Činidla pro inhibici vyluhování mědi při kyanidaci zlaté rudy obsahující měď

Úvod

Kyanidace je široce používaná a účinná metoda těžby zlata ze zlatonosných rud, zejména v případě měděných rud. Je založena na schopnosti kyanidový iontse zlatem tvoří stabilní komplexy, které umožňují rozpouštění zlata z matrice rudy. Základní chemická reakce v procesu kyanizace zlata je 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Tento proces je základním kamenem průmyslu těžby zlata již více než století díky své relativně vysoké účinnosti a dobře pochopené technologii.

Při nakládání s měděnými zlatými rudami však přítomnost minerál mědis představuje významné výzvy. Běžné minerály mědi spojené se zlatem, jako je chalkopyrit (CuFeS_2), chalkocit (Cu_2S), malachit (Cu_2(OH)_2CO_3) a azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), jsou v kyanidových roztocích poměrně reaktivní. Například v médiu obsahujícím kyanid může chalkocit reagovat následovně: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Tyto reakce vedou ke spotřebě velkého množství kyanidu. Nadměrná spotřeba kyanidu nejen zvyšuje výrobní náklady, ale má také důsledky pro životní prostředí v důsledku toxicity kyanidu.

Kromě toho může rozpouštění mědi interferovat s následnými procesy zotavení zlata. Vysoké hladiny mědi v kyanidovém roztoku mohou snížit účinnost tvorby komplexu zlato-kyanid, a tím snížit zlato rychlost vyluhování. Je to proto, že měď soutěží se zlatem o kyanidové ionty a kyslík v roztoku, což narušuje chemickou rovnováhu potřebnou pro účinné rozpouštění zlata. V některých případech může přítomnost mědi také způsobit problémy v navazujících procesech, jako je zinek – cementace nebo uhlík v buničině (CIP) pro získávání zlata, což vede k nižší míře výtěžnosti zlata a nízké kvalitě produktu.

Proto má velký význam nalezení účinných činidel pro inhibici vyluhování mědi během kyanidace měděných zlatých rud. Taková činidla mohou pomoci optimalizovat proces kyanidace, snížit spotřeba kyanidua zlepšit celkovou efektivitu těžby zlata, díky čemuž je těžba ekonomicky životaschopnější a šetrnější k životnímu prostředí. V následujících částech prozkoumáme různá činidla, která byla pro tento účel studována a používána.

Výluhové charakteristiky mědi v kyanidových roztocích

V kyanidových roztocích vykazují minerály mědi spojené se zlatem odlišné chování při vyluhování. Běžné primární měděné minerály, jako je chalkopyrit (CuFeS_2) a chalkocit (Cu_2S), spolu s malachitem (Cu_2(OH)_2CO_3), azuritem (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornitem (Cu_5FeS_4), měďnatým a rozpustným, jsou O, mědi a rozpustné.

Tyto měděné minerály lze vyluhovat při pokojové teplotě (25^{\circ}C). Rychlost vyluhování mědi se velmi liší, v rozmezí od 5 - 10 % do více než 90 %. Například malachit a azurit, což jsou měď - uhličitanové minerály, jsou v kyanidových roztocích poměrně reaktivní. Chemickou reakci malachitu s kyanidem lze vyjádřit jako Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. To ukazuje, že působením kyanidu může být měď v malachitu účinně rozpuštěna.

Při práci s koncentráty zlata s vysokým obsahem mědi má proces vyluhování při kyanizaci některé "klinické" příznaky. Spotřeba kyanidu je extrémně vysoká. Obecně platí, že pro různé minerály mědi vyžaduje rozpuštění 1 gramu mědi spotřebu 2.3 ​​– 3.4 gramů Kyanid sodný. Rozpouštěním mědi se zároveň spotřebovává i kyslík v roztoku. Například při procesu loužení chalkocitu dochází k reakci 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, při které se spotřebuje nejen velké množství kyanidu, ale také značné množství kyslíku.

Kromě toho se účinek vyluhování stává relativně slabým. Vysoké hladiny mědi v roztoku kyanidu mohou snížit účinnost tvorby komplexu zlato-kyanid. Měď soutěží se zlatem o kyanidové ionty a kyslík v roztoku. V důsledku toho je narušena chemická rovnováha potřebná pro účinné rozpouštění zlata. To vede ke snížení rychlosti vyluhování zlata a může také způsobit problémy v následných procesech získávání zlata, jako je zinek - cementace nebo uhlík - v buničině (CIP), což v konečném důsledku vede k nižší míře zpětného získávání zlata a snížené kvalitě produktu.

