Feasibility of selective gold and uranium elution from loaded ion exchangers

In search of alternatives to cyanidation in gold-uranium ore processing, the study aims to develop a two-stage method for the selective elution of gold and uranium from strongly basic anion exchangers loaded in sulfuric acid-thiocyanate solutions. The research utilized a D201 macroporous strongly basic anion exchange resin (PRC). After each elution stage, the resin was analyzed for gold, uranium, and iron levels. Gold concentrations were determined using the atomic absorption method, while the presence of iron and uranium in the solution was confirmed via inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry, respectively. This study presents the first experimental evaluation of the effectiveness of alkaline and acidic eluents in a two-stage selective elution scheme for gold and uranium. In the first stage, a sulfuric acid eluent provided nearly complete removal of uranium, iron, and thiocyanate from the resin (> 99 %) without co-elution of gold. In the second stage, two approaches to gold elution were investigated: use of alkaline thiocyanate and acidic thiourea. The alkaline thiocyanate eluent was found to be extremely ineffective, with gold recovery not exceeding 1.7 %. This can be attributed to the high stability of Au–SCN complexes on the functional groups of the anion exchanger. It was shown that a sulfuric acid solution of thiourea ensures nearly complete elution of gold (>99 %), with the formation of a highly concentrated gold-bearing eluate free from uranium. The proposed approach enables the production of separate concentrated gold and uranium eluates without the use of cyanides. This fact opens up prospects for its implementation in hydrometallurgical schemes for processing complex gold-uranium ores and various industrial solutions. 

1. Войлошников Г.И., Войлошникова Н.С., Григорьева И.И., Бывальцев А.В. Сорбция золота активными углями из нецианистых растворителей и десорбция золота из насыщенного угля // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2010. № 7. С. 138–143. EDN: NCGKJT.

2. Дементьев В.Е., Войлошников Г.И., Федоров Ю.О. Разработки АО «Иргиредмет» по извлечению ценных компонентов из техногенного сырья // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 4. С. 417–427. EDN: VTZAYV.

3. Полуляхова Н.Н. Исследование кинетики сорбции на синтезированном ионите // Вестник Санкт-Петербургского университета. Физика и химия. 2010. № 2. С. 71–78. EDN: MVUZIN.

4. Мансуров З.А., Супиева Ж.А., Елеуов М.А., Таурбеков А.Т., Павленко В.В., Смагулова Г.Т. Экспериментальное исследование закономерностей электрохимической сорбции/десорбции ионов золота (III) // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27. № 2. С. 4–13. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-2-4-13. EDN: VZXGXZ.

5. Aliyev I.A., Azizov A.A., Yaqubova U.I., Sadikhov N.M. A new type polymer sorbents for gold sorption from acid solutions // Biological and Chemical Research. 2016. Vol. 3. P. 35–43.

6. Минеев Г.Г., Васильев А.А., Никитенко А.Г. Кучное выщелачивание золотосодержащих руд // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 4. С. 147–156. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-4-147-156. EDN: YLJJKB.

7. Шумилова Л.В., Хатькова А.Н., Размахин К.К., Простакишин М.Ф. Бесцианидная технология извлечения золота с применением методов интенсификации процесса выщелачивания // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 10-1. С. 328–344. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_101_0_328. EDN: ORCCLC.

8. Шнеерсон Я.М., Набойченко С.С. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов: монография. Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2008. Т. 1. 375 с.

9. Баликов С.В., Дементьев В.Е., Минеев Г.Г. Плавка золотосодержащих концентратов. Иркутск: Иргиредмет, 2002. 368 с.

10. Нестеров Ю.В. Иониты и ионообмен. Сорбционная технология при добыче урана и других металлов методом подземного выщелачивания. М.: ОАО «Атомредметзолото», 2007. 480 с.

11. Епифоров А.В., Шипнигов А.А., Собенников Р.М. Элюенты для десорбции урана из ионитов // Перспективы развития технологии переработки углеводородных и минеральных ресурсов: матер. ХII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 20–21 апреля 2022 г.). Иркутск: Иркутский национальный исследовательский технический университет, 2022. С. 84–86. EDN: XUQWNH.

12. Холмогоров А.Г., Пашков Г.Л., Кононова О.Н., Кононов Ю.С., Плеханов В.П. Нецинанидные растворители для извлечения золота из золотосодержащих продуктов // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. Т. 9. № 3. С. 293–298.

13. Krinitsyn D.O., Kononova O.N., Maznyak N.V., Krylov A.S., Kholmogorov A.G. Recovery of gold (I)thiocyanate complexes by some anion-exchangers // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2008. Vol. 82. No. 3. P. 513-518. EDN: IJKQER.

14. Azizitorghabeh A., Wang J., Ghahreman A., Ramsay J.A. A review of thiocyanate gold leaching – chemistry, thermodynamics, kinetics and processing // Minerals Engineering. 2021. Vol. 160. Р. 106689. https://doi.org/ 10.1016/j.mineng.2020.106689. EDN: OYZHEB.

15. Пат. № 2791169, Российская Федерация, C22B 60/02, C22B 11/00, С22В 3/06. Способ извлечения золота и урана из золотоурановых руд / А.А. Шипнигов, Е.Д. Мусин, А.В. Епифоров; заявитель и патентообладатель АО «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов». № 2021118974. Заявл. 28.06.2021; опубл. 03.03.2023. Бюл. № 7. EDN: PGUFCF.

16. Shipnigov A., Epiforov A., Sobennikov R. Combined recovery of gold and uranium from gold-uranium ores // Proceedings of 10th World Gold Conference (Shenyang, 4–7 September 2023). Shenyang, 2023. Р. 783–791.

17. Azizitorghabeh A., Mahandra H., Ramsay Ju., Ghahreman A. Selective gold recovery from pregnant thiocyanate leach solutions using ion exchange resins // Hydrometallurgy. 2023. Vol. 218. Р. 106055. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2023.106055. EDN: ANOZFL.

18. Собенников Р.М., Епифоров А.В., Шипнигов А.А. Исследования процесса десорбции урана и золота из ионитов, насыщенных в сернокислых тиоцианатных растворах // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: матер. XXII Междунар. науч.-техн. конф., проводимой в рамках XXII Уральской горнопромышленной декады (г. Екатеринбург, 1–10 апреля 2024 г.). Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2024. С. 197–201. EDN: ACMAXV.

19. Ladeira A.C.Q., Morais C.A. Uranium recovery from industrial effluent by ion exchange – column experiments // Minerals Engineering. 2005. Vol. 18. Iss. 13. P. 1337–1340. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.06.012.

20. Fleming C.A. A process for the simultaneous recovery of gold and uranium from South African ores GOLD 100 // Proceedings of the International Conferences on Gold. Vol. 2: Extractive Metallurgy of Gold. Johannesburg: South African Institute of Mining and Metallurgy, 1986. P. 301–319.

21. Кононова О.Н., Холмогоров А.Г., Кононов Ю.С. Сорбционное извлечение золота из растворов и пульп. Химизм процесса, селективность, технология: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. 197 с. EDN: PZWTKX.

22. Собенников Р.М., Епифоров А.В., Шипнигов А.А. Исследования по сорбции золота и урана из сернокислых растворов, содержащих тиоцианат-ион // Современные технологии производства цветных металлов: матер. Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 80-летию С.С. Набойченко (г. Екатеринбург, 24–25 марта 2022 г.). Екатеринбург: УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2022. С. 98–104. EDN: LOICNN.