Ispiranje natrijum-cijanida u eksploataciji zlata

Uvod

Privlačnost zlata i uloga ispiranja cijanida

Zlato je plijenilo čovječanstvo milenijumima, a njegov sjaj i rijetkost ga čine simbolom bogatstva, moći i ljepote u različitim kulturama. Od raskošnih zlatnih artefakata starog Egipta do savremenih zlatnih rezervi koje drže centralne banke, značaj zlata u globalnoj ekonomiji i kulturi je neosporan. Služi kao skladište vrijednosti, zaštita od ekonomskih neizvjesnosti i ključna komponenta u industriji nakita, elektronike i svemirske industrije.

U carstvu vađenje zlata, cijanid ispiranje se pojavilo kao dominantna metoda ekstrakcije. Od svog industrijskog usvajanja u kasnom 19. veku, luženje cijanidom je revolucionisalo industriju iskopavanja zlata, omogućavajući vađenje zlata iz ruda niskog kvaliteta koje je ranije bilo neekonomično za preradu. Ova metoda koristi jedinstvena hemijska svojstva cijanida za otapanje zlata iz rude, formirajući rastvorljive komplekse cijanida zlata koji se mogu lako odvojiti i rafinirati.

Hemija iza ispiranja cijanida

Reaktivnost cijanida sa zlatom

Proces luženja cijanida zavisi od jedinstvene hemijske reaktivnosti između jona cijanida i zlata. Kada Natrijum cijanid (NaCN) je rastvoren u vodi, disocira na jone natrijuma (Na⁺) i jone cijanida (CN⁻). Ovi cijanidni joni su visoko reaktivni prema zlatu, a u prisustvu kiseonika pokreću složenu hemijsku reakciju.

Hemijska jednadžba za reakciju između zlata, Sodium Cyanide, kiseonik i voda je kako slijedi:

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

U ovoj reakciji, atomi zlata u rudi reaguju sa jonima cijanida i formiraju rastvorljivi kompleks, natrijum dicijanoaurat (Na[Au(CN)₂]). Kiseonik prisutan u rastvoru deluje kao oksidaciono sredstvo, olakšavajući reakciju obezbeđujući potrebne elektrone za formiranje kompleksa zlato-cijanid. Molekuli vode također igraju ulogu u reakciji, učestvujući u formiranju kompleksa i nusproizvoda, natrijum hidroksida (NaOH).

Ova reakcija je redoks proces. Zlato se oksidira iz svog elementarnog stanja (Au⁰) do +1 oksidacijskog stanja u kompleksu [Au(CN)₂]⁻, dok se kisik redukuje. Formiranje rastvorljivog kompleksa zlato - cijanid je ključno jer omogućava da se zlato, koje je u početku bilo u čvrstom, nerastvorljivom obliku unutar rude, rastvori u rastvoru. Ovo otopljeno zlato se zatim može odvojiti od preostalih rudnih komponenti kroz naknadne korake obrade, kao što je adsorpcija na aktivni ugljen ili taloženje pomoću cinkovog praha.

Zašto cijanid? Jedinstvena svojstva natrijum cijanida

Natrijum cijanid ima nekoliko svojstava koja ga čine poželjnim reagensom za ispiranje zlata u rudarskoj industriji:

1. Visoka selektivnost za zlato: Joni cijanida imaju izuzetnu sposobnost da selektivno otapaju zlato u prisustvu mnogih drugih minerala koji se obično nalaze u rudama koje sadrže zlato. Ova selektivnost je ključna jer omogućava vađenje zlata iz ruda niskog kvaliteta u kojima je zlato često prošarano velikim količinama minerala lanca. Na primjer, u rudi koja sadrži kvarc, feldspat i druge minerale koji nisu vrijedni, cijanid će preferentno reagirati sa zlatom, ostavljajući većinu minerala lanca nereagiranog i lako se odvaja od otopine koja sadrži zlato.

2. Visoka rastvorljivost u vodi: Natrijum cijanid je visoko rastvorljiv u vodi, što je neophodno za njegovu primenu u procesima luženja. Visoka rastvorljivost osigurava da se ioni cijanida mogu brzo raspršiti po rudnoj kaši, maksimizirajući kontakt između cijanida i čestica zlata. Ova brza disperzija dovodi do bržih brzina reakcije i većih stopa izvlačenja zlata. Na primjer, na sobnoj temperaturi, značajna količina natrijum cijanid mogu se rastvoriti u vodi, obezbeđujući visoku koncentraciju reaktivnih jona cijanida u rastvoru za ispiranje.

3. Relativna cijena - efektivnost: U poređenju sa nekim alternativnim reagensima koji bi se potencijalno mogli koristiti za ekstrakciju zlata, natrijum cijanid je relativno jeftin. Ova isplativost je glavni faktor u njegovoj širokoj upotrebi u industriji iskopavanja zlata, posebno za operacije velikih razmjera. Rudari mogu nabaviti natrijum cijanid u velikim količinama po razumnoj cijeni, što pomaže da se ukupni trošak vađenja zlata zadrži u ekonomski održivom rasponu.

4. Stabilnost u alkalnim rastvorima: Cijanid je stabilan u alkalnim rastvorima, što je prednost u procesu luženja. Održavanjem otopine za ispiranje na visokom pH (obično oko 10 - 11), razlaganje cijanida u cijanid vodik (HCN), vrlo toksičan i isparljiv plin, može se svesti na minimum. Ova stabilnost osigurava da cijanid ostane u svom reaktivnom obliku tokom dužeg perioda, omogućavajući efikasno otapanje zlata. Kreč se često dodaje otopini za ispiranje kako bi se održala alkalna sredina i poboljšala stabilnost cijanida.

Korak po korak proces luženja cijanida u rudnicima zlata

Predobrada: drobljenje i mljevenje

Prije početka procesa luženja cijanidom, ruda koja sadrži zlato prolazi ključnu fazu prethodnog tretmana. Prvi korak u ovoj fazi je drobljenje, što je neophodno za smanjenje velikih komada rude na manje komade. To se obično postiže upotrebom serije drobilica, kao što su čeljusne drobilice, konusne drobilice i giratorne drobilice. Čeljusna drobilica, na primjer, ima jednostavnu strukturu i visok omjer drobljenja. Može nositi velike rude i u početku ih razbiti na manje fragmente.