Běžná činidla pro inhibici vyluhování mědi

Olověné soli

Olověné soli se často používají jako činidla k inhibici vyluhování mědi při kyanizaci měděných zlatých rud. Mezi běžně používané soli olova patří dusičnan olovnatý (Pb(NO_3)_2), octan olovnatý (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) a oxid olovnatý (PbO).

Vezměte si jako příklad octan olovnatý. Výzkum ukázal, že přidání octanu olovnatého před kyanidovým louhováním může účinně inhibovat vyluhování mědi, zvýšit vyluhování zlata a stříbra a snížit spotřebu Kyanid sodný. U určitého zlatého koncentrátu s obsahem mědi 4.92 %, kdy se před loužením přímo přidá 150 g/t octanu olovnatého, za podmínek jemnosti mletí -0.037 mm, velikost částic tvořících 95 %, doba louhování 48 h, koncentrace kyanidu sodného 0.5 %, koncentrace zbytků v drti 12 % a stupeň loužení zlata 40 lze snížit na 1.20 g/t, míra vyluhování zlata dosahuje 97.55 %, míra výtěžnosti stříbra je 60.28 % a spotřeba kyanidu sodného je 14.37 kg/t. To jasně demonstruje pozitivní účinek octanu olovnatého v tomto procesu.

Inhibiční mechanismus solí olova může souviset s tvorbou nerozpustných sloučenin. Olovo může například reagovat s látkami obsahujícími síru v rudě za vzniku nerozpustného sulfidu olovnatého. Tato reakce snižuje množství látek obsahujících síru, které mohou reagovat s minerály mědi, čímž se inhibuje rozpouštění minerálů mědi. Kromě toho mohou soli olova také ovlivnit povrchové vlastnosti měděných minerálů a snížit jejich reaktivitu v roztoku kyanidu.

Chelatační činidla (např. kyselina citrónová)

Chelatační činidla, jako je kyselina citrónová, mohou také hrát roli při inhibici vyluhování mědi během kyanidace. Činidla napomáhající louhování chelatačního typu, jako je kyselina citrónová, fungují prostřednictvím jedinečného mechanismu. Kyselina citronová obsahuje karboxylové a hydroxylové skupiny, které mohou chelatovat se škodlivými ionty, jako jsou Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} a Fe^{3+} v dužině za vzniku stabilních chelátů.

Například karboxylová skupina v kyselině citrónové se může koordinovat s kovovými ionty prostřednictvím osamělých párových elektronů atomů kyslíku, čímž vzniká struktura podobná kruhu. Chelatací těchto kovových iontů může kyselina citrónová eliminovat jejich negativní dopady na proces kyanidačního louhování, jako je snížení jejich spotřeby kyslíku v roztoku. Kromě toho může kyselina citrónová inhibovat rozpouštění minerálů z gangu, jako jsou minerály obsahující vápník a hořčík. Může interagovat s povrchem těchto minerálů hlušiny, měnit jejich povrchový náboj a hydrofilně - hydrofobní vlastnosti, což ztěžuje jejich rozpouštění v roztoku kyanidu. Tato inhibice minerálů gangu může také zlepšit "účinný aktivní kyslík" v dřeni. Když je méně pravděpodobné, že se minerály hlušiny rozpouštějí, spotřebují méně kyslíku a více kyslíku je k dispozici pro kyanizaci zlata, což je prospěšné pro vyluhování zlata. Obecně může přidání kyseliny citronové pomoci vytvořit příznivější chemické prostředí pro kyanidaci zlata, snížit interferenci iontů jiných kovů a zlepšit účinnost těžby zlata.

Ostatní (Stručný úvod)

Kromě výše uvedených činidel může být účinným způsobem, jak oslabit rozpouštění mědi, také řízení koncentrace kyanidových iontů. Když je koncentrace kyanidových iontů správně řízena v určitém rozmezí, může být snížena rychlost reakce minerálů mědi s kyanidem. Například u některých zlatých rud s relativně vysokým obsahem snadno rozpustných měděných minerálů, udržováním koncentrace volných CN^ - iontů na relativně nízké úrovni (jako je 0.05% - 0.10%), může být rychlost rozpouštění měděných minerálů výrazně zpomalena, zatímco rychlost rozpouštění zlatých minerálů je stále relativně vysoká, takže rozpouštění kyanidu působí hlavně na minerály.

