Reagenser til at hæmme kobberudvaskning i kobberbærende guldmalmcyanidering

Introduktion

Cyanidering er en udbredt og effektiv metode til guldudvinding fra guldholdige malme, især i tilfælde af kobberholdige guldmalme. Det er baseret på evnen til cyanidions at danne stabile komplekser med guld, hvilket muliggør opløsning af guld fra malmmatricen. Den grundlæggende kemiske reaktion i cyanideringsprocessen for guld er 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Denne proces har været hjørnestenen i guldmineindustrien i over et århundrede på grund af dens relativt høje effektivitet og velforståede teknologi.

Men når man beskæftiger sig med kobber - bærende guldmalme, tilstedeværelsen af kobberminerals giver betydelige udfordringer. Almindelige kobbermineraler forbundet med guld, såsom chalcopyrit (CuFeS_2), chalcocit (Cu_2S), malakit (Cu_2(OH)_2CO_3) og azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), er ret reaktive i cyanidopløsninger. For eksempel, i et cyanidholdigt medium, kan chalcocit reagere som følger: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Disse reaktioner fører til forbrug af en stor mængde cyanid. Det overdrevne forbrug af cyanid øger ikke kun produktionsomkostningerne, men har også miljømæssige konsekvenser på grund af cyanids toksicitet.

Desuden kan opløsningen af ​​kobber forstyrre de efterfølgende processer af guldgenvinding. Høje niveauer af kobber i cyanidopløsningen kan reducere effektiviteten af ​​guld-cyanidkompleksdannelse og dermed reducere guldet udvaskningshastighed. Dette skyldes, at kobber konkurrerer med guld om cyanidioner og oxygen i opløsningen, hvilket forstyrrer den kemiske ligevægt, der kræves for effektiv guldopløsning. I nogle tilfælde kan tilstedeværelsen af ​​kobber også forårsage problemer i nedstrømsprocesser såsom zink - cementering eller carbon - in - pulp (CIP) til guldgenvinding, hvilket fører til lavere guldgenvindingsrater og dårlig produktkvalitet.

Derfor er det af stor betydning at finde effektive reagenser til at hæmme udvaskningen af ​​kobber under cyanidering af kobberholdige guldmalme. Sådanne reagenser kan hjælpe med at optimere cyanideringsprocessen, reducere cyanidforbrug, og forbedre den overordnede effektivitet af guldudvinding, hvilket gør minedriften mere økonomisk rentabel og miljøvenlig. I de følgende afsnit vil vi udforske forskellige reagenser, der er blevet undersøgt og brugt til dette formål.

Kobbers udvaskningsegenskaber i cyanidopløsninger

I cyanidopløsninger udviser kobbermineraler forbundet med guld en tydelig udvaskningsadfærd. Almindelige primære kobbermineraler såsom chalcopyrit (CuFeS_2) og chalcocit (Cu_2S), sammen med malakit (Cu_2(OH)_2CO_3), azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornit (Cu_5FeS_4), cuprite, _2Opper, (Cu.

Disse kobbermineraler kan udvaskes ved stuetemperatur (25^{\circ}C). Udvaskningshastigheden for kobber varierer meget, fra 5 - 10 % til over 90 %. For eksempel er malakit og azurit, som er kobber-carbonatmineraler, ret reaktive i cyanidopløsninger. Den kemiske reaktion mellem malakit og cyanid kan udtrykkes som Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Dette viser, at under påvirkning af cyanid kan kobberet i malakit effektivt opløses.

Når man har at gøre med højkobberguldkoncentrater, har udvaskningsprocessen under cyanidering nogle "kliniske" symptomer. Forbruget af cyanid bliver ekstremt højt. Generelt for forskellige kobbermineraler kræver opløsning af 1 gram kobber forbrug af 2.3 - 3.4 gram Natriumcyanid. Samtidig forbruger opløsningen af ​​kobber også ilt i opløsningen. For eksempel, i udvaskningsprocessen for chalcocit, forekommer reaktionen 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, som ikke kun forbruger en stor mængde cyanid, men også en betydelig mængde ilt.

Desuden bliver udvaskningseffekten relativt ringe. Høje niveauer af kobber i cyanidopløsningen kan reducere effektiviteten af ​​guld-cyanidkompleksdannelse. Kobber konkurrerer med guld om cyanidioner og oxygen i opløsningen. Som et resultat afbrydes den kemiske ligevægt, der kræves for effektiv guldopløsning. Dette fører til et fald i guldudvaskningshastigheden og kan også forårsage problemer i efterfølgende guld - genvindingsprocesser såsom zink - cementering eller carbon - in - pulp (CIP), hvilket i sidste ende resulterer i lavere guld - genvindingsrater og reduceret produktkvalitet.