Nakon drobljenja, ruda se zatim podvrgava mljevenju. Mljevenje se provodi kako bi se dodatno smanjila veličina čestica rude, obično u kugličnom mlinu ili mlinu sa šipkama. U kugličnom mlinu, čelične kuglice se koriste za mljevenje rude. Kako se mlin rotira, kugle se spuštaju kaskadom, udarajući i meljujući čestice rude. Ovaj proces je ključan jer povećava površinu rude. Veća površina znači da postoji više kontakta između čestica koje sadrže zlato unutar rude i rastvora cijanida tokom faze luženja.

Na primjer, ako ruda nije pravilno drobljena i mljevena, čestice zlata mogu biti zarobljene u velikim komadima rude. Otopina cijanida bi tada imala poteškoća da dođe do ovih zlatnih čestica, što bi dovelo do niže stope ekstrakcije. Svođenjem rude u fini prah mlevenjem, zlato postaje pristupačnije jonima cijanida, povećavajući efikasnost procesa luženja.

Faza izluživanja: miješano ispiranje naspram heap leaching

Kada je ruda pravilno pripremljena, počinje faza luženja, a postoje dvije glavne metode: ispiranje uz miješanje i ispiranje na hrpu.

Stirred Leaching

Kod miješanog luženja, fino mljevena ruda se miješa sa rastvorom cijanida u velikom rezervoaru, koji se često naziva rezervoar za luženje ili rezervoar za mešanje. Mehaničke miješalice, kao što su impeleri, koriste se za kontinuirano miješanje smjese. Ova stalna agitacija služi nekoliko važnih svrha. Prvo, osigurava da se otopina cijanida ravnomjerno raspoređuje po rudnoj suspenziji. Ova ravnomjerna distribucija je ključna jer omogućava svim česticama koje sadrže zlato da imaju jednake šanse da reagiraju sa jonima cijanida. Drugo, mešanje pomaže da se čestice rude drže u suspenziji, sprečavajući ih da se talože na dnu rezervoara. Ovo je važno jer ako se čestice talože, reakcija između zlata i cijanida može biti inhibirana.

Mešano luženje se često preferira za rude višeg kvaliteta ili kada je potrebna visoka stopa oporavka u relativno kratkom periodu. Pogodan je i za rude koje je teže izlužiti, jer miješanje može poboljšati kontakt između rude i otopine cijanida. Međutim, ispiranje uz miješanje zahtijeva više energije zbog kontinuiranog rada miješalica. Takođe ima relativno visoke kapitalne troškove jer zahteva veliku opremu i značajnu količinu rastvora cijanida.

Heap Leaching

Nasipno luženje, s druge strane, je isplativija metoda, posebno za rude niskog kvaliteta. U ovom procesu, zdrobljena ruda se gomila u velike gomile, obično na nepropusnoj košuljici kako bi se spriječilo curenje otopine cijanida. Otopina cijanida se zatim prska ili kaplje na vrh gomile rude. Kako otopina prodire kroz gomilu, ona reagira sa zlatom u rudi, rastvarajući ga i formirajući kompleks zlato-cijanida. Procedna voda, koja sadrži otopljeno zlato, zatim se odvodi na dno gomile i sakuplja se u ribnjak ili rezervoar za dalju obradu.

Hemično luženje je prikladnija opcija za velike operacije sa rudama niskog kvaliteta, jer zahtijeva manje kapitalnih ulaganja u opremu u poređenju sa ispiranjem uz miješanje. Takođe ima niže energetske zahtjeve jer nema potrebe za kontinuiranim miješanjem. Međutim, ispiranje iz hrpe ima duže vrijeme luženja u poređenju sa ispiranjem uz miješanje, a stopa oporavka može biti nešto niža. Uspjeh ispiranja gomile također zavisi od faktora kao što je propusnost gomile rude. Ako gomila nije pravilno izgrađena i čestice rude su previše zbijene, otopina cijanida možda neće moći ravnomjerno prodrijeti, što dovodi do neravnomjernog ispiranja i manjeg izvlačenja zlata.

Obrada nakon luženja: vraćanje zlata iz otopine

Nakon što se zlato rastvori u rastvoru cijanida tokom faze luženja, sledeći korak je da se zlato dobije iz ovog rastvora. Postoji nekoliko metoda koje se obično koriste u tu svrhu, a dvije od najzastupljenijih su adsorpcija aktivnog uglja i cementacija cinkovom prašinom.

Adsorpcija aktivnog ugljena

Aktivni ugljen ima veliku površinu i visok afinitet za komplekse zlato-cijanida. U procesu adsorpcije aktivnog uglja, poznatom i kao proces ugljenika u pulpi (CIP) ili proces ugljika u izluživanju (CIL), aktivni ugljen se dodaje u procjednu vodu. Zlato-cijanidni kompleksi u otopini privlače se na površinu aktivnog ugljena i adsorbiraju se na nju. Ovo formira "napunjen" ili "trudni" ugljenik, koji se zatim odvaja od rastvora.

Odvajanje napunjenog ugljika iz otopine može se postići prosijavanjem ili filtracijom. Jednom odvojeno, zlato se zatim izvlači iz napunjenog ugljenika. To se obično radi kroz proces koji se naziva eluiranje ili desorpcija, gdje se zlato uklanja iz ugljika pomoću vruće, koncentrirane otopine natrijum cijanida i natrijum hidroksida. Rezultirajuća otopina, koja je bogata zlatom, se zatim dalje obrađuje elektrolizom kako bi se zlato taložilo na katodu, što rezultira stvaranjem čistog zlata.

Cementiranje cinkove prašine

Cementiranje cinkovom prašinom, također poznato kao Merrill - Crowe proces, je još jedna široko korištena metoda za izvlačenje zlata iz procjednih voda. U ovom procesu, cinkova prašina se dodaje rastvoru koji sadrži kompleks zlato-cijanida. Cink je reaktivniji od zlata i istiskuje zlato iz kompleksa prema sljedećoj kemijskoj reakciji:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

Zlato se tada istaloži iz rastvora kao čvrsta supstanca, formirajući zlato-cink talog. Ovaj talog se zatim filtrira i odvaja od rastvora. Zlato se dalje rafinira topljenjem taloga kako bi se uklonili cink i druge nečistoće, što rezultira proizvodnjom čistog zlata. Cementiranje cinkovom prašinom je relativno jednostavan i jednostavan proces, ali zahtijeva pažljivu kontrolu pH vrijednosti i koncentracije otopine cijanida kako bi se osiguralo efikasno obnavljanje zlata.