Další metodou je použití systému čpavek - kyanid. V systému čpavek - kyanid může čpavek tvořit komplexy s ionty mědi, které mohou do určité míry brzdit vyplavování mědi. Vzhledem k vysoké těkavosti amoniaku je však obtížné udržet stabilní koncentraci v procesu průmyslové výroby, což omezuje jeho průmyslové použití ve velkém měřítku. I když má tato metoda tu výhodu, že snižuje vyluhování mědi, je třeba dále řešit problémy v praktickém provozu a nákladovou efektivitu.

Faktory ovlivňující účinek činidel

Účinnost činidel používaných k inhibici vyluhování mědi během kyanidace měděných zlatých rud je ovlivněna několika faktory, které jsou klíčové pro pochopení pro optimalizaci procesu kyanidace.

Vlastnosti rudy

1. Druh minerálů mědi

1. Různé minerály mědi mají odlišnou reaktivitu v kyanidových roztocích. Například minerály na bázi uhličitanu mědi, jako je malachit (Cu_2(OH)_2CO_3) a azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) jsou relativně reaktivnější ve srovnání s některými primárními minerály sulfidové mědi, jako je chalkopyrit (CuFeS_2). Malachit snadno reaguje s kyanidem podle reakce Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Tato vysoká reaktivita znamená, že při použití činidel k inhibici vyluhování mědi může být vyžadována vyšší dávka pro rudy bohaté na takové reaktivní minerály mědi.

2. Naproti tomu chalkopyrit má složitější strukturu a vyžaduje více energie a specifické reakční podmínky, aby se rozpustil v kyanidových roztocích. Za určitých podmínek však stále může přispívat ke značné spotřebě kyanidu. Pochopení dominantního typu mědi - minerálu v rudě je prvním krokem k určení vhodného činidla a jeho dávkování.

2. Obsah minerálů mědi

1. Čím vyšší je obsah mědi - minerálu v rudě, tím větší je potenciál pro vyluhování mědi a tomu odpovídající spotřeba kyanidu. Například ve zlatonosné rudě s obsahem mědi 5 % bude množství kyanidu spotřebovaného při louhovacích reakcích mědi mnohem vyšší než v rudě s obsahem mědi 1 %. V důsledku toho musí být činidlo potřebné k inhibici vyluhování mědi proporcionálně upraveno. Ruda s vyšším obsahem mědi může vyžadovat větší množství solí olova nebo chelatačních činidel k účinnému potlačení rozpouštění mědi. Výzkum ukázal, že na každé 1% zvýšení obsahu snadno rozpustné mědi v rudě může být potřeba zvýšit spotřebu inhibitoru na bázi olova a soli o 10 - 20 g/t, aby byla zachována stejná úroveň inhibice vyluhování mědi.

Podmínky procesu

1. Koncentrace kyanidu

1. Koncentrace kyanidu v roztoku hraje dvojí roli při vyluhování mědi a účinnosti inhibitorů. Když je koncentrace kyanidu nízká, rychlost reakcí vyluhování mědi se snižuje. Například, pokud je koncentrace volného kyanidu (CN^ -) udržována na 0.05% - 0.10%, rychlost rozpouštění měděných minerálů může být výrazně zpomalena. Pokud je však koncentrace kyanidu příliš nízká, může být negativně ovlivněna i rychlost vyluhování zlata.

2. Při použití činidel, jako jsou olovnaté soli, se může optimální koncentrace kyanidu pro jejich účinnost lišit. V některých případech může být vyžadována mírně vyšší koncentrace kyanidu (kolem 0.15 % - 0.20 %), aby se zajistilo, že inhibitor olova a soli může tvořit nerozpustné sloučeniny s látkami obsahujícími síru v rudě, což účinně inhibuje vyluhování mědi. Pokud je však koncentrace kyanidu příliš vysoká, může podporovat rozpouštění minerálů mědi navzdory přítomnosti inhibitorů.

2. hodnota PH

1. pH roztoku kyanidu je rozhodující jak pro vyluhování mědi, tak pro působení inhibitorů. Obecně se kyanidační proces provádí v alkalickém prostředí, obvykle s pH v rozmezí 10 - 11. V tomto rozmezí pH je udržována stabilita kyanidového iontu a hydrolýza kyanidu je minimalizována.

