Natriumcyanidverbrauch bei der Goldgewinnung erklärt

Bei der Goldgewinnung aus Cyanidverbindungen wird Natriumcyanid auf verschiedene Weise verbraucht. Es ist das am häufigsten verwendete Auslaugungsmittel und theoretisch reichen 0.5 Gramm Natriumcyanid aus, um 1 Gramm Gold auszulaugen. In den meisten Goldaufbereitungsanlagen ist der tatsächliche Cyanidverbrauch jedoch deutlich höher und übersteigt die theoretischen Berechnungen oft um das 50- bis 100-Fache.

Zu den Hauptfaktoren, die zum hohen Cyanidverbrauch beim Goldcyanidierungsverfahren beitragen , gehören:

1. Cyanidverbrauch im Goldauflösungsprozess

In Cyanidaufbereitungsanlagen wird Natriumcyanid verwendet , um Gold aus Erz zu lösen und es anschließend aus dem Laugenwasser zu gewinnen. Die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen sind folgende:

• [2Au+4NaCN+O2+2H2O→2Na[Au(CN)2]+2NaOH+H2O2]

• [ 2Au+4NaCN+H2O2→2Na[Au(CN)2]+2NaOH]

Aus elektrochemischen Reaktionen ist bekannt, dass zum Auflösen von 1 Gramm Gold der Verbrauch von 0.92 Gramm Natriumcyanid erforderlich ist.

2. Verbrauch von Cyanid in Reaktionen mit assoziierten unedlen Metallen

(1) Einige Golderze enthalten Begleitminerale wie Pyrit, Magnetit, Chalkopyrit, Sulfatminerale, Hydroxide und Oxide. Beim Zerkleinern entsteht Eisenpulver, das langsam mit Natriumcyanid reagiert und so den Cyanidverbrauch erhöht . Die Reaktionen verlaufen wie folgt:

• [ FeS2 + NaCN → FeS + NaCNS]

• [ Fe(OH)2+2NaCN→Fe(CN)2+2NaOH]

• [ Fe+6NaCN+2H2O→Na4Fe(CN)6+2NaOH+H2↑]

• [ S+NaCN→NaCNS]

(2) Enthält das Golderz verschiedene Kupfermineralien, reagieren diese ebenfalls mit Natriumcyanid zu Kupfercyanidkomplexen, wobei Cyanid verbraucht wird. Die Reaktionen laufen wie folgt ab:

• [ 2CuSO4+4NaCN→Cu2(CN)2+2Na2SO4+(CN)2↑]

• [ 2Cu2S+4NaCN+2H2O+O2→Cu2(CN)2+Cu2(CNS)2+4NaOH]

Aufgrund der starken Reaktivität von Natriumcyanid mit vielen Kupfermineralien werden im Allgemeinen 2.3 bis 3.4 Gramm Cyanid benötigt, um 1 Gramm Kupfer aufzulösen.

(3) Enthält das ursprüngliche Golderz Sphalerit oder Smithsonit, reagieren diese ebenfalls mit Natriumcyanid zu Zinkcyanid und Carbonaten. Die Reaktionen laufen wie folgt ab:

• [ ZnS+4NaCN→Na2[Zn(CN)4]+Na2S]

• [ ZnCO3+4NaCN→Na2Zn(CN)4+Na2CO3]

(4) Enthält das Golderz Arsenopyrit, Quecksilber, Selen, Tellur usw., reagieren diese ebenfalls mit Natriumcyanid. Enthält das Erzvorkommen kohlenstoffhaltige Gesteine, insbesondere solche mit hohem Gehalt an organischem Kohlenstoff, verstärkt sich die Cyanidaufnahme, was die Cyanidlaugung von Gold erschwert.

3. Hydrolyse von Cyaniden

In Lösung unterliegen Cyanide je nach pH-Wert unterschiedlich starker Hydrolyse, wobei die Menge des entstehenden Cyanwasserstoffs mit der Alkalität der Lösung zusammenhängt. Die Reaktion lässt sich wie folgt darstellen:

• [NaCN + H2O → NaOH + HCN ↑]

• [CN⁻ + 2H2O → HCOO⁻ + NH3]

Nach der Hydrolyse entsteht aus einem Teil des Cyanids Blausäure, während ein anderer Teil oxidativ hydrolysiert wird und dabei nach und nach Ameisensäure und Ammoniak entsteht. Bei 100 °C verliert CN⁻ 50 %, bei 130 °C 85 %.