Faktori koji utiču na efikasnost ispiranja cijanida

Karakteristike rude

Priroda rude koja sadrži zlato je fundamentalni faktor koji utiče na efikasnost ispiranja cijanida. Različite vrste ruda, kao što su rude sulfidnog zlata i oksidirane rude zlata, imaju različite karakteristike koje mogu značajno utjecati na proces luženja.

rude sulfida zlata: Rude sulfida zlata često sadrže značajne količine sulfidnih minerala, kao što su pirit (FeS₂), arsenopirit (FeAsS) i halkopirit (CuFeS₂). Ovi sulfidni minerali mogu predstavljati nekoliko izazova tokom ispiranja cijanida. Na primjer, pirit je uobičajen sulfidni mineral u rudama koje sadrže zlato. Kada je pirit prisutan u rudi, može reagovati sa rastvorom cijanida i kiseonikom u okruženju za luženje. Oksidacija pirita u prisustvu kiseonika i cijanida može dovesti do stvaranja različitih nusproizvoda, kao što su sumporna kiselina (H₂SO₄) i kompleksi željezo-cijanid. Formiranje sumporne kiseline može smanjiti pH otopine za ispiranje, što je štetno za stabilnost cijanida. Dodatno, reakcija sulfidnih minerala s cijanidom može potrošiti veliku količinu cijanida, povećavajući cijenu reagensa. Na primjer, u rudi u kojoj je visok sadržaj sulfida, potrošnja cijanida može biti nekoliko puta veća od one u rudi bez sulfida.

Oksidirane rude zlata: Oksidirane rude zlata, s druge strane, obično imaju povoljnije okruženje za luženje u poređenju sa sulfidnim rudama. Ove rude su prošle kroz procese trošenja i oksidacije, koji su već oksidirali mnoge sulfidne minerale u stabilnije oksidne oblike. Kao rezultat toga, problemi povezani sa reakcijama sulfida i cijanida su smanjeni. Zlato u oksidiranim rudama je često pristupačnije otopini cijanida jer je struktura rude općenito poroznija i manje složena. Na primjer, u lateritnoj rudi zlata, koja je vrsta oksidirane rude, zlato se često nalazi u dispergiranom i manje inkapsuliranom obliku. Ovo omogućava jonima cijanida da lako dođu do čestica zlata, što dovodi do veće efikasnosti ispiranja. Međutim, oksidirane rude mogu sadržavati i neke nečistoće, kao što su oksidi željeza i hidroksidi, koji mogu adsorbirati kompleks zlato-cijanid ili u određenoj mjeri ometati proces luženja.

Veličina čestica zlata u rudi takođe igra ključnu ulogu. Fino zrnate čestice zlata imaju veći omjer površine – površine i volumena, što znači da mogu brže reagirati s otopinom cijanida. Nasuprot tome, krupnozrnate čestice zlata mogu zahtijevati duže vrijeme luženja ili agresivnije uslove luženja da bi se postigla visoka stopa oporavka. Na primjer, ako su čestice zlata vrlo grube, otopina cijanida možda neće moći prodrijeti dovoljno duboko u čestice, ostavljajući dio zlata bez reakcije.

Koncentracija cijanida

Koncentracija natrijum cijanida u rastvoru za luženje je kritičan parametar koji direktno utiče i na efikasnost ekstrakcije zlata i na ukupne troškove operacije.

Utjecaj na efikasnost ispiranja: Kako koncentracija cijanida raste, brzina reakcije između zlata i cijanida u početku raste. To je zato što veća koncentracija cijanidnih jona daje više reaktantnih molekula dostupnih za interakciju sa česticama zlata. Na primjer, u laboratorijskom eksperimentu, kada se koncentracija cijanida poveća sa 0.01% na 0.05%, brzina rastvaranja zlata može se značajno povećati, što dovodi do većeg izvlačenja zlata u kraćem periodu. Međutim, ovaj odnos nije linearan u nedogled. Jednom kada koncentracija cijanida dostigne određeni nivo, daljnja povećanja možda neće rezultirati proporcionalnim povećanjem brzine rastvaranja zlata. Zapravo, kada je koncentracija cijanida previsoka, to može uzrokovati hidrolizu cijanida. Hidroliza cijanida nastaje kada cijanid reaguje sa vodom da bi se formirao cijanid vodonik (HCN) i hidroksidni joni (OH⁻). Reakcija je sljedeća: CN⁻+H₂O⇌HCN + OH⁻. Cijanid vodik je isparljiv i vrlo toksičan plin. Formiranje HCN ne samo da smanjuje raspoloživi cijanid za reakciju ispiranja zlata, već predstavlja i ozbiljnu opasnost po sigurnost i okoliš.

Razmatranje troškova: Cijanid je relativno skup reagens, posebno kada se razmatraju operacije iskopavanja zlata velikih razmjera. Upotreba veće koncentracije cijanida nego što je potrebno može značajno povećati troškove proizvodnje. Na primjer, u operaciji ispiranja velikih razmjera, ako se koncentracija cijanida poveća za 0.05% više od optimalnog nivoa, godišnji trošak potrošnje cijanida može se značajno povećati, ovisno o zapremini otopine za ispiranje i razmjeru operacije. S druge strane, korištenje preniske koncentracije cijanida rezultirat će sporom brzinom luženja, što može zahtijevati duže vrijeme luženja ili veći volumen otopine za ispiranje kako bi se postigao željeni oporavak zlata. Ovo također može povećati ukupne troškove zbog dužeg vremena obrade, veće potrošnje energije i potencijalno niže produktivnosti.

