Διαδικασία χλωρίωσης για την επεξεργασία της λάσπης κυανιούχου χρυσού

Εισαγωγή

Στη βιομηχανία εξόρυξης χρυσού, λάσπη κυανιούχου χρυσού είναι ένα υποπροϊόν που παράγεται κατά τη διαδικασία κυανίωσης. Αυτή η λάσπη δεν περιέχει μόνο πολύτιμα μέταλλα όπως χρυσό και ασήμι, αλλά και επιβλαβείς ουσίες όπως κυανιούχο. Η επεξεργασία της ιλύος κυανιούχου χρυσού είναι ζωτικής σημασίας τόσο για την ανάκτηση των πόρων όσο και για την προστασία του περιβάλλοντος. Η διαδικασία χλωρίωσης έχει αναδειχθεί ως μια αποτελεσματική μέθοδος για την επεξεργασία αυτής της λάσπης, προσφέροντας έναν τρόπο διαχωρισμού πολύτιμων μετάλλων και αποτοξίνωσης των ουσιών που περιέχουν κυάνιο.

Αρχές Διαδικασίας Χλωρίωσης

Οξείδωση και Επιλεκτική Διάλυση

The διαδικασία χλωρίωσης εκμεταλλεύεται τις διαφορετικές δυνατότητες οξείδωσης - αναγωγής των μετάλλων σε ένα συγκεκριμένο μέσο. Στο πλαίσιο της επεξεργασίας ιλύος κυανιούχου χρυσού, όταν προστίθεται ένας παράγοντας χλωρίωσης (όπως χλωρικό νάτριο σε όξινο μέσο), μέταλλα με χαμηλότερα δυναμικά οξείδωσης - αναγωγής, όπως ψευδάργυρος, σίδηρος, μόλυβδος και χαλκός, οξειδώνονται κατά προτίμηση και διαλύονται στο διάλυμα. Για παράδειγμα, σε ένα μέσο υδροχλωρικού οξέος, τα μέταλλα στη λάσπη χρυσού αντιδρούν με το διάλυμα. Στη συνέχεια, όταν προστίθεται χλωρικό νάτριο, αυξάνει το δυναμικό διαλύματος, επιτρέποντας στον χαλκό και άλλες ακαθαρσίες που είναι αδιάλυτες στο υδροχλωρικό οξύ να οξειδωθούν πλήρως και να διαλυθούν. Με τον ακριβή έλεγχο του δυναμικού λύσης, πολύτιμα μέταλλα όπως το ασήμι και ο χρυσός μπορούν να μείνουν στο υπόλειμμα.

Καταστροφή κυανίου

Το κυάνιο στη λάσπη χρυσού είναι εξαιρετικά τοξικό. Η χλωρίωση μπορεί επίσης να παίξει ρόλο στην καταστροφή του κυανίου. Σε ένα αλκαλικό περιβάλλον, όταν προστίθεται ένα οξειδωτικό με βάση το χλώριο (όπως αέριο χλώριο, υποχλωριώδες νάτριο κ.λπ.), το κυάνιο αρχικά οξειδώνεται σε κυανικό και στη συνέχεια οξειδώνεται περαιτέρω σε διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο. Ο γενικός μηχανισμός αντίδρασης είναι ο ακόλουθος: Παρουσία αλκαλικού διαλύματος, το προστιθέμενο οξειδωτικό που περιέχει χλώριο δημιουργεί είδη όπως το OCl-. Το κυάνιο (CN-) αντιδρά με το OCl- και μέσω μιας σειράς αντιδράσεων οξείδωσης, μετατρέπεται σε λιγότερο επιβλαβείς ουσίες.

Βήματα εφαρμογής της διαδικασίας χλωρίωσης στην επεξεργασία της λάσπης κυανιούχου χρυσού

Προεπεξεργασία

Πριν από τη διαδικασία χλωρίωσης, η ιλύς κυανιούχου χρυσού συνήθως χρειάζεται προεπεξεργασία. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει διαδικασίες όπως η άλεση για τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων της λάσπης, η οποία μπορεί να αυξήσει την περιοχή επαφής μεταξύ της λάσπης και του παράγοντα χλωρίωσης, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της αντίδρασης. Επιπλέον, εάν η ιλύς περιέχει μεγάλη ποσότητα ακαθαρσιών που μπορεί να επηρεάσουν την αντίδραση χλωρίωσης, όπως υπερβολικές ποσότητες ορισμένων οξειδίων ή σουλφιδίων μετάλλων, μπορεί να πραγματοποιηθεί προέκπλυση με κατάλληλα αντιδραστήρια για την απομάκρυνση αυτών των παρεμβαλλομένων ουσιών.

