Elektrolityczna rafinacja złota cz.3

W dużych zakładach rafinacyjnych zamiast prądu stałego używa się do elektrolizy asymetrycznego prądu zmiennego, który umożliwia rafinację stopów złota o większej zawartości srebra oraz powoduje spadek zawartości złota w szlamie anodowym.

tmp6b54-1Jak wynika z przedstawionego schematu, urządzenie do elektrolitycznej rafinacji złota składa się z porcelanowej lub kamionkowej wanny (1), anod z surowca złotego (2), katod z czystego złota (3), szyn srebrnych, doprowadzających prąd elektryczny (4), łaźni wodnej, ogrzewającej wannę z elektrolitem (7); w skład urządzenia wchodzą nadto: naczynie wypełnione elektrolitem, umożliwiające stałe uzupełnianie ilości elektrolitu w wannie oraz rura szklana, przez którą doprowadzane jest do wanny powietrze dla mieszania elektrolitu.

Porcelanowa wanna o pojemności ok. 16 l zawieszona jest w łaźni wodnej, ogrzewającej parą elektrolit do temperatury 70°C. Elektrolit zawiera 90 g złota w 1 l roztworu w postaci HAuC14 oraz ok. 100 ml wolnego stężonego kwasu solnego. W jednej kąpieli zawiesza się 12 anod o powierzchni ok. 11 x 6 cm (licząc razem obydwie strony: 24 x 66 = 1584 cm2). Ciężar jednej anody wynosi ok. 800 g, a więc w jednej kąpieli wszystkie anody ważą 9,6 kg złota.

W zestawie tym używa się 13 katod sporządzonych z czystego złota; powierzchnia jednej katody wynosi około 10 x 4 cm; łączna powierzchnia wszystkich katod wynosi zatem 26 x 40 = 1040 cm2, a powierzchnia czynna — ok. 960 cm2.

Rafinację przeprowadza się używając prądu o natężeniu 200 A, napięciu kąpieli ok. 1 wolta i gęstości anodowej prądu ok. 1260 A/m2. Ponieważ równoważnik chemiczny dla złota wynosi 2,45 g na amperogodzinę—przy natężeniu prądu 200 A teoretycznie powinno się rozpuścić na anodzie w naszych warunkach ok. 490 g złota. Przy ogólnym ciężarze anod 9,6 kg oraz przy uwzględnieniu straty czasu, spowodowanej czynnościami ubocznymi przy rafinacji, czas elektrolizy powinien wynieść około 17 godzin.

Praktycznie proces ten przebiega nawet szybciej niż wynika to z powyższego obliczenia, gdyż pewna ilość złota przechodzi do roztworu w postaci jonu jednowartościowego, tj. przy zapotrzebowaniu prądu w ilości 1/3 normalnego zużycia. Znaczenie tej ubocznej reakcji jest ważne, gdyż w wyniku jej działania pozostają zawsze w szlamie anodowym znaczne ilości nie rozpuszczonego złota, znajdującego się tam zgodnie z przebiegiem reakcji:

3 AuCl = 2 Au + AuCl3

Przy normalnej gęstości prądu w szlamie anodowym znajduje się ok. 10% całej ilości rozpuszczonego złota, z czego należy wnosić, że ok. 15% złota rozpuszczone zostało jako jedno wartościowe.

Ogólny czas trwania rafinacji ok. 10 kg złota w warunkach wyżej opisanych wynosi ok. 20 godzin, gdyż czynności uboczne, na które składają się: zawieszanie anod i katod w kąpieli, wyjmowanie ich, kontrole elektrolitu, nie zajmują więcej niż trzy godziny. Najwięcej stosunkowo czasu zużywa się na przetapianie resztek anod oraz na wydzielanie złota ze szlamu, które musi się uwolnić od chlorku srebra, przetopić i ponownie poddać elektrolizie. Po ukończeniu elektrolizy blachy katodowe wyjmuje się z kąpieli, przemywa gorącą wodą destylowaną i topi w tyglu grafitowym z niewielkim dodatkiem boraksu.