Općenito, za većinu operacija iskopavanja zlata, odgovarajući raspon koncentracije cijanida je između 0.03% i 0.1%. Međutim, ovaj raspon može varirati ovisno o faktorima kao što su vrsta rude, prisustvo nečistoća i specifična korištena metoda luženja. Na primjer, u procesu miješanja - luženja za relativno čistu rudu zlata, niža koncentracija cijanida unutar raspona, oko 0.03% - 0.05%, može biti dovoljna. Nasuprot tome, za složenu rudu zlata koja sadrži sulfide u operaciji ispiranja na gomilu, može biti potrebna nešto veća koncentracija cijanida, možda bliže 0.08% - 0.1%, da bi se kompenzirala potrošnja cijanida sulfidnim mineralima.

pH vrijednost otopine

pH vrednost rastvora za luženje cijanida je od najveće važnosti u procesu luženja zlata - cijanida, jer utiče na stabilnost cijanida, rastvorljivost zlata i koroziju opreme.

Stabilnost cijanida: Cijanid je najstabilniji u alkalnoj sredini. Kada je pH otopine u rasponu od 10 - 11. hidroliza cijanida, koji proizvodi otrovni plin cijanid vodonik (HCN), je minimizirana. Kao što je ranije spomenuto, reakcija hidrolize cijanida je CN⁻+H₂O⇌HCN + OH⁻. U alkalnoj otopini, visoka koncentracija hidroksidnih jona (OH⁻) pomiče ravnotežu ove reakcije ulijevo, smanjujući stvaranje HCN. Na primjer, ako pH otopine za ispiranje padne na 8 ili niže, brzina hidrolize cijanida će se značajno povećati, što će dovesti do gubitka cijanida i povećanog rizika od oslobađanja HCN, što nije samo gubitak reagensa već i ozbiljna opasnost po sigurnost radnika i okoliša.

Rastvorljivost zlata: Na rastvorljivost kompleksa zlato - cijanid utiče i pH vrednost. U odgovarajućem alkalnom pH opsegu daje prednost formiranju rastvorljivog kompleksa zlato - cijanid, kao što je Na[Au(CN)₂]. Kada je pH prenizak, kompleks se može razgraditi, smanjujući količinu zlata u rastvoru i na taj način smanjujući efikasnost ispiranja. Dodatno, u kiseloj sredini, drugi metalni joni prisutni u rudi mogu se lakše rastvoriti, ometajući proces ispiranja zlata. Na primjer, joni željeza (Fe³⁺) iz minerala koji sadrže željezo u rudi mogu formirati precipitate ili komplekse sa cijanidom u kiseloj otopini, natječući se sa zlatom za jone cijanida.

Korozija opreme: Održavanje ispravnog pH je takođe ključno za zaštitu opreme koja se koristi u procesu ispiranja. U kiseloj sredini, rastvor cijanida može biti veoma korozivan za metalnu opremu, kao što su rezervoari za luženje, cevovodi i pumpe. Na primjer, čelični rezervoari za luženje mogu brzo korodirati u kiseloj otopini cijanida, što dovodi do curenja i potrebe za čestom zamjenom opreme, što povećava troškove proizvodnje i zastoje. Nasuprot tome, alkalna otopina je mnogo manje korozivna za najčešće materijale koji se koriste u opremi za rudarenje zlata.

Kako bi se održala odgovarajuća pH vrijednost, u otopinu za ispiranje se često dodaje vapno (CaO) ili natrijum hidroksid (NaOH). Kreč je uobičajeno korišćen reagens za podešavanje pH vrednosti u operacijama iskopavanja zlata zbog svoje relativno niske cene i efikasnosti. Reaguje s vodom i formira kalcijev hidroksid (Ca(OH)₂), koji može neutralizirati sve kisele komponente u otopini i povećati pH. Dodatak vapna takođe ima dodatnu korist od taloženja nekih metalnih jona, kao što su gvožđe i bakar, što može smanjiti njihovo mešanje u proces ispiranja.

Temperatura i vrijeme luženja

Temperatura i vrijeme luženja su dva međusobno povezana faktora koja imaju značajan utjecaj na efikasnost luženja cijanidom.

Utjecaj temperature: Povećanje temperature općenito dovodi do povećanja brzine reakcije cijanid - zlato. To je zato što više temperature povećavaju kinetičku energiju molekula reaktanta, uključujući ione cijanida i atome zlata na površini rude. Kao rezultat toga, učestalost sudara između reaktanata se povećava, a brzina reakcije se ubrzava. Na primjer, u laboratorijskom eksperimentu, kada se temperatura otopine za luženje podigne sa 20°C na 40°C, brzina rastvaranja zlata može se u nekim slučajevima udvostručiti ili čak utrostručiti. Međutim, postoje ograničenja za povećanje temperature. Kako temperatura raste, topljivost kisika u otopini se smanjuje. Budući da je kisik esencijalni oksidacijski agens u reakciji zlato-cijanid, smanjenje topljivosti kisika može ograničiti brzinu reakcije. Na vrlo visokim temperaturama, blizu 100°C, rastvorljivost kiseonika postaje izuzetno niska, a proces ispiranja može postati kiseonik - ograničen. Osim toga, više temperature također mogu dovesti do povećane hidrolize cijanida, kao što je ranije spomenuto, što smanjuje raspoloživi cijanid za reakciju ispiranja zlata. Osim toga, povišene temperature mogu ubrzati koroziju opreme, povećavajući troškove održavanja i smanjujući vijek trajanja opreme. U većini operacija iskopavanja zlata, temperatura ispiranja se održava na umjerenom nivou, obično između 15°C i 30°C. Ovaj temperaturni opseg obezbeđuje ravnotežu između brzine reakcije, rastvorljivosti kiseonika, stabilnosti cijanida i izdržljivosti opreme.

