Natrijum cijanid u odnosu na ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje: komparativna analiza

I. UVOD

Na polju vađenje zlata, izbor sredstvo za luženje igra ključnu ulogu u procesu ekstrakcije. Natrijum cijanid je dugo bio omiljena opcija za ekstrakciju zlata zbog svoje efikasnosti u rastvaranju zlata iz ruda. Međutim, sa sve većim naglaskom na zaštiti životne sredine i održivom razvoju, pojavljuju se nove vrste ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje pojavile su se kao alternative. Ovaj članak ima za cilj da sveobuhvatno uporedi natrijum cijanid i sredstva za ispiranje okoliša s više aspekata, uključujući njihov sastav, brzina ispiranja, potrošnja, stopa oporavka, uticaj na životnu sredinu i transportne zahteve. Na taj način, nadamo se da ćemo pružiti vrijedne uvide za industriju iskopavanja zlata kako bi donosili bolje informisane odluke u vezi s odabirom sredstva za ispiranje.

II. Kompozicija

2.1 Natrijum cijanid

Natrijum cijanid je hemijsko jedinjenje sa formulom NaCN. Sadrži 98% čistog natrijum cijanida. Kao jaka bazna i slabo kisela sol, ima nekoliko značajnih karakteristika. Fizički izgleda kao bijele kristalne čvrste tvari, koje su sklone taloženju, što znači da lako upija vlagu iz zraka. Takođe ima blagi miris gorkog badema. Hemijski je vrlo reaktivan. Hidrolizuje u vodi dajući cijanovodonik (HCN) i natrijum hidroksid, pri čemu je rastvor jako alkalan. Natrijum cijanid može da reaguje sa raznim metalima, kao što su gvožđe, cink, nikl, bakar, kobalt, srebro i kadmijum, da bi formirao odgovarajuće metalne cijanide. U prisustvu kiseonika, može efikasno da rastvori plemenite metale poput zlata i srebra, formirajući stabilne kompleksne soli, što je osnova za njegovu široku upotrebu u industriji iskopavanja zlata za ekstrakciju zlata. Međutim, izuzetno je toksičan. Čak i mala količina, kada se apsorbira u kontaktu s kožom, udisanjem ili gutanjem, može biti fatalna za ljude i druge organizme.

2.2 Ekološki prihvatljiva sredstva za luženje

Sredstva za izluživanje koja su prihvatljiva za okoliš dolaze u različitim formulacijama, a njihove kompozicije su dizajnirane da postižu efikasnu ekstrakciju zlata uz minimiziranje utjecaja na okoliš. Na primjer, neki uobičajeni agensi za ispiranje koji su prihvatljivi za okoliš sadrže visoke koncentracije glicina i natrijevog jodida. Glicin, kao najjednostavnija aminokiselina, nije toksičan za životnu sredinu i ljude. U procesu luženja, može formirati stabilne komplekse sa zlatnim ionima, olakšavajući otapanje zlata iz ruda. Natrijum jodid takođe igra značajnu ulogu. Jodidni joni mogu učestvovati u redoks reakcijama i procesima formiranja kompleksa, povećavajući efikasnost ispiranja zlata. Ove komponente djeluju sinergijski kako bi poboljšale ukupne performanse sredstva za ispiranje. Prisustvo ovakvih sastojaka ne samo da omogućava efikasnu ekstrakciju zlata već i smanjuje potencijalnu štetu po životnu sredinu u poređenju sa tradicionalnim natrijum cijanidom. Dodatno, neki agensi za luženje koji su prihvatljivi za okoliš mogu sadržavati druge aditive ili agense za keliranje koji su pažljivo odabrani da optimiziraju proces luženja, kao što su tvari koje mogu podesiti pH vrijednost otopine za luženje, kontrolirati topljivost metalnih jona ili povećati selektivnost sredstva za luženje prema zlatu.

