Syanidisaatioaltaiden liuotusmenetelmän sovellettava soveltamisala ja prosessivirta kultakaivoksissa

1. Esittely

Syanidointialtaassa tapahtuva liuotusmenetelmä on tärkeä prosessi kullankaivuussa kullan erottamiseksi malmeista. Tällä menetelmällä on oma erityinen soveltamisalansa ja sarja tarkoin määriteltyjä prosessivaiheita, joilla on ratkaiseva rooli kultavarojen tehokkaassa louhinnassa.

2. Soveltamisala

2.1 Malmin hiukkaskokovaatimus

Kultamalmit, jotka soveltuvat säiliöliuotukseen, ovat tyypillisesti hienorakeisia. Kun malmin kultahiukkaset ovat hyvin hienojakoisia, niitä on vaikea erottaa yksinkertaisilla fysikaalisilla erotusmenetelmillä, kuten painovoimaerotuksella. Tällaisissa tapauksissa voidaan käyttää syanidointisäiliöliuotusmenetelmää. Esimerkiksi joissakin oksidityyppisissä kultamalmeissa kulta esiintyy usein hienorakeisena rakeena, jota voidaan tehokkaasti käsitellä säiliöliuotuksella.

2.2 Malmin laatuvaatimus

Tämä menetelmä soveltuu erityisen hyvin matala- tai erittäin matalapitoisille kultamalmeille. Korkeapitoisille kultamalmeille voidaan suosia tehokkaampia ja vähemmän aikaa vieviä uuttomenetelmiä. Matalapitoisille malmeille, joissa kultapitoisuus malmin massayksikköä kohti on suhteellisen alhainen, ammeliuotusmenetelmällä voidaan kuitenkin saavuttaa taloudellinen uutto tietyissä olosuhteissa. Ammeliuotusprosessin suhteellisen alhaiset kustannukset tekevät siitä varteenotettavan vaihtoehdon tällaisten malmien käsittelyyn.

2.3 Malmin läpäisevyysvaatimus

Myös huonon läpäisevyyden omaavat malmit soveltuvat altaassa tapahtuvaan liuotukseen. Jos malmilla on hyvä läpäisevyys, syanidiliuos voi virrata malmin läpi liian nopeasti, mikä johtaa riittämättömään syanidin ja kullan väliseen kosketusaikaan ja siten kullan liuotusnopeuden laskuun. Sitä vastoin huonon läpäisevyyden omaavien malmien kohdalla altaassa tapahtuva liuotusmenetelmä voi säätää syanidiliuoksen virtausnopeutta ja kosketusaikaa malmissa parempien liuotustulosten varmistamiseksi. Esimerkiksi hienorakeista kultaa sisältävät rautaoksidimalmit ja hienorakeista kultaa sisältävät hapettuneet kvartsijuonimalmit ovat usein suhteellisen huonon läpäisevyyden omaavia ja sopivat varsin hyvin altaassa tapahtuvaan liuotukseen. Altaassa tapahtuva liuotusmenetelmä voi saavuttaa tällaisille malmeille 70–90 %:n rikastusasteen.

3. Prosessin kulku

3.1 Liuotussammojen valmistelu

Prosessissa käytettävät liuotusaltaat on yleensä valmistettu materiaaleista, kuten puusta, raudasta tai betonista. Astian pohja voi olla tasainen tai hieman kalteva, ja muoto voi olla pyöreä, suorakulmainen tai neliön muotoinen. Astian sisällä on rei'itetyistä haponkestävistä levyistä valmistettu valepohja. Valepohjan päälle asetetaan suodatinkangas, ja suodatinkankaan päälle peitetään puulistoista tai korroosionkestävistä metallilistoista valmistettu ritilä. Valepohjaa käytetään malmin suodattamiseen ja tukemiseen. Ennen liuotusprosessin aloittamista on varmistettava, että altaat, erityisesti liuotusallas ja köyhien nesteiden allas, ovat läpäisemättömiä ja pohjimmiltaan kuivia.

3.2 Malmin esikäsittely - murskaus ja seulonta

Louhitut kultapitoiset malmit on murskattava tiettyyn hiukkaskokoon. Ensin malmit syötetään murskausvaiheeseen yksinkertaista erottelua varten. Vaaditusta malmin hiukkaskoosta riippuen on olemassa karkea-, keski- ja hienomurskausvaiheita. Yleensä karkeaan murskaukseen käytetään leukamurskainta, joka voi pienentää hiukkaskoon noin 50–100 mm:iin. Sitten keski- ja hienomurskaukseen käytetään kartiomurskainta, joka pienentää hiukkaskoon 5–25 mm:iin. Murskauksen jälkeen malmit seulotaan täryseulalla tasaisen hiukkaskoon varmistamiseksi. Karkearakeiset malmit, jotka eivät täytä vaatimuksia, palautetaan murskaimeen uudelleen murskattavaksi, ja vaaditun kokoiset malmit siirtyvät seuraavaan vaiheeseen.

3.3 Liuotusprosessi

1. Malmien lastaus astiaan : Murskatut ja seulotut malmit lastataan liuotusastiaan.

2. Liuotusliuoksen valmistus : Köyhän nesteen astiassa valmistetaan emäksinen syanidiliuos liuotusaineeksi. Syanidiliuoksen pitoisuus säädetään yleensä tietylle alueelle, yleensä 0.05–0.1 %, joka määritetään kokeilujen avulla malmin ominaisuuksien mukaan. Tämä pitoisuus varmistaa tehokkaan kullan uuton ja minimoi ympäristövaikutukset.

