کارایی لیچینگ سیانید سدیم: عوامل موثر و استراتژی های بهینه سازی

معرفی

شستشوی سیانید، به ویژه با سیانید سدیم، از دیرباز سنگ بنای استخراج فلزات گرانبها به ویژه طلا و نقره از بدنه های سنگی بوده است. از زمان شروع صنعتی آن در سال 1887، این روش به دلیل کارایی نسبتاً بالا و مقرون به صرفه بودن به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. با این حال، این فرآیند پیچیده است و کارایی آن تحت تأثیر عوامل متعددی است. درک این عوامل برای به حداکثر رساندن بازیافت فلز و به حداقل رساندن هزینه های عملیاتی در صنایع معدنی و متالورژی بسیار مهم است.

اصل لیچینگ سیانید سدیم

سدیم سیانیدترکیبی بی رنگ و بسیار سمی است که در فرآیند شستشو نقش اساسی دارد. در محلول آبی، زیر قلیایی

شرایط e (معمولاً با افزودن آهک حفظ می شود)، سیانید یون ها (CN-) با طلا (Au) و نقره (Ag) در حضور اکسیژن واکنش می دهند. واکنش شیمیایی کلی برای سیانیداسیون طلا را می توان به صورت زیر نشان داد:

4Au + 8CN-+ O2 + 4H4O → XNUMX[Au(CN)XNUMX]- + XNUMXOH-

این واکنش به روشی مانند خوردگی الکتروشیمیایی رخ می دهد. اکسیژن به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند و انحلال طلا را در محلول به عنوان یک یون سیانید پیچیده، [Au(CN)2]- تسهیل می کند. به طور مشابه، نقره از یک مکانیسم واکنش مشابه پیروی می کند.

عوامل موثر بر راندمان شستشوی سیانید

ویژگی های سنگ معدن

1. اندازه ذرات

• اندازه ذرات سنگ زنی سنگ معدن از اهمیت بالایی برخوردار است. قبل از شستشوی سیانیدسنگ معدن باید از طریق خرد کردن، غربالگری، آسیاب و دانه بندی پیش تصفیه شود. برای سنگ معدن هایی با فلزات گرانبهای ریزدانه یا محصور شده، آسیاب مناسب برای دستیابی به تفکیک مونومر ضروری است. اگر سنگ معدن بیش از حد آسیاب شود، نه تنها هزینه های آسیاب را افزایش می دهد، بلکه خطر ورود ناخالصی های قابل شستشو به شیرابه را نیز به همراه دارد. علاوه بر این، سنگ زنی بیش از حد می تواند مانع از جداسازی جامد و مایع شود و منجر به ضایعات سیانید و از دست رفتن طلای محلول شود. به عنوان مثال، هنگام برخورد با سنگ معدن طلا دارای طلای طبیعی ریز جاسازی شده و محصور شده، اندازه ذرات آسیاب - 38 میکرومتر با نسبت محتوای 75٪ اغلب تعادل خوبی بین اثر شستشو و هزینه را تضمین می کند.

• از سوی دیگر، اگر ذرات بیش از حد درشت باشند، سطح موجود برای واکنش سیانید با فلزات گرانبها محدود می شود و در نتیجه شسته شدن ناقص و کاهش راندمان استخراج می شود.

2. کانی شناسی

• انواع مختلف سنگ معدن دارای ترکیبات کانی شناسی مشخصی هستند. سنگ معدن های حاوی سطوح بالای مس، آرسنیک، آنتیموان، گوگرد یا کربن می توانند برای شستشوی سیانید چالش هایی ایجاد کنند. به عنوان مثال، مس می تواند ترکیبات سیانید پیچیده ای را تشکیل دهد و برای یون های سیانید با طلا و نقره رقابت کند. آرسنیک و آنتیموان همچنین می توانند با سیانید و اکسیژن واکنش دهند و معرف ها را مصرف کنند و از شسته شدن فلزات گرانبها جلوگیری کنند. سنگ معدن غنی از سولفید ممکن است نیاز به پیش تصفیه، مانند بو دادن یا اکسیداسیون زیستی، برای افشای فلزات گرانبها و حذف گوگرد داشته باشد، که در غیر این صورت می تواند در فرآیند سیانیداسیون اختلال ایجاد کند.

