Процес на излугване с цианид в златодобив: Пълният процес от разтваряне до възстановяване

Въведение

Добивът на злато от неговите руди е обект на голям интерес от векове. Сред различните налични методи, Излугване с цианид се очертава като една от най-широко използваните техники в рекламата Добив на злато индустрия. Този процес позволява ефективното разтваряне на златото от неговите основни материали, което прави възможно възстановяването на благородния метал в по-концентрирана форма. Тази статия ще разгледа пълния процес на излугване на цианид при добива на злато, от първоначалното разтваряне на златото в цианидни разтвори до окончателното възстановяване на метала.

Разтварянето на злато в цианидни разтвори

Включени химични реакции

Разтварянето на злато в цианидни разтвори се основава на сложна поредица от химични реакции. Общата реакция може да бъде представена със следното уравнение:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

При тази реакция златото (Au) реагира с Натриев цианид (NaCN) в присъствието на кислород (O₂) и вода (H2O), за да се образува натриев дицианоаурат (Na[Au(CN)₂]) и натриев хидроксид (NaOH). Ролята на кислорода в тази реакция е решаваща, тъй като той действа като окислител, улеснявайки разтварянето на златото.

Условия за оптимално разтваряне

За ефективно разтваряне на злато е необходимо внимателно да се контролират няколко условия. Концентрацията на цианид в разтвора е критичен фактор. Обикновено в процеса на излугване се използва концентрация от 0.05 - 0.1% NaCN. По-високата концентрация може да доведе до повишена консумация на цианид без пропорционално увеличение на разтварянето на златото, докато по-ниската концентрация може да доведе до бавно и непълно излугване.

pH на разтвора също играе важна роля. Процесът на излугване е най-ефективен в леко алкална среда с диапазон на pH от 9.5 - 11. При това pH цианидните йони присъстват в тяхната недисоциирана форма (HCN), която е по-реактивна спрямо златото. Коригирането на pH обикновено се постига чрез добавяне на вар (CaO) към разтвора за излугване.

Температурата е друг важен параметър. Въпреки че реакцията може да протече при температура на околната среда, леко повишена температура от около 25 - 35°C може да увеличи скоростта на разтваряне на златото. Въпреки това, повишаването на температурата твърде много може да доведе до разлагане на цианида, намалявайки неговата ефективност.

Предварителна обработка на руди

Натрошаване и Смилане

Преди да започне процесът на излугване с цианид, златосъдържащите руди трябва да бъдат предварително обработени. Първата стъпка в тази предварителна обработка обикновено е Смачкване намлява стържещ. Рудите се раздробяват, за да се намали размерът им и след това се смилат на фини частици. Това увеличава повърхностната площ на рудата, което позволява по-ефективен контакт между златните частици и цианидния разтвор по време на процеса на излугване.

Степента на смилане се контролира внимателно. Прекомерното смилане може да доведе до образуването на фини шламове, които могат да причинят проблеми по време на следващите етапи на разделяне на твърдо-течно вещество. От друга страна, недостатъчното смилане може да доведе до недостатъчно излагане на златните частици, което води до непълно излугване.

Печене и биоокисление

В някои случаи златните руди могат да съдържат огнеупорни минерали, които предотвратяват директното разтваряне на златото от цианид. За такива руди може да са необходими допълнителни методи за предварителна обработка като печене или биоокисление.

Печенето включва нагряване на рудата в присъствието на въздух за окисляване на огнеупорните минерали, като сулфиди. Този процес на окисление разгражда минералите, освобождавайки златните частици и ги прави по-достъпни за цианидния разтвор.

Биоокислението, от друга страна, използва микроорганизми за окисляване на огнеупорните минерали. Това е по-екологична алтернатива на печенето, тъй като работи при по-ниски температури и произвежда по-малко вредни емисии. Микроорганизмите, обикновено бактерии или гъбички, се избират въз основа на тяхната способност да окисляват специфичните огнеупорни минерали, присъстващи в рудата.

Процесът на излугване

Излугване в резервоар с разбъркване

Излужването в резервоар с разбъркване е един от най-разпространените методи, използвани за излужване с цианид. При този процес предварително обработената руда се смесва с цианидния разтвор в големи резервоари с разбъркване. Резервоарите са оборудвани с бъркалки, които осигуряват цялостно смесване на рудата и разтвора, подпомагайки контакта между златните частици и цианидните йони.

Времето за извличане може да варира в зависимост от естеството на рудата и работните условия. Като цяло процесът на излугване може да отнеме от няколко часа до няколко дни. През това време периодично се вземат проби от инфилтрата и се анализират, за да се наблюдава напредъкът на разтварянето на златото.

Излугване на купчина

Купното излугване е друг широко използван метод, особено за нискокачествени златни руди. При този процес натрошената руда се подрежда на големи купчини върху непропусклива обвивка. След това цианидният разтвор се напръсква върху горната част на купчината и се оставя да проникне през рудата. Докато разтворът преминава през купчината, той разтваря златните частици и полученият бременен разтвор се събира на дъното на купчината.

Купното излужване е по-рентабилен метод в сравнение с Излугване в резервоар с разбъркване тъй като изисква по-малко капиталови инвестиции в оборудване. Това обаче е по-бавен процес и е по-подходящ за руди с относително ниско съдържание на злато.

Разделяне на твърда течност

Филтриране

След като процесът на излугване приключи, следващата стъпка е да се отдели твърдият остатък (отпадък) от пълния разтвор, който съдържа разтвореното злато. Филтрацията е един от най-често използваните методи за разделяне на твърдо-течно вещество. При този процес суспензията (смес от твърдо и течно вещество) преминава през филтърна среда, като филтърна тъкан или филтърна преса. Твърдите частици се задържат върху филтърната среда, докато течността (бременният разтвор) преминава през нея и се събира.

