Syanidointikullan uuttaminen: Syvällinen katsaus sekoitussyanidointiprosessiin

Kullan louhinnan alalla syanidointi on ollut merkittävässä asemassa yli vuosisadan ajan. Menetelmän käyttöönotto vuodesta 1887 lähtien kulta- ja hopeamalmien louhinnassa on jatkuvasti kehittynyt, ja se on edelleen yksi laajimmin käytetyistä tekniikoista korkean talteenottoasteen, sopeutumiskyvyn erilaisiin malmityyppeihin ja paikallisen tuotannon soveltuvuuden ansiosta.

1. Syanidoitumisen ymmärtäminen kullan uutossa

Syanidointi on kemiallinen prosessi, joka hyödyntää syanidi -ionien kykyä muodostaa liukoisia komplekseja kullan kanssa. Hapen ja veden läsnä ollessa syanidi-ionit reagoivat kulta-atomien kanssa. Tämä reaktio johtaa liukoisen yhdisteen muodostumiseen, jossa kulta sitoutuu syanidi-ioneihin, jolloin kulta liukenee liuokseen. Vaikka tämä prosessi on erittäin tehokas kullan uuttamiseksi, se tuo mukanaan myös merkittäviä ympäristö- ja turvallisuusongelmia, koska syanidi on myrkyllinen aine.

2. Syanidointimenetelmien tyypit

Syanidointimenetelmät voidaan karkeasti jakaa kahteen pääluokkaan: sekoitussyanidointi ja perkolaatiosyanidointi.

• Sekoitussyanidointi : Tätä menetelmää käytetään ensisijaisesti vaahdotuskultarikasteiden käsittelyyn tai kokonaan lietemäisiin syanidointiskenaarioihin. Siinä malmimassa sekoitetaan voimakkaasti syanidiliuokseen. Näin varmistetaan, että malmin kultaa sisältävät hiukkaset joutuvat mahdollisimman paljon kosketuksiin syanidi-ionien kanssa, mikä helpottaa kullan uuttamista.

• Perkolaatiosyanidointi : Perkolaatiosyanidointi sopii matalapitoisille kultamalmeille, ja se toimii antamalla syanidiliuoksen valua malmikerroksen läpi. Tämä menetelmä kuluttaa vähemmän energiaa verrattuna sekoitussyanidointiin. Sen käyttö rajoittuu kuitenkin malmeihin, joilla on hyvä läpäisevyys, jolloin syanidiliuos pääsee virtaamaan helposti läpi.

3. Sekoitussyanidointi kullan uuttoprosessi

Sekoitussyanidointiin perustuva kullan uuttoprosessi käsittää kaksi pääasiallista osaprosessia: syanidointi-sinkin korvausprosessin ja suodattamattoman syanidointi- hiililieteprosessin.

3.1 Syanidointi - sinkin korvausprosessi (CCD- ja CCF-menetelmät)

• Liuotusraaka-aineen valmistelu : Ensimmäinen vaihe on malmin valmistelu liuotusprosessia varten. Tämä sisältää usein malmin murskaamisen pienemmiksi paloiksi ja jauhamisen hienoksi. Joissakin tapauksissa suoritetaan myös esikäsittely, jotta malmin kultahiukkaset olisivat helpommin saatavilla. Tavoitteena on luoda optimaalisen hiukkaskoon omaava massa, joka edistää malmin ja syanidiliuoksen välistä parempaa vuorovaikutusta.

• Sekoitus Syanidointi Liuotus : Valmisteltu malmimassa siirretään sitten sekoitussäiliöihin, joihin lisätään syanidiliuosta. Nämä säiliöt on varustettu sekoittimilla, jotka pitävät massan ja syanidiliuoksen hyvin sekoittuneina. Säiliöihin johdetaan happea joko ilmastamalla tai lisäämällä hapettavia aineita. Tämä happi auttaa käynnistämään kemiallisen reaktion, joka liuottaa kullan syanidiliuokseen.