III. Stopa ispiranja

3.1 Performanse natrijum cijanida

Brzina luženja natrijum cijanida je relativno spora. U procesu ekstrakcije zlata upotrebom natrijum-cijanida, na reakciju između natrijum-cijanida i zlata u rudi utiče više faktora. Na primjer, složen hemijski sastav rude može ometati brzinu reakcije. Ako ruda sadrži značajnu količinu sulfidnih minerala, kao što je pirit ( ), sulfid može reagirati s kisikom u zraku i vodi stvarajući sumpornu kiselinu i druge tvari. Ovo kiselo okruženje može ubrzati hidrolizu natrijum cijanida, stvarajući gas cijanid vodonik ( ), koji ne samo da uzrokuje gubitak natrijum cijanida, već i smanjuje efektivnu koncentraciju sredstva za luženje u rastvoru, usporavajući tako brzinu luženja zlata. Osim toga, veličina čestica rude također ima značajan utjecaj. Čestice rude veće veličine imaju manji omjer površine – površine i zapremine, što znači da je kontaktna površina između natrijum cijanida i zlata u rudi ograničena. Kao rezultat toga, brzina reakcije je smanjena i potrebno je duže vrijeme da se postigne određeni stupanj ekstrakcije zlata. Na primjer, u nekim tradicionalnim rudnicima zlata koji koriste ispiranje natrijum cijanidom, proces luženja može potrajati nekoliko dana do sedmica da se završi, što ne samo da produžava proizvodni ciklus već i povećava troškove proizvodnje.

3.2 Performanse ekološki prihvatljivih sredstava za ispiranje

Agensi za izluživanje koji su prihvatljivi za okoliš općenito pokazuju bržu brzinu ispiranja u poređenju sa natrijum cijanidom. Uzmite za primjer neka sredstva za ispiranje koja sadrže glicin i natrijum jodid. Glicin može formirati relativno stabilne komplekse sa ionima zlata preko svojih amino i karboksilnih grupa. Formiranje ovih kompleksa je relativno brz proces. U prisustvu kiseonika, glicin može brzo da reaguje sa zlatom u rudi kako bi ga rastvorio. Natrijum jodid takođe igra ključnu ulogu. Jodidni joni mogu učestvovati u redoks reakcijama, pospješujući oksidaciju zlata. Kombinacija ove dvije tvari može značajno ubrzati proces ispiranja. Istraživanja su pokazala da je u mnogim eksperimentima, kada se koriste takva sredstva za izluživanje pogodna za okoliš, vrijeme potrebno za postizanje visoke stope ekstrakcije zlata je mnogo kraće od vremena natrijum cijanida. Na primjer, u određenim slučajevima, vrijeme ispiranja može se smanjiti za polovicu ili čak i više. Ova brža brzina ispiranja ne samo da poboljšava efikasnost proizvodnje, već i omogućava rudarskim kompanijama da brže dobiju zlatne proizvode, ubrzavajući ciklus obrta kapitala. Osim toga, neki agensi za ispiranje koji su prihvatljivi za okoliš su dizajnirani da budu prilagodljiviji različitim vrstama rude. Oni mogu efikasno izlužiti zlato iz ruda složenog sastava, održavajući relativno visoku brzinu luženja, što je prednost koju nema natrijum cijanid.

IV. Stopa potrošnje

U pogledu stope potrošnje, natrijum cijanid i ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje su prilično uporedivi.

4.1 Potrošnja natrijum cijanida

U procesu ekstrakcije zlata korištenjem natrijum cijanida, na potrošnju utječe više faktora. Hemijski sastav rude je ključni faktor. Na primjer, ako ruda sadrži značajnu količinu metala koji mogu reagirati s natrijum cijanidom, kao što su bakar, cink i željezo, ovi metali će se takmičiti sa zlatom za natrijum cijanid. Ioni bakra u rudi mogu reagovati sa natrijum cijanidom i formirati komplekse cijanida bakra. Jednačina reakcije je . Ovo ne samo da dovodi do potrošnje natrijum cijanida, već i smanjuje njegovu efektivnu koncentraciju za ispiranje zlata. U nekim slučajevima, kada ruda ima visok sadržaj takvih ometajućih metala, potrošnja natrijevog cijanida može se značajno povećati. Osim toga, prisustvo određenih minerala poput sulfida također može utjecati na potrošnju natrijum cijanida. Sulfidni minerali mogu reagovati sa kiseonikom u vazduhu i vodi i formirati sumpornu kiselinu i druge supstance u okruženju za ispiranje. Ovo kiselo okruženje može ubrzati hidrolizu natrijum cijanida, stvarajući gas cijanid vodonik ( ), koji uzrokuje gubitak natrijum cijanida. Međutim, u normalnim radnim uslovima i za rude sa relativno stabilnim sastavom, stopa potrošnje natrijum cijanida je dobro proučena i utvrđena u industriji. Na primjer, u tipičnoj operaciji iskopavanja zlata s određenom vrstom rude, potrošnja natrijum cijanida može biti oko određene vrijednosti po toni prerađene rude, koja rudarskim kompanijama služi kao referenca za planiranje i upravljanje upotrebom reagensa.

