Reactius per inhibir la lixiviació del coure en la cianuració del mineral d'or amb coure

introducció

La cianuració és un mètode àmpliament utilitzat i eficaç per a l'extracció d'or a partir de minerals d'or, especialment en el cas de minerals d'or que contenen coure. Es basa en la capacitat de ió cianurs per formar complexos estables amb l'or, permetent la dissolució de l'or de la matriu del mineral. La reacció química fonamental en el procés de cianuració de l'or és 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Aquest procés ha estat la pedra angular de la indústria de la mineria d'or durant més d'un segle a causa de la seva eficiència relativament alta i la seva tecnologia ben entesa.

No obstant això, quan es tracta de coure - minerals d'or, la presència de mineral de coures planteja reptes importants. Els minerals de coure comuns associats a l'or, com ara la calcopirita (CuFeS_2), la calcocita (Cu_2S), la malaquita (Cu_2(OH)_2CO_3) i l'azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), són força reactius en solucions de cianur. Per exemple, en un medi que conté cianur, la calcocita pot reaccionar de la següent manera: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Aquestes reaccions provoquen el consum d'una gran quantitat de cianur. El consum excessiu de cianur no només augmenta el cost de producció sinó que també té implicacions ambientals a causa de la toxicitat del cianur.

A més, la dissolució del coure pot interferir amb els processos posteriors de recuperació d'or. Els alts nivells de coure a la solució de cianur poden reduir l'eficiència de la formació del complex or - cianur, disminuint així l'or. taxa de lixiviació. Això es deu al fet que el coure competeix amb l'or pels ions de cianur i l'oxigen de la solució, alterant l'equilibri químic necessari per a una dissolució eficient de l'or. En alguns casos, la presència de coure també pot provocar problemes en els processos aigües avall com el zinc - cimentació o carboni a la pasta (CIP) per a la recuperació d'or, la qual cosa comporta menors taxes de recuperació d'or i una mala qualitat del producte.

Per tant, trobar reactius efectius per inhibir la lixiviació del coure durant la cianuració de minerals d'or que contenen coure és de gran importància. Aquests reactius poden ajudar a optimitzar el procés de cianuració, reduir consum de cianur, i millorar l'eficiència global de l'extracció d'or, fent que l'explotació minera sigui més viable econòmicament i respectuosa amb el medi ambient. En els següents apartats, explorarem diversos reactius que han estat estudiats i utilitzats per a aquest propòsit.

Les característiques de lixiviació del coure en solucions de cianur

En les solucions de cianur, els minerals de coure associats a l'or presenten diferents comportaments de lixiviació. Els minerals de coure primaris comuns com la calcopirita (CuFeS_2) i la calcocita (Cu_2S), juntament amb la malaquita (Cu_2(OH)_2CO_3), l'azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), la bornite (Cu_5FeS_4), la cuprita (Cu_2O) i el coure natiu són relativament solubles.

Aquests minerals de coure es poden lixiviar a temperatura ambient (25^{\circ}C). La taxa de lixiviació del coure varia àmpliament, des del 5 al 10% fins a més del 90%. Per exemple, la malaquita i l'azurita, que són minerals de coure - carbonat, són força reactives en solucions de cianur. La reacció química de la malaquita amb el cianur es pot expressar com Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Això demostra que sota l'acció del cianur, el coure de la malaquita es pot dissoldre efectivament.

Quan es tracta de concentrats d'or rics en coure, el procés de lixiviació durant la cianuració té alguns símptomes "clínics". El consum de cianur esdevé extremadament elevat. En general, per a diferents minerals de coure, la dissolució d'1 gram de coure requereix el consum de 2.3 - 3.4 grams de coure. Cianur de sodi. Al mateix temps, la dissolució del coure també consumeix oxigen a la solució. Per exemple, en el procés de lixiviació de la calcocita, es produeix la reacció 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, que no només consumeix una gran quantitat de cianur sinó també una quantitat significativa d'oxigen.

A més, l'efecte de lixiviació es fa relativament pobre. Els alts nivells de coure a la solució de cianur poden reduir l'eficiència de la formació del complex or - cianur. El coure competeix amb l'or pels ions de cianur i l'oxigen de la solució. Com a resultat, l'equilibri químic necessari per a una dissolució eficient de l'or es veu alterat. Això comporta una disminució de la taxa de lixiviació de l'or i també pot causar problemes en els processos de recuperació d'or posteriors, com ara la cimentació de zinc o la pasta de carboni (CIP), que en última instància es tradueix en taxes de recuperació d'or més baixes i una reducció de la qualitat del producte.