Almindelige reagenser til inhibering af kobberudvaskning

Blysalte

Blysalte bruges ofte som reagenser til at hæmme kobberudvaskning i cyanidering af kobberholdige guldmalme. De almindeligt anvendte blysalte omfatter blynitrat (Pb(NO_3)_2), blyacetat (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) og blyoxid (PbO).

Tag blyacetat som et eksempel. Forskning har vist, at tilsætning af blyacetat før cyanidudvaskning effektivt kan hæmme udvaskningen af ​​kobber, øge udvaskningen af ​​guld og sølv og reducere forbruget af Natriumcyanid. For et bestemt guldkoncentrat med et kobberindhold på 4.92 %, når 150 g/t blyacetat tilsættes direkte før udvaskning, under betingelserne med en slibefinhed på -0.037 mm partikelstørrelse svarende til 95 %, en udvaskningstid på 48 timer, en natriumcyanidkoncentration på 0.5 % af guldkvaliteten, a12, pH 40 %, guldkvalitet, a1.20 udvaskningsresten kan reduceres til 97.55 g/t, guldudvaskningshastigheden når 60.28%, sølvgenvindingsgraden er 14.37%, og natriumcyanidforbruget er XNUMX kg/t. Dette viser tydeligt den positive effekt af blyacetat i denne proces.

Den hæmmende mekanisme af blysalte kan være relateret til dannelsen af ​​uopløselige forbindelser. For eksempel kan bly reagere med svovlholdige stoffer i malmen og danne uopløseligt blysulfid. Denne reaktion reducerer mængden af ​​svovlholdige stoffer, der kan reagere med kobbermineraler og derved hæmme opløsningen af ​​kobbermineraler. Derudover kan blysalte også påvirke overfladeegenskaberne af kobbermineraler, hvilket reducerer deres reaktivitet i cyanidopløsningen.

Chelaterende midler (f.eks. citronsyre)

Chelaterende midler, såsom citronsyre, kan også spille en rolle i at hæmme kobberudvaskning under cyanidering. De chelaterende - type udvaskning - hjælpemidler som citronsyre virker gennem en unik mekanisme. Citronsyre indeholder carboxyl- og hydroxylgrupper, som kan chelatere med skadelige ioner såsom Cu^{2+}, Zn^{2+}, Fe^{2+} og Fe^{3+} i frugtkødet for at danne stabile chelater.

For eksempel kan carboxylgruppen i citronsyre koordinere med metalioner gennem de enlige elektronpar af oxygenatomer og danne en ringlignende struktur. Ved at chelatere disse metalioner kan citronsyre eliminere deres negative virkninger på cyanideringsudvaskningsprocessen, såsom at reducere deres forbrug af ilt i opløsningen. Desuden kan citronsyre hæmme opløsningen af ​​gang-mineraler såsom calcium- og magnesiumholdige mineraler. Det kan interagere med overfladen af ​​disse gangmineraler, ændre deres overfladeladning og hydrofile - hydrofobe egenskaber, hvilket gør dem sværere at opløse i cyanidopløsningen. Denne hæmning af gangmineraler kan også forbedre den "effektive aktive ilt" i pulpen. Når gangmineralerne er mindre tilbøjelige til at opløses, forbruger de mindre ilt, og mere ilt er tilgængelig til cyanidering af guld, hvilket er gavnligt for udvaskningen af ​​guld. Generelt kan tilsætning af citronsyre bidrage til at skabe et mere gunstigt kemisk miljø for cyanidering af guld, hvilket reducerer interferensen af ​​andre metalioner og forbedrer effektiviteten af ​​guldudvinding.

Andre (Kort introduktion)

Ud over de ovennævnte reagenser kan kontrol af koncentrationen af ​​cyanidioner også være en effektiv måde at svække opløsningen af ​​kobber på. Når koncentrationen af ​​cyanidioner er korrekt kontrolleret inden for et vist område, kan reaktionshastigheden af ​​kobbermineraler med cyanid reduceres. For nogle guldmalme med et relativt højt indhold af letopløselige kobbermineraler kan f.eks. ved at holde koncentrationen af ​​frie CN^ - ioner på et relativt lavt niveau (såsom 0.05% - 0.10%), opløsningshastigheden af ​​kobbermineraler sænkes betydeligt, mens opløsningshastigheden af ​​guldmineraler stadig er relativt høj, således at guldmineralerne hovedsageligt virker på opløsningen af ​​guldcyanide.

