فرآیند اصلی هم زدن، سیانیداسیون و لیچینگ در معادن طلا

معرفی

لیچینگ سیانیداسیون، که از سال ۱۸۸۷ در تولیدات صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است، یک فرآیند لیچینگ مواد معدنی است که از محلول‌های سیانید به عنوان عوامل لیچینگ برای استخراج طلا و نقره از مواد خام معدنی حاوی طلا و نقره استفاده می‌کند. لیچینگ سیانیداسیون همزن یکی از روش‌های مهم در لیچینگ سیانیداسیون است و به طور گسترده در صنعت استخراج طلا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اصل هم زدن، سیانیداسیون، لیچینگ

سیانید، مانند سیانید سدیم (NaCN)، یک واکنشگر کلیدی در فرآیند سیانیداسیون است. سیانید سدیم یک کریستال بی‌رنگ و شفاف است که اغلب به دلیل ناخالصی‌ها به رنگ زرد مایل به خاکستری است. این ماده در آب بسیار محلول است و حلالیت آن در آب بیش از 20٪ است. هنگامی که pH محلول آبی آن اسیدی شده و به pH = 7 می‌رسد، سیانید تقریباً به طور کامل به گاز هیدروژن سیانید فرار تجزیه می‌شود که گازی بی‌رنگ و بسیار سمی است. در محلول، هیدروژن سیانید یک اسید ضعیف است که به سختی یونیزه می‌شود و هیچ اثر شستشو بر روی طلا و نقره ندارد. هنگامی که مقدار pH 12 است، سیانید موجود در محلول تقریباً به طور کامل به یون‌های سیانید تجزیه می‌شود. بنابراین، عملیات سیانیداسیون باید در یک محیط قلیایی انجام شود.

به طور کلی، در حضور اکسیژن، لیچینگ سیانیداسیون طلا یک فرآیند خوردگی الکتروشیمیایی است. سیانید با طلا در یک محیط قلیایی با مشارکت اکسیژن واکنش می‌دهد و کمپلکس‌های سیانید طلای محلول در آب را تشکیل می‌دهد و در نتیجه انحلال طلا از سنگ معدن را ممکن می‌سازد.

فرآیند هم زدن، سیانیداسیون، لیچینگ

۱. آماده‌سازی مواد اولیه لیچینگ

• خردایش : سنگ معدن طلای خام استخراج شده ابتدا برای خردایش به یک سنگ شکن تغذیه می‌شود. فرآیند خردایش به خردایش درشت، خردایش متوسط ​​و خردایش ریز تقسیم می‌شود. سنگ شکن‌های فکی و سنگ شکن‌های مخروطی اغلب برای خردایش درشت و متوسط ​​استفاده می‌شوند، عمدتاً برای شکستن قطعات بزرگ سنگ معدن به ذرات کوچکتر، عموماً با اندازه ذرات کنترل شده در چند سانتی متر. سنگ شکن‌های چکشی عمدتاً برای خردایش ریز استفاده می‌شوند.

• آسیاب کردن : سنگ معدن خرد شده برای آسیاب بیشتر و رسیدن به اندازه ذرات مناسب، وارد آسیاب گلوله‌ای می‌شود. معمولاً لازم است که اندازه ذرات سنگ معدن به -200 مش (60٪ - 90٪) برسد تا کانی‌های طلا به طور کامل تفکیک شوند. به طور کلی، آسیاب‌های گلوله‌ای از نوع شبکه‌ای برای آسیاب درشت و آسیاب‌های گلوله‌ای از نوع سرریز برای آسیاب ریز استفاده می‌شوند.

• آماده‌سازی دوغاب : پالپ سنگ معدن آسیاب شده وارد مخزن همزن می‌شود. مقدار مناسبی آب برای تنظیم غلظت پالپ سنگ معدن، که معمولاً بین 30 تا 50 درصد کنترل می‌شود، اضافه می‌شود. همزمان، تنظیم‌کننده‌هایی مانند آهک برای تنظیم pH پالپ سنگ معدن به 10 تا 11 اضافه می‌شوند که محیطی قلیایی ایجاد می‌کند که برای شستشوی سیانیداسیون و جلوگیری از انحلال سایر ناخالصی‌ها مناسب است.

۲. هم زدن، سیانیداسیون، لیچینگ

• افزودن معرف لیچینگ : عوامل سیانید مانند سیانید سدیم (NaCN) یا سیانید پتاسیم (KCN) به خمیر سنگ معدن تنظیم شده اضافه می‌شوند. تحت شرایط هم زدن کامل، سیانید به صورت شیمیایی با طلا واکنش می‌دهد و کمپلکس‌های سیانید طلای محلول در آب تشکیل می‌دهد.

• تجهیزات لیچینگ : فرآیند لیچینگ معمولاً در چندین مخزن همزن متصل به سری انجام می‌شود. مخازن همزن را می‌توان بر اساس روش‌های مختلف اختلاط به سه نوع تقسیم کرد: مخازن همزن هوای فشرده، مخازن همزن مکانیکی یا مخازن همزن ترکیبی.

• شرایط لیچینگ : غلظت سیانید سدیم در خمیر سنگ معدن معمولاً 0.02٪ - 0.1٪ است. در حین کار آهک اضافه می‌شود تا pH خمیر سنگ معدن 9 تا 12 شود. برای حفظ بهترین نسبت بین غلظت اکسیژن محلول و غلظت سیانید سدیم در خمیر سنگ معدن، هوا پر می‌شود. زمان لیچینگ معمولاً 24 تا 48 ساعت است تا از حل شدن کامل طلا اطمینان حاصل شود.

