Механизмът на действие на излужващия агент натриев цианид

1. Въведение

натрий цианид (NaCN) е от решаващо значение Излугващ агент при добива на благородни метали, особено злато и сребро. Приложението му в минната индустрия датира от края на 19 век и оттогава се е превърнало в неразделна част от хидрометалургичните процеси за извличане на тези ценни метали от техните руди. Тази статия разглежда подробния механизъм на това как... Натриев цианид функции в Процес на излужване, хвърляйки светлина върху химичните му реакции, ролята на различни фактори и значението му при извличането на благородни метали.

2. Химични свойства на натриевия цианид

Натриевият цианид е бяло кристално твърдо вещество, което се разтваря лесно във вода. Във воден разтвор той се разпада на натриеви йони (Na+) и Цианидни йони (CN-). Цианидният йон е ключовият компонент, отговорен за излужването на благородни метали. Като силен лиганд, той има висок афинитет към определени метални йони, особено злато и сребро. Това свойство му позволява да образува стабилни комплекси с тези метали, което е от основно значение за ролята му като излужващ агент.

3. Процесът на излужване на злато и сребро с натриев цианид

3.1 Химични реакции

При излужване на злато с помощта на Натриев цианид, реакцията протича в присъствието на кислород във водна среда. Цианидните йони образуват разтворим комплекс със златото, като кислородът действа като окислител, улеснявайки процеса. Подобна реакция протича при излугване на сребро, където сребърните атоми реагират с натриев цианид и кислород, за да се образува разтворим сребърно-цианиден комплекс.

3.2 Реакционни стъпки на молекулярно ниво

радиопредаванеНатриевият цианид дисоциира във вода, освобождавайки цианидни йони. Тези цианидни йони, заедно с разтворените кислородни молекули, се движат през разтвора, за да достигнат повърхността на златните или сребърните частици в рудата. Скоростта на тази дифузия може да бъде повлияна от фактори като температура, разбъркване и вискозитет на разтвора. По-високите температури и по-енергичното разбъркване обикновено повишават скоростта на дифузия чрез увеличаване на молекулярната кинетична енергия и подобряване на смесването на разтвора.

адсорбцияВеднъж попаднали на металната повърхност, цианидните йони и кислородните молекули се прикрепят към повърхността на златните или сребърните частици. Адсорбцията на цианидните йони е силно селективна поради силния им афинитет към метала. Адсорбцията на кислород е също толкова важна, тъй като осигурява необходимата окислителна сила за последващата реакция.

Електрохимична реакцияНа границата между метала и разтвора протича електрохимична реакция. Златните или сребърните атоми на повърхността се окисляват, превръщайки се в метални йони. Тези метални йони след това реагират с адсорбираните цианидни йони, за да създадат разтворими метал-цианидни комплекси. Окислението на метала освобождава електрони, които се консумират по време на редукцията на кислорода в разтвора.

Десорбция и дифузияОбразуваните метал-цианидни комплекси се отделят от металната повърхност и се разпръскват в основната част на разтвора. Това отваря пътя за адсорбция на нови цианидни йони и кислородни молекули върху металната повърхност, което позволява на процеса на излужване да продължи.

4. Фактори, влияещи върху ефективността на излужване на натриев цианид

4.1 Концентрация на натриев цианид

Количеството натриев цианид в разтвора за излужване силно влияе върху скоростта на излужване. Първоначално, с повишаване на концентрацията на натриев цианид, се увеличава и скоростта, с която се излужват златото и среброто, тъй като има повече цианидни йони, които могат да реагират с металите. Но след определена точка скоростта на излужване може да спре да се увеличава или дори да намалее. Това може да се случи, защото при високи концентрации цианидните йони реагират с водата, за да образуват циановодород, летливо вещество, което се отделя от разтвора, намалявайки ефективната концентрация на цианидни йони за излужване.

4.2 Концентрация на кислород

Кислородът е незаменим в процеса на излугване с натриев цианид. Той е необходим за окисляване на златото и среброто, необходима стъпка, преди те да могат да образуват комплекси с цианидни йони. По-високите нива на разтворен кислород в разтвора обикновено водят до по-бързи скорости на излугване. Тъй като кислородът има ограничена разтворимост във вода, промишлените процеси на излугване често използват методи като аериране или обогатен с кислород въздух за повишаване на концентрацията на кислород.

4.3 pH на разтвора

PH на излужващия разтвор е жизненоважно за поддържане на стабилността на цианидните йони и цялостния процес на излужване. Цианидните йони остават стабилни в алкални разтвори. В киселинни условия те реагират с водородни йони, образувайки силно токсичен и летлив циановодороден газ. За да се избегне това и да се осигури стабилността на цианидните йони, pH на излужващия разтвор обикновено се поддържа между 10 и 11. Обикновено към разтвора се добавя вар, за да се регулира и поддържа pH на оптимално ниво.

4.4 Температура

Температурата влияе върху процеса на излужване по много начини. Обикновено повишаването на температурата ускорява химичните реакции, включително дифузията на реагентите, адсорбцията на цианидни йони и кислород върху металната повърхност и електрохимичната реакция. Съществуват обаче и недостатъци. При високи температури цианидните йони е по-вероятно да претърпят хидролиза, което води до загуба на цианид като циановодороден газ. Освен това, високите температури могат да увеличат разтворимостта на примесите в рудата, което може да наруши процеса на излужване или да причини прекомерна консумация на цианидни йони. На практика температурата на излужване обикновено е около 20-30 °C, въпреки че могат да се използват и по-високи температури, ако се вземат подходящи мерки за контрол на хидролизата на цианида.

4.5 Размер на частиците на рудата

Размерът на рудните частици влияе пряко върху ефективността на излужването. По-финозърнестите руди предлагат по-голяма повърхност за реакцията между металните частици и излужващия разтвор. Това насърчава по-бързата дифузия на цианидни йони и кислород към металната повърхност и по-бързото образуване на метал-цианидни комплекси, което води до по-висока скорост на излужване. От друга страна, по-едрозърнестите руди може да се нуждаят от по-дълго време за излужване или по-интензивна обработка, за да се постигне същото ниво на извличане на метала.

5. Значение на разбирането на механизма

Разбирането на начина, по който натриевият цианид действа в процеса на излужване, е от голямо значение за минната индустрия. Това позволява на инженерите и металурзите да прецизират параметрите на процеса на излужване, като концентрация на реагент, pH, температура и размер на частиците, за да увеличат степента на извличане на метала. Чрез оптимизиране на тези фактори, индустрията може да извлича благородни метали по-ефективно, да намали потреблението на реагенти и да сведе до минимум въздействието върху околната среда от използването на натриев цианид. Освен това, тези знания могат да стимулират разработването на нови и по-ефективни технологии за излужване, или чрез подобряване на съществуващите процеси на базата на цианид, или чрез проучване на алтернативни агенти за излужване.

6. заключение

Натриевият цианид играе ключова роля в извличането на благородни метали чрез процеса на излужване. Чрез разбирането на механизма му, заедно с факторите, които влияят върху неговата ефективност, минната индустрия може да продължи да подобрява дейността си, правейки извличането на злато и сребро по-устойчиво и ефективно. Бъдещите изследвания могат да се съсредоточат върху по-нататъшно оптимизиране на процесите на излужване на базата на цианид или разработване на иновативни алтернативи, които могат да намалят екологичните рискове, свързани с употребата на натриев цианид.