Ekstrakcija zlata cijanidacijom: Dubinski uvid u proces cijanidacije agitacijom

U području ekstrakcije zlata, cijanidacija zauzima istaknuto mjesto već više od stoljeća. Od svog početka 1887. godine za ekstrakciju ruda zlata i srebra, ova se metoda kontinuirano razvijala, ostajući jedna od najčešće korištenih tehnika zbog visoke stope iskorištenja, prilagodljivosti različitim vrstama rude i izvedivosti za lokalnu proizvodnju.

1. Razumijevanje cijanidacije u ekstrakciji zlata

Cijanidacija je kemijski proces koji iskorištava sposobnost cijanidnih iona da tvore topljive komplekse sa zlatom. U prisutnosti kisika i vode, cijanidni ioni reagiraju s atomima zlata. Ova reakcija rezultira stvaranjem topljivog spoja gdje se zlato veže s cijanidnim ionima, omogućujući zlatu da se otopi u otopini. Iako je ovaj proces vrlo učinkovit za ekstrakciju zlata, on također donosi značajne ekološke i sigurnosne probleme jer je cijanid otrovna tvar.

2. Vrste metoda cijanidacije

Metode cijanidacije mogu se grubo podijeliti u dvije glavne kategorije: cijanidacija miješanjem i cijanidacija perkolacijom.

• Cijanizacija miješanjem : Ova se metoda prvenstveno koristi za obradu flotacijskih koncentrata zlata ili u scenarijima cijanidacije isključivo muljem. Uključuje snažno miješanje pulpe rude s otopinom cijanida. Na taj se način osigurava da čestice koje sadrže zlato u rudi dođu u maksimalni kontakt s cijanidnim ionima, što olakšava ekstrakciju zlata.

• Perkolacijska cijanidacija : Pogodna za rude zlata niske kvalitete, perkolacijska cijanidacija funkcionira tako da omogućuje otopini cijanida da curi kroz sloj rude. Ova metoda troši manje energije u usporedbi s cijanidacijom miješanjem. Međutim, njezina primjena ograničena je na rude koje imaju dobru propusnost, što omogućuje otopini cijanida da lako teče.

3. Postupak ekstrakcije zlata cijanidacijom i miješanjem

Proces ekstrakcije zlata cijanidacijom obuhvaća dva glavna podprocesa: proces cijanidacije - zamjene cinka i proces cijanidacije s nefiltriranom ugljičnom suspenzijom.

3.1 Cijanizacija - postupak zamjene cinka (CCD i CCF metode)

• Priprema sirovine za ispiranje : Početni korak uključuje pripremu rude za proces ispiranja. To često uključuje drobljenje rude na manje komade, a zatim mljevenje do fine konzistencije. U nekim slučajevima provodi se i prethodna obrada kako bi čestice zlata unutar rude bile pristupačnije. Cilj je stvoriti pulpu s optimalnom veličinom čestica, što potiče bolju interakciju između rude i otopine cijanida.

• Miješanjem Cijanidacija Ispiranje : Pripremljena pulpa rude se zatim prenosi u spremnike za miješanje, gdje se dodaje otopina cijanida. Ovi spremnici su opremljeni miješalicama koje dobro izmješavaju pulpu i otopinu cijanida. Kisik se uvodi u spremnike, bilo prozračivanjem ili dodavanjem oksidacijskih sredstava. Ovaj kisik pomaže u pokretanju kemijske reakcije koja otapa zlato u otopini cijanida.

• Protustrujno pranje za odvajanje krutih i tekućih tvari : Nakon procesa ispiranja, dobivena suspenzija sastoji se od krutih ostataka i tekuće faze poznate kao pregnantna otopina, koja sadrži otopljeno zlato. Za odvajanje ove dvije komponente koristi se niz zgušnjivača ili filtera u postavci za protustrujno pranje. Metode poput kontinuirane protustrujne dekantacije (CCD) ili kontinuirane protustrujne filtracije (CCF) koriste se za dobivanje što veće količine otopine koja sadrži zlato, a istovremeno minimiziraju količinu zlata izgubljenog s krutim ostacima.

• Pročišćavanje tekućine za ispiranje i deoksidacija : Otopina dobivena korakom odvajanja krute tvari od tekućine može sadržavati nečistoće i otopljeni kisik. Postupci pročišćavanja provode se kako bi se uklonile suspendirane tvari i drugi onečišćujući tvari koje bi mogle poremetiti naknadni proces izdvajanja zlata. Deoksidacija je jednako važna jer kisik može uzrokovati ponovnu oksidaciju spoja zlato-cijanid, smanjujući učinkovitost postupka zamjene cinka koji slijedi.

• Zamjena i kiseljenje cinkovog praha (svile) : Cinkov prah ili cinkova svila dodaju se pročišćenoj i deoksidiranoj sirovoj otopini. Cink je reaktivniji od zlata, pa istiskuje zlato iz spoja nastalog tijekom procesa ispiranja. To rezultira stvaranjem čvrstog taloga koji sadrži zlato i cink, obično nazvanog zlatni mulj. Nakon reakcije zamjene, zlatni mulj se obično tretira kiselom otopinom kako bi se uklonio višak cinka i drugih nečistoća.

• Taljenje ingota : