Kloorimisprotsess tsüaniidkullamuda töötlemiseks

Sissejuhatus

Kulla kaevandamise tööstuses on tsüaniidkulla sette tsüaniseerimisprotsessi kõrvalsaadus. See sette sisaldab lisaks väärtuslikele metallidele, nagu kuld ja hõbe, ka kahjulikke aineid, näiteks tsüaniid . Tsüaniidkulla sette töötlemine on ülioluline nii ressursside taaskasutamise kui ka keskkonnakaitse seisukohast. Kloorimisprotsess on osutunud tõhusaks meetodiks selle sette töötlemiseks, pakkudes võimalust väärtuslike metallide eraldamiseks ja tsüaniidi sisaldavate ainete detoksifitseerimiseks.

Kloorimisprotsessi põhimõtted

Oksüdatsioon ja selektiivne lahustumine

Kloorimisprotsess kasutab ära metallide erinevat oksüdatsiooni-redutseerimise potentsiaali teatud keskkonnas. Tsüaniidi kullamuda töötlemise kontekstis, kui lisatakse kloorivat ainet (näiteks naatriumkloraati happelises keskkonnas) , oksüdeeruvad ja lahustuvad lahuses eelistatult madalama oksüdatsiooni-redutseerimise potentsiaaliga metallid, nagu tsink, raud, plii ja vask. Näiteks vesinikkloriidhappe keskkonnas reageerivad kullamudas olevad metallid lahusega. Seejärel, kui lisatakse naatriumkloraati, suurendab see lahustumispotentsiaali, võimaldades vasel ja muudel vesinikkloriidhappes lahustumatutel lisanditel täielikult oksüdeeruda ja lahustuda. Lahustamispotentsiaali täpse reguleerimise abil saab jääki jätta väärismetalle, nagu hõbe ja kuld.

Tsüaniidi hävitamine

Kuldmuda tsüaniid on väga mürgine. Kloorimine võib samuti tsüaniidi hävitamisel rolli mängida. Leeliselises keskkonnas, kui lisatakse klooripõhist oksüdeerijat (näiteks kloorgaasi, naatriumhüpokloriti jne), oksüdeerub tsüaniid esmalt tsüanaadiks ja seejärel edasi süsinikdioksiidiks ja lämmastikuks. Üldine reaktsioonimehhanism on järgmine: leeliselise lahuse juuresolekul tekitab lisatud kloori sisaldav oksüdeerija selliseid ühendeid nagu OCl⁻. Tsüaniid (CN⁻) reageerib OCl⁻-ga ja oksüdatsioonireaktsioonide seeria kaudu muundatakse see vähem kahjulikeks aineteks.

Kloorimisprotsessi rakendusetapid tsüaniidi kullamuda töötlemisel

Eeltöötlus

Enne kloorimisprotsessi vajab tsüaniidi kullamuda tavaliselt eeltöötlust. See võib hõlmata selliseid protsesse nagu jahvatamine, et vähendada muda osakeste suurust, mis võib suurendada muda ja klooriva aine vahelist kontaktpinda, parandades seeläbi reaktsiooni efektiivsust. Lisaks, kui muda sisaldab suures koguses lisandeid, mis võivad segada kloorimisreaktsiooni, näiteks teatud metallioksiidide või sulfiidide ülemäärane kogus, võib nende segavate ainete eemaldamiseks läbi viia eelleostamise sobivate reagentidega.

Kloorimise reaktsioon

1. Kloorimise esimene etapp (lisandite eemaldamine)

• Kloorimisreaktsiooni esimeses etapis on põhieesmärk eemaldada tsüaniidi kullamudast mitteväärismetallid. Muda asetatakse sobiva happelise keskkonnaga (tavaliselt vesinikkloriidhappega) reaktsioonianumasse. Seejärel lisatakse järk-järgult klooriv aine, näiteks naatriumkloraat. Reaktsiooni temperatuuri, happesust ja klooriva aine lisamise kiirust tuleb hoolikalt kontrollida. Näiteks võib reaktsiooni temperatuuri hoida teatud vahemikus, tavaliselt umbes 40–60 °C, ja vesinikkloriidhappe lahuse happesus reguleeritakse sobivale kontsentratsioonile, tavaliselt umbes 1–3 mol/L.

