Atmosfääri- ja rõhuleostamise võrdlus kullakaevanduse tsüaniideerimisprotsessis

1. Sissejuhatus

Tsüaniideerimine on laialdaselt kasutatav protsess kulla eraldamisel maakidest. Selle erinevate töörežiimide hulgas on atmosfääriline leostumine ja rõhu all leostumine on kaks olulist meetodit. Nende erinevuste mõistmine on ülioluline kulla ekstraheerimise protsessi optimeerimiseks, efektiivsuse parandamiseks ja kulude vähendamiseks. See artikkel võrdleb atmosfääri- ja rõhuleostust üksikasjalikult. kullakaevanduse tsüanisatsiooniprotsess.

2. Tsüaniidi leostamise põhimõte

Tsüaniidleostus põhineb kulla reaktsioonil tsüaniid hapniku juuresolekul. Üldine keemiline võrrand on järgmine:

4Au + 8CN⁻+ O₂ + 2H4O → 4[Au(CN)₂]⁻+ XNUMXOH⁻

Selles reaktsioonis moodustab kuld lahustuvaid kulla-tsüaniidi komplekse, mida saab edasi eraldada ja taaskasutada. Olenemata sellest, kas tegemist on atmosfääri- või rõhuleostusega, jääb see reaktsiooni põhimõte samaks. Reaktsioonitingimusi ja kineetikat mõjutab aga rõhutegur.

3. Leostuvuse efektiivsuse võrdlus

3.1 Atmosfääri leostumine

Atmosfääriline leostus toimub tavaliselt toatemperatuuril ja rõhul. Mõnede suhteliselt lihtsate kullamaakide puhul, näiteks nende puhul, milles on suur osa vabalt jahvatatavast kullast, võib atmosfääriline leostus anda häid tulemusi. Komplekssete maakide puhul, mis sisaldavad suures koguses sulfiidmineraale või muid tulekindlaid komponente, on atmosfäärilise leostamise leostumise efektiivsus sageli piiratud. Aeglane reaktsioonikiirus ja mittetäielik reaktsioon võivad viia madalama kulla leostumise kiiruseni. Näiteks püriiti sisaldavate kullamaakide puhul võib püriidis sisalduv väävel atmosfäärilise leostamise ajal reageerida hapniku ja tsüaniidiga, tarbides hapnikku ja tsüaniidi ning pärssides seega kulla lahustumist. Üldiselt on kulla leostumise määr atmosfäärilise leostamise korral tavaliste maakide puhul umbes 60–85%.

3.2 Surveleostus

Rõhu all leostamine seevastu viiakse läbi kõrgendatud rõhu tingimustes. Rõhu tõus võib oluliselt suurendada hapniku lahustuvust leostuslahuses. Henry seaduse kohaselt viib kõrgem rõhk hapniku osarõhu tõusuni, mis omakorda suurendab lahustunud hapniku kontsentratsiooni lahuses. See kõrge lahustunud hapniku kontsentratsioon võib kiirendada kulla oksüdeerumist ja kulla-tsüaniidi komplekside moodustumist. Tulekindlate kullamaakide puhul võib rõhu all leostamine lagundada sulfiidmineraalide tulekindlaid struktuure, paljastades leostuslahusele rohkem kulda. Selle tulemusena saab kulla leostumiskiirust tõhusalt parandada. Uuringud näitavad, et mõnede tulekindlate kullamaakide puhul võib rõhu all leostamise kulla leostumiskiirus ulatuda üle 90%, optimeeritud tingimustes isegi kuni 95%.

4. Reaktsioonitingimuste võrdlus

4.1 Temperatuur

• Atmosfääri leostumineTavaliselt töötab see toatemperatuuril või selle lähedal, tavaliselt umbes 25 °C juures. Kuna reaktsiooni ei juhi kõrge temperatuur, on kuumutamiseks kuluv energiatarve suhteliselt väike. Madal temperatuur tähendab aga ka seda, et reaktsioonikiirus on suhteliselt aeglane.

• RõhuleostusÜldiselt nõuab see kõrgemat temperatuuri. Temperatuur on tavaliselt vahemikus 80–150 °C. Kõrgem temperatuur võib kiirendada keemilise reaktsiooni kiirust, kuid see nõuab ka täiendavat energiakulu leostussüsteemi soojendamiseks.

4.2 Tsüaniidi kontsentratsioon

• Atmosfääri leostumineTsüaniidi kontsentratsioon leostuslahuses on tavaliselt vahemikus 0.02%–0.1%. Suure lisandisisaldusega maakide puhul võib leostusefekti tagamiseks olla vajalik suhteliselt kõrgem tsüaniidi kontsentratsioon, kuid see suurendab kulusid ja keskkonnariski.

• RõhuleostusRõhu all toimuva reaktsiooni kineetika paranemise tõttu võib vajalik tsüaniidi kontsentratsioon olla suhteliselt madalam, üldiselt umbes 0.01–0.05%. See mitte ainult ei vähenda tsüaniidi tarbimist, vaid vähendab ka tsüaniidijääkide põhjustatud keskkonnamõju.