Αντίδραση χλωρίωσης

1. Χλωρίωση πρώτου σταδίου (Απομάκρυνση ακαθαρσιών)

• Στο πρώτο - στάδιο της αντίδρασης χλωρίωσης, ο κύριος στόχος είναι η απομάκρυνση των βασικών μετάλλων από την ιλύ κυανιούχου χρυσού. Η ιλύς τοποθετείται σε δοχείο αντίδρασης με κατάλληλο όξινο μέσο (συνήθως υδροχλωρικό οξύ). Στη συνέχεια, ένας παράγοντας χλωρίωσης, όπως το χλωρικό νάτριο, προστίθεται σταδιακά. Η θερμοκρασία αντίδρασης, η οξύτητα και ο ρυθμός προσθήκης του παράγοντα χλωρίωσης πρέπει να ελέγχονται προσεκτικά. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία της αντίδρασης μπορεί να διατηρείται εντός ορισμένου εύρους, τυπικά γύρω στους 40 - 60 °C, και η οξύτητα του διαλύματος υδροχλωρικού οξέος ρυθμίζεται σε κατάλληλη συγκέντρωση, συνήθως γύρω στα 1 - 3 mol/L.

• Κατά τη διαδικασία αυτή παρακολουθείται το δυναμικό οξείδωσης - αναγωγής του συστήματος αντίδρασης. Όταν το δυναμικό φτάσει σε ένα συγκεκριμένο εύρος (για παράδειγμα, για την αφαίρεση ορισμένων βασικών μετάλλων, το δυναμικό μπορεί να ελεγχθεί μεταξύ 400 - 450 mV), βασικά μέταλλα όπως ο ψευδάργυρος, ο σίδηρος και μέρος του χαλκού οξειδώνονται και διαλύονται στο διάλυμα. Ο χρόνος αντίδρασης ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση και το μέγεθος των σωματιδίων της λάσπης, και γενικά κυμαίνεται από 2 - 4 ώρες.

2. Δεύτερο - στάδιο Χλωρίωση (Διαχωρισμός Χρυσού και Ασημιού)

• Μετά το πρώτο - στάδιο της απομάκρυνσης των ακαθαρσιών, το υπόλειμμα περιέχει κυρίως χρυσό, ασήμι και κάποιες υπόλοιπες ακαθαρσίες. Στο δεύτερο στάδιο της χλωρίωσης, οι συνθήκες προσαρμόζονται ώστε να διαλύεται επιλεκτικά ο χρυσός ή ο άργυρος. Εάν ο στόχος είναι η διάλυση του χρυσού, οι συνθήκες αντίδρασης προσαρμόζονται για να αυξηθεί το δυναμικό οξείδωσης - αναγωγής. Για παράδειγμα, προσθέτοντας περισσότερο χλωρικό νάτριο και ρυθμίζοντας την οξύτητα και τη θερμοκρασία κατάλληλα, το δυναμικό μπορεί να αυξηθεί σε ένα εύρος όπου ο χρυσός μπορεί να οξειδωθεί και να διαλυθεί (συνήθως γύρω στα 1000 - 1050 mV).

• Καθώς η αντίδραση προχωρά, ο χρυσός μετατρέπεται σε διαλυτά σύμπλοκα χλωριούχου χρυσού στο διάλυμα. Ο άργυρος μπορεί να σχηματίσει αδιάλυτο χλωριούχο άργυρο υπό ορισμένες συνθήκες και να παραμείνει στο υπόλειμμα. Ο χρόνος αντίδρασης για αυτό το στάδιο μπορεί να είναι περίπου 0.5 - 1 ώρα, ανάλογα με την ποσότητα χρυσού στη λάσπη.

Ανάκτηση μετάλλων

1.Ανάκτηση Χρυσού

• Αφού ο χρυσός διαλυθεί στο διάλυμα ως σύμπλοκα χλωριούχου χρυσού, μπορεί να ανακτηθεί με αναγωγή. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν αναγωγικοί παράγοντες όπως θειώδες νάτριο, οξαλικό οξύ ή υδραζίνη. Όταν χρησιμοποιείται θειώδες νάτριο ως αναγωγικό μέσο, ​​το διάλυμα ρυθμίζεται σε μια κατάλληλη τιμή pH (συνήθως γύρω στο 1 - 2) και στη συνέχεια προστίθεται σταδιακά θειώδες νάτριο. Η εξίσωση αντίδρασης για την αναγωγή συμπλοκών χλωριούχου χρυσού από θειώδες νάτριο είναι: 3H3O + 2Na3SO8+2HAuClXNUMX = XNUMXNaXNUMXSOXNUMX + XNUMXHCl + XNUMXAu.