• Selle protsessi käigus jälgitakse reaktsioonisüsteemi oksüdatsiooni-redutseerimise potentsiaali. Kui potentsiaal jõuab teatud vahemikku (näiteks teatud mitteväärismetallide eemaldamiseks, võib potentsiaali reguleerida vahemikus 400–450 mV), oksüdeeritakse ja lahustatakse mitteväärismetallid, nagu tsink, raud ja osa vasest. Reaktsiooniaeg varieerub sõltuvalt muda koostisest ja osakeste suurusest, üldiselt jääb see vahemikku 2-4 tundi.

2. Kloorimise teine ​​etapp (kulla ja hõbeda eraldamine)

• Pärast lisandite eemaldamise esimest etappi sisaldab jääk peamiselt kulda, hõbedat ja mõningaid järelejäänud lisandeid. Kloorimise teises etapis reguleeritakse tingimusi kulla või hõbeda valikuliseks lahustamiseks. Kui eesmärgiks on kulla lahustamine, kohandatakse reaktsioonitingimusi oksüdatsiooni-redutseerimise potentsiaali suurendamiseks. Näiteks lisades rohkem naatriumkloraati ning reguleerides sobivalt happesust ja temperatuuri, saab potentsiaali suurendada vahemikku, kus kuld saab oksüdeeruda ja lahustuda (tavaliselt umbes 1000–1050 mV).

• Reaktsiooni edenedes muundatakse kuld lahuses lahustuvateks kuldkloriidi kompleksideks. Hõbe võib teatud tingimustel moodustada lahustumatut hõbekloriidi ja jääda jääki. Selle etapi reaktsiooniaeg võib olla umbes 0.5–1 tund, olenevalt mudas oleva kulla kogusest.

Metalli taastamine

1. Kulla taastamine

• Pärast seda, kui kuld on lahuses lahustunud kuldkloriidi kompleksidena, saab selle redutseerimise teel kätte saada. Kasutada võib redutseerivaid aineid nagu naatriumsulfit, oksaalhape või hüdrasiin. Naatriumsulfiti kasutamisel redutseerijana reguleeritakse lahuse pH sobivale väärtusele (tavaliselt umbes 1–2) ja seejärel lisatakse järk-järgult naatriumsulfiti. Kuldkloriidi komplekside redutseerimise reaktsioonivõrrand naatriumsulfitiga on järgmine: 3H3O + 2Na3SO8+2HAuClXNUMX = XNUMXNaXNUMXSOXNUMX + XNUMXHCl + XNUMXAu.

• Redutseerimisprotsessi jälgitakse ka lahuse oksüdatsiooni-redutseerimise potentsiaali mõõtmisega. Redutseerimise lõpp-punkti saab määrata siis, kui potentsiaal saavutab teatud väärtuse (näiteks naatriumsulfiti abil redutseerimise esimese etapi puhul võib lõpp-punkti potentsiaal olla umbes 590-730 mV). Sadestunud kuld filtreeritakse, pestakse ja kuivatatakse, et saada puhtaid kuldtooteid.

2. Silver Recovery

• Kui hõbe jääb pärast kloorimise teist etappi jääki, saab seda hõbeda taastamiseks edasi töödelda. Üks levinud meetod on töödelda jääki sobiva reagendiga hõbeda lahustamiseks, näiteks kasutada hõbekloriidi lahustamiseks lämmastikhapet, et moodustada hõbenitraadi lahus. Seejärel saab hõbeda hõbenitraadi lahusest eraldada selliste meetoditega nagu elektrolüüs või redutseerimine sobiva redutseerijaga.

Tsüaniidi sisaldav reoveepuhastus

Tsüaniidi kullamuda kloorimisprotsessi käigus tekkiv reovesi sisaldab tsüaniidi jääke. Keskkonnaheite standardite täitmiseks tuleb seda heitvett puhastada. Leeliseline kloorimine on levinud meetod seda tüüpi reovee puhastamiseks. Aluselises keskkonnas (pH > 10) lisatakse reoveele klooripõhist oksüdeerijat. Reovees sisalduv tsüaniid oksüdeeritakse esmalt tsüanaadiks ja seejärel mittetoksiliseks süsinikdioksiidiks ja lämmastikuks. Reaktsioon viiakse läbi õigetes segamis- ja reaktsiooniaja tingimustes, et tagada tsüaniidi täielik oksüdatsioon.