Uticaj vremena ispiranja: Vrijeme luženja je direktno povezano s količinom zlata koja se može izvući iz rude. Općenito, kako se vrijeme luženja povećava, više zlata će se otopiti u otopini cijanida. Međutim, odnos između vremena ispiranja i izvlačenja zlata nije linearan. U početku je stopa rastvaranja zlata relativno visoka, a značajna količina zlata može se izvući u kratkom periodu. Ali kako se proces luženja nastavlja, brzina rastvaranja zlata postepeno se smanjuje. To je zato što se najpristupačnije čestice zlata prvo otapaju, a kako vrijeme odmiče, do preostalog zlata postaje sve teže doći zbog faktora kao što je stvaranje produkta reakcije na površini rude koji mogu djelovati kao barijera. Na primjer, u operaciji miješanja - luženja, veliki dio zlata može se otopiti u prvih 24 - 48 sati. Nakon toga, povećanje vremena luženja može rezultirati samo neznatnim povećanjem iskorištenja zlata. Previše produžiti vrijeme luženja može biti neekonomično jer povećava troškove rada, uključujući potrošnju energije, potrošnju reagensa i troškove rada. Istovremeno, to može dovesti do rastvaranja više nečistoća, što može zakomplikovati kasniji proces oporavka zlata.

Da bi se optimizirala efikasnost proizvodnje, potrebno je uspostaviti ravnotežu između temperature i vremena ispiranja. To često zahtijeva provođenje laboratorijskih ispitivanja na određenom uzorku rude kako bi se odredila optimalna kombinacija ova dva parametra. Na primjer, za određenu vrstu rude može se ustanoviti da temperatura luženja od 25°C i vrijeme luženja od 36 sati rezultiraju najvećim iskorištavanjem zlata uz najnižu cijenu.

Razmatranja sigurnosti i okoliša

Toksičnost cijanida: mjere opreza pri rukovanju i skladištenju

Cijanid, u obliku natrijevog cijanida koji se koristi za ispiranje zlata, izuzetno je toksična supstanca. Čak i mala količina može biti smrtonosna za ljude i druge organizme. Kada natrijum cijanid dođe u kontakt sa kiselinama, može da oslobodi gas cijanid vodonik, koji je veoma isparljiv i telo ga brzo apsorbuje udisanjem. Gutanje ili kontakt sa kožom sa natrijum cijanidom takođe može dovesti do teškog trovanja. Toksičnost cijanida je posljedica njegove sposobnosti da se veže za citokrom oksidazu u stanicama, ometajući normalan proces ćelijskog disanja i uzrokujući da stanice ne mogu koristiti kisik, što dovodi do brze stanične smrti.

S obzirom na njegovu ekstremnu toksičnost, neophodne su stroge mjere opreza pri rukovanju i skladištenju. Radnici uključeni u upotrebu natrijum cijanida moraju proći sveobuhvatnu sigurnosnu obuku prije rukovanja ovom kemikalijom. Lična zaštitna oprema, uključujući rukavice napravljene od odgovarajućih materijala kao što je nitril za sprečavanje kontakta sa kožom, zaštitne naočare za zaštitu očiju i opremu za zaštitu disajnih organa kao što su gas-maske sa odgovarajućim filterima za cijanovodonik, moraju se nositi u svakom trenutku tokom rukovanja.

Objekti za skladištenje natrijum cijanida treba da budu smešteni u dobro provetrenom, izolovanom prostoru dalje od izvora toplote, paljenja i nekompatibilnih supstanci. Prostor za skladištenje treba biti jasno označen znakovima upozorenja koji ukazuju na prisustvo visoko toksične supstance. Natrijum cijanid treba čuvati u dobro zatvorenim posudama od materijala koji su otporni na koroziju cijanidom, kao što su određene vrste plastike ili nerđajući čelik. Ove posude treba skladištiti u sekundarnom sistemu za zadržavanje, kao što je ladica otporna na prosipanje ili ormar za skladištenje dizajniran da spriječi širenje bilo kakvog potencijalnog izlivanja. Redovne inspekcije skladišnog prostora i kontejnera su neophodne kako bi se osiguralo da nema curenja ili znakova degradacije.

Tokom transporta, natrijum cijanid se mora transportovati u skladu sa strogim propisima. Potrebna su specijalizirana transportna vozila koja su opremljena sigurnosnim elementima za sprječavanje izlivanja i jasno označena kao prevoz opasnih materijala. Proces transporta treba pomno pratiti, a planovi reagovanja u vanrednim situacijama trebaju biti na snazi ​​u slučaju nesreće.

Uticaj na okoliš i upravljanje otpadom

Upotreba cijanida u ispiranju zlata može imati značajan uticaj na životnu sredinu, prvenstveno zbog oslobađanja otpada koji sadrži cijanid. Otpadni proizvod koji najviše zabrinjava je otpadna voda bogata cijanidom koja nastaje tokom procesa ispiranja. Ako se ova otpadna voda ne tretira na odgovarajući način i ispušta u okoliš, može imati razorne posljedice na vodene ekosisteme.

Cijanid je vrlo toksičan za vodene organizme. Čak i pri niskim koncentracijama, može ubiti ribu, beskičmenjake i druge vodene životinje. Na primjer, koncentracija cijanida od samo 0.05 mg/L u vodi može biti smrtonosna za mnoge vrste riba. Prisustvo cijanida u vodi također može poremetiti lanac ishrane u vodenim ekosistemima, jer može ubiti primarne proizvođače i potrošače, što dovodi do niza negativnih efekata na organizme višeg nivoa. Osim toga, ako se kontaminirana voda koristi za navodnjavanje, to može utjecati na kvalitetu tla i oštetiti usjeve.

Za ublažavanje ovih uticaja na životnu sredinu ključno je pravilno upravljanje otpadom koji sadrži cijanid. Postoji nekoliko uobičajenih metoda za prečišćavanje ove otpadne vode:

Metode oksidacije: Hemijska oksidacija je široko korišten pristup. Jedan od najčešćih oksidansa su spojevi na bazi hlora, kao što je natrijum hipohlorit (izbjeljivač) ili plinoviti hlor. U prisustvu alkalne sredine, ovi oksidanti mogu reagovati sa cijanidom da bi ga pretvorili u manje toksična jedinjenja. Na primjer, reakcija s natrijum hipokloritom u alkalnoj otopini može pretvoriti cijanid (CN⁻) prvo u cijanat (CNO⁻), a zatim dalje u plin ugljični dioksid (CO₂) i dušik (N₂) kroz niz reakcija. Ukupna reakcija se može predstaviti na sljedeći način:

2CN⁻+5OCl⁻ + H₂O→2HCO₃⁻+N₂ + 5Cl⁻

Druga metoda oksidacije je upotreba vodikovog peroksida (H₂O₂). Vodikov peroksid može oksidirati cijanid u cijanat u prisustvu katalizatora. Ova metoda je često poželjna u nekim slučajevima jer ne unosi dodatne zagađivače kao neke metode zasnovane na hloru.

