Procés de cloració per al tractament de fangs d'or de cianur

introducció

En la indústria d'extracció d'or, els fangs d'or cianurats són un subproducte generat durant el procés de cianuració. Aquests fangs no només contenen metalls valuosos com l'or i la plata, sinó també substàncies nocives com el cianur . El tractament dels fangs d'or cianurats és crucial tant per a la recuperació de recursos com per a la protecció del medi ambient. El procés de cloració ha sorgit com un mètode eficaç per tractar aquests fangs, oferint una manera de separar metalls valuosos i desintoxicar les substàncies que contenen cianur.

Principis del procés de cloració

Oxidació i dissolució selectiva

El procés de cloració aprofita els diferents potencials d'oxidació-reducció dels metalls en un medi determinat. En el context del tractament de fangs d'or de cianur, quan s'afegeix un agent clorant (com ara clorat de sodi en un medi àcid), els metalls amb potencials d'oxidació-reducció més baixos, com ara el zinc, el ferro, el plom i el coure, s'oxiden i es dissolen preferentment en la solució. Per exemple, en un medi d'àcid clorhídric, els metalls dels fangs d'or reaccionen amb la solució. Posteriorment, quan s'afegeix clorat de sodi, augmenta el potencial de la solució, permetent que el coure i altres impureses insolubles en àcid clorhídric s'oxidin i es dissolguin completament. Controlant amb precisió el potencial de la solució, es poden deixar metalls preciosos com la plata i l'or al residu.

Destrucció del cianur

El cianur dels fangs d'or és altament tòxic. La cloració també pot tenir un paper en la destrucció del cianur. En un ambient alcalí, quan s'afegeix un oxidant a base de clor (com ara clor gasós, hipoclorit de sodi, etc.), el cianur primer s'oxida a cianat i després s'oxida a diòxid de carboni i nitrogen. El mecanisme de reacció general és el següent: en presència d'una solució alcalina, l'oxidant que conté clor afegit genera espècies com ara OCl⁻. El cianur (CN⁻) reacciona amb OCl⁻ i, a través d'una sèrie de reaccions d'oxidació, es converteix en substàncies menys nocives.

Etapes d'aplicació del procés de cloració en el tractament de fangs d'or de cianur

Pretractament

Abans del procés de cloració, el fang d'or de cianur sol necessitar un pretractament. Això pot implicar processos com la mòlta per reduir la mida de les partícules del fang, que pot augmentar l'àrea de contacte entre el fang i l'agent de cloració, millorant així l'eficiència de la reacció. A més, si el fang conté una gran quantitat d'impureses que poden interferir amb la reacció de cloració, com ara quantitats excessives de certs òxids metàl·lics o sulfurs, es pot dur a terme una prelixiviació amb reactius adequats per eliminar aquestes substàncies interferents.

Reacció de cloració

1. Primera fase de cloració (eliminació d'impureses)

• En la primera etapa de la reacció de cloració, l'objectiu principal és eliminar els metalls bàsics del fang d'or de cianur. El fang es col·loca en un recipient de reacció amb un medi àcid adequat (normalment àcid clorhídric). A continuació, s'afegeix gradualment un agent de cloració, com ara el clorat sòdic. La temperatura de reacció, l'acidesa i la velocitat d'addició de l'agent de cloració s'han de controlar acuradament. Per exemple, la temperatura de reacció es pot mantenir dins d'un determinat interval, normalment al voltant de 40 - 60 °C, i l'acidesa de la solució d'àcid clorhídric s'ajusta a una concentració adequada, normalment al voltant d'1 - 3 mol/L.

• Durant aquest procés, es controla el potencial d'oxidació-reducció del sistema de reacció. Quan el potencial arriba a un rang específic (per exemple, per a l'eliminació de certs metalls bàsics, el potencial es pot controlar entre 400 i 450 mV), metalls bàsics com ara zinc, ferro i part del coure s'oxiden i es dissolen en la solució. El temps de reacció varia segons la composició i la mida de les partícules del fang, generalment oscil·lant entre 2 i 4 hores.

2. Segona fase de cloració (separació d'or i plata)

• Després de la primera etapa d'eliminació d'impureses, el residu conté principalment or, plata i algunes impureses restants. A la segona etapa de la cloració, les condicions s'ajusten per dissoldre selectivament l'or o la plata. Si l'objectiu és dissoldre l'or, les condicions de reacció s'ajusten per augmentar el potencial d'oxidació-reducció. Per exemple, afegint més clorat de sodi i ajustant l'acidesa i la temperatura adequadament, el potencial es pot augmentar fins a un rang on l'or es pugui oxidar i dissoldre (generalment entre 1000 i 1050 mV).

• A mesura que avança la reacció, l'or es converteix en complexos solubles de clorur d'or a la solució. La plata pot formar clorur de plata insoluble en determinades condicions i romandre en el residu. El temps de reacció d'aquesta etapa pot ser d'entre 0.5 i 1 hora, depenent de la quantitat d'or del fang.

Recuperació de metalls

1. Recuperació d'or

• Després que l'or es dissol a la solució com a complexos de clorur d'or, es pot recuperar per reducció. Es poden utilitzar agents reductors com el sulfit de sodi, l'àcid oxàlic o la hidrazina. Quan s'utilitza sulfit de sodi com a agent reductor, la solució s'ajusta a un valor de pH adequat (generalment al voltant de 1 - 2) i després s'afegeix sulfit de sodi gradualment. L'equació de reacció per a la reducció de complexos de clorur d'or per sulfit de sodi és: 3H₂O + 3Na₂SO₃+2HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 8HCl + 2Au.