Kloorimisprotsessi eelised

Kõrge metalli taaskasutamise määr

Kloorimisprotsessiga on võimalik saavutada kõrge väärtuslike metallide taaskasutamise määr tsüaniidi kullasettes. Täpselt reguleerides reaktsioonitingimusi ja oksüdatsiooni-redutseerimispotentsiaali on võimalik kulda ja hõbedat selektiivselt lahustada ja taastada, eemaldades samal ajal tõhusalt mitteväärismetallide lisandid. Näiteks hästi optimeeritud protsessides võib kulla taaskasutamise määr ulatuda üle 95%, samuti võib hõbeda taaskasutamise määr olla suhteliselt kõrge, olenevalt muda esialgsest koostisest.

Tõhus tsüaniidi hävitamine

Nagu eespool mainitud, võib kloorimisprotsess tõhusalt hävitada kullasettes sisalduva väga mürgise tsüaniidi. See on keskkonnakaitse seisukohalt väga oluline, kuna see võib takistada tsüaniidi sattumist keskkonda, vähendades võimalikku kahju inimeste tervisele ja ökoloogilisele keskkonnale.

Kohandatavus erinevatele muda koostistele

Kloorimisprotsess näitab head kohanemisvõimet erineva koostisega tsüaniidkullamudadega. Olenemata sellest, kas mudas on kõrge või madal kulla, hõbeda ja erinevate mitteväärismetallide sisaldus, saab tõhusa töötlemise saavutamiseks sobivalt kohandada reaktsioonitingimusi, nagu klooriva aine tüüp ja kogus, reaktsiooni temperatuur, happesus ja oksüdatsiooni-redutseerimispotentsiaal.

Väljakutsed ja lahendused kloorimisprotsessis

Seadmete korrosioon

Happeline ja oksüdeeriv keskkond kloorimisprotsessis võib põhjustada seadmete tugevat korrosiooni. Kloori sisaldavate oksüdeerijate ja happeliste ainete, eriti vesinikkloriidhappe kasutamine võib reaktsioonianumaid, torustikke ja muid seadmeid korrodeerida. Selle probleemi lahendamiseks tuleb valida korrosioonikindlad materjalid. Näiteks võivad reaktsioonianumad olla valmistatud sellistest materjalidest nagu kvaliteetne roostevaba teras, titaanisulamid või vooderdatud korrosioonikindlate materjalidega, nagu kumm või grafiit. Korrosiooniga seotud probleemide õigeaegseks avastamiseks ja parandamiseks on vajalik ka seadmete regulaarne ülevaatus ja hooldus.

Toxic By - toodete genereerimine

Kloorimise käigus, eriti tsüaniidi sisaldavate ainete töötlemisel, on oht mürgiste kõrvalsaaduste tekkeks. Näiteks tsüaniidi oksüdeerumisel võib tekkida mürgine tsüanogeenkloriid. Selle probleemi lahendamiseks tuleb rangelt kontrollida sobivaid reaktsioonitingimusi. Tsüaniidi oksüdatsiooni korral võib leeliselise keskkonna säilitamine takistada tsüanogeenkloriidi teket. Lisaks tuleks tootmispiirkonda paigaldada korralikud ventilatsiooni- ja gaasitöötlussüsteemid, et vältida mürgiste gaaside kogunemist.

Kõrge energia- ja reaktiivikulu

Kloorimisprotsess nõuab sageli kütmiseks, segamiseks ja seadmete käitamiseks teatud kogust energiat. Lisaks tekitab kulusid ka kloorivate ainete ja muude reaktiivide kasutamine. Energia- ja reaktiivikulu vähendamiseks saab läbi viia protsessi optimeerimise. Näiteks reaktsiooni tõhususe parandamine, optimeerides reaktsioonitingimusi, vähendades tarbetut kuumutamis- ja segamisaega ning parandades reaktiivide kasutusmäära protsessi parema kavandamise ja juhtimise kaudu.

Järeldus

Kloorimisprotsess on paljulubav meetod tsüaniidi kullamuda töötlemiseks. See ühendab väärtuslike metallide taaskasutamise ja tsüaniidi sisaldavate ainete detoksifitseerimise. Kuigi selle rakendamisel on mõningaid väljakutseid, võib kloorimisprotsess tehnoloogia pideva täiustamise ja sobivate lahenduste kasutuselevõtuga mängida kulla kaevandamise tööstuses üha olulisemat rolli, aidates kaasa nii majanduslikule kasule kui ka keskkonnakaitsele.