Reactius comuns per inhibir la lixiviació del coure

Sals de plom

Les sals de plom s'utilitzen sovint com a reactius per inhibir la lixiviació del coure en la cianuració de minerals d'or que contenen coure. Les sals de plom més utilitzades inclouen nitrat de plom (Pb(NO_3)_2), acetat de plom (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) i òxid de plom (PbO).

Preneu com a exemple l'acetat de plom. La investigació ha demostrat que afegir acetat de plom abans de la lixiviació de cianur pot inhibir eficaçment la lixiviació del coure, millorar la lixiviació d'or i plata i reduir el consum de Cianur de sodi. Per a un determinat concentrat d'or amb un contingut de coure del 4.92%, quan s'afegeix directament 150 g/t d'acetat de plom abans de la lixiviació, en condicions d'una finesa de mòlta de -0.037 mm de mida de partícula que representa el 95%, un temps de lixiviació de 48 h, una concentració de cianur de sodi del 0.5%, un pH de 12% i una concentració d'or 40% el residu de lixiviació es pot reduir a 1.20 g/t, la taxa de lixiviació d'or arriba al 97.55%, la taxa de recuperació de plata és del 60.28% i el consum de cianur de sodi és de 14.37 kg/t. Això demostra clarament l'efecte positiu de l'acetat de plom en aquest procés.

El mecanisme inhibidor de les sals de plom pot estar relacionat amb la formació de compostos insolubles. Per exemple, el plom pot reaccionar amb substàncies que contenen sofre del mineral per formar sulfur de plom insoluble. Aquesta reacció redueix la quantitat de substàncies que contenen sofre que poden reaccionar amb minerals de coure, inhibint així la dissolució dels minerals de coure. A més, les sals de plom també poden afectar les propietats superficials dels minerals de coure, reduint la seva reactivitat en la solució de cianur.

Agents quelants (per exemple, àcid cítric)

Els agents quelants, com l'àcid cítric, també poden tenir un paper en la inhibició de la lixiviació del coure durant la cianuració. Els agents auxiliars quelants, com l'àcid cítric, funcionen mitjançant un mecanisme únic. L'àcid cítric conté grups carboxil i hidroxil, que poden quelats amb ions nocius com ara Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} i Fe^{3+} a la polpa per formar quelats estables.

Per exemple, el grup carboxil de l'àcid cítric pot coordinar-se amb ions metàl·lics a través dels parells d'electrons solitaris dels àtoms d'oxigen, formant una estructura semblant a un anell. Mitjançant la quelació d'aquests ions metàl·lics, l'àcid cítric pot eliminar els seus impactes negatius en el procés de lixiviació de cianuració, com ara reduir el seu consum d'oxigen a la solució. A més, l'àcid cítric pot inhibir la dissolució de minerals de ganga com els minerals que contenen calci i magnesi. Pot interactuar amb la superfície d'aquests minerals de ganga, canviant la seva càrrega superficial i les propietats hidròfiles-hidròfobes, fent-los més difícils de dissoldre en la solució de cianur. Aquesta inhibició dels minerals de la ganga també pot millorar l'"oxigen actiu efectiu" a la polpa. Quan els minerals de la ganga tenen menys probabilitats de dissoldre's, consumeixen menys oxigen i hi ha més oxigen disponible per a la cianuració de l'or, que és beneficiós per a la lixiviació de l'or. En general, l'addició d'àcid cítric pot ajudar a crear un entorn químic més favorable per a la cianuració de l'or, reduint la interferència d'altres ions metàl·lics i millorant l'eficiència de l'extracció d'or.

Altres (breu introducció)

A més dels reactius esmentats anteriorment, controlar la concentració d'ions de cianur també pot ser una forma eficaç de debilitar la dissolució del coure. Quan la concentració d'ions de cianur es controla adequadament dins d'un interval determinat, es pot reduir la velocitat de reacció dels minerals de coure amb el cianur. Per exemple, per a alguns minerals d'or amb un contingut relativament alt de minerals de coure fàcilment solubles, mantenint la concentració d'ions CN^ - lliures a un nivell relativament baix (com ara 0.05% - 0.10%), la velocitat de dissolució dels minerals de coure es pot alentir significativament, mentre que la velocitat de dissolució dels minerals d'or encara és relativament alta, de manera que els minerals d'or actuen principalment sobre el cianur.