• Vastavirtapesu kiinteän aineen ja nesteen erotukseen : Liuotusprosessin jälkeen syntyvä liete koostuu kiinteistä jäännöksistä ja nestemäisestä faasista, joka tunnetaan nimellä tiine liuos, joka sisältää liuennutta kultaa. Näiden kahden komponentin erottamiseksi käytetään vastavirtapesulaitteistossa sarjaa sakeuttajia tai suodattimia. Menetelmiä, kuten jatkuvaa vastavirtadekantointia (CCD) tai jatkuvaa vastavirtasuodatusta (CCF), käytetään mahdollisimman suuren määrän kultapitoisen liuoksen talteen ottamiseksi ja samalla kiinteiden jäänteiden mukana menevän kullan määrän minimoimiseksi.

• Liuotusnesteen puhdistus ja hapetuksen poisto : Kiinteän aineen ja nesteen erotusvaiheesta saatu liuos voi sisältää epäpuhtauksia ja liuennutta happea. Puhdistusmenetelmiä käytetään suspendoituneiden kiinteiden aineiden ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi, jotka voivat häiritä myöhempää kullan talteenottoprosessia. Hapetuksen poisto on yhtä tärkeää, koska happi voi aiheuttaa kulta-syanidiyhdisteen uudelleenhapettumisen, mikä heikentää sitä seuraavan sinkin korvausprosessin tehokkuutta.

• Sinkkijauheen (silkin) korvaaminen ja peittaus : Sinkkijauhetta tai sinkkisilkkiä lisätään puhdistettuun ja deoksidoituun tiineeseen liuokseen. Sinkki on reaktiivisempaa kuin kulta, joten se syrjäyttää kullan liuotusprosessin aikana muodostuneesta yhdisteestä. Tämä johtaa kiinteän saostuman muodostumiseen, joka sisältää kultaa ja sinkkiä, jota yleisesti kutsutaan kultamudaksi. Korvausreaktion jälkeen kultamutaa käsitellään tyypillisesti happoliuoksella ylimääräisen sinkin ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi.

• Sulatusharkot : Syanidoinnissa ja sinkin korvaamisessa prosessissa viimeinen vaihe on kultalietteen sulattaminen puhtaiden kultaharkkojen tuottamiseksi. Kultaliete sulatetaan korkeissa lämpötiloissa uunissa, ja useiden puhdistusvaiheiden avulla jäljelle jääneet epäpuhtaudet poistetaan, jolloin saadaan erittäin puhtaita kultaharkkoja.

3.2 Suodattamaton syanidointihiililieteprosessi (CIP- ja CIL-menetelmät)

• Liuotusmateriaalin valmistus : Samoin kuin syanidointi-sinkkikorvausprosessissa, ensimmäinen tehtävä on malmin valmistelu liuotusta varten. Tämä edellyttää malmin hienontamista sopivaan hiukkaskokoon murskaamalla ja jauhamalla.

• Sekoitusliuotus ja vastavirtaan perustuva hiilen adsorptio : Hiili sellussa (CIP) -menetelmässä syanidiliuotusprosessi tapahtuu ensin sarjassa sekoitussäiliöitä. Kun kulta on liuennut liuokseen, massaan lisätään aktiivihiiltä . Aktiivihiilellä on voimakas affiniteetti kulta-syanidiyhdisteeseen ja se adsorboi liuenneen kullan pintaansa. Hiili sellussa (CIL) -menetelmässä aktiivihiili lisätään liuotussäiliöön samanaikaisesti syanidiliuoksen kanssa, joten liuotus- ja adsorptioprosessit tapahtuvat samanaikaisesti. Sekä CIP- että CIL-menetelmässä ylläpidetään hiilen ja massan vastavirtausta, jotta hiileen adsorboiman kullan määrä olisi mahdollisimman suuri.

• Kullalla täytetty hiilen desorptio : Adsorptioprosessin jälkeen kullalla täytetty hiili on erotettava massasta. Sitten kulta poistetaan hiilestä kuumalla syanidi-emäksisellä liuoksella. Tämä liuos katkaisee kulta-syanidiyhdisteen ja hiilen välisen sidoksen, jolloin kulta vapautuu takaisin liuokseen.

• Elektrolyysielektrolyysi : Desorptioprosessissa saatu kultarikas liuos käy läpi elektrolyysin. Prosessin aikana liuoksen läpi johdetaan sähkövirta. Tämä aiheuttaa liuoksessa olevien kultaionien pelkistymisen ja kerrostumisen katodille, jolloin muodostuu kiinteä kultakerros, jota voidaan edelleen jalostaa.