• El procés de reducció també es controla mesurant el potencial d'oxidació - reducció de la solució. El punt final de la reducció es pot determinar quan el potencial arriba a un cert valor (per exemple, per a la primera etapa de reducció amb sulfit de sodi, el potencial del punt final pot estar al voltant de 590 - 730 mV). L'or precipitat es filtra, es renta i s'asseca per obtenir productes d'or pur.

2.Recuperació de plata

• Si la plata roman al residu després de la segona etapa de cloració, es pot processar més per recuperar plata. Un mètode comú és tractar el residu amb un reactiu adequat per dissoldre la plata, com l'ús d'àcid nítric per dissoldre el clorur de plata per formar una solució de nitrat de plata. Aleshores, la plata es pot recuperar de la solució de nitrat de plata mitjançant mètodes com l'electròlisi o la reducció amb un agent reductor adequat.

Tractament d'aigües residuals que conté cianur

Les aigües residuals generades durant el procés de cloració dels fangs d'or de cianur contenen cianur residual. Per complir amb les normes d'abocament ambiental, aquestes aigües residuals han de ser tractades. La cloració alcalina és un mètode habitual per tractar aquest tipus d'aigües residuals. En un ambient alcalí (pH > 10), s'afegeix un oxidant a base de clor a les aigües residuals. El cianur de les aigües residuals s'oxida primer a cianat i després s'oxida a diòxid de carboni i nitrogen no tòxics. La reacció es porta a terme en condicions adequades de mescla i temps de reacció per assegurar una oxidació completa del cianur.

Avantatges del procés de cloració

Alta taxa de recuperació de metalls

El procés de cloració pot aconseguir una alta taxa de recuperació de metalls valuosos en fangs d'or de cianur. Controlant amb precisió les condicions de reacció i el potencial d'oxidació-reducció, és possible dissoldre i recuperar selectivament l'or i la plata, alhora que elimina eficaçment les impureses del metall base. Per exemple, en processos ben optimitzats, la taxa de recuperació d'or pot arribar a superar el 95% i la taxa de recuperació de plata també pot ser relativament alta, depenent de la composició inicial del fang.

Destrucció eficient del cianur

Com s'ha esmentat anteriorment, el procés de cloració pot destruir eficaçment el cianur altament tòxic del fang d'or. Això és de gran importància per a la protecció del medi ambient, ja que pot evitar l'alliberament de cianur al medi ambient, reduint el dany potencial per a la salut humana i el medi ambient ecològic.

Adaptabilitat a diferents composicions de fangs

El procés de cloració mostra una bona adaptabilitat als fangs d'or de cianur amb diferents composicions. Tant si el fang té un contingut alt o baix d'or, plata i diversos metalls bàsics, es pot fer un ajust adequat de les condicions de reacció, com ara el tipus i la quantitat d'agent de cloració, la temperatura de reacció, l'acidesa i el potencial de reducció d'oxidació per aconseguir un tractament eficaç.

Reptes i solucions en el procés de cloració

Corrosió d'equips

L'entorn àcid i oxidant en el procés de cloració pot provocar una corrosió severa de l'equip. L'ús d'oxidants i medis àcids que contenen clor, especialment l'àcid clorhídric, pot corroir els vasos de reacció, les canonades i altres equips. Per solucionar aquest problema, cal seleccionar materials resistents a la corrosió. Per exemple, els recipients de reacció poden estar fets de materials com ara acer inoxidable d'alta qualitat, aliatges de titani o revestits amb materials resistents a la corrosió com el cautxú o el grafit. La inspecció i el manteniment periòdics dels equips també són necessaris per detectar i reparar els problemes relacionats amb la corrosió de manera oportuna.

Generació de subproductes tòxics

Durant el procés de cloració, especialment en el tractament de substàncies que contenen cianur, hi ha el risc de generar subproductes tòxics. Per exemple, quan s'oxida el cianur, es pot produir clorur de cianogen, que és tòxic. Per resoldre aquest problema, s'han de controlar estrictament les condicions de reacció adequades. En el cas de l'oxidació del cianur, mantenir un ambient alcalí pot evitar la formació de clorur de cianogen. A més, s'han d'instal·lar sistemes de ventilació i tractament de gas adequats a la zona de producció per evitar l'acumulació de gasos tòxics.

Alt consum d'energia i reactius

El procés de cloració sovint requereix una certa quantitat d'energia per escalfar, remenar i operar equips. A més, l'ús d'agents de cloració i altres reactius també comporta costos. Per reduir el consum d'energia i reactius, es pot dur a terme l'optimització del procés. Per exemple, mitjançant la millora de l'eficiència de la reacció optimitzant les condicions de reacció, reduint els temps d'escalfament i agitació innecessaris i millorant la taxa d'utilització dels reactius mitjançant un millor disseny i control del procés.

Conclusió

El procés de cloració és un mètode prometedor per tractar els fangs d'or de cianur. Combina la recuperació de metalls valuosos i la desintoxicació de substàncies que contenen cianur. Tot i que hi ha alguns reptes en la seva aplicació, amb la millora contínua de la tecnologia i l'adopció de solucions adequades, el procés de cloració pot tenir un paper cada cop més important en la indústria de l'extracció d'or, contribuint tant als beneficis econòmics com a la protecció del medi ambient.