4.2. Potrošnja sredstava za ispiranje prihvatljiva za okoliš

Ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje, uprkos njihovom različitom hemijskom sastavu, imaju stopu potrošnje sličnu onoj natrijum cijanida. Uzmimo za primjer sredstva za luženje na bazi glicina i natrijuma jodida. Glicin, iako je netoksičan i ima drugačiji mehanizam reakcije u odnosu na natrijum cijanid, reaguje stehiometrijski sa zlatom u rudi. Karboksilne i amino grupe glicina mogu formirati komplekse sa ionima zlata. Proces reakcije je relativno stabilan, a količina glicina potrebna za otapanje određene količine zlata određena je jednadžbom kemijske reakcije. Natrijum jodid takođe učestvuje u reakciji, a njegova potrošnja je povezana sa redoks reakcijama i procesima formiranja kompleksa u koje je uključen. Ukupna potrošnja ekološki prihvatljivog sredstva za ispiranje je zbir potrošnje svake komponente. U mnogim praktičnim primjenama i eksperimentima, otkriveno je da kada se tretira ista količina rude sa sličnim sadržajem zlata i karakteristikama, količina utrošenog agensa za luženje neškodljivog okoliša je jednaka onoj natrijum cijanida. Ova sličnost u stopi potrošnje je korisna za rudarske kompanije jer omogućava relativno neometane tranzicije u smislu planiranja proizvodnje i procjene troškova kada se razmatra prelazak sa natrijum cijanida na alternative koje su prihvatljive za okoliš. To znači da ne moraju praviti drastične promjene u svojim strategijama upravljanja reagensa – nabavke i zaliha – zbog velikih razlika u stopama potrošnje.

V. Stopa oporavka

5.1 Stopa obnavljanja natrijum cijanida

Stopa oporavka natrijum cijanida u ekstrakciji zlata je dobro utvrđena u industriji iskopavanja zlata kroz dugotrajnu praksu i istraživanje. U optimalnim uslovima i za specifične vrste ruda, natrijum cijanid može postići relativno visoke stope izvlačenja zlata. Na primjer, u nekim dobro vođenim rudnicima zlata s rudama koje su relativno pogodne za ispiranje natrijum cijanida, stopa oporavka može doseći i do 95% ili čak više. Međutim, u mnogim scenarijima iz stvarnog svijeta, stvarna stopa oporavka može biti niža. Kao što je ranije pomenuto, prisustvo drugih metala u rudi može značajno uticati na stopu oporavka. Ako ruda sadrži veliku količinu bakra, cinka ili gvožđa, ovi metali će reagovati sa natrijum cijanidom, trošeći sredstvo za luženje i smanjujući količinu raspoloživu za ispiranje zlata. Kao rezultat toga, stopa povrata zlata može pasti. Dodatno, nepravilni radni uslovi, kao što je netačna kontrola pH vrednosti, nedovoljno snabdevanje kiseonikom ili neodgovarajuća brzina mešanja tokom procesa ispiranja, takođe mogu dovesti do smanjenja stope oporavka. Na primjer, ako je pH vrijednost otopine za luženje preniska, hidroliza natrijum cijanida će se ubrzati, što će rezultirati gubitkom sredstva za luženje i smanjenjem efektivne koncentracije za otapanje zlata, što će utjecati na stopu oporavka.

5.2 Stopa oporavka sredstava za luženje pogodna za okoliš

Stopa oporavka ekološki prihvatljivih agenasa za ispiranje je prilično uporediva sa onim natrijum cijanida. Agensi za ispiranje prihvatljivi za okoliš mogu postići stopu oporavka koja je približno 90 - 95% od natrijum cijanida. Uzmimo za primjer sredstva za luženje na bazi glicina i natrijuma jodida. U laboratorijskim eksperimentima i nekim terenskim ispitivanjima, pri tretiranju ruda sličnih karakteristika, ova ekološki prihvatljiva sredstva za luženje su pokazala visoku efikasnost u ekstrakciji zlata. Iako su njihove stope oporavka u nekim slučajevima nešto niže od onih natrijum cijanida, one su još uvijek unutar prihvatljivog raspona. Na primjer, u određenom rudniku zlata gdje ruda ima relativno jednostavan sastav, nakon prelaska sa natrijum cijanida na sredstvo za luženje pogodno za okoliš, stopa izvlačenja zlata se smanjila sa 93% (sa natrijum cijanidom) na 90% (sa sredstvom za luženje prihvatljivo za okoliš), što je smanjenje od samo 3 procentna poena. Ova mala razlika u stopi oporavka je često nadoknađena mnogim prednostima sredstava za ispiranje prihvatljivih za okoliš, kao što su njihova ekološka prihvatljivost, veća brzina ispiranja i slična stopa potrošnje. Štaviše, kontinuiranim istraživanjem i razvojem, učinak sredstava za ispiranje prihvatljivih za okoliš se stalno poboljšava. Naučnici rade na optimizaciji sastava ovih sredstava za izluživanje, dodavanju novih aditiva ili prilagođavanju omjera postojećih komponenti kako bi dodatno povećali stopu izvlačenja zlata. Kao rezultat toga, očekuje se da će se jaz u stopama oporavka između ekološki prihvatljivih sredstava za ispiranje i natrijum cijanida još više suziti u budućnosti.