Un altre mètode és utilitzar el sistema amoníac - cianur. En el sistema amoníac - cianur, l'amoníac pot formar complexos amb ions de coure, que poden inhibir la lixiviació del coure fins a cert punt. Tanmateix, a causa de l'alta volatilitat de l'amoníac, és difícil mantenir una concentració estable en el procés de producció industrial, la qual cosa limita la seva aplicació industrial a gran escala. Tot i que aquest mètode té l'avantatge de reduir la lixiviació del coure, cal abordar encara més els reptes de l'operació pràctica i la rendibilitat.

Factors que afecten l'efecte dels reactius

L'eficàcia dels reactius utilitzats per inhibir la lixiviació del coure durant la cianuració de minerals d'or amb coure està influenciada per diversos factors, que són crucials per entendre per optimitzar el procés de cianuració.

Propietats del mineral

1. Tipus de minerals de coure

1. Els diferents minerals de coure tenen diferents reactivitats en solucions de cianur. Per exemple, els minerals de coure - carbonat com la malaquita (Cu_2(OH)_2CO_3) i l'azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) són relativament més reactius en comparació amb alguns minerals de coure de sulfur primari com la calcopirita (CuFeS_2). La malaquita reacciona fàcilment amb el cianur segons la reacció Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Aquesta alta reactivitat significa que quan s'utilitzen reactius per inhibir la lixiviació del coure, es podria requerir una dosi més alta per als minerals rics en aquests minerals de coure reactius.

2. En canvi, la calcopirita té una estructura més complexa i requereix més energia i condicions de reacció específiques per dissoldre's en solucions de cianur. No obstant això, en determinades condicions, encara pot contribuir a un consum significatiu de cianur. Comprendre el tipus de mineral de coure dominant en el mineral és el primer pas per determinar el reactiu adequat i la seva dosi.

2. Contingut de minerals de coure

1. Com més gran sigui el contingut de coure-mineral del mineral, més gran serà el potencial de lixiviació del coure i el corresponent consum de cianur. Per exemple, en un mineral amb or amb un contingut de coure del 5%, la quantitat de cianur consumida per les reaccions de lixiviació del coure serà molt més gran que en un mineral amb un contingut de coure de l'1%. Com a resultat, el reactiu necessari per inhibir la lixiviació del coure s'ha d'ajustar proporcionalment. Un mineral amb un contingut més elevat de coure pot requerir una quantitat més gran de sals de plom o agents quelants per suprimir eficaçment la dissolució del coure. La investigació ha demostrat que per cada 1% d'augment del contingut de coure fàcilment soluble al mineral, pot ser que s'hagi d'augmentar el consum d'un inhibidor a base de plom i sal entre 10 i 20 g/t per mantenir el mateix nivell d'inhibició de la lixiviació de coure.

Condicions del procés

1. Concentració de cianur

1. La concentració de cianur a la solució té un doble paper en la lixiviació del coure i l'eficàcia dels inhibidors. Quan la concentració de cianur és baixa, la velocitat de les reaccions de lixiviació de coure es redueix. Per exemple, si la concentració de cianur lliure (CN ^ -) es manté al 0.05% - 0.10%, la velocitat de dissolució dels minerals de coure es pot reduir significativament. Tanmateix, si la concentració de cianur és massa baixa, la taxa de lixiviació de l'or també es pot veure afectada negativament.

2. Quan s'utilitzen reactius com les sals de plom, la concentració òptima de cianur per a la seva eficàcia pot variar. En alguns casos, es pot requerir una concentració de cianur lleugerament més alta (al voltant del 0.15% - 0.20%) per garantir que l'inhibidor de sal de plom pugui formar compostos insolubles amb substàncies que contenen sofre al mineral, inhibint eficaçment la lixiviació del coure. Però si la concentració de cianur és massa alta, pot afavorir la dissolució dels minerals de coure malgrat la presència d'inhibidors.

2. Valor del pH

1. El pH de la solució de cianur és fonamental tant per a la lixiviació del coure com per a l'acció dels inhibidors. En general, el procés de cianuració es porta a terme en un medi alcalí, normalment amb un pH entre 10 i 11. En aquest rang de pH, es manté l'estabilitat de l'ió cianur i es minimitza la hidròlisi del cianur.