Neutralizacija i padavine: U nekim slučajevima, otpadna voda koja sadrži cijanid može sadržavati i komplekse teških metala i cijanida. Podešavanjem pH otpadne vode i dodavanjem odgovarajućih hemikalija, ovi teški metali se mogu istaložiti. Na primjer, dodavanje vapna (CaO) u otpadnu vodu može povećati pH i uzrokovati taloženje teških metala kao što su bakar, cink i željezo kao njihovi hidroksidi. Cijanid se zatim može dalje tretirati oksidacionim metodama nakon što su teški metali uklonjeni.

Biološki tretman: Neki mikroorganizmi imaju sposobnost razgradnje cijanida. U sistemima biološke obrade, kao što su procesi aktivnog mulja ili biofilmski reaktori, ovi mikroorganizmi se mogu koristiti za razlaganje cijanida u manje štetne supstance. Međutim, biološki tretman je prikladniji za otpadne vode niske do umjerene koncentracije cijanida, jer visoke koncentracije cijanida mogu biti toksične za mikroorganizme. Mikroorganizmi koriste cijanid kao izvor dušika i ugljika, pretvarajući ga u amonijak, ugljični dioksid i druge bezopasne nusproizvode kroz svoje metaboličke procese.

Pored prečišćavanja otpadnih voda, potrebno je uložiti napore da se smanji količina cijanida koji se koristi u procesu luženja zlata i da se recikliraju i ponovo koriste otopine koje sadrže cijanid kad god je to moguće. Ovo može pomoći da se smanji ukupni utjecaj na okoliš operacija iskopavanja zlata koje se oslanjaju na ispiranje cijanidom.

Studije slučaja i industrijske prakse

Priče o uspjehu: Visoko efikasne operacije ispiranja cijanida

Nekoliko operacija iskopavanja zlata širom svijeta postiglo je izuzetan uspjeh u ispiranju cijanida, postavljajući standarde za industriju u smislu efikasnosti, isplativosti i brige o okolišu.

Jedan od takvih primjera je rudnik Yanacocha u Peruu, jedan od najvećih rudnika zlata u svijetu. Rudnik je implementirao niz inovativnih mjera za optimizaciju procesa luženja cijanida. Sprovođenjem sveobuhvatnih studija karakterizacije rude, inženjeri rudnika su bili u mogućnosti da precizno razumiju svojstva rude. To im je omogućilo da prilagode koncentraciju cijanida i uslove luženja specifičnim karakteristikama rude. Na primjer, otkrili su da je za određenu vrstu rude s visokim sadržajem sulfida potrebna nešto veća koncentracija cijanida od oko 0.08% - 0.1% da bi se kompenzirala potrošnja cijanida sulfidnim mineralima. Ovo precizno podešavanje koncentracije cijanida ne samo da je poboljšalo stopu izvlačenja zlata već je i smanjilo ukupnu potrošnju cijanida po toni rude.

U pogledu zaštite životne sredine, rudnik Yanacocha je napravio značajna ulaganja u napredna postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. Oni su usvojili višestepeni proces tretmana koji kombinuje hemijsku oksidaciju, neutralizaciju i biološki tretman za efikasno uklanjanje cijanida i drugih zagađivača iz otpadnih voda. Tretirana voda se zatim reciklira za upotrebu u procesu ispiranja, smanjujući oslanjanje rudnika na izvore slatke vode i minimizirajući utjecaj na okoliš.

Još jedna uspješna priča je rudnik Porgera u Papui Novoj Gvineji. Ovaj rudnik se fokusirao na kontinuirano unapređenje procesa i tehnološke inovacije. Oni su implementirali najsavremeniji automatizovani kontrolni sistem za svoje rezervoare za mešanje i luženje. Ovaj sistem kontinuirano prati i prilagođava parametre kao što su brzina mešanja, brzina protoka rastvora cijanida i temperatura rastvora za ispiranje. Održavajući optimalne uslove u svakom trenutku, rudnik je u nekim operacijama postigao visoku stopu izvlačenja zlata od preko 90%. Pored toga, rudnik Porgera je aktivno uključen u istraživanje i razvoj kako bi pronašao alternativne reagense koji mogu smanjiti uticaj na životnu sredinu procesa ispiranja cijanida. Sprovodili su pokuse s novim vrstama cijanida - bez sredstvo za luženjes, iako ispiranje cijanidom i dalje ostaje primarna metoda zbog svoje efikasnosti i isplativosti.

Izazovi s kojima se suočavaju i usvojena rješenja

Uprkos širokoj upotrebi, ispiranje cijanida u rudnicima zlata nije bez izazova. Rudnici se često susreću sa raznim problemima koji mogu uticati na efikasnost, troškove i ekološku održivost procesa.

Kompleksna svojstva rude

Mnoge rude koje sadrže zlato imaju složen sastav, što može predstavljati značajne izazove za ispiranje cijanida. Na primjer, rude koje sadrže visoke razine arsena, poput onih u nekim nalazištima u zapadnim Sjedinjenim Državama, mogu biti posebno teške za preradu. Minerali koji sadrže arsen, poput arsenopirita, mogu reagovati sa cijanidom i kiseonikom, trošeći velike količine cijanida i smanjujući efikasnost ispiranja zlata. Osim toga, prisustvo arsena u procjednoj vodi može učiniti tretman otpadnih voda složenijim i izazovnijim zbog toksičnosti spojeva arsena.

Kako bi riješili ovaj problem, neki rudnici su usvojili metode prethodnog tretmana. Jedan uobičajeni pristup je pečenje, gdje se ruda zagrijava u prisustvu zraka. Pečenje oksidira minerale koji sadrže arsen, pretvarajući ih u stabilnije oblike za koje je manje vjerovatno da će ometati proces ispiranja cijanida. Nakon prženja, ruda se može podvrgnuti normalnom luženju cijanidom. Druga metoda prethodnog tretmana je bio-oksidacija, koja koristi mikroorganizme za oksidaciju minerala koji sadrže sulfid i arsen. Ova metoda je ekološki prihvatljivija od pečenja jer radi na nižim temperaturama i proizvodi manje zagađenje zraka.