VI. Uticaj na životnu sredinu

6.1 Opasnosti od natrijum cijanida

Natrijum cijanid je veoma toksičan i predstavlja značajnu opasnost za životnu sredinu. Kada se natrijum cijanid koristi u eksploataciji zlata, nastala jalovina sadrži određenu količinu zaostalog natrijum cijanida i drugih štetnih materija. Ako se ne tretira pravilno, ova jalovina može imati niz negativnih utjecaja. Na primjer, u nekim slučajevima kada se jalovina ispušta u vodena tijela, natrijum cijanid u jalovini može se otopiti u vodi, oslobađajući visoko toksične jone cijanida. Ovi joni cijanida mogu reagirati s ionima metala u vodi i formirati različite metalno-cijanidne komplekse, koji su izuzetno štetni za vodene organizme. Čak i pri vrlo niskim koncentracijama, cijanid može inhibirati respiratorne enzime riba i drugih vodenih životinja, što dovodi do njihove smrti. Također može poremetiti normalnu ekološku ravnotežu vodnog tijela, utičući na rast i reprodukciju planktona, vodenih biljaka i drugih organizama na nižim nivoima lanca ishrane, što u konačnici uzrokuje značajan pad biodiverziteta cijelog vodenog ekosistema.

Osim toga, ako se jalovina koja sadrži natrijum cijanid ostavi na otvorenom, može biti erodirana vjetrom i kišom. Supstance koje sadrže cijanid u jalovini mogu se kišnicom prenositi u obližnje sisteme tla i podzemnih voda. To može kontaminirati tlo, smanjujući plodnost tla i utjecati na rast biljaka. Cijanid također može prodrijeti u podzemne vode, čineći podzemnu vodu neprikladnom za ljudsku ishranu i poljoprivredno navodnjavanje. U nekim regijama u kojima se nalaze rudnici zlata koji koriste natrijum cijanid, dugotrajno praćenje životne sredine pokazalo je da su tlo i podzemne vode u okolnim područjima zagađene u različitom stepenu, sa povišenim nivoima cijanida i teških metala, što dugoročno negativno utiče na lokalni ekološki ambijent i uslove života ljudi.

6.2 Prednosti ekološki prihvatljivih sredstava za ispiranje

S druge strane, ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje nude izvrsnu ekološku prihvatljivost. Nakon procesa ekstrakcije zlata korištenjem ovih sredstava, nastala jalovina ima mnogo manji utjecaj na okoliš. Na primjer, neki ekološki prihvatljivi agensi za ispiranje ne sadrže visoko toksične tvari poput natrijevog cijanida. Kada se jalovina ispušta ili dalje prerađuje, manja je vjerovatnoća da će uzrokovati ozbiljno zagađenje okoline. Zapravo, u nekim slučajevima, jalovina tretirana određenim ekološkim sredstvima za ispiranje može se koristiti za poboljšanje tla. Na primjer, u nekim eksperimentalnim projektima utvrđeno je da je jalovina od ekstrakcije zlata korištenjem ekološki prihvatljivih sredstava za ispiranje pogodna za obradu tla nakon odgovarajuće obrade. Ova jalovina se može mešati sa drugim materijalima za poboljšanje zemljišta i nanositi na zemljište. Supstance u jalovini mogu pomoći u poboljšanju strukture tla, povećanju poroznosti tla i povećanju kapaciteta zadržavanja vode. Kao rezultat, tlo se može učiniti pogodnim za rast biljaka i na njemu se uspješno saditi različiti usjevi i biljke. Ovo ne samo da smanjuje opterećenje životne sredine odlaganjem jalovine, već pruža i novi način za sveobuhvatno korišćenje resursa jalovine, promovišući održivi razvoj ekosistema u rudarskom području. To pokazuje da ekološki prihvatljivi agensi za luženje mogu efikasno smanjiti ekološki otisak aktivnosti iskopavanja zlata i doprinijeti harmoničnom suživotu rudarstva i okoliša.

