Cyanidudvaskningsproces i guldminedrift: Den komplette proces fra opløsning til genopretning

Introduktion

Udvindingen af ​​guld fra dens malme har været et emne af stor interesse i århundreder. Blandt de forskellige tilgængelige metoder, Cyanidudvaskning har vist sig som en af ​​de mest brugte teknikker i det kommercielle Guldminedrift industri. Denne proces giver mulighed for effektiv opløsning af guld fra dets værtsmaterialer, hvilket gør det muligt at genvinde det ædle metall i en mere koncentreret form. Denne artikel vil dykke ned i hele processen med cyanidudvaskning i guldminedrift, fra den indledende opløsning af guld i cyanidopløsninger til den endelige genvinding af metallet.

Opløsningen af ​​guld i cyanidopløsninger

Kemiske reaktioner involveret

Opløsningen af ​​guld i cyanidopløsninger er baseret på en kompleks række af kemiske reaktioner. Den samlede reaktion kan repræsenteres ved følgende ligning:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)XNUMX] + XNUMXNaOH

I denne reaktion reagerer guld (Au) med Natriumcyanid (NaCN) i nærværelse af oxygen (O2) og vand (H2O) for at danne natriumdicyanoaurat (Na[Au(CN)2]) og natriumhydroxid (NaOH). Ilts rolle i denne reaktion er afgørende, da det fungerer som et oxidationsmiddel, der letter opløsningen af ​​guld.

Betingelser for optimal opløsning

For effektiv opløsning af guld skal flere forhold kontrolleres omhyggeligt. Koncentrationen af ​​cyanid i opløsningen er en kritisk faktor. Typisk anvendes en koncentration på 0.05 - 0.1 % NaCN i udvaskningsprocessen. En højere koncentration kan føre til øget forbrug af cyanid uden en proportional stigning i guldopløsning, mens en lavere koncentration kan resultere i langsom og ufuldstændig udvaskning.

Opløsningens pH spiller også en væsentlig rolle. Udvaskningsprocessen er mest effektiv i et let alkalisk medium, med et pH-område på 9.5 - 11. Ved denne pH er cyanidionerne til stede i deres ikke-dissocierede form (HCN), som er mere reaktiv over for guld. Justering af pH opnås normalt ved at tilsætte kalk (CaO) til udvaskningsopløsningen.

Temperatur er en anden vigtig parameter. Selvom reaktionen kan forekomme ved omgivende temperaturer, kan en let forhøjet temperatur på omkring 25 - 35°C øge hastigheden af ​​guldopløsning. Forhøjelse af temperaturen kan dog føre til nedbrydning af cyanid, hvilket reducerer dets effektivitet.

Forbehandling af malme

Knusning og slibning

Før cyanidudvaskningsprocessen kan begynde, skal de guldholdige malme forbehandles. Det første trin i denne forbehandling er normalt Knusning og Slibning. Malmene knuses for at reducere deres størrelse og males derefter til fine partikler. Dette øger malmens overfladeareal, hvilket giver mulighed for mere effektiv kontakt mellem guldpartiklerne og cyanidopløsningen under udvaskningsprocessen.

Slibegraden kontrolleres nøje. Overslibning kan føre til dannelse af fint slim, som kan give problemer under efterfølgende fast-væske-separationstrin. På den anden side kan underslibning resultere i utilstrækkelig eksponering af guldpartiklerne, hvilket fører til ufuldstændig udvaskning.

Ristning og bio-oxidation

I nogle tilfælde kan guldmalmene indeholde ildfaste mineraler, der forhindrer den direkte opløsning af guld med cyanid. For sådanne malme kan det være nødvendigt med yderligere forbehandlingsmetoder såsom ristning eller biooxidation.

Ristning involverer opvarmning af malmen i nærvær af luft for at oxidere de ildfaste mineraler, såsom sulfider. Denne oxidationsproces nedbryder mineralerne, frigiver guldpartiklerne og gør dem mere tilgængelige for cyanidopløsningen.

Bio-oxidation bruger på den anden side mikroorganismer til at oxidere de ildfaste mineraler. Dette er et mere miljøvenligt alternativ til ristning, da det fungerer ved lavere temperaturer og producerer færre skadelige emissioner. Mikroorganismerne, typisk bakterier eller svampe, er udvalgt ud fra deres evne til at oxidere de specifikke ildfaste mineraler, der findes i malmen.

Udvaskningsprocessen

Omrørt Tank Udvaskning

Omrørt tankudvaskning er en af ​​de mest almindelige metoder, der anvendes til cyanidudvaskning. I denne proces blandes den forbehandlede malm med cyanidopløsningen i store omrøringstanke. Tankene er udstyret med omrørere, der sikrer en grundig blanding af malmen og opløsningen, hvilket fremmer kontakten mellem guldpartiklerne og cyanidionerne.

Udvaskningstiden kan variere afhængigt af malmens beskaffenhed og driftsbetingelserne. Generelt kan udvaskningsprocessen tage alt fra flere timer til flere dage. I løbet af denne tid tages prøver af perkolatet periodisk og analyseres for at overvåge forløbet af guldopløsning.

Heap udvaskning

Heap-udvaskning er en anden meget brugt metode, især til lavkvalitets guldmalme. I denne proces stables den knuste malm i store dynger på en uigennemtrængelig liner. Cyanidopløsningen sprøjtes derefter på toppen af ​​bunken og får lov til at trænge gennem malmen. Når opløsningen passerer gennem dyngen, opløser den guldpartiklerne, og den resulterende gravide opløsning opsamles i bunden af ​​dyngen.

Dyngeudvaskning er en mere omkostningseffektiv metode i forhold til Omrørt tankudvaskning da det kræver mindre kapitalinvestering i udstyr. Det er dog en langsommere proces og er mere velegnet til malme med relativt lavt guldindhold.

Separation med fast væske

Filtrering

Efter at udvaskningsprocessen er afsluttet, er næste trin at adskille den faste rest (tailings) fra den gravide opløsning, som indeholder det opløste guld. Filtrering er en af ​​de mest almindeligt anvendte metoder til faststof-væske separation. I denne proces ledes gyllen (blanding af fast og væske) gennem et filtermedium, såsom en filterklud eller en filterpresse. De faste partikler tilbageholdes på filtermediet, mens væsken (gravid opløsning) passerer igennem og opsamles.

Valget af filtermedie afhænger af arten af ​​de faste partikler og driftsbetingelserne. For eksempel, i tilfælde hvor de faste partikler er meget fine, kan det være nødvendigt med en mere finmasket filterklud.

Dekantering

Dekantering er en anden metode, der kan bruges til faststof-væske-separation, især når de faste partikler er relativt store og let bundfældes. I denne proces får gyllen lov til at stå i en bundfældningstank i et stykke tid. De faste partikler sætter sig på bunden af ​​tanken på grund af tyngdekraften, og den klare supernatantvæske (gravid opløsning) dekanteres derefter forsigtigt fra.

Dekantering er en enklere og mindre energikrævende metode sammenlignet med filtrering. Det er dog muligvis ikke så effektivt til at adskille meget fine faste partikler.

Genvinding af guld fra den gravide opløsning

Adsorption af aktivt kul

En af de mest almindelige metoder til at genvinde guld fra den gravide opløsning er Aktivt kul adsorption. I denne proces tilsættes aktivt kul til den gravide opløsning. Guld-cyanid-komplekset har en stærk affinitet til overfladen af ​​det aktive kul, og som et resultat adsorberes guldet på kulstofpartiklerne.

Kulstofpartiklerne separeres derefter fra opløsningen, sædvanligvis ved sigtning eller filtrering. Det guldfyldte kulstof behandles derefter yderligere for at desorbere guldet. Dette gøres typisk ved at udsætte kulstoffet for en højtemperatur dampbehandling eller ved at bruge et kemisk desorptionsmiddel.