Povećanje ekoloških propisa

Kako ekološka svijest raste, operacije iskopavanja zlata suočavaju se sa strožim propisima u pogledu upotrebe i odlaganja cijanida. U mnogim zemljama, dozvoljene granice za cijanid u otpadnim vodama i emisijama u vazduh su značajno pooštrene. Na primjer, u Australiji, ekološka regulatorna tijela postavila su stroga ograničenja koncentracije cijanida u otpadnoj vodi koja se ispušta iz rudnika zlata. Rudnici moraju ispuniti ova ograničenja kako bi se izbjegle velike kazne i potencijalno zatvaranje.

Kako bi se pridržavali ovih propisa, rudnici ulažu u napredne tehnologije za prečišćavanje otpadnih voda. Neki koriste napredne procese oksidacije, kao što je upotreba ozona ili ultraljubičastog (UV) svjetla u kombinaciji s vodikovim peroksidom, kako bi efikasnije razbili cijanid u otpadnoj vodi. Ovim metodama se mogu postići vrlo niske koncentracije zaostalog cijanida u tretiranoj vodi. Pored toga, rudnici također primjenjuju bolje prakse upravljanja kako bi spriječili izlivanje i curenje cijanida. Ovo uključuje poboljšanje dizajna i održavanja skladišnih objekata, korištenje duplo obloženih bazena za otopine koje sadrže cijanid, i implementaciju sistema za praćenje u realnom vremenu kako bi se odmah otkrila bilo kakva potencijalna curenja.

Isplativost na nestabilnom tržištu zlata

Troškovi operacija iskopavanja zlata, uključujući ispiranje cijanida, predstavljaju veliku zabrinutost, posebno na nestabilnom tržištu zlata. Fluktuacije u cijeni zlata mogu značajno utjecati na profitabilnost rudnika. Cijanid, kao ključni reagens u procesu ispiranja, može doprinijeti znatnim dijelom ukupnim troškovima proizvodnje.

Kako bi odgovorili na isplativost, rudnici neprestano traže načine da smanje potrošnju reagensa i povećaju efikasnost procesa. Neki rudnici koriste naprednu analitiku i pristupe zasnovane na podacima za optimizaciju procesa ispiranja. Analizom velikih količina podataka o svojstvima rude, uslovima luženja i stopama izvlačenja zlata, oni mogu identifikovati optimalne radne parametre za svaku seriju rude. To im omogućava da smanje količinu korištenog cijanida bez žrtvovanja izvlačenja zlata. Na primjer, neki rudnici su implementirali algoritme mašinskog učenja koji mogu predvideti optimalnu koncentraciju cijanida i vreme luženja na osnovu hemijskog sastava rude i raspodele veličine čestica. Pored toga, rudnici takođe istražuju upotrebu alternativnih, isplativijih reagensa ili aditiva koji mogu poboljšati proces luženja i smanjiti oslanjanje na cijanid.

Budući trendovi u tehnologiji ispiranja cijanida

Tehnološke inovacije koje imaju za cilj poboljšanje efikasnosti i smanjenje rizika

Budućnost tehnologije ispiranja cijanida obećava s nekoliko tehnoloških inovacija na horizontu. Jedno od ključnih područja fokusa je razvoj naprednije i efikasnije opreme za ispiranje. Na primjer, istraživači rade na dizajniranju rezervoara za ispiranje nove generacije sa poboljšanim sistemima za miješanje. Ovi sistemi imaju za cilj da poboljšaju mešanje rudne suspenzije i rastvora cijanida, obezbeđujući ravnomerniju distribuciju reaktanata. Nedavni razvoj je upotreba računske dinamike fluida (CFD) za optimizaciju dizajna impelera za miješanje u rezervoarima za ispiranje. Simulacijom obrazaca protoka suspenzije i rastvora, inženjeri mogu dizajnirati impelere koji obezbeđuju bolje mešanje, smanjuju potrošnju energije i poboljšavaju ukupnu efikasnost procesa ispiranja.

Još jedno područje inovacije je razvoj kontinuiranih procesa luženja. Tradicionalni procesi šaržnog ispiranja često pate od neefikasnosti zbog potrebe za čestim operacijama pokretanja i zatvaranja. Kontinuirani procesi luženja, s druge strane, mogu raditi kontinuirano, smanjujući vrijeme zastoja i povećavajući produktivnost. Neke rudarske kompanije već istražuju upotrebu reaktora sa stalnim mešanjem (CSTR) za ispiranje cijanidom. Ovi reaktori mogu održavati stabilan rad, omogućavajući konzistentniji i efikasniji proces luženja. Osim toga, kontinuirani procesi luženja mogu se lakše integrirati s drugim jedinicama u procesu iskopavanja zlata, kao što su mljevenje rude i oporavak zlata, što dovodi do jednostavnijeg i efikasnijeg cjelokupnog rada.

U smislu smanjenja ekoloških i sigurnosnih rizika, razvijaju se nove tehnologije za bolje upravljanje otpadom koji sadrži cijanid. Na primjer, postoji sve veći interes za razvoj tehnologija separacije zasnovane na membranama za tretman otpadnih voda bogatih cijanidom. Membranska filtracija može efikasno ukloniti cijanid i druge zagađivače iz otpadne vode, proizvodeći čistu vodu koja se može reciklirati natrag u proces ispiranja. Ovo ne samo da smanjuje ekološki uticaj rudarskih operacija, već i štedi na potrošnji vode. Neki sistemi zasnovani na membrani dizajnirani su da budu mobilni, omogućavajući tretman otpada koji sadrži cijanid na licu mesta, što je posebno korisno za daljinske rudarske operacije.

Potraga za alternativnim agensima za ispiranje

Potraga za alternativnim sredstvima za izluživanje koja bi zamijenila natrijum cijanid bila je aktivna oblast istraživanja posljednjih godina. Glavne pokretačke snage iza ovog istraživanja su potreba za smanjenjem ekoloških i sigurnosnih rizika povezanih s upotrebom cijanida i pronalaženje efikasnijih i isplativijih metoda ispiranja.