معرفهای شیمیایی

1. غلظت سیانید

• مقدار سیانید سدیم اضافه شده به طور قابل توجهی تاثیر می گذارد راندمان شستشو. در محدوده معینی، غلظت سیانید متناسب با سرعت شستشوی خمیر سنگ معدن است. اگر محتوای سیانید خیلی کم باشد، اثر شسته شدن طلا و نقره ضعیف است و فرآیند کند است و هزینه‌های زمانی غیرضروری را متحمل می‌شود. برعکس، زمانی که مقدار سیانید بیش از حد باشد، پس از اینکه راندمان شستشوی فلزات گرانبها به حد معینی رسید، افزایش بیشتر غلظت سیانید منجر به بهبود قابل توجهی در شستشو نمی شود و در نتیجه باعث هدر رفتن سیانید و افزایش هزینه های تولید می شود. به عنوان مثال، هنگام استخراج کنسانتره طلا از سنگ معدن طلای ریز - جاسازی شده - اندازه ذرات، یک سیانید سدیم دوز 1.5 - 3.0 کیلوگرم در تن اغلب مناسب تر است. با این حال، در تولید واقعی، دوز بهینه باید بر اساس ویژگی‌های خاص سنگ معدن و آزمایش‌های غنی‌سازی تعیین شود.

2. آهک (قلیایی)

• آهک به عنوان یک قلیایی محافظ به محلول سیانید اضافه می شود. از آنجایی که یون های سیانید در محلول دارای خواص شیمیایی ناپایدار هستند و می توانند به راحتی به عنوان گاز سیانید هیدروژن تبخیر شوند، حفظ قلیاییت مناسب بسیار مهم است. افزودن آهک به محلول سیانیداسیون به نگه داشتن پالپ در pH مناسب کمک می کند. بر اساس تجزیه و تحلیل آزمایش، میزان شسته شدن طلا نیز پس از افزودن آهک به طور قابل توجهی بهبود می یابد. زمانی که مقدار آهک اضافه شده 2 کیلوگرم بر تن و بالاتر باشد، مقدار pH خمیر به طور معمول بین 11 - 12 است و سرعت شسته شدن طلا در خمیر به سطح نسبتاً پایدار و بالایی می رسد.

شرایط فرآیند

1. غلظت دوغاب

• غلظت خمیر لیچینگ مستقیماً بر سرعت شستشو و کارایی کنسانتره فلزات گرانبها تأثیر می گذارد. به طور کلی، یک خمیر لیچینگ با غلظت پایین با سیالیت خوب باعث می شود که راندمان شستشوی کنسانتره طلا و نقره بالاتر باشد. با این حال، این ممکن است نیاز به افزایش در مقدار معرف های اضافه شده، و همچنین اندازه تجهیزات بزرگتر و هزینه های سرمایه گذاری بالاتر داشته باشد. برای متعادل کردن راندمان شستشوی فلزات گرانبها و هزینه تولید، غلظت دوغاب مناسب باید تعیین شود. برای سنگ معدن با اندازه ذرات ریز جاسازی شده، حفظ غلظت خمیر در حدود 20٪ - 33٪ اغلب یک اثر شستشوی خوب را تضمین می کند. اگر غلظت بیشتر از این محدوده باشد، راندمان شستشوی فلزات گرانبها به جای افزایش، کاهش می یابد. در تولید واقعی، غلظت را می توان با توجه به شرایط خاص تنظیم کرد، اما نباید خیلی زیاد تنظیم شود.

2. زمان شستشو

• زمان شستشو یک عامل مهم در فرآیند سیانیداسیون است. انتخاب زمان شستشوی مناسب برای حل کامل ذرات فلز گرانبها ضروری است. با این حال، در حالی که فلزات گرانبها در حال حل شدن هستند، ناخالصی های دیگر در خمیر نیز به حل شدن ادامه می دهند که می تواند بر سرعت انحلال طلا و نقره تأثیر بگذارد. طولانی شدن زمان شستشو نه تنها ممکن است برای انحلال ذرات فلز گرانبها مفید نباشد، بلکه به تجهیزات شستشوی بزرگتر و فضای بیشتری نیاز دارد، بنابراین هزینه های تولید افزایش می یابد. برای سنگ معدن با اندازه ذرات ریز جاسازی شده، نگه داشتن زمان شستشوی سیانیداسیون در حدود 4 ساعت اغلب بهینه است. اگر زمان شستشو از 24 ساعت بیشتر شود، ممکن است از شسته شدن فلزات گرانبها جلوگیری شود و غلظت یون های فلزات گرانبها در محلول کاهش یابد.

3. تامین اکسیژن

• همانطور که در معادله واکنش شیمیایی نشان داده شده است، اکسیژن یک واکنش دهنده ضروری در فرآیند سیانیداسیون است. اکسیژن کافی باعث اکسیداسیون طلا و نقره می شود و واکنش سیانیداسیون را تسریع می کند. در محیط های صنعتی، هوا اغلب از طریق خمیر آبشویی حباب می شود تا اکسیژن را تامین کند. اگر اکسیژن کافی نباشد، سرعت واکنش کاهش می یابد و بازده کلی شستشو را کاهش می دهد.