En anden metode er at bruge ammoniak-cyanid-systemet. I ammoniak-cyanid-systemet kan ammoniak danne komplekser med kobberioner, som til en vis grad kan hæmme udvaskningen af ​​kobber. På grund af ammoniakens høje flygtighed er det imidlertid vanskeligt at opretholde en stabil koncentration i den industrielle produktionsproces, hvilket begrænser dens store industrielle anvendelse. Selvom denne metode har den fordel, at den reducerer kobberudvaskningen, skal udfordringerne i praktisk drift og omkostningseffektivitet adresseres yderligere.

Faktorer, der påvirker virkningen af ​​reagenser

Effektiviteten af ​​reagenser, der bruges til at hæmme kobberudvaskning under cyanidering af kobberholdige guldmalme, er påvirket af flere faktorer, som er afgørende at forstå for at optimere cyanideringsprocessen.

Malmejendomme

1. Type kobbermineraler

1. Forskellige kobbermineraler har forskellige reaktiviteter i cyanidopløsninger. For eksempel er kobberkarbonatmineraler såsom malakit (Cu_2(OH)_2CO_3) og azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) relativt mere reaktive sammenlignet med nogle primære sulfidkobbermineraler som chalcopyrit (CuFeS_2). Malachit reagerer let med cyanid ifølge reaktionen Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Denne høje reaktivitet betyder, at når der bruges reagenser til at hæmme kobberudvaskning, kan en højere dosis være påkrævet for malme, der er rige på sådanne reaktive kobbermineraler.

2. I modsætning hertil har chalcopyrit en mere kompleks struktur og kræver mere energi og specifikke reaktionsbetingelser for at opløses i cyanidopløsninger. Men under visse forhold kan det stadig bidrage til et betydeligt cyanidforbrug. At forstå den dominerende kobber-mineraltype i malmen er det første trin i at bestemme det passende reagens og dets dosering.

2. Indhold af kobbermineraler

1. Jo højere kobber-mineralindhold i malmen er, jo større er potentialet for kobberudvaskning og det tilsvarende forbrug af cyanid. For eksempel, i en guldholdig malm med et kobberindhold på 5%, vil mængden af ​​cyanid, der forbruges af kobber - udvaskningsreaktioner være meget højere end i en malm med et kobberindhold på 1%. Som følge heraf skal det reagens, der er nødvendigt for at forhindre kobberudvaskning, justeres proportionalt. En malm med højere kobberindhold kan kræve en større mængde blysalte eller chelateringsmidler for effektivt at undertrykke kobberopløsning. Forskning har vist, at for hver 1% stigning i det letopløselige kobberindhold i malmen, kan det være nødvendigt at øge forbruget af en bly-salt-baseret inhibitor med 10 - 20 g/t for at opretholde samme niveau af kobber-udvaskningshæmning.

Procesbetingelser

1. Cyanidkoncentration

1. Koncentrationen af ​​cyanid i opløsningen spiller en dobbeltrolle i kobberudvaskning og effektiviteten af ​​inhibitorer. Når cyanidkoncentrationen er lav, reduceres hastigheden af ​​kobber-udvaskningsreaktioner. For eksempel, hvis koncentrationen af ​​fri - cyanid (CN^ -) holdes på 0.05% - 0.10%, kan opløsningshastigheden af ​​kobbermineraler nedsættes betydeligt. Men hvis cyanidkoncentrationen er for lav, kan udvaskningshastigheden af ​​guld også blive negativt påvirket.

2. Når du bruger reagenser som blysalte, kan den optimale cyanidkoncentration for deres effektivitet variere. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt med en lidt højere cyanidkoncentration (omkring 0.15% - 0.20%) for at sikre, at bly-salt-hæmmeren kan danne uopløselige forbindelser med svovlholdige stoffer i malmen, hvilket effektivt hæmmer kobberudvaskningen. Men hvis cyanidkoncentrationen er for høj, kan det fremme opløsningen af ​​kobbermineraler på trods af tilstedeværelsen af ​​inhibitorer.

2. pH-værdi

1. Cyanidopløsningens pH er kritisk for både kobberudvaskning og virkningen af ​​inhibitorer. Generelt udføres cyanideringsprocessen i et alkalisk medium, sædvanligvis med en pH i området 10 - 11. Ved dette pH-område opretholdes stabiliteten af ​​cyanidionen, og hydrolysen af ​​cyanid minimeres.