• Η διαδικασία αναγωγής παρακολουθείται επίσης με μέτρηση του δυναμικού οξείδωσης - αναγωγής του διαλύματος. Το τελικό σημείο της αναγωγής μπορεί να προσδιοριστεί όταν το δυναμικό φτάσει σε μια ορισμένη τιμή (για παράδειγμα, για το πρώτο στάδιο αναγωγής με χρήση θειώδους νατρίου, το δυναμικό τελικού σημείου μπορεί να είναι περίπου 590 - 730 mV). Ο κατακρημνισμένος χρυσός στη συνέχεια διηθείται, πλένεται και ξηραίνεται για να ληφθούν προϊόντα καθαρού χρυσού.

2.Ανάκτηση αργύρου

• Εάν το ασήμι παραμείνει στο υπόλειμμα μετά το δεύτερο στάδιο της χλωρίωσης, μπορεί να υποβληθεί σε περαιτέρω επεξεργασία για την ανάκτηση του αργύρου. Μια κοινή μέθοδος είναι η επεξεργασία του υπολείμματος με ένα κατάλληλο αντιδραστήριο για τη διάλυση του αργύρου, όπως η χρήση νιτρικού οξέος για τη διάλυση του χλωριούχου αργύρου για το σχηματισμό διαλύματος νιτρικού αργύρου. Στη συνέχεια, ο άργυρος μπορεί να ανακτηθεί από το διάλυμα νιτρικού αργύρου με μεθόδους όπως ηλεκτρόλυση ή αναγωγή με κατάλληλο αναγωγικό παράγοντα.

Επεξεργασία λυμάτων που περιέχει κυάνιο

Τα λύματα που παράγονται κατά τη διαδικασία χλωρίωσης της ιλύος κυανιούχου χρυσού περιέχουν υπολείμματα κυανίου. Για να πληρούνται τα περιβαλλοντικά πρότυπα απόρριψης, αυτά τα λύματα πρέπει να υποστούν επεξεργασία. Η αλκαλική χλωρίωση είναι μια κοινή μέθοδος για την επεξεργασία αυτού του τύπου λυμάτων. Σε αλκαλικό περιβάλλον (pH > 10), ένα οξειδωτικό με βάση το χλώριο προστίθεται στα λύματα. Το κυάνιο στα λύματα οξειδώνεται πρώτα σε κυανικό και στη συνέχεια οξειδώνεται περαιτέρω σε μη τοξικό διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο. Η αντίδραση διεξάγεται υπό κατάλληλες συνθήκες ανάμιξης και χρόνου αντίδρασης για να εξασφαλιστεί η πλήρης οξείδωση του κυανίου.

Πλεονεκτήματα της διαδικασίας χλωρίωσης

Υψηλό ποσοστό ανάκτησης μετάλλων

Η διαδικασία χλωρίωσης μπορεί να επιτύχει υψηλό ποσοστό ανάκτησης πολύτιμων μετάλλων σε ιλύ κυανιούχου χρυσού. Με τον ακριβή έλεγχο των συνθηκών αντίδρασης και του δυναμικού οξείδωσης - αναγωγής, είναι δυνατή η επιλεκτική διάλυση και ανάκτηση χρυσού και αργύρου, ενώ απομακρύνονται αποτελεσματικά οι ακαθαρσίες βασικών μετάλλων. Για παράδειγμα, σε καλά βελτιστοποιημένες διαδικασίες, το ποσοστό ανάκτησης χρυσού μπορεί να φτάσει πάνω από 95%, και το ποσοστό ανάκτησης αργύρου μπορεί επίσης να είναι σχετικά υψηλό, ανάλογα με την αρχική σύνθεση της λάσπης.

Αποτελεσματική καταστροφή κυανίου

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η διαδικασία χλωρίωσης μπορεί να καταστρέψει αποτελεσματικά το εξαιρετικά τοξικό κυάνιο στη λάσπη χρυσού. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για την προστασία του περιβάλλοντος, καθώς μπορεί να αποτρέψει την απελευθέρωση κυανίου στο περιβάλλον, μειώνοντας πιθανές βλάβες για την ανθρώπινη υγεία και το οικολογικό περιβάλλον.