۳. جداسازی و شستشوی جامد-مایع

• جداسازی جامد-مایع : پس از لیچینگ، پالپ سنگ معدن از طریق تجهیزاتی مانند تغلیظ‌کننده‌ها و فیلترها تحت جداسازی جامد-مایع قرار می‌گیرد تا محلول باردار حاوی طلا و باقیمانده لیچینگ به دست آید. تغلیظ‌کننده‌ها از اصل رسوب گرانشی برای ته‌نشین شدن ذرات جامد در پالپ سنگ معدن استفاده می‌کنند و مایع رویی، محلول باردار حاوی طلا است. فیلترها جریان زیرین تغلیظ‌کننده را بیشتر فیلتر می‌کنند تا اثر جداسازی جامد-مایع را بهبود بخشند.

• شستشو : برای دستیابی به جداسازی کافی بین شیرابه سیانید و باقیمانده لیچ، معمولاً از یک فرآیند شستشوی ۳ تا ۵ مرحله‌ای تغلیظ، فیلتراسیون یا ترکیبی از این دو استفاده می‌شود. این یک عملیات کلیدی برای لیچینگ سیانیداسیون است. روش رایج مورد استفاده، روش تخلیه مداوم جریان مخالف (روش CCD) است. غلیظ‌کننده‌های مورد استفاده در این روش را می‌توان به انواع تک لایه و چند لایه تقسیم کرد. بسیاری از کارخانه‌های تغلیظ سیانید در چین از غلیظ‌کننده‌های ۲ تا ۳ لایه برای جداسازی جامد-مایع و شستشوی مداوم جریان مخالف استفاده می‌کنند.

4. بازیابی طلا

• روش جابجایی پودر روی : پودر روی به محلول باردار حاوی طلا اضافه می‌شود. روی در یک واکنش جابجایی با کمپلکس سیانید طلا واکنش می‌دهد و طلا را به طلای فلزی احیا کرده و آن را رسوب می‌دهد. پس از فیلتراسیون، گل طلا به دست می‌آید و گل طلا از طریق فرآیندهایی مانند ذوب، ذوب می‌شود تا طلای خام به دست آید.

• روش جذب کربن فعال : کربن فعال به محلول باردار حاوی طلا اضافه می‌شود و کمپلکس سیانید طلا توسط کربن فعال جذب می‌شود. سپس، طلا از طریق فرآیندهایی مانند واجذب و الکترووینینگ از کربن فعال بازیابی می‌شود. این روش را می‌توان به روش کربن در پالپ (CIP) و روش لیچینگ کربن در (CIL) تقسیم کرد.

• فرآیند CIP : ابتدا، لیچینگ سیانیداسیون انجام می‌شود و سپس کربن فعال به خمیر سنگ معدن اضافه می‌شود تا طلا را جذب کند. در فرآیند CIP، لیچینگ و جذب دو عملیات مستقل هستند. در عملیات جذب، فرآیند لیچینگ اساساً تکمیل شده است و اندازه، مقدار و شرایط عملیاتی مخازن جذب توسط پارامترهای جذب تعیین می‌شود.

• فرآیند CIL : کربن فعال به مخزن لیچینگ اضافه می‌شود و لیچینگ و جذب به طور همزمان انجام می‌شوند، یعنی لیچینگ و جذب همزمان اتفاق می‌افتند. در فرآیند CIL، عملیات لیچینگ و جذب به طور همزمان انجام می‌شوند. به طور کلی، عملیات لیچینگ به زمان بیشتری نسبت به عملیات جذب نیاز دارد. بنابراین، اندازه، هوادهی و دوز مخزن توسط پارامترهای لیچینگ تعیین می‌شود. از آنجایی که میزان جذب تابعی از غلظت طلای محلول در محلول است، به منظور افزایش غلظت طلای محلول در مخازن جذب جلویی و همزمان افزایش زمان لیچینگ، معمولاً ۱ تا ۲ مرحله پیش‌لیچینگ قبل از لیچینگ و جذب اضافه می‌شود.

5. درمان باطله

باطله‌های پس از بازیابی طلا معمولاً حاوی مقادیر مشخصی از سیانید باقیمانده و سایر ناخالصی‌ها هستند. برای الزامات حفاظت از محیط زیست، باطله‌ها باید به درستی تصفیه شوند. روش‌های رایج تصفیه شامل روش‌های اکسیداسیون شیمیایی (مانند روش دی‌اکسید گوگرد - هوا)، تجزیه طبیعی یا روش‌های تجزیه زیستی برای کاهش غلظت سیانید باقیمانده به زیر استاندارد ملی و جلوگیری از آلودگی محیط زیست است. باطله‌های تصفیه شده را می‌توان با انباشتن یا سایر روش‌های مناسب دفع کرد.

نتیجه

لیچینگ سیانیداسیون همزن‌دار (Agitation Cyanidation Leaching) یک فرآیند مهم در استخراج طلا از سنگ معدن طلا است. از طریق مجموعه‌ای از فرآیندها مانند آماده‌سازی مواد اولیه، لیچینگ همزن‌دار، جداسازی جامد-مایع، بازیابی طلا و تصفیه باطله‌ها، می‌توان طلا را به طور مؤثر از سنگ معدن طلا استخراج کرد. با این حال، به دلیل سمیت سیانید، در فرآیند استفاده از لیچینگ سیانیداسیون همزن‌دار ، باید به تولید ایمن و حفاظت از محیط زیست توجه جدی شود تا توسعه پایدار صنعت معدن طلا تضمین شود.