Повишаване на скоростта на излужване на злато и сребро в процеса на цианиране, богато на кислород, с амоняк

Въведение

Извличането на злато и сребро от руди е сложен и важен процес в минната индустрия. Цианирането отдавна е доминиращ метод за тази цел. Въпреки това, непрекъснато се полагат усилия за оптимизиране на процеса, за да се подобрят скоростите на излужване на благородни метали и да се повиши общата ефективност. Един такъв подход, който се е показал като обещаващ, е използването на... амоняк в процеса на цианидиране, богато на кислород. Тази статия разглежда как амонякът може да играе важна роля за повишаване на скоростта на излужване на злато и сребро.

Основите на цианирането

Цианидирането се основава на принципа, че слаби разтвори на натрий или калий цианид имат преференциално разтварящо действие върху малки частици метално злато и сребро в сравнение с други материали, които обикновено се срещат в златните руди. В този процес, когато пресни повърхности на злато са изложени на цианид във воден разтвор, съдържащ свободен кислород, протича химическа реакция, която образува златно цианидно съединение заедно с хидроксид.

Процесът изисква внимателен контрол на няколко фактора. Например, силата на цианидния разтвор е от решаващо значение. Обикновено се използва разтвор с концентрация от около един паунд цианид (еквивалент на KCN) на един тон разтвор (вода), тъй като е установено, че това е достатъчно силно за повечето директни цианидни вериги. Експериментална работа е показала, че тази концентрация осигурява максимална разтваряща способност. Освен това, слабият разтвор е по-малко засегнат от цианиди (минерали, които могат да имат вредно въздействие върху процеса на цианиране) и опасността от отравяне от изпарения, образувани от изпарението в горещо време, е намалена.

Температурата също играе жизненоважна роля. В студен климат разтворите често се нагряват до около 70°C, за да се поддържа ефективно разтваряне. Над тази температура загубата на цианид чрез разлагане става сериозен проблем. Теоретично, златото се разтваря най-бързо в разтвор при температура от 138°C.

Роля на амоняка в процеса на цианиране, богато на кислород

Комплексообразуване с метални йони

Амонякът може да образува комплексни съединения с различни метални йони, присъстващи в рудата. В контекста на извличането на злато и сребро, той може да взаимодейства с медни йони, които често се срещат в много златни руди. Медта може да консумира цианид и да пречи на излужването на злато и сребро. Чрез образуването на медно-амонячни комплекси, амонякът намалява конкуренцията за цианидни йони, което прави повече цианид достъпен за разтваряне на злато и сребро. В резултат на това наличието на амоняк помага за поддържане на по-висока концентрация на свободни цианидни йони в разтвора, което е благоприятно за излужването на злато и сребро.

Влияние върху електрохимичната среда

Амонякът може също да промени електрохимичната среда на системата за излужване. Той може да повлияе на редокс потенциала на разтвора, което от своя страна влияе върху окислението и разтварянето на злато и сребро. В богата на кислород среда, наличието на амоняк може да засили активирането на кислородните молекули. Това засилено активиране на кислорода насърчава окислението на златото и среброто до съответните им цианидни комплекси. Например, в случая на златото, реакционният път може да бъде модифициран по начин, който улеснява по-ефективното образуване на съответния златен цианиден комплекс.

Подобряване на свойствата на минералната повърхност

Амонякът може да взаимодейства с повърхността на минералите в рудата. Някои минерали, които са трудни за директно излужване, могат да променят повърхностните си свойства чрез амоняк. Тази модификация може да направи повърхността по-реактивна към цианидни йони, като по този начин подобри общата ефективност на излужването. Например, някои минерали, съдържащи сребро, могат да имат повърхностно покритие, което възпрепятства достъпа на цианидни йони. Амонякът може да реагира с това покритие или да се адсорбира върху повърхността на минерала, променяйки неговия заряд и химическа реактивност и позволявайки на цианидните йони да реагират по-ефективно със среброто в минерала.

Казуси и практически приложения

В практическо приложение в злато-сребърна мина, използването на странично смилане по време на излугване и процес на богата на кислород цианидация беше комбинирано с добавяне на амоняк. При условие, че оригиналният производствен процес остана непроменен, беше извършено добавяне на подходящо количество амоняк в първия етап на смилане. Резултатите бяха забележителни. В сравнение със ситуацията без добавяне на амоняк, скоростта на излугване на злато чрез цианидация се увеличи с 0.47%, скоростта на излугване на сребро се увеличи с 5.33%, а скоростта на излугване на мед намаля с 6.50%. Това не само подобри извличането на благородни метали, но и намали разтварянето на мед, което често е нежелан страничен ефект, тъй като медта може да консумира цианид и да усложни последващите процеси на извличане на метали.

В друго проучване върху специфичен вид златно-сребърна руда, добавянето на амоняк в процеса на богата на кислород цианидация доведе до значително подобрение в кинетиката на излужване. Времето, необходимо за достигане на високо ниво на излужване на злато и сребро, беше намалено. Това не само увеличи производителността на процеса на излужване, но и спести енергия и ресурси в дългосрочен план.

Оптимизация и съображения

Въпреки че амонякът показва голям потенциал за повишаване на скоростта на излужване на злато и сребро в процеса на цианиране, богато на кислород, е необходимо да се оптимизират няколко фактора. Концентрацията на добавения амоняк е от решаващо значение. Твърде малкото количество амоняк може да не окаже значително влияние върху комплексообразуването, електрохимичната среда или модификацията на минералната повърхност. От друга страна, прекомерното количество амоняк може да доведе до увеличени разходи, потенциални екологични проблеми и дори да наруши общия химичен баланс на системата за излужване.

Стойността на pH на излужващия разтвор също трябва да се контролира внимателно. Амонякът е слаба основа и добавянето му може да повлияе на pH на разтвора. Тъй като процесът на цианидиране е чувствителен към pH, поддържането на оптимален диапазон на pH (обикновено около 10 - 11) е от съществено значение за правилното функциониране на цианидните йони и цялостната кинетика на реакцията.

Освен това, трябва да се вземе предвид съвместимостта на амоняка с други реагенти, използвани в процеса, като например вар (която често се добавя за регулиране на pH и предотвратяване на образуването на циановодороден газ). Осигуряването на хармонично протичане на всички химични реакции в системата за излужване е от решаващо значение за максимизиране на скоростта на излужване на злато и сребро.

Заключение

Използването на амоняк в процеса на цианиране, богат на кислород, предлага жизнеспособен и ефективен начин за повишаване на скоростта на излужване на злато и сребро. Чрез комплексообразуване с метални йони, модифициране на електрохимичната среда и подобряване на свойствата на минералната повърхност, амонякът може значително да подобри ефективността на извличането на благородни метали. Въпреки това, за да се реализират напълно предимствата на този подход, е необходима внимателна оптимизация на параметри като концентрация на амоняк, контрол на pH и съвместимост с други реагенти. Тъй като минната индустрия продължава да търси по-ефективни и устойчиви начини за извличане на благородни метали, ролята на амоняка в процесите на цианиране вероятно ще получи още повече внимание и ще бъде предмет на допълнителни изследвания.