Zinkudfældning

Zinkudfældning, også kendt som Merrill - Crowe-processen, er en anden metode til guldgenvinding. I denne proces tilsættes zinkstøv til den gravide opløsning. Zink er mere elektropositivt end guld, og som et resultat fortrænger det guldet fra guld-cyanidkomplekset. Reaktionen kan repræsenteres ved følgende ligning:

2Na[Au(CN)2] + Zn → XNUMXAu + NaXNUMX[Zn(CN)XNUMX]

Det udfældede guld danner sammen med eventuel uomsat zink et fast slam. Dette slam skilles derefter fra opløsningen, og guldet raffineres yderligere for at opnå et rent produkt.

Raffinering af guld

smeltning

Når guldet er blevet genvundet fra den gravide opløsning, skal det normalt raffineres for at fjerne eventuelle resterende urenheder. Smeltning er en af ​​de mest almindelige metoder til guldraffinering. I denne proces opvarmes det guldholdige materiale til en høj temperatur i nærvær af et flusmiddel, såsom borax. Flussmidlet er med til at sænke guldets smeltepunkt og reagerer også med urenhederne og danner en slagge, der kan adskilles fra det smeltede guld.

Det smeltede guld hældes derefter i forme for at danne barrer. Disse barrer kan videreforarbejdes eller sælges som et halvfærdigt produkt.

Elektrolytisk raffinering

Elektrolytisk raffinering er en mere avanceret metode til guldraffinering. I denne proces placeres den guldholdige anode i en elektrolysecelle sammen med en ren guldkatode. Elektrolytten er normalt en opløsning af guldklorid eller andre guldsalte. Når en elektrisk strøm ledes gennem cellen, opløses guldet fra anoden i elektrolytten og aflejres derefter på katoden.

Urenheder, der er mere elektropositive end guld, opløses i elektrolytten, men aflejres ikke på katoden, mens urenheder, der er mindre elektropositive end guld, forbliver som et slam i bunden af ​​cellen. Dette resulterer i et guldprodukt med meget høj renhed.

Miljømæssige overvejelser

Cyanidhåndtering

Cyanid er et meget giftigt stof, og korrekt håndtering af cyanid i guldmineprocessen er af største vigtighed. Brugen af ​​cyanid i guldminedrift er strengt reguleret i mange lande for at minimere dets indvirkning på miljøet og menneskers sundhed.

Et af nøgleaspekterne ved cyanidhåndtering er forebyggelse af cyanidspild. Minedrift er forpligtet til at have ordentlige indeslutningssystemer på plads for at forhindre cyanidholdige opløsninger i at lække ud i miljøet. Derudover er behandlingen af ​​cyanidholdigt spildevand også afgørende. Der findes flere metoder til behandling af cyanidholdigt spildevand, såsom kemisk oxidation, biologisk behandling og ionbytning.

Bortskaffelse af tailings

Den faste rest (tailings), der produceres efter guldgenvindingsprocessen, skal også bortskaffes korrekt. Affald kan indeholde spormængder af cyanid og andre tungmetaller, som kan udgøre en trussel mod miljøet, hvis det ikke håndteres korrekt.

En almindelig metode til bortskaffelse af tailings er at opbevare dem i tailings-dæmninger. Disse dæmninger er designet til at indeholde tailings og forhindre frigivelse af forurenende stoffer til miljøet. I nogle tilfælde kan tailings også genbehandles for at genvinde eventuelle resterende værdifulde mineraler eller for at reducere miljøbelastningen.

Konklusion

Cyanidudvaskningsprocessen i guldminedrift er en kompleks og flertrinsproces, der involverer opløsning af guld i cyanidopløsninger, forbehandling af malme, udvaskning, faststof-væske separation, guldgenvinding, raffinering og miljøstyring. Hvert trin i denne proces kontrolleres omhyggeligt for at sikre effektiv udvinding og genvinding af guld, samtidig med at miljøpåvirkningen minimeres. På trods af de udfordringer, der er forbundet med brugen af ​​cyanid, er processen fortsat en vigtig og meget anvendt metode i den kommercielle guldmineindustri på grund af dens høje effektivitet og relativt lave omkostninger. Men der udføres løbende forskning og udvikling for at udvikle alternative metoder, der er mere miljøvenlige og bæredygtige.