Uus tehnoloogia kulla ekstraheerimiseks: rõhu all oksüdeerimine ehk tsüaniidprotsess

1. Sissejuhatus

Kulla väärtus on alati olnud suur erinevates valdkondades, alates ehete valmistamisest kuni elektroonika ja rahanduseni. Kulla tõhus ja ökonoomne eraldamine maakidest on kullakaevandustööstuse oluline aspekt. Traditsioonilist tsüaniidimisprotsessi , milles kasutatakse tsüaniidi leostusainena kulla lahustamiseks maagist, on laialdaselt kasutatud selle kõrge leostumiskiiruse ja hea selektiivsuse tõttu. Sellel on aga ka piirangud, eriti tulekindlate kullamaakide puhul . Tulekindlad kullamaagid on need, milles kuld on sageli seotud sulfiidmineraalidega ja traditsiooniline tsüaniidimismeetod ei võimalda neist kulda tõhusalt eraldada. See on viinud uute tehnoloogiate väljatöötamiseni, mille hulgast paistab silma rõhuoksüdatsiooni-tsüaniidimisprotsess.

2. Rõhu all oksüdeerimise põhimõte - tsüaniidatsiooniprotsess

2.1 Rõhu all oksüdeerumine

Selle uue protsessi esimene samm on rõhu all oksüdeerimine. Tulekindlates kullamaakides on kuld tavaliselt kapseldatud sulfiidmineraalidesse, nagu püriit ja arsenopüriit. Tavalistes tingimustes ei pääse tsüaniid kullale tõhusalt ligi. Rõhu all oksüdeerimine viiakse läbi autoklaavis kõrgendatud temperatuuridel (tavaliselt 120–220 °C) ja rõhul (mitu atmosfääri). Selles kõrge temperatuuri ja rõhu keskkonnas oksüdeeruvad sulfiidmineraalid. See oksüdeerimisprotsess lagundab sulfiidmineraalid, vabastades kapseldatud kulla ja muutes selle järgnevaks tsüaniidimisetapiks kättesaadavamaks.

2.2 Tsüanideerimine

Pärast rõhu all oksüdeerimist allutatakse maagisuspensioon tsüaniideerimisprotsessile. Tsüaniidiioonid reageerivad kullaga hapniku juuresolekul. Kuld moodustab tsüaniidiioonidega lahustuva kompleksi, mida saab seejärel ülejäänud maagikomponentidest eraldada selliste meetoditega nagu tahke-vedela eraldamine.

3. Protsessi voog

3.1 Maagi ettevalmistamine

Esimene etapp on maagi ettevalmistamine. Toores tulekindel kullamaak purustatakse ja jahvatatakse kõigepealt peeneks osakesteks. See suurendab maagi pindala, mis on kasulik nii rõhuoksüdatsiooni kui ka tsüaniidimisprotsesside jaoks. Eesmärk on saavutada osakeste suurus, mis võimaldab tõhusaid keemilisi reaktsioone, olles samal ajal järgnevates töötlemisetappides hallatav.

3.2 Rõhuoksüdatsiooni etapp

Seejärel suunatakse peeneks jahvatatud maak autoklaavi. Autoklaavi juhitakse hapnikku ning temperatuur ja rõhk reguleeritakse sobivale tasemele. Viibimisaeg autoklaavis varieerub sõltuvalt maagi olemusest, kuid on tavaliselt mitu tundi. Selle aja jooksul oksüdeeruvad maagi sulfiidmineraalid. Pärast rõhuoksüdatsiooniprotsessi lõppu eemaldatakse suspensioon autoklaavist.

3.3 Tsüaniidimise etapp

Oksüdeeritud maagi suspensioon jahutatakse ja viiakse seejärel tsüanidisatsioonipaaki. Paaki lisatakse tsüaniidilahust, tavaliselt naatriumtsüaniidi . Suspensiooni segatakse, et tagada tsüaniidilahuse ja maagiosakeste hea kontakt. Maagis olev kuld reageerib tsüaniidiioonidega, moodustades lahustuva kompleksi. Tsüanidisatsiooniprotsess võtab kulla kõrge ekstraheerimiskiiruse saavutamiseks tavaliselt mitu tundi.

3.4 Kulla taastamine

Pärast tsüaniseerimisprotsessi on järgmine samm kulla eraldamine tsüaniidilahusest. Üks levinud meetod on süsiniku sisse-tselluloosi (CIP) või süsiniku sisse-leostus (CIL) protsess. Tsüaniidilahusele lisatakse aktiivsüsi ja kulla-tsüaniidi kompleks adsorbeeritakse aktiivsöe pinnale . Seejärel eraldatakse lahusest süsinik koos adsorbeeritud kullaga. Teine meetod on tsingi sadestamine, kus tsüaniidilahusele lisatakse tsingipulbrit. Tsink tõrjub kulla kompleksist välja, moodustades metallilise kulla, mida saab filtreerida ja edasi rafineerida.