Προσαρμοστικότητα σε διαφορετικές συνθέσεις λάσπης

Η διαδικασία χλωρίωσης παρουσιάζει καλή προσαρμοστικότητα σε λάσπες κυανιούχου χρυσού με διαφορετικές συνθέσεις. Είτε η ιλύς έχει υψηλή ή χαμηλή περιεκτικότητα σε χρυσό, άργυρο και διάφορα βασικά μέταλλα, μπορεί να γίνει κατάλληλη προσαρμογή των συνθηκών αντίδρασης όπως ο τύπος και η ποσότητα του παράγοντα χλωρίωσης, η θερμοκρασία αντίδρασης, η οξύτητα και το δυναμικό οξείδωσης - μείωσης για να επιτευχθεί αποτελεσματική επεξεργασία.

Προκλήσεις και λύσεις στη διαδικασία χλωρίωσης

Διάβρωση εξοπλισμού

Το όξινο και οξειδωτικό περιβάλλον στη διαδικασία χλωρίωσης μπορεί να προκαλέσει σοβαρή διάβρωση του εξοπλισμού. Η χρήση οξειδωτικών και όξινων μέσων που περιέχουν χλώριο, ιδιαίτερα υδροχλωρικού οξέος, μπορεί να διαβρώσει τα δοχεία αντίδρασης, τις σωληνώσεις και άλλο εξοπλισμό. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα, πρέπει να επιλεγούν υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση. Για παράδειγμα, τα δοχεία αντίδρασης μπορούν να είναι κατασκευασμένα από υλικά όπως υψηλής ποιότητας ανοξείδωτο χάλυβα, κράματα τιτανίου ή επενδεδυμένα με ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά όπως καουτσούκ ή γραφίτης. Η τακτική επιθεώρηση και συντήρηση του εξοπλισμού είναι επίσης απαραίτητη για την έγκαιρη ανίχνευση και επιδιόρθωση προβλημάτων που σχετίζονται με τη διάβρωση.

Παραγωγή Τοξικών Υποπροϊόντων

Κατά τη διαδικασία χλωρίωσης, ειδικά στην επεξεργασία ουσιών που περιέχουν κυάνιο, υπάρχει κίνδυνος δημιουργίας τοξικών υποπροϊόντων. Για παράδειγμα, όταν το κυάνιο οξειδώνεται, μπορεί να παραχθεί χλωριούχο κυανογόνο, το οποίο είναι τοξικό. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, πρέπει να ελέγχονται αυστηρά οι κατάλληλες συνθήκες αντίδρασης. Στην περίπτωση οξείδωσης κυανίου, η διατήρηση ενός αλκαλικού περιβάλλοντος μπορεί να αποτρέψει το σχηματισμό χλωριούχου κυανογόνου. Επιπλέον, θα πρέπει να εγκατασταθούν κατάλληλα συστήματα εξαερισμού και επεξεργασίας αερίων στην περιοχή παραγωγής για την αποφυγή συσσώρευσης τοξικών αερίων.

Υψηλή κατανάλωση ενέργειας και αντιδραστηρίων

Η διαδικασία χλωρίωσης απαιτεί συχνά μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας για θέρμανση, ανάδευση και λειτουργία εξοπλισμού. Επιπλέον, η χρήση παραγόντων χλωρίωσης και άλλων αντιδραστηρίων συνεπάγεται επίσης κόστος. Για να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας και αντιδραστηρίου, μπορεί να πραγματοποιηθεί βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Για παράδειγμα, μέσω της βελτίωσης της αποτελεσματικότητας της αντίδρασης με τη βελτιστοποίηση των συνθηκών αντίδρασης, τη μείωση των περιττών χρόνων θέρμανσης και ανάδευσης και τη βελτίωση του ρυθμού χρήσης των αντιδραστηρίων μέσω καλύτερου σχεδιασμού και ελέγχου της διαδικασίας.

Συμπέρασμα

Η διαδικασία χλωρίωσης είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για την επεξεργασία της ιλύος κυανιούχου χρυσού. Συνδυάζει την ανάκτηση πολύτιμων μετάλλων και την αποτοξίνωση ουσιών που περιέχουν κυάνιο. Αν και υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις στην εφαρμογή της, με τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας και την υιοθέτηση κατάλληλων λύσεων, η διαδικασία χλωρίωσης μπορεί να διαδραματίσει ολοένα και σημαντικότερο ρόλο στη βιομηχανία εξόρυξης χρυσού, συμβάλλοντας τόσο στα οικονομικά οφέλη όσο και στην προστασία του περιβάλλοντος.