Изборът на филтърна среда зависи от естеството на твърдите частици и условията на работа. Например, в случаите, когато твърдите частици са много фини, може да е необходима филтърна тъкан с по-фини мрежи.

Декантиране

Декантирането е друг метод, който може да се използва за разделяне на твърдо-течно вещество, особено когато твърдите частици са относително големи и се утаяват лесно. При този процес суспензията се оставя да престои в утаителен резервоар за определен период от време. Твърдите частици се утаяват на дъното на резервоара поради гравитацията и след това прозрачната супернатантна течност (бременен разтвор) внимателно се декантира.

Декантирането е по-прост и по-малко енергоемък метод в сравнение с филтрирането. Въпреки това, той може да не е толкова ефективен при отделянето на много фини твърди частици.

Възстановяване на злато от бременния разтвор

Адсорбция с активен въглен

Един от най-разпространените методи за възстановяване на злато от бременния разтвор е Адсорбция с активен въглен. При този процес към бременния разтвор се добавя активен въглен. Златно-цианидният комплекс има силен афинитет към повърхността на активния въглен и в резултат на това златото се адсорбира върху въглеродните частици.

След това въглеродните частици се отделят от разтвора, обикновено чрез пресяване или филтруване. Зареденият със злато въглерод след това се обработва допълнително, за да се десорбира златото. Това обикновено се прави чрез подлагане на въглерода на обработка с пара при висока температура или чрез използване на химически десорбционен агент.

Утаяване на цинк

Утаяването на цинк, известно още като процес на Мерил - Кроу, е друг метод за възстановяване на златото. При този процес към бременния разтвор се добавя цинков прах. Цинкът е по-електроположителен от златото и в резултат на това измества златото от злато-цианидния комплекс. Реакцията може да бъде представена чрез следното уравнение:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + NaXNUMX[Zn(CN)₄]

Утаеното злато, заедно с нереагиралия цинк, образува твърда утайка. След това тази утайка се отделя от разтвора и златото се рафинира допълнително, за да се получи чист продукт.

Рафиниране на злато

Топене

След като златото бъде възстановено от бременния разтвор, то обикновено трябва да бъде рафинирано, за да се отстранят всички останали примеси. Топенето е един от най-разпространените методи за рафиниране на злато. При този процес златосъдържащият материал се нагрява до висока температура в присъствието на флюс, като например боракс. Флюсът помага за понижаване на точката на топене на златото и също така реагира с примесите, образувайки шлака, която може да бъде отделена от разтопеното злато.

След това стопеното злато се излива във форми, за да се образуват слитъци. Тези слитъци могат да бъдат допълнително обработени или продадени като полуготов продукт.

Електролитно рафиниране

Електролитното рафиниране е по-усъвършенстван метод за рафиниране на злато. При този процес анодът, съдържащ злато, се поставя в електролитна клетка заедно с катод от чисто злато. Електролитът обикновено е разтвор на златен хлорид или други златни соли. Когато през клетката премине електрически ток, златото от анода се разтваря в електролита и след това се отлага върху катода.

Примесите, които са по-електроположителни от златото, се разтварят в електролита, но не се отлагат върху катода, докато примесите, които са по-малко електроположителни от златото, остават като утайка на дъното на клетката. Това води до златен продукт с много висока чистота.

Съображения за околната среда

Управление на цианидите

Цианидът е силно токсично вещество и правилното управление на цианида в процеса на добив на злато е от изключително значение. Използването на цианид при добива на злато е строго регулирано в много страни, за да се сведе до минимум въздействието му върху околната среда и човешкото здраве.

Един от ключовите аспекти на управлението на цианидите е предотвратяването на разливи на цианиди. Изисква се минните операции да разполагат с подходящи системи за задържане, за да се предотврати изтичането на разтвори, съдържащи цианид, в околната среда. В допълнение, третирането на отпадъчни води, съдържащи цианид, също е от решаващо значение. Има няколко налични метода за третиране на отпадъчни води, съдържащи цианид, като химическо окисление, биологично третиране и йонообмен.

Хвостохранилище

Твърдият остатък (отпадък), получен след процеса на възстановяване на златото, също трябва да бъде правилно изхвърлен. Отпадъците могат да съдържат следи от цианид и други тежки метали, които могат да представляват заплаха за околната среда, ако не се управляват правилно.

Един често срещан метод за изхвърляне на хвостохранилища е съхраняването им в язовири за хвостохранилища. Тези язовири са проектирани да задържат хвоста и да предотвратяват изпускането на замърсители в околната среда. В някои случаи хвостът може също да бъде преработен, за да се възстановят всички останали ценни минерали или да се намали въздействието върху околната среда.

Заключение

Процесът на излугване на цианид при добива на злато е сложен и многоетапен процес, който включва разтваряне на златото в цианидни разтвори, предварителна обработка на руди, излугване, разделяне на твърдо и течно вещество, възстановяване на златото, рафиниране и управление на околната среда. Всяка стъпка в този процес е внимателно контролирана, за да се осигури ефективно извличане и възстановяване на златото, като същевременно се минимизира въздействието върху околната среда. Въпреки предизвикателствата, свързани с използването на цианид, процесът остава важен и широко използван метод в търговската златодобивна индустрия поради високата си ефективност и относително ниска цена. Въпреки това се провеждат непрекъснати изследвания и разработки за разработване на алтернативни методи, които са по-щадящи околната среда и устойчиви.