5. Seadmete nõuete ja kulude võrdlus

5.1 Nõuded seadmetele

• Atmosfääri leostumineAtmosfäärilise leostamise seadmed on suhteliselt lihtsad. Need hõlmavad peamiselt leostuspaake, segisteid ja õhustusseadmeid. Leostuspaagid ei pea vastu pidama kõrgele rõhule, seega on nende tootmismaterjalid ja kulud suhteliselt madalad. Segisteid kasutatakse maagi tselluloosi, tsüaniidilahuse ja hapniku ühtlase segamise tagamiseks ning nende võimsuse ja korrosioonikindluse nõuded ei ole äärmiselt kõrged.

• RõhuleostusRõhu all leostamiseks on vaja spetsiaalseid rõhukindlaid seadmeid, näiteks autoklaave. Autoklaav peab olema valmistatud ülitugevatest sulammaterjalidest, et taluda kõrget rõhku ja kõrget temperatuuri. Lisaks on see varustatud keerukate rõhukontrolli, temperatuurikontrolli ja ohutuskaitsesüsteemidega. Nende seadmete projekteerimine ja tootmine on keerukamad ja nõuavad kõrgemat tehnilist taset.

Kulud 5.2

• Atmosfääri leostumineAtmosfäärilise leostusseadme esialgne investeerimiskulu on suhteliselt madal. Kuid kuna seadmel on suhteliselt madal leostustõhusus ja pikk leostusaeg, võivad tööjõukulud, pikaajalise segamise energiatarve ja tsüaniidi tarbimine pikas perspektiivis olla suhteliselt kõrged.

• RõhuleostusEsialgne investeering rõhuleostusseadmetesse on palju suurem kallite rõhukindlate autoklaavide ja keerukate juhtimissüsteemide tõttu. Kuid arvestades seadmete kõrget leostustõhusust ja lühikest leostusaega, võivad üldised tegevuskulud tootmisvõimsuse ja ressursside kasutamise osas olla suuremahulise ja tulekindlate maakide töötlemise puhul konkurentsivõimelisemad.

6. Keskkonnamõju

6.1 Tsüaniidijäägid

• Atmosfääri leostumineNagu varem mainitud, võib atmosfääriline leostumine vajada suhteliselt suuremat tsüaniidi kontsentratsiooni, mis võib viia suurema tsüaniidijääkide hulga tekkeni jäätmetes. Tsüaniid on väga mürgine ja tsüaniidi sisaldavate jäätmete ebaõige töötlemine võib kujutada endast tõsist ohtu keskkonnale ja inimeste tervisele.

• RõhuleostusVäiksema tsüaniidi tarbimisega tekitab surveleostus rikastusjääkides suhteliselt vähem tsüaniidijääke. See vähendab teatud määral tsüaniidireostusega seotud keskkonnariski.

6.2 Energiatarbimine ja heitkogused

• Atmosfääri leostumineKuigi selle energiatarve kütmiseks on väike, võib rahuldavate leostustulemuste saavutamiseks vajalik pikaajaline töötamine tarbida suures koguses elektrienergiat segamiseks ja õhustamiseks. Mis puutub heitkogustesse, siis kui õhustusprotsessi ei kontrollita hästi, võib see reaktsiooni käigus tekkida kahjulike gaaside eraldumist.

• RõhuleostusKõrgel temperatuuril ja rõhul toimuv rõhuleostus nõuab märkimisväärset energiakulu rõhusüsteemi kütmiseks ja säilitamiseks. Selle kõrge efektiivsusega töö tähendab aga seda, et sama koguse kulla tootmisel võib üldine energiatarve kullaühiku kohta olla võrreldav või isegi väiksem atmosfäärilise leostamise omaga, arvestades suuremat tootmisvõimsust. Heitkoguste osas saab kahjulike gaaside eraldumist paremini kontrollida, kui rõhusüsteem on hästi suletud.

7. järeldus

Kokkuvõttes on nii atmosfääri- kui ka rõhuleostusmeetodil kullakaevanduse tsüaniseerimisprotsessis omad omadused. Atmosfäärileostus sobib lihtsate kullamaakide jaoks, mille puhul on seadmetesse esialgu vähe investeeringuid, kuid keerukate maakide puhul on leostamise efektiivsus piiratud. Rõhuleostus näitab seevastu suuri eeliseid tulekindlate kullamaakide käitlemisel, pakkudes kõrget leostamise efektiivsust, väiksemat tsüaniidi tarbimist ja suhteliselt väiksemat keskkonnamõju tsüaniidijääkide osas. See nõuab aga kalleid seadmeid ning keerukamat käitamist ja hooldust. Leostusmeetodi valimisel peavad kaevandusettevõtted kõige sobivama otsuse tegemiseks põhjalikult arvestama selliste teguritega nagu maagi omadused, tootmismaht, investeerimiseelarve ja keskkonnanõuded.