2. U chelatačních činidel, jako je kyselina citrónová, pH roztoku ovlivňuje jejich chelatační schopnost. Kyselina citronová obsahuje karboxylové a hydroxylové skupiny, které chelatují s kovovými ionty. V alkalickém prostředí je podporována disociace těchto funkčních skupin, čímž se zvyšuje jejich chelatační schopnost s ionty mědi. Pokud je však pH příliš vysoké (nad 12), může to způsobit vedlejší reakce, které mohou snížit účinnost chelatačního činidla. Například ve vysoce alkalickém roztoku se mohou některé kov-chelátové komplexy rozpadnout a uvolňovat chelátové ionty mědi zpět do roztoku.

3. Doba vyluhování

1. Doba vyluhování může ovlivnit stupeň vyluhování mědi a účinnost inhibitorů. Jak se doba vyluhování prodlužuje, může se rozpouštět více mědi, pokud není účinně inhibována. Například při krátkodobém procesu vyluhování (méně než 12 hodin) může být množství vyluhované mědi relativně malé a inhibitor může snadněji kontrolovat rychlost vyluhování mědi. Pokud se však doba vyluhování prodlouží na 48 hodin nebo více, může se kumulativní účinek reakcí vyluhování mědi stát významnějším.

2. V případě inhibitorů olova a solí může delší doba vyluhování vyžadovat vyšší počáteční dávku inhibitoru. Vzniklé nerozpustné sloučeniny obsahující olovo se totiž postupem času mohou postupně spotřebovat nebo jejich účinnost může klesat v důsledku trvalé přítomnosti reaktivních látek v roztoku kyanidu. Při určování množství a typu činidla, které se má použít pro inhibici vyluhování mědi, je tedy třeba pečlivě zvážit dobu vyluhování.

Případové studie a praktické aplikace

Případ 1: Aplikace olověných solí ve zlatém dole v Jižní Africe

Zlatý důl v Jižní Africe zpracovával měděnou zlatou rudu s obsahem mědi přibližně 3 %. Před použitím solí olova jako inhibitoru čelil proces kyanizace několika problémům. Extrémně vysoká byla spotřeba kyanidu, dosahovala až 15 kg/t rudy a míra vyluhování zlata jen kolem 80 %. Vysoký obsah mědi v rudě vedl k výraznému rozpouštění mědi při kyanizaci, což nejen spotřebovalo velké množství kyanidu, ale narušilo i proces loužení zlata.

Po přidání dusičnanu olovnatého (Pb(NO_3)_2) v dávce 200 g/t rudy byly pozorovány výrazné změny. Spotřeba kyanidu byla snížena na 8 kg/t rudy, což představuje pokles o cca 47 %. Míra vyluhování zlata se zvýšila na 90 %. Ekonomické přínosy byly značné. S ohledem na cenu kyanidu a hodnotu dodatečného získaného zlata důl ušetřil přibližně 50 dolarů za tunu zpracované rudy. Z hlediska životního prostředí znamenala snížená spotřeba kyanidu menší riziko pro životní prostředí spojené s únikem a likvidací kyanidu. Snížilo se také množství odpadu obsahujícího kyanid, což bylo přínosné pro místní ekologické prostředí.

Případ 2: Aplikace chelatačního činidla (kyselina citrónová) ve zlatém dole v Austrálii

V australském zlatém dole ruda obsahovala značné množství minerálů mědi, hlavně chalkopyrit a některé minerály mědi a uhličitanu. Počáteční kyanidační proces bez použití chelatačního činidla měl rychlost vyluhování zlata 75 % a rychlost vyluhování mědi 30 %. Vysoká rychlost loužení mědi vedla k vysoké spotřebě kyanidu, asi 12 kg/t rudy.

Když byla do kyanidačního procesu přidána kyselina citrónová v dávce 1 kg/t rudy, situace se zlepšila. Míra vyluhování mědi byla snížena na 10 % a rychlost vyluhování zlata zvýšena na 85 %. Spotřeba kyanidu klesla na 6 kg/t rudy. Ekonomicky byly náklady na přidání kyseliny citrónové relativně nízké ve srovnání s úsporami spotřeby kyanidu a zvýšeným výtěžkem zlata. Důl odhadoval, že by mohl zvýšit svůj roční zisk asi o 300,000 XNUMX dolarů. Z hlediska životního prostředí znamenalo snížené vyluhování mědi méně odpadních vod obsahujících měď, které se snadněji upravovaly a měly menší dopad na vodní zdroje v okolí.