2. For chelateringsmidler, såsom citronsyre, påvirker opløsningens pH deres chelaterende evne. Citronsyre indeholder carboxyl- og hydroxylgrupper, der chelaterer med metalioner. I et alkalisk medium fremmes dissociationen af ​​disse funktionelle grupper, hvilket øger deres chelateringsevne med kobberioner. Men hvis pH er for høj (over 12), kan det forårsage bivirkninger, der kan reducere effektiviteten af ​​chelateringsmidlet. For eksempel, i en stærkt alkalisk opløsning, kan nogle metal-chelatkomplekser nedbrydes og frigive de chelaterede kobberioner tilbage i opløsningen.

3. Udvaskningstid

1. Udvaskningstiden kan påvirke graden af ​​kobberudvaskning og inhibitorers ydeevne. Efterhånden som udvaskningstiden øges, kan mere kobber opløses, hvis det ikke hæmmes effektivt. For eksempel, i en kortvarig udvaskningsproces (mindre end 12 timer), kan mængden af ​​udvasket kobber være relativt lille, og inhibitoren kan nemmere kontrollere kobberudvaskningshastigheden. Men hvis udvaskningstiden forlænges til 48 timer eller mere, kan den kumulative effekt af kobber-udvaskningsreaktioner blive mere signifikant.

2. I tilfælde af bly-salt-hæmmere kan en længere udvaskningstid kræve en højere startdosis af hæmmeren. Dette skyldes, at over tid kan de dannede blyholdige uopløselige forbindelser gradvist forbruges, eller deres effektivitet kan falde på grund af den kontinuerlige tilstedeværelse af reaktive stoffer i cyanidopløsningen. Så udvaskningstiden skal overvejes nøje, når man bestemmer mængden og typen af ​​reagens, der skal bruges til kobber-udvaskningshæmning.

Casestudier og praktiske anvendelser

Case 1: Anvendelse af blysalte i en guldmine i Sydafrika

En guldmine i Sydafrika bearbejdede en kobberholdig guldmalm med et kobberindhold på cirka 3%. Inden blysalte blev brugt som inhibitor, stod cyanideringsprocessen over for flere udfordringer. Forbruget af cyanid var ekstremt højt og nåede op til 15 kg/t malm, og guldudvaskningshastigheden var kun omkring 80%. Det høje kobberindhold i malmen førte til en betydelig kobberopløsning under cyanidering, som ikke kun forbrugte en stor mængde cyanid, men også forstyrrede guldudvaskningsprocessen.

Efter tilsætning af blynitrat (Pb(NO_3)_2) i en dosis på 200 g/t malm blev bemærkelsesværdige ændringer observeret. Cyanidforbruget blev reduceret til 8 kg/t malm, et fald på omkring 47%. Guldudvaskningsraten steg til 90%. De økonomiske fordele var betydelige. I betragtning af prisen på cyanid og værdien af ​​det ekstra indvundne guld, sparede minen cirka 50 dollars pr. ton forarbejdet malm. Fra et miljømæssigt perspektiv betød det reducerede cyanidforbrug mindre miljørisiko forbundet med cyanidlækage og bortskaffelse. Mængden af ​​cyanidholdigt affald blev også reduceret, hvilket var gavnligt for det lokale økologiske miljø.

Tilfælde 2: Anvendelse af chelateringsmiddel (citronsyre) i en guldmine i Australien

I en australsk guldmine indeholdt malmen en betydelig mængde kobbermineraler, hovedsageligt chalcopyrit og nogle kobber-carbonatmineraler. Den indledende cyanideringsproces uden brug af et chelateringsmiddel havde en guldudvaskningsgrad på 75 % og en kobberudvaskningsgrad på 30 %. Den høje kobberudvaskningshastighed førte til et højt forbrug af cyanid, omkring 12 kg/t malm.

Når citronsyre blev tilsat cyanideringsprocessen i en dosis på 1 kg/t malm, blev situationen bedre. Kobberudvaskningsgraden blev reduceret til 10%, og guldudvaskningshastigheden steg til 85%. Forbruget af cyanid faldt til 6 kg/t malm. Økonomisk var omkostningerne ved citronsyretilsætning relativt lave sammenlignet med besparelserne i cyanidforbruget og den øgede guldindvinding. Minen vurderede, at den kunne øge sit årlige overskud med omkring $300,000. Miljømæssigt betød den reducerede kobberudvaskning mindre kobberholdigt spildevand, som var lettere at behandle og havde mindre indflydelse på vandressourcerne i det omkringliggende område.