• Sulatusharkot : Elektrolyyttisestä rikastuksesta saatu kulta on suhteellisen puhdasta, mutta se voi silti sisältää joitakin epäpuhtauksia. Sulatus suoritetaan kullan puhdistamiseksi edelleen ja valamiseksi halutun puhtauden omaaviksi harkoiksi.

• Hiilen regenerointi : Käytetty hiili voidaan kullan desorboinnin jälkeen regeneroida ja käyttää uudelleen. Tämä tarkoittaa hiilen käsittelyä korkeassa lämpötilassa, jotta kaikki adsorboituneet epäpuhtaudet poistetaan ja sen kyky adsorboida kultaa palautetaan.

4. CIP- ja CIL-prosessien vertailu

• Prosessin kesto : Yleensä CIP-prosessi kestää kokonaisuudessaan kauemmin kuin CIL. Tämä johtuu siitä, että CIP:ssä liuotus ja adsorptio ovat erillisiä toimintoja. CIL:ssä liuotus ja adsorptio tapahtuvat samanaikaisesti, joten koko prosessi voidaan suorittaa lyhyemmässä ajassa. CIL-prosessi vaatii kuitenkin monimutkaisempaa ohjausta, koska molemmat prosessit tapahtuvat samanaikaisesti.

• Hiilen ja lietteen hallinta : CIL-prosessissa kierrossa on suurempi määrä hiiltä ja lietteen hiilipitoisuus on pienempi kuin CIP-prosessissa. Tämän seurauksena CIL-prosessissa hiilensiirtoon kuljetettavan lietteen tilavuus on yleensä useita kertoja CIP-prosessiin verrattuna (noin neljä kertaa). Tällä on vaikutusta laitteiden mitoitukseen ja energiankulutukseen.

• Metallin kasauma ja kullan pitoisuus liuoksessa : CIP-prosessissa järjestelmään jää merkittävä määrä metallia (metallin kasauma), ja tämä metalli jakautuu melko tasaisesti aktiivihiilen ja liuoksen kesken. CIL-prosessissa suurin osa metallista adsorboituu aktiivihiileen. Lisäksi kullan pitoisuus liuoksessa on CIL-prosessissa korkeampi kuin CIP-prosessissa. Tämä johtuu siitä, että CIL-prosessissa kultaa liuotetaan jatkuvasti, kun sitä liuotetaan, mikä täydentää liuenneen kullan määrää liuoksessa. CIP-prosessissa taas on kyse yksivaiheisesta adsorptioprosessista, jossa liuenneen kullan määrä täydentyy rajoitetusti.

5. Ympäristö- ja turvallisuusnäkökohdat

Tehokkuudestaan ​​huolimatta syanidointi, erityisesti sekoitussyanidointi, aiheuttaa merkittäviä ympäristö- ja turvallisuusriskejä. Syanidi on erittäin myrkyllistä, ja kaikki vuodot tai virheellinen käsittely voivat johtaa vakavaan ympäristön saastumiseen ja olla uhka ihmisten terveydelle. Näiden riskien torjumiseksi kullankaivuutoiminnassa noudatetaan tiukkoja turvallisuusprotokollia. Näihin kuuluvat syanidin asianmukainen varastointi ja käsittely, vuotojen estämiseen tarkoitettujen suojajärjestelmien asentaminen ja syanidia sisältävien jätevesien käsittely. Lisäksi meneillään oleva tutkimus pyrkii kehittämään vaihtoehtoisia, vähemmän myrkyllisiä liuotusaineita syanidin korvaamiseksi kullan louhinnassa.

6. Päätelmä

Sekoitussyanidointi on elintärkeää nykyaikaisessa kullankaivuuteollisuudessa, sillä se mahdollistaa kullan nopean louhinnan erilaisista malmityypeistä. Kahdella pääasiallisella aliprosessilla, syanidoinnilla ja sinkin korvaamisella sekä suodattamattomalla syanidointihiililietteellä, on kullakin omat etunsa, ja ne valitaan sellaisten tekijöiden perusteella kuin malmin ominaisuudet, toiminnan laajuus ja taloudellinen kannattavuus. Alan on kuitenkin jatkettava syanidin käyttöön liittyvien ympäristö- ja turvallisuushaasteiden ratkaisemista varmistaakseen kullankaivun kestävän tulevaisuuden.