2. Per als agents quelants com l'àcid cítric, el pH de la solució afecta la seva capacitat quelant. L'àcid cítric conté grups carboxil i hidroxil que quelen amb ions metàl·lics. En un medi alcalí, s'afavoreix la dissociació d'aquests grups funcionals, millorant la seva capacitat quelant amb ions de coure. Tanmateix, si el pH és massa alt (per sobre de 12), pot provocar reaccions secundaries que poden reduir l'eficàcia de l'agent quelant. Per exemple, en una solució altament alcalina, alguns complexos metall-quelat es poden trencar, alliberant els ions de coure quelats de nou a la solució.

3. Temps de lixiviació

1. El temps de lixiviació pot influir en el grau de lixiviació del coure i el rendiment dels inhibidors. A mesura que augmenta el temps de lixiviació, més coure es pot dissoldre si no s'inhibeix eficaçment. Per exemple, en un procés de lixiviació a curt termini (menys de 12 hores), la quantitat de coure lixiviat pot ser relativament petita i l'inhibidor pot controlar més fàcilment la taxa de lixiviació de coure. Però si el temps de lixiviació s'allarga a 48 hores o més, l'efecte acumulat de les reaccions de lixiviació de coure pot ser més significatiu.

2. En el cas dels inhibidors de plom-sal, un temps de lixiviació més llarg pot requerir una dosi inicial més alta de l'inhibidor. Això es deu al fet que amb el temps, els compostos insolubles que contenen plom formats es poden consumir gradualment o la seva eficàcia pot disminuir a causa de la presència contínua de substàncies reactives a la solució de cianur. Per tant, el temps de lixiviació s'ha de tenir en compte a l'hora de determinar la quantitat i el tipus de reactiu a utilitzar per a la inhibició de la lixiviació del coure.

Casos pràctics i aplicacions pràctiques

Cas 1: Aplicació de sals de plom en una mina d'or a Sud-àfrica

Una mina d'or de Sud-àfrica estava processant un mineral d'or amb coure amb un contingut de coure d'aproximadament el 3%. Abans d'utilitzar les sals de plom com a inhibidor, el procés de cianuració es va enfrontar a diversos reptes. El consum de cianur va ser extremadament elevat, arribant fins a 15 kg/t de mineral, i la taxa de lixiviació de l'or només rondava el 80%. L'alt contingut de coure del mineral va provocar una dissolució important del coure durant la cianuració, que no només consumia una gran quantitat de cianur sinó que també interferia amb el procés de lixiviació de l'or.

Després d'afegir nitrat de plom (Pb(NO_3)_2) a una dosi de 200 g/t de mineral, es van observar canvis notables. El consum de cianur es va reduir a 8 kg/t de mineral, una disminució d'un 47%. La taxa de lixiviació d'or va augmentar fins al 90%. Els beneficis econòmics van ser importants. Tenint en compte el preu del cianur i el valor de l'or addicional recuperat, la mina va estalviar aproximadament 50 dòlars per tona de mineral processat. Des d'una perspectiva mediambiental, el consum reduït de cianur va suposar un menor risc ambiental associat a les fuites i eliminació de cianur. També es va reduir la quantitat de residus que contenien cianur, cosa que va ser beneficiosa per al medi ambient ecològic local.

Cas 2: Aplicació d'agent quelant (àcid cítric) en una mina d'or a Austràlia

En una mina d'or australiana, el mineral contenia una quantitat important de minerals de coure, principalment calcopirita i alguns minerals de coure i carbonat. El procés de cianuració inicial sense utilitzar un agent quelant va tenir una taxa de lixiviació d'or del 75% i una taxa de lixiviació del coure del 30%. L'elevada taxa de lixiviació del coure va provocar un alt consum de cianur, uns 12 kg/t de mineral.

Quan es va afegir àcid cítric al procés de cianuració a una dosi d'1 kg/t de mineral, la situació va millorar. La taxa de lixiviació del coure es va reduir al 10% i la taxa de lixiviació d'or va augmentar fins al 85%. El consum de cianur va disminuir fins a 6 kg/t de mineral. Econòmicament, el cost de l'addició d'àcid cítric era relativament baix en comparació amb l'estalvi en el consum de cianur i l'augment de la recuperació d'or. La mina estimava que podria augmentar el seu benefici anual en uns 300,000 dòlars. Ambientalment, la reducció de la lixiviació de coure va significar menys aigües residuals que contenien coure, que era més fàcil de tractar i tenia menys impacte sobre els recursos hídrics de la zona circumdant.

