М. А. Меретуков, научный консультант, докт. техн. наук, профессор, mamerat@gmail.com

Растворение золота в кислых хлоридных растворах реализуется как в природных условиях, так и в промышленных процессах гидрохлорирования (хлоринации). Рассмотрены механизм растворения золота и редокс-взаимодействия при использовании водных растворов HCl – Cl₂, HCl – MnO₂ и H₂SO₄ – NaCl – MnO₂. Показано, что источниками информации являются диаграммы EhE – pH, учитывающие в том числе наносостояние таких минералов-окислителей, как пиролюзит, биксбиит, гаусманит и бернессит, с характерными значениями окислительного потенциала, достаточными для растворения элементного золота. Процесс окисления Au (0) реализуется при значениях окислительного потенциала выше 1,2 В (рН < 2, температура > 50 °С), окислителями, помимо Cl₂, могут быть HClO (ClO^–), ClO₃^– или O₃. Процесс растворения золота в водных хлоридных растворах является стадиальным. На первой стадии в качестве промежуточного продукта образуется простой хлорид золота, а на второй – хлорид золота (I), являющийся промежуточным соединением, которое либо окисляется до Au (III), либо, в зависимости от величины потенциала, удерживается в растворе. При значениях потенциала, превышающих 1,4 В, поверхность золота пассивируется вследствие образования оксидного слоя. В природной обстановке растворение элементного золота реализуется в окисленных холодных поверхностных водных растворах с кислой реакцией при наличии оксидов Mn (IV) и хлорид-ионов. Электрохимические характеристики ряда твердофазных соединений в водной среде обусловлены различным окислительным состоянием марганца (II, III и IV) и проявляются в их устойчивости в щелочной зоне. Показаны зоны существования метастабильных соединений марганца (β-MnOOH, γ-MnOOH и R-MnO₂), играющих важную роль в качестве промежуточных соединений в составе гидротермальных растворов, метаморфизованных седиментов и почвенного слоя. Обзор предназначен для научно-технических отделов предприятий золотодобывающей промышленности, сотрудников научно-исследовательских институтов, студентов и аспирантов высших учебных заведений.

1. Marsden J., House I. The chemistry of gold extraction. New York : Ellis Horwood, 1993. 597 p.

2. Ferron C., Fleming C., Dreisinger D., O’Kane T. Chloride as an alternative to cyanide for the extraction of gold – going full circle? Hydrometallurgy: 5th International Conference. TMS. Vancouver, Canada. 2003. Vol. 1. pp. 89–104.
3. Putnam G. Chlorine as a solvent in gold hydrometallury. Engineering and Mining Journal. 1944. Vol. 145, No. 3. pp. 70–75.
4. Heasman D., Sherman D., Ragnarsdottir K. The reduction of aqueous Au3+ by sulfide mineralsand green rust phases. American Mineralogist. 2003. Vol. 88. pp. 725–738.
5. Cloke P., Kelly W. Solubility of gold under inorganic supergene conditions. Economic Geology. 1964. Vol. 59. pp. 259–270.
6. Skibsted L., Bjerrum J. A study of the stability constants and of the distribution of the tetrachloro species between organic solvents and aqueous chloride solutions. Acta Chemica Scandinavica. 1974. Vol. A28. pp. 764–770.
7. Bertocci U., Wagman D. Standard electrode potentials in aqueous solutions. Ed. A. Bard, J. Jordan, R. Parsons. New York : Marcel Dekker, 1985. pp. 313–320.
8. Huang J., Zhang H. Redox reactions of iron and manganese oxides in complex systems. Frontiers of Environmental Science & Engineering. 2020. Vol. 14. 76. DOI: 10.1007/s11783-020-1255-8
9. Wagman D. D., Evans W. H., Parker V. B., Schumm R. H., Halow I. The NBS tables of chemical thermodynamic properties. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1982. Vol. 11, Suppl. 2. pp. 2–164.
10. Baes C. F., Mesmer R. E. The hydrolysis of cations. New York : Wiley, 1976. 489 p.
11. Raubenheimer H. G., Cronje S. Gold: progress in chemistry, biochemistry and technology. Ed. H. Schmidbaur. New York : Wiley, 1999. pp. 557–632.
12. Peck J. A., Tai C. D., Swanson B. I., Brown G. E. Speciation of aqueous gold (III) chlorides from ultraviolet/visible absorption and Raman/resonance Raman spectroscopies. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1991. Vol. 55. pp. 671–676.
13. Mironov I. V., Makotchenko E. V. The hydrolysis of AuCl4 – and the stability of aquachlorohydroxocomplexes of gold (III) in aqueous solution. Journal of Solution Chemistry. 2009. Vol. 38. pp. 725–737.
14. Bjerrum J. La stabilitè des chlorures d’or. Bull. Soc. Chim. Belg. 1948. Bull. 57. pp. 432–438.
15. Fry F. H., Hamilton G. A., Turkevich J. The kinetics and mechanism of hydrolysis oftetrachloroaurate (III). Inorganic Chemistry. 1966. Vol. 5, Iss. 11. pp. 1943–1951.
16. Sun W., Kitchaev D., Kramer D., Ceder G. Non-equilibrium crystallization pathways of manganese oxides in aqueous solution. Nature Communications. 2019. Vol. 10. 573. DOI: 10.1038/s41467-019-08494-6
17. Bohn H.L. Redox potentials. Soil Science. 1971. Vol. 112, No. 1. pp. 39–45.
18. Dixon J. B., White G. N. Manganese oxides. In: Soil mineralogy with environmental applications. Ed. J. B. Dixon, D. G. Schulze. 2002. pp. 367–388.
19. Birkner N., Navrotsky A. Thermodynamics of manganese oxides: Effects of particle size and hydration on oxidation-reduction equilibria among hausmannite, bixbyite, and pyrolusite. American Mineralogist. 2012. Vol. 97. pp. 1291–1298.
20. Ta C., Brugger J., Pring A., Hocking R. K. et al. Effect of manganese oxide minerals and complexes on gold mobilization and speciation. Chemical Geology. 2015. Vol. 407–408. pp. 10–20.
21. Meretukov M. A., Mejerovich A. S. Application of chloride-sulfate leaching for gold recovery from ores and concentrates. Nonferrous Metallurgy. 1992. No. 3. pp. 24–29.
22. Madhuchhanda M., Devi N., Rath P., Srinivasa Rao K., Paramguru R. K. Dissolution of base-metal sulfide minerals in hydrochloric acid in the presence of manganese dioxide. Mining Metallurgy & Exploration. 2001. Vol. 18. pp. 106–109.
23. Meretukov M. A. Gold: chemistry, mineralogy, metallurgy. Moscow : Ore and Metals, 2008. 528 p.
24. Nayak B. B., Mishra K. G., Paramguru R. Kinetics and mechanism of MnO2 dissolution in H2SO4 in the presence of pyrite. Journal of Applied Electrochemistry. 1999. Vol. 29. pp. 191–200