Kulla otsene elektrooniline võitmine tsüaniidilahusest

Sissejuhatus

Tsüaniideerimine on pikka aega olnud maakidest kulla ekstraheerimise peamine meetod. Pärast tsüaniid leostumise protsessis esineb kulda tsüaniidi lahus, mida tuntakse rasedate leostuslahusena. Traditsiooniliselt kasutati meetodeid nagu Süsinik Sellest lahusest on kulla eraldamiseks kasutatud adsorptsiooni (näiteks süsiniku kolonnis - CIC protsess) ja tsinktsementatsiooni (Merrill Crowe protsess). Siiski on paljulubavaks alternatiiviks osutunud otsene elektrolüüsi teel eraldamine tsüaniidilahustest, pakkudes mitmeid eeliseid tõhususe, kulude ja keskkonnamõju osas.

Otsese elektrovõitmise põhimõte

Otsene elektromagnetiline puhastamine on elektrokeemiline protsess. Selle kontekstis kulla kaevandamine tsüaniidilahustest, kui elektrivool juhitakse läbi tsüaniidilahuse, mis sisaldab kulda aurotsüaniidi komplekside kujul (Au(CN)_2^-), toimuvad elektroodidel järgmised reaktsioonid:

• Katoodil: Au(CN)_2^- + e^- \paremnool Au + 2CN^-

Aurotsüaniidikompleksi kullaioonid omandavad elektroni ja sadestuvad metallikullana katoodi pinnale.

• Anoodi juures: Olenevalt tingimustest võib tekkida vee oksüdeerumine või teiste lahuses olevate liikide oksüdatsioon. Näiteks 2H_2O \paremnool O_2 + 4H^+ + 4e^-

Otsese elektrovõitmise eelised

1. Lihtsus: Võrreldes mitmeetapiliste protsessidega, nagu süsiniku adsorptsioon, millele järgneb elueerimine ja elektrooniline eemaldamine (CIC-i puhul), vähendab otsene elektromagnetiline vooderdus üksuse toimingute arvu. See lihtsustab üldist protsessi voogu, muutes selle kasutamise ja hooldamise lihtsamaks.

2. Kulutõhusus: Vähemate protsessietappidega on võimalik väiksemaid kapitali- ja tegevuskulusid. Pole vaja investeerida suuremahulistesse süsiniku regenereerimisrajatistesse (nagu CIC) ega osta suurtes kogustes tsingipulbrit (nagu Merrill Crowe protsessi puhul).

3. Kõrge puhtusastmega toode: Kulla otsene elektrosadestamine võib põhjustada kõrge puhtusastmega kulla sadestumise katoodile. See võib vähendada vajadust ulatuslike rafineerimisprotsesside järele, mis säästab veelgi kulusid.

4. Kasu keskkonnale: kaotades tsingi kasutamise Merrill Crowe protsessis, tekib vähem tsinki sisaldavaid jäätmeid. Lisaks võib protsessi lihtsustamine kaasa tuua üldise kemikaalide kasutamise ja jäätmetekke vähenemise.

Protsessi kaalutlused

1. Lahuse kontsentratsioon: Kulla kontsentratsioon tsüaniidilahuses on otsustava tähtsusega tegur. Kuigi otsest elektromagnetilist kastmist saab rakendada mitmesuguste kullakontsentratsioonidega lahustele, põhjustavad kõrgemad kontsentratsioonid üldiselt kiiremaid sadestamiskiirusi. Väga kõrge kullakontsentratsiooni korral võib aga ühtlase sadestumise tagamiseks vajada spetsiaalseid elektroodide konstruktsioone.

2. Elektroodide materjalid: Elektroodide materjalide valik on oluline. Roostevaba terasvilla kasutatakse sageli katoodmaterjalina selle suure pindala tõttu, mis võimaldab tõhusat kulla sadestamist. Anoodi jaoks on eelistatud materjalid, mis on tsüaniidilahuses korrosioonikindlad, näiteks mõõtmetekindlad anoodid (DSA).

3. pH ja temperatuur: Tsüaniidilahuse pH-d tuleb hoolikalt kontrollida. Tsüaniidi lagunemise vältimiseks hoitakse tavaliselt kergelt aluselist pH-d. Lahuse temperatuur võib samuti mõjutada elektrilise võitumise kiirust, kusjuures kõrgem temperatuur suurendab üldiselt reaktsiooni kiirust, kuid võib suurendada ka tsüaniidi lagunemise ohtu.

Protsessi kulg

1. Lahuse valmistamine: hunniku leostumisest või muudest tsüaniidimisprotsessidest saadud rase tsüaniidi leostuslahus allutatakse esmalt eeltöötlemisele. See võib hõlmata filtreerimist hõljuvate tahkete ainete eemaldamiseks, kuna need võivad segada elektroonikapuhastusprotsessi ja põhjustada elektroodide vahelisi lühiseid.

2. Electrowinning Cell: Eeltöödeldud lahus juhitakse seejärel elektroonikambrisse. Element on varustatud anoodi ja katoodiga. Elektrivoolu rakendamisel hakkab kuld katoodile ladestuma.

3. Kulla taastumine: Kui katoodile on ladestunud piisav kogus kulda, eemaldatakse katood elemendist. Kulda saab katoodilt eemaldada kas mehaaniliselt või keemiliselt, olenevalt katoodi materjali iseloomust. Eemaldatud kulda rafineeritakse seejärel kõrge puhtusastmega kulla saamiseks.

Väljakutsed ja tulevikuväljavaated

1. Tsüaniidi juhtimine: Kuigi otsene elektrooniline võitmine pakub eeliseid, tekitab tsüaniidi kasutamine üldises kulla kaevandamise protsessis siiski keskkonna- ja ohutusriske. Tulevased uuringud võivad keskenduda otsese elektromagnetilise puhastamise integreerimisele alternatiivsete, vähem toksiliste leostusmeetoditega.

2. Energiakulu: Elektroonilise puhastamise protsess nõuab märkimisväärsel hulgal elektrienergiat. Energiatõhusamate elektroodide materjalide ja elementide konstruktsioonide väljatöötamine on aktiivse uurimistöö valdkond.

3. Skaalautuvus: Nagu iga areneva tehnoloogia puhul, tuleb ka otsese elektroonikavõitmise suurendamine laborimastaabist tööstuslikele operatsioonidele hoolikalt optimeerida, et tagada ühtlane jõudlus ja kulutõhusus.

Kulla otsene elektrooniline võitmine tsüaniidilahustest kujutab endast olulist tehnoloogilist edu kullakaevandustööstuses. Täiendava uurimis- ja arendustegevusega olemasolevate väljakutsete lahendamiseks võib sellest saada domineeriv meetod kulla taastamine Lähitulevikus.