VII. Mjere opreza pri transportu

7.1 Natrijum cijanid

Transport natrijum cijanida je visoko regulisan i oprezan proces zbog njegove ekstremne toksičnosti. Natrijum cijanid zahteva specijalizovane opasne pomorske kanale za teret. Brodarske kompanije koje rukuju natrijum cijanidom moraju imati posebne dozvole i biti u skladu sa strogim međunarodnim pomorskim propisima, kao što je Međunarodni kodeks o opasnim pomorskim teretima (IMDG). Ovaj kod opisuje pravilno pakovanje, rukovanje i skladištenje opasne robe tokom pomorskog transporta kako bi se spriječilo bilo kakvo potencijalno curenje ili nesreće.

Što se pakovanja tiče, natrijum cijanid mora biti u zatvorenoj ambalaži. Obično se pakuje u hermetički zatvorene kontejnere napravljene od materijala koji mogu izdržati korozivnu i reaktivnu prirodu natrijum cijanida. Ovi spremnici su dizajnirani da spriječe svaki kontakt sa zrakom, vlagom ili drugim tvarima koje mogu izazvati opasne reakcije. Na primjer, može se pakirati u čelične bačve s dvostrukim plastičnim vrećicama kako bi se osigurala maksimalna zaštita. Tokom transporta, cijeli proces se pomno prati, a na snazi ​​su i stroge mjere sigurnosti. Specijalizovano osoblje je odgovorno za rukovanje i transport natrijum cijanida i mora biti dobro obučeno za postupanje u potencijalnim hitnim slučajevima u vezi sa ovom visoko toksičnom supstancom.

7.2 Ekološki prihvatljiva sredstva za luženje

Nasuprot tome, ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje uživaju veću pogodnost u transportu. Mogu se transportovati običnim hemijskim transportnim kanalima. To znači da ih mogu prevoziti redovni kamioni, vozovi ili brodovi koji se obično koriste za transport ne-izuzetno opasnih hemikalija. Nema potrebe za posebnim, vrlo ograničenim putevima transporta kao u slučaju natrijum cijanida.

Pakovanje ekološki prihvatljivih sredstava za izluživanje je također jednostavnije, obično se usvaja standardno pakovanje. Na primjer, mogu se pakovati u plastične bačve ili vrećice koje ispunjavaju opšte zahtjeve za hemijsko pakovanje. Ovo standardno pakovanje nije samo isplativo, već i pojednostavljuje proces transporta. Pošto su ova sredstva za ispiranje manje opasna, transportne kompanije ne moraju da ulažu u visoko specijalizovanu opremu ili obuku osoblja za njihov transport. Ovo čini lanac snabdevanja ekološki prihvatljivim agensima za ispiranje fleksibilnijim i dostupnijim, smanjujući ukupne troškove transporta i logističke poteškoće za rudarske kompanije.

VIII. Zaključak

U zaključku, dok je natrijum cijanid dugotrajan osnovni proizvod u industriji iskopavanja zlata za ekstrakciju zlata, ekološki prihvatljiva sredstva za luženje nude održiviju i efikasniju alternativu. Ekološki prihvatljiva sredstva za ispiranje imaju bržu brzinu ispiranja, što može značajno poboljšati efikasnost proizvodnje. Njihove stope oporavka uporedive sa natrijum cijanidom osiguravaju da količina izvađenog zlata nije značajno ugrožena. Štaviše, njihova izvrsna ekološka prihvatljivost je velika prednost, jer mogu smanjiti opterećenje okoliša povezano s iskopavanjem zlata, posebno u smislu odlaganja jalovine. Pogodniji transportni zahtjevi ekološki prihvatljivih sredstava za ispiranje također doprinose uštedi troškova i logističkoj lakoći.

Iako mogu postojati izazovi kao što su viši početni troškovi u nekim slučajevima ili potreba za daljom optimizacijom za određene vrste rude, uz kontinuirano istraživanje i razvoj, ovi problemi će vjerovatno biti prevaziđeni. Kako se globalni fokus na zaštitu životne sredine i održivi razvoj intenzivira, očekuje se da će ekološki prihvatljivi agensi za luženje igrati sve važniju ulogu u industriji iskopavanja zlata, postepeno postajući glavni izbor za vađenje zlata u budućnosti.