Case 3: Anvendelse af en ny inhibitor (MZY) i en kinesisk guldmine

En guldmine i Kina havde at gøre med en ildfast kobber-bærende guldmalm. Den traditionelle cyanideringsproces havde en guldudvaskningshastighed på kun 70% og en høj kobberudvaskningshastighed, hvilket forårsagede et stort forbrug af cyanid. Efter tilsætning af en ny inhibitor MZY i en bestemt dosis, sammen med optimerede procesbetingelser, herunder tilsætning af 18 kg/t kalk og 1.2 kg/t natriumcyanid, nåede guldudvaskningshastigheden 83% - 84%, og kobberudvaskningshastigheden blev reduceret til 4% - 5%.

Denne nye proces forbedrede ikke kun guldudvaskningseffektiviteten, men reducerede også cyanidforbruget betydeligt. De økonomiske fordele var dobbelte: Den øgede guldindvinding tilføjede mere værdi til produktionen, og det reducerede cyanidforbrug sparede omkostninger. Med hensyn til miljøbeskyttelse reducerede det lavere cyanidforbrug og mindre kobberholdigt affald miljøbelastningen, hvilket gjorde minedriften mere bæredygtig. Disse casestudier viser tydeligt den praktiske værdi af at bruge reagenser til at hæmme kobberudvaskningen i cyanidering af kobberholdige guldmalme, både hvad angår økonomiske fordele og miljøbeskyttelse.

Konklusion

I cyanideringsprocessen af ​​kobberholdige guldmalme fører udvaskningen af ​​kobber ikke kun til højt forbrug af cyanid, men har også en negativ indvirkning på udvaskningshastigheden af ​​guld og efterfølgende guldgenvindingsprocesser. Derfor er brugen af ​​reagenser til at hæmme kobberudvaskningen af ​​stor betydning.

Blysalte, såsom blynitrat, blyacetat og blyoxid, kan effektivt hæmme kobberudvaskningen ved at danne uopløselige forbindelser med svovlholdige stoffer i malmen eller ændre kobbermineralernes overfladeegenskaber. Chelaterende midler som citronsyre kan chelatere med kobberioner og andre skadelige metalioner, hvilket reducerer deres negative indvirkning på cyanideringsprocessen. Derudover kan kontrol af cyanidkoncentration og anvendelse af ammoniak-cyanid-systemet også spille en rolle i at svække kobberopløsningen til en vis grad.

Effektiviteten af ​​disse reagenser påvirkes af forskellige faktorer. Malmens egenskaber, herunder typen og indholdet af kobbermineraler, bestemmer reaktiviteten af ​​kobber i malmen og påvirker dermed mængden af ​​reagens, der kræves. Procesbetingelser såsom cyanidkoncentration, pH-værdi og udvaskningstid har også en væsentlig indflydelse på reagensernes ydeevne. For eksempel kan en passende cyanidkoncentration og pH-værdi sikre stabiliteten af ​​cyanidopløsningen og effektiviteten af ​​reagenset, mens udvaskningstiden kan påvirke den kumulative effekt af kobber-udvaskningsreaktioner.

Gennem casestudier har vi set den praktiske anvendelsesværdi af disse reagenser. I Sydafrika reducerede brugen af ​​blynitrat i en guldmine cyanidforbruget og øgede guldudvaskningshastigheden, hvilket medførte betydelige økonomiske fordele og miljømæssige fordele. I Australien reducerede tilsætningen af ​​citronsyre i en guldmine effektivt kobberudvaskningen og cyanidforbruget og øgede samtidig guldudvaskningshastigheden, hvilket var gavnligt for både økonomiske og miljømæssige aspekter. I en kinesisk guldmine forbedrede brugen af ​​en ny inhibitor MZY sammen med optimerede procesbetingelser guldudvaskningseffektiviteten og reducerede kobberudvaskningshastigheden, hvilket gav gode økonomiske og miljømæssige resultater.

Generelt, når man beskæftiger sig med cyanidering af kobberholdige guldmalme, er det nødvendigt grundigt at overveje malmens egenskaber og kravene til processen og vælge de passende reagens- og driftsbetingelser. Fremtidig forskning kan fokusere på yderligere at udforske mere effektive og miljøvenlige reagenser, samt at optimere kombinationen af ​​reagenser og procesparametre for at opnå mere effektive, økonomiske og miljømæssigt bæredygtige guldudvindingsprocesser.