3.5 Jäätmekäitlus

Pärast kulla eraldamist järelejäänud suspensioon on jäätmed. Kuna jäätmed võivad siiski sisaldada tsüaniidi ja muid kahjulikke aineid, on vajalik nende nõuetekohane töötlemine. Jäägid allutatakse tavaliselt detoksifitseerimisprotsessidele, et lagundada ülejäänud tsüaniid. Seda saab saavutada selliste meetodite abil nagu keemiline oksüdeerimine või bioloogiline töötlemine. Pärast detoksifitseerimist saab jäätmed ohutult kõrvaldada.

4. Rõhu all oksüdeerimise ja tsüaniideerimisprotsessi eelised

4.1 Kõrge kulla taaskasutusmäär

Tulekindlate kullamaakide puhul võib rõhu all oksüdeerimise ja tsüaniseerimise protsess saavutada oluliselt kõrgema kulla taaskasutusmäära võrreldes traditsioonilise tsüaniseerimisega. Mõnel juhul võib kulla taaskasutusmäär ulatuda üle 90%, samas kui traditsiooniline tsüaniseerimine võib samade tulekindlate maakide puhul saavutada vaid 30–60%. Selle põhjuseks on asjaolu, et rõhu all oksüdeerimise etapp vabastab kulla tõhusalt sulfiidmineraalidest, võimaldades tsüaniidil sellega tõhusamalt reageerida.

4.2 Kohanduvus erinevate maakidega

See protsess võimaldab käidelda laia valikut tulekindlaid kullamaake, olenemata sellest, kas need sisaldavad suures koguses sulfiidmineraale või muid keerulisi komponente. See pakub kaevandusettevõtetele maagi valikul paindlikkust, kuna nad ei pea töötlema ainult kergesti töödeldavaid maake.

4.3 Pikaajaline kulutõhusus

Kuigi rõhu all oksüdeerimise ja tsüaniseerimise tehase ehitamise esialgne investeering on suhteliselt suur spetsiaalsete seadmete, näiteks autoklaavide vajaduse tõttu, võib see pikas perspektiivis olla kulutõhus. Kõrge kulla taaskasutusmäär tähendab, et samast maagikogusest saab toota rohkem kulda, mis suurendab tulu. Lisaks vähendab suhteliselt stabiilne protsess ebaefektiivsest kaevandamisest tingitud tootmiskadude riski.

5. Väljakutsed ja lahendused

5.1 Suured kapitaliinvesteeringud

Surveoksüdatsiooni-tsüanisatsioonitehase ehitamine nõuab suuri kapitaliinvesteeringuid. Autoklaavid, mis on surveoksüdatsiooniprotsessi jaoks hädavajalikud, on kallid osta ja paigaldada. Selle probleemi lahendamiseks võivad kaevandusettevõtted kaaluda ühisettevõtete või pikaajaliste rahastamisvõimaluste loomist. Samuti saavad nad enne investeerimist läbi viia üksikasjalikke teostatavusuuringuid, et tagada projekti majanduslik elujõulisus.

5.2 Keskkonna- ja ohutusprobleemid

Tsüaniid on väga mürgine aine ning igasugune leke või ebaõige kõrvaldamine võib põhjustada tõsiseid keskkonna- ja ohutusprobleeme. Rõhu all oksüdeerimise ja tsüaniseerimise protsessis tuleb rakendada rangeid ohutusmeetmeid. See hõlmab lekkekindlate seadmete kasutamist, tsüaniidilahuse ringluse suletud ahelaga süsteeme ja tsüaniidi taseme regulaarset jälgimist keskkonnas. Jäätmekäitluses tuleks kasutada täiustatud detoksifitseerimistehnoloogiaid, et tagada, et äravoolujäätmed ei kujuta endast ohtu keskkonnale.

5.3 Tehniline keerukus

Rõhu all oksüdeerimise ja tsüanisatsiooni protsessi toimimine nõuab kõrgetasemelist tehnilist oskusteavet. Töötajad peavad olema hästi koolitatud autoklaavi käsitsemise, temperatuuri ja rõhu reguleerimise ning reagentide õige lisamise tagamise osas tsüanisatsiooniprotsessis. Kaevandusettevõtted saavad investeerida oma töötajate koolitusprogrammidesse või palgata kogenud tehnikuid. Samuti saavad nad luua partnerlussuhteid teadusasutustega, et olla kursis uusimate tehnoloogiliste arengutega ja tagada protsessi sujuv toimimine.

6. järeldus

Rõhu all toimuv oksüdatsiooni-tsüanisatsiooniprotsess on kulla kaevandamise valdkonnas märkimisväärne edasiminek, eriti tulekindlate kullamaakide puhul. See pakub kõrget kulla saagikuse määra, kohanemisvõimet erinevate maakidega ja pikaajalist kulutõhusust. Nagu iga tehnoloogia, seisab see aga silmitsi selliste väljakutsetega nagu suured kapitaliinvesteeringud, keskkonna- ja ohutusprobleemid ning tehniline keerukus. Nende väljakutsete lahendamine nõuetekohase planeerimise, investeeringute ohutusse ja koolitusse ning pideva tehnoloogilise innovatsiooni abil muudab rõhu all toimuv oksüdatsiooni-tsüanisatsiooniprotsessi kullakaevandustööstuse säästva arengu seisukohast üha olulisemaks.