Jedno od najperspektivnijih alternativnih sredstava za ispiranje je tiosulfat. Tiosulfat je relativno netoksičan reagens koji može rastvoriti zlato pod određenim uslovima. Mehanizam luženja tiosulfata uključuje stvaranje kompleksa između iona zlata i tiosulfata u prisustvu oksidacionog agensa. U poređenju sa cijanidom, tiosulfat ima nekoliko prednosti. Mnogo je manje toksičan, što smanjuje rizike za sigurnost i okoliš povezane s njegovom upotrebom. Osim toga, tiosulfatno luženje je manje osjetljivo na prisustvo nekih nečistoća u rudi, poput bakra i željeza, koje mogu ometati proces luženja cijanidom. Međutim, ispiranje tiosulfata također ima neke izazove. Proces ispiranja je često složeniji i zahtijeva pažljivu kontrolu pH, temperature i koncentracije reagensa. Cijena tiosulfata je također relativno visoka, što može ograničiti njegovu široku upotrebu u velikim rudarskim operacijama.

Druga alternativa je upotreba sredstava za luženje na bazi halida, kao što su bromid i hlorid. Ovi agensi mogu rastvoriti zlato kroz reakcije oksidacije i kompleksiranja. Ispiranje na bazi bromida, na primjer, pokazalo je visoke stope rastvaranja zlata u nekim studijama. Međutim, sredstva za ispiranje na bazi halida također imaju svoje nedostatke. Mogu biti korozivni za opremu, što povećava troškove održavanja. Osim toga, odlaganje otpada koji nastaje procesima luženja na bazi halida može biti izazov zbog potencijalnog utjecaja otpada koji sadrži halogide na okoliš.

Također se istražuju biološki agensi za ispiranje. Neki mikroorganizmi, poput određenih bakterija i gljivica, imaju sposobnost da proizvode organske kiseline ili druge tvari koje mogu otopiti zlato. Biološko ispiranje je ekološki prihvatljiva opcija jer ne uključuje upotrebu toksičnih hemikalija. Međutim, proces je relativno spor i potrebno je pažljivo kontrolisati uslove za rast mikroorganizama. Istraživanja su u toku kako bi se poboljšala efikasnost biološkog ispiranja i kako bi ono postalo održiva alternativa za velike operacije iskopavanja zlata.

zaključak

Rekapitulacija značaja i složenosti ispiranja cijanida u iskopavanju zlata

Ispiranje cijanida bilo je, i nastavlja biti, od najveće važnosti u industriji iskopavanja zlata. Njegova sposobnost da izvuče zlato iz ruda niskog kvaliteta učinila je operacije iskopavanja zlata ekonomski održivijim u velikim razmjerima. Jedinstvena hemijska svojstva natrijum cijanida, kao što su njegova visoka selektivnost za zlato, rastvorljivost u vodi, isplativost i stabilnost u alkalnim rastvorima, učinili su ga reagensom izbora za ekstrakciju zlata više od jednog veka.

Međutim, proces je daleko od jednostavnog. Na efikasnost ispiranja cijanida utiče mnoštvo faktora. Karakteristike rude, uključujući vrstu rude (sulfidne ili oksidirane), prisustvo nečistoća kao što su sulfidni minerali i veličina čestica zlata unutar rude, mogu u velikoj mjeri utjecati na proces luženja. Koncentracija cijanida u otopini za luženje, pH vrijednost otopine, temperatura na kojoj dolazi do ispiranja i vrijeme luženja, sve to treba pažljivo optimizirati kako bi se postigle visoke stope povrata zlata uz minimiziranje potrošnje reagensa i utjecaja na okoliš.

Štoviše, toksičnost cijanida predstavlja značajne sigurnosne i ekološke izazove. Stroge mjere opreza pri rukovanju i skladištenju su ključne za zaštitu radnika od smrtonosnog djelovanja cijanida, a pravilno upravljanje otpadom je ključno za sprječavanje ispuštanja otpada koji sadrži cijanid u okoliš, što može imati razorne posljedice po vodene ekosisteme i ljudsko zdravlje.

Poziv na akciju za održive i sigurne prakse iskopavanja zlata

Kako industrija iskopavanja zlata napreduje, imperativ je za rudarske kompanije da daju prioritet održivim i sigurnim praksama. To ne znači samo optimizaciju procesa luženja cijanida za maksimalnu efikasnost, već i ulaganje u istraživanje i razvoj kako bi se pronašla alternativna sredstva za izluživanje koja mogu smanjiti ekološke i sigurnosne rizike povezane s upotrebom cijanida.

Kratkoročno, rudarske kompanije treba da se fokusiraju na implementaciju sistema upravljanja životnom sredinom najbolje prakse. Ovo uključuje nadogradnju postrojenja za tretman otpadnih voda kako bi se osiguralo da se otpad koji sadrži cijanid efikasno tretira prije ispuštanja. Trebalo bi instalirati sisteme za praćenje u realnom vremenu kako bi se odmah otkrilo potencijalno curenje ili izlivanje cijanida, omogućavajući brzu reakciju i ublažavanje posljedica. Radnicima treba omogućiti sveobuhvatnu obuku o sigurnosti i pristup najnovijoj ličnoj zaštitnoj opremi.

Dugoročno, industrija treba da sarađuje sa istraživačkim institucijama i univerzitetima kako bi ubrzala razvoj alternativnih tehnologija ispiranja. Obećavajuća istraživanja o tiosulfatnim, halogenidnim i biološkim agensima za ispiranje treba dalje istraživati ​​i usavršavati. Osim toga, stalne inovacije u rudarskoj opremi i procesima, kao što je razvoj efikasnijih rezervoara za ispiranje i kontinuirani procesi luženja, mogu doprinijeti poboljšanju ukupne održivosti operacija iskopavanja zlata.

Potrošači takođe imaju svoju ulogu. Zahtevajući zlato iz odgovornog izvora, oni mogu uticati na tržište i ohrabriti rudarske kompanije da usvoje održive i sigurne prakse. Kroz ove kolektivne napore, industrija iskopavanja zlata može nastaviti da napreduje, istovremeno minimizirajući svoj ekološki otisak i osiguravajući sigurnost i dobrobit svih uključenih dionika.