при вмісті домішок, мас. %: Сu - 0,3; Ni - 0,1; Pb - 0,1; Sn - 0,3. Витяг золота одно 99,1%. На поверхні промитих і висушених деталей спостерігаються сліди корозії.
З вищенаведених прикладів видно, що заявляється спосіб дозволяє здійснити селективне електрохімічне вилучення золота з скрапу електронних і електротехнічних виробів без руйнування основи з міді або її сплавів з отриманням в електроліті без його додаткової хімічної обробки гідроксиду золота, після прокалкі якого отримують металеве золото чистотою не менше 99 , 8 мас.% при його витяганні 99,1-99,2%.
1. Спосіб вилучення золота з золотого покриття на підкладці з міді або її сплаву, що включає розчинення золотого покриття електролізом в електроліті, що містить сірчану кислоту, і виділення золота з електроліту, що відрізняється тим, що електроліз ведуть з використанням електроліту з сірчаної кислоти концентрацією 93,5 -95,5 мас.% при вихідному напрузі 3-4 В з утворенням осаду гідроксиду тривалентного золота, який відокремлюють від електроліту і прожарюють з одержанням металевого золота.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що електроліз ведуть при кімнатній температурі.
3. Спосіб за пп.1 або 2, який відрізняється тим, що осад гідроксиду тривалентного золота відокремлюють від електроліту центрифугуванням.
4. Спосіб за допомогою одного з пп.1-3, що відрізняється тим, що прожарювання осаду ведуть при температурі 200-300 o С.