Bei der Cyanidlaugung im Goldabbau ist Blausäure ein hochgiftiges Gas. Bei unsachgemäßer Handhabung kann dies zu einem erhöhten NaCN-Verbrauch, höheren Produktionskosten und Umweltverschmutzung führen und die Gesundheit der Betreiber gefährden. Die Menge des produzierten HCN variiert mit dem pH-Wert der Lösung: Bei einem pH-Wert von 10.5 werden nur 6.1 % Blausäure produziert; bei einem pH-Wert von 10 steigt sie auf 17 %, bei einem pH-Wert von 9.5 auf 39.2 % und bei einem pH-Wert von 9.0 auf 67.1 %. Daher wird in CIP-Anlagen (Carbon-in-Pulp) für die Goldgewinnung der pH-Wert üblicherweise zwischen 11 und 12 eingestellt, um die Hydrolyse der Cyanide zu kontrollieren.

4. Die Oxidation von Cyanid (CN-) durch gelösten Sauerstoff (O2)

Um die Auflösungsrate von Gold zu erhöhen, müssen sowohl CN- als auch O2 an der Reaktion beteiligt sein. Bei Raumtemperatur und -druck beträgt die maximale Löslichkeit von Sauerstoff 8.2 mg/l. Die Zugabe eines starken Oxidationsmittels kann die Sauerstoffkonzentration in der Lösung erhöhen und so den Laugungsprozess deutlich beschleunigen. Das Verhältnis von Sauerstoff zu Cyanid muss jedoch ausgeglichen sein, da sonst die Laugungsrate sinken kann. Gelöster Sauerstoff reagiert mit Cyanid zu Cyanat, das in alkalischen Lösungen stabil ist. Bei einem pH-Wert unter 7 hydrolysiert es jedoch zu Ammoniak und Bicarbonat. Die Reaktionsgleichungen lauten wie folgt:

• [1/2 O2 + CN– → (CNO)–]

• [(CNO)– + 2 H2O → HCO3– + NH3]

Daher kann diese Reaktion während der Laugungs- oder Elektrolyseprozesse zum Verbrauch von Cyanid führen.

5. Adsorption von Cyanid durch Ton

Bei der Cyanidlaugung entsteht aus dem Eisensulfid im Erz Eisenhydroxid, während die Silikate im Erz in alkalischem Medium kolloidale Kieselsäure bilden. Beide Substanzen haben eine gewisse Fähigkeit, Cyanid zu adsorbieren, was zum Verlust von Cyanid zusammen mit dem Laugungsrückstand führt.

6. Verbrauch von Cyanid durch andere Substanzen

(1) Wenn die Aufschlämmung gerührt und mit Luft gefüllt wird, ist CO2 in der Lösung enthalten. CO2 reagiert auch mit Cyanid.

• [2NaCN+CO2+H2O→Na2CO3+2HCN↑]

(2) Sulfidmineralien wie Pyrit im ursprünglichen Erz reagieren mit gelöstem Sauerstoff (O2) im Erzbrei, und die entstehenden Sulfite und Sulfate reagieren auch mit Cyanid.

• [FeS+2O2→FeSO4]

• [FeSO4+6NaCN→Na4Fe(CN)6+Na2SO4]

Vor dem Auslaugen kann eine kleine Menge CaO oder Ca(OH)2 hinzugefügt werden, um die Säure zu neutralisieren und das Auftreten der oben genannten Reaktion zu verhindern.

abschließend

Dies sind die sechs Aspekte des Cyanidverbrauchs bei der Goldcyanidierung. Neben dem für die normale Goldauflösung benötigten Cyanid gibt es viele nicht unbedingt notwendige Verbrauchsvorgänge, wie z. B. Reaktionen mit anderen Begleitmineralien, Selbsthydrolyse usw. 

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