Případ 3: Aplikace nového inhibitoru (MZY) v čínském zlatém dole

Zlatý důl v Číně se zabýval žáruvzdornou mědí – zlatou rudou. Tradiční kyanidační proces měl rychlost vyluhování zlata pouze 70 % a vysokou rychlost vyluhování mědi, což způsobilo velkou spotřebu kyanidu. Po přidání nového inhibitoru MZY v určité dávce spolu s optimalizovanými podmínkami procesu včetně přidání 18 kg/t vápna a 1.2 kg/t kyanidu sodného dosáhla rychlost vyluhování zlata 83 % - 84 % a rychlost vyluhování mědi se snížila na 4 % - 5 %.

Tento nový proces nejen zlepšil účinnost louhování zlata, ale také výrazně snížil spotřebu kyanidu. Ekonomické přínosy byly dvojí: zvýšená těžba zlata přidala větší hodnotu výrobě a snížená spotřeba kyanidu ušetřila náklady. Z hlediska ochrany životního prostředí nižší spotřeba kyanidu a méně odpadu obsahujícího měď snížily zátěž životního prostředí, čímž se těžba stala udržitelnější. Tyto případové studie jasně demonstrují praktickou hodnotu použití činidel k inhibici vyluhování mědi při kyanizaci měděných zlatých rud, a to jak z hlediska ekonomických výhod, tak z hlediska ochrany životního prostředí.

Proč investovat do čističky vzduchu?

V procesu kyanidace mědi-nosných zlatých rud vede vyluhování mědi nejen k vysoké spotřebě kyanidu, ale má také negativní dopad na rychlost vyluhování zlata a následné procesy získávání zlata. Proto je velmi důležité použití činidel k inhibici vyluhování mědi.

Soli olova, jako je dusičnan olovnatý, octan olovnatý a oxid olovnatý, mohou účinně inhibovat vyluhování mědi vytvářením nerozpustných sloučenin s látkami obsahujícími síru v rudě nebo změnou povrchových vlastností minerálů mědi. Chelatační činidla, jako je kyselina citrónová, mohou chelatovat s ionty mědi a jinými škodlivými kovovými ionty, čímž se snižují jejich negativní dopady na proces kyanidace. Navíc kontrola koncentrace kyanidu a použití systému čpavek - kyanid může také hrát roli v oslabení rozpouštění mědi do určité míry.

Účinnost těchto činidel je ovlivněna různými faktory. Vlastnosti rudy, včetně typu a obsahu měděných minerálů, určují reaktivitu mědi v rudě a ovlivňují tak množství potřebného činidla. Procesní podmínky, jako je koncentrace kyanidu, hodnota pH a doba louhování, mají také významný vliv na výkonnost činidel. Například vhodná koncentrace kyanidu a hodnota pH může zajistit stabilitu roztoku kyanidu a účinnost činidla, zatímco doba vyluhování může ovlivnit kumulativní účinek reakcí vyluhování mědi.

Prostřednictvím případových studií jsme viděli praktickou aplikační hodnotu těchto činidel. V Jižní Africe použití dusičnanu olovnatého ve zlatém dole snížilo spotřebu kyanidu a zvýšilo rychlost vyluhování zlata, což přineslo významné ekonomické výhody a výhody pro životní prostředí. V Austrálii přidání kyseliny citrónové do zlatého dolu účinně snížilo louhování mědi a spotřebu kyanidu a zároveň zvýšilo rychlost louhování zlata, což bylo výhodné jak z ekonomického, tak z hlediska životního prostředí. V čínském zlatém dole použití nového inhibitoru MZY spolu s optimalizovanými podmínkami procesu zlepšilo účinnost vyluhování zlata a snížilo rychlost vyluhování mědi, čímž bylo dosaženo dobrých ekonomických a ekologických výsledků.

Obecně platí, že když se zabýváme kyanidací měděných zlatých rud, je nutné komplexně zvážit vlastnosti rudy a požadavky procesu a zvolit vhodné činidlo a provozní podmínky. Budoucí výzkum se může zaměřit na další zkoumání účinnějších a ekologicky šetrnějších činidel a také na optimalizaci kombinace činidel a procesních parametrů pro dosažení účinnějších, ekonomičtějších a ekologicky udržitelných procesů těžby zlata.