3. Liuotusoperaatio : Valmis liuos pumpataan liuotusaltaaseen. Liuotusprosessin aikana liuotusliuos tunkeutuu hitaasti malmikerroksen läpi. Malmin kulta reagoi liuoksessa olevan syanidin kanssa hapen vaikutuksesta (yleensä astiaan johdetaan ilmaa). Pääasiallinen kemiallinen reaktioyhtälö on: \(4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH\). Tässä reaktiossa kulta muodostaa liukoisia kulta-syanidikomplekseja ja liukenee liuokseen. Liuotusaika on suhteellisen pitkä, yleensä useista päivistä useisiin viikkoihin riippuen tekijöistä, kuten malmin luonteesta, malmin hiukkaskoosta ja liuotusliuoksen pitoisuudesta. Liuotusprosessin aikana on tarpeen seurata säännöllisesti liuotusliuoksen pitoisuutta, liuoksen pH-arvoa ja liuoksen kultapitoisuutta sen varmistamiseksi, että liuotusreaktio etenee optimaalisissa olosuhteissa.

3.4 Kullan erottaminen - liuos (rikas - nestemäinen)

Kun liuotus saavuttaa tietyn ajan ja nesteen pitoisuus ja laatu täyttävät vaatimukset, ja nesteen havaitseminen osoittaa, että kultaa sisältävä liuos (rikas neste) poistetaan altaan pohjalta. Rikas neste sisältää liuenneita kulta-syanidikomplekseja ja se on käsiteltävä edelleen kullan talteen ottamiseksi.

3.5 Kullan talteenotto

1. Sinkkijauheen (levyn) syrjäytysmenetelmä : Yksi yleinen menetelmä kullan talteenottoon on sinkkijauheen (levyn) syrjäytysmenetelmä. Sinkillä on voimakkaampi pelkistävä ominaisuus kuin kullalla. Kun sinkkijauhetta tai sinkkilevyä lisätään rikkaaseen nesteeseen, tapahtuu syrjäytysreaktio. Kemiallinen reaktioyhtälö on: \(2Na[Au(CN)_2]+Zn = 2Au+Na_2[Zn(CN)_4]\). Kulta syrjäytyy kulta-syanidikompleksista sinkin avulla ja saostuu kiinteinä hiukkasina. Syrjäytysreaktion jälkeen kiinteän nesteen seos suodatetaan, jolloin saadaan kultaa sisältäviä kiinteitä aineita, jotka sitten käsitellään edelleen sulatusta varten.

2. Aktiivihiilen adsorptiomenetelmä : Toinen menetelmä on aktiivihiilen adsorptio . Aktiivihiilellä on suuri ominaispinta-ala ja voimakas adsorptiokyky. Rikas neste johdetaan aktiivihiilellä täytetyn kolonnin läpi . Liuoksessa olevat kulta-syanidikompleksit adsorboituvat aktiivihiilen pinnalle. Adsorption jälkeen aktiivihiili, johon on adsorboitunut kulta (latautunut hiili), erotetaan liuoksesta. Sitten latautunut hiili altistetaan desorptiokäsittelylle. Yleensä desorptioliuosta (kuten natriumhydroksidin ja natriumsyanidin seosta ) käytetään kullan desorbointiin aktiivihiilestä tietyssä lämpötilassa ja paineessa. Desorboitu kultaa sisältävä liuos elektrolysoidaan sitten kullan saamiseksi.

3.6 Rikastushiekan ja jätenesteiden käsittely

1. Rikastushiekan käsittely : Kullan talteenoton jälkeen jäljelle jäävä rikastushiekka sisältää edelleen tietyn määrän syanidia ja muita epäpuhtauksia. Ympäristönsuojeluvaatimusten täyttämiseksi rikastushiekka on käsiteltävä. Yksi yleinen menetelmä on lisätä rikastushiekkaan reagensseja, kuten natriummetabisulfiittia ja kuparisulfaattia, syanidin hajottamiseksi ja poistamiseksi. Käsittelyn jälkeen rikastushiekka voidaan varastoida tai käsitellä asianmukaisesti.

2. Jätteen nestemäinen käsittely : Prosessin aikana syntyvä jäteneste sisältää myös syanidia ja muita haitallisia aineita. Se on käsiteltävä prosesseilla, kuten kemiallisella saostuksella, ioninvaihdolla ja biologisella käsittelyllä, jotta haitallisten aineiden pitoisuus voidaan vähentää kansallisten päästönormien täyttämiseksi ennen sen päästämistä ympäristöön.

4. Päätelmä

Syanidointialtaassa tapahtuvalla liuotusmenetelmällä on ainutlaatuinen soveltamisalue kullankaivuuteollisuudessa, erityisesti hienorakeisten, matalapitoisten ja matalan läpäisevyyden omaavien kultamalmien osalta. Tiukkojen prosessivaiheiden avulla tämä menetelmä voi tehokkaasti erottaa kultaa malmeista. On kuitenkin huomattava, että prosessissa käytettävän syanidin vuoksi on toteutettava tiukat turvallisuus- ja ympäristönsuojelutoimenpiteet työntekijöiden turvallisuuden varmistamiseksi ja ympäristövaikutusten minimoimiseksi. Kaivosteknologian jatkuvan kehityksen myötä tämän prosessin odotetaan parantavan ja optimoivan kullan louhinnan tehokkuutta ja alentavan kustannuksia samalla, kun varmistetaan ympäristöystävällisyys.