Cas 3: Aplicació d'un nou inhibidor (MZY) en una mina d'or xinesa

Una mina d'or a la Xina tractava amb un mineral d'or refractari de coure. El procés de cianuració tradicional tenia una taxa de lixiviació d'or de només un 70% i una taxa de lixiviació de coure elevada, que provocava una gran quantitat de consum de cianur. Després d'afegir un nou inhibidor MZY a una determinada dosi, juntament amb condicions de procés optimitzades, inclosa l'addició de 18 kg/t de calç i 1.2 kg/t de cianur de sodi, la taxa de lixiviació d'or va arribar al 83% - 84% i la taxa de lixiviació del coure es va reduir al 4% - 5%.

Aquest nou procés no només va millorar l'eficiència de la lixiviació de l'or, sinó que també va reduir significativament el consum de cianur. Els beneficis econòmics van ser dobles: l'augment de la recuperació d'or va afegir més valor a la producció i el consum reduït de cianur va estalviar costos. Pel que fa a la protecció del medi ambient, el menor consum de cianur i menys residus que contenen coure van reduir la càrrega ambiental, fent que l'explotació minera sigui més sostenible. Aquests estudis de cas demostren clarament el valor pràctic de l'ús de reactius per inhibir la lixiviació del coure en la cianuració de minerals d'or amb coure, tant pel que fa als beneficis econòmics com a la protecció del medi ambient.

Conclusió

En el procés de cianuració de minerals d'or que contenen coure, la lixiviació del coure no només condueix a un alt consum de cianur, sinó que també té un impacte negatiu en la taxa de lixiviació de l'or i els processos posteriors de recuperació d'or. Per tant, l'ús de reactius per inhibir la lixiviació del coure és de gran importància.

Les sals de plom, com el nitrat de plom, l'acetat de plom i l'òxid de plom, poden inhibir eficaçment la lixiviació del coure formant compostos insolubles amb substàncies que contenen sofre al mineral o canviant les propietats superficials dels minerals de coure. Els agents quelants com l'àcid cítric es poden quelar amb ions de coure i altres ions metàl·lics nocius, reduint els seus impactes negatius en el procés de cianuració. A més, el control de la concentració de cianur i l'ús del sistema d'amoníac-cianur també pot tenir un paper en debilitar la dissolució del coure fins a cert punt.

L'eficàcia d'aquests reactius està influenciada per diversos factors. Les propietats del mineral, inclòs el tipus i contingut de minerals de coure, determinen la reactivitat del coure en el mineral i, per tant, afecten la quantitat de reactiu necessària. Les condicions del procés com la concentració de cianur, el valor del pH i el temps de lixiviació també tenen un impacte significatiu en el rendiment dels reactius. Per exemple, una concentració de cianur i un valor de pH adequats poden garantir l'estabilitat de la solució de cianur i l'eficàcia del reactiu, mentre que el temps de lixiviació pot afectar l'efecte acumulat de les reaccions de lixiviació de coure.

A través de casos pràctics, hem vist el valor d'aplicació pràctica d'aquests reactius. A Sud-àfrica, l'ús de nitrat de plom en una mina d'or va reduir el consum de cianur i va augmentar la taxa de lixiviació de l'or, aportant beneficis econòmics i avantatges ambientals significatius. A Austràlia, l'addició d'àcid cítric a una mina d'or va reduir efectivament la lixiviació de coure i el consum de cianur alhora que augmentava la taxa de lixiviació d'or, cosa que va ser beneficiosa tant per als aspectes econòmics com ambientals. En una mina d'or xinesa, l'ús d'un nou inhibidor MZY, juntament amb l'optimització de les condicions del procés, va millorar l'eficiència de lixiviació d'or i va reduir la taxa de lixiviació de coure, aconseguint bons resultats econòmics i ambientals.

En general, quan es tracta de la cianuració de minerals d'or que contenen coure, cal tenir en compte de manera exhaustiva les característiques del mineral i els requisits del procés, i seleccionar el reactiu i les condicions de funcionament adequats. La investigació futura es pot centrar a explorar més reactius més eficients i respectuosos amb el medi ambient, així com a optimitzar la combinació de reactius i paràmetres de procés per aconseguir processos d'extracció d'or més eficients, econòmics i ambientalment sostenibles.