4. شرایط آشفتگی

• از هم زدن برای افزایش تماس بین ذرات سنگ معدن، محلول سیانید و اکسیژن استفاده می شود. شرایط هم زدن مناسب می تواند سرعت واکنش را با اطمینان از اختلاط و توزیع بهتر معرف ها بهبود بخشد. با این حال، هم زدن بیش از حد می تواند باعث آسیب مکانیکی به ذرات سنگ معدن شود و همچنین ممکن است منجر به افزایش مصرف انرژی شود.

استراتژی های بهینه سازی

پیش تصفیه سنگ معدن

1. بهینه سازی سنگ زنی

• اجرای اصل "خرد بیشتر و آسیاب کمتر" می تواند به کاهش مصرف انرژی و خطر ساییدن بیش از حد کمک کند. برای دستیابی به توزیع اندازه ذرات مورد نظر، می توان از فناوری های پیشرفته آسیاب، مانند سنگ زنی چند مرحله ای و استفاده از کمک های سنگ زنی با راندمان بالا استفاده کرد.

2.پیش درمان برای مواد معدنی مشکل ساز

• برای سنگ معدن های حاوی سطوح بالای مواد معدنی مزاحم، روش های پیش تصفیه باید در نظر گرفته شود. بو دادن را می توان برای حذف گوگرد و اکسید کردن برخی از مواد معدنی نسوز استفاده کرد و فلزات گرانبها را برای سیانید در دسترس تر می کند. اکسیداسیون زیستی، که از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه کانی‌های سولفیدی استفاده می‌کند، همچنین یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای برخی از انواع سنگ معدن است.

مدیریت معرف

1. بهینه سازی سیانید

• انجام آزمایش‌های غنی‌سازی منظم و دقیق برای تعیین دوز بهینه سیانید برای دسته‌های مختلف سنگ معدن بسیار مهم است. علاوه بر این، استفاده از معرف‌های جایگزین مبتنی بر سیانید یا افزودن فعال‌کننده‌ها می‌تواند برای افزایش کارایی شستشو و در عین حال کاهش مصرف سیانید مورد بررسی قرار گیرد. به عنوان مثال، برخی تحقیقات نشان داده اند که افزودن سورفکتانت های خاص می تواند خیس شدن و واکنش سیانید با ذرات سنگ معدن را بهبود بخشد.

2. کنترل قلیایی

• برای حفظ محدوده قلیایی مطلوب، پی اچ خمیر لیچینگ را به طور مداوم کنترل و تنظیم کنید. سیستم های کنترل pH خودکار را می توان برای اطمینان از تنظیمات دقیق و به موقع، کاهش خطر تبخیر سیانید و بهینه سازی محیط شستشو نصب کرد.

بهینه سازی پارامترهای فرآیند

1. تنظیم غلظت دوغاب

• سنسورهایی را برای نظارت بر غلظت دوغاب در زمان واقعی نصب کنید و نسبت آب به سنگ معدن را متناسب با آن تنظیم کنید. این می تواند در یک سیستم کنترل خودکار ادغام شود تا غلظت بهینه دوغاب برای شستشوی کارآمد حفظ شود.

2. Leaching Time Optimization

• برای تعیین نقطه پایانی مناسب فرآیند لیچینگ، از تکنیک‌های نظارت بلادرنگ، مانند تجزیه و تحلیل غلظت یون‌های فلزات گرانبها در محلول در حین شستشو استفاده کنید. این می تواند از شسته شدن بیش از حد جلوگیری کند و در زمان و منابع صرفه جویی کند.

3. بهینه سازی اکسیژن و هم زدن

• برای اطمینان از تامین اکسیژن کافی و پایدار، سنسورهای اکسیژن را نصب کنید. برای دستیابی به بهترین تعادل بین راندمان واکنش و مصرف انرژی، سرعت همزدن را بر اساس ویژگی های سنگ معدن و مرحله لیچینگ تنظیم کنید.

نتیجه

راندمان لیچینگ سیانید سدیم در استخراج فلزات گرانبها تحت تأثیر فعل و انفعال پیچیده عوامل مرتبط با سنگ معدن، معرف و مرتبط با فرآیند است. با درک این عوامل و اجرای استراتژی‌های بهینه‌سازی مناسب، صنایع معدنی و متالورژی می‌توانند بازده شستشو را بهبود بخشند، هزینه‌های تولید را کاهش دهند و اثرات زیست‌محیطی مرتبط با استفاده از سیانید را به حداقل برسانند. تحقیقات مستمر و نوآوری های فناوری در این زمینه برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد فلزات گرانبها به شیوه ای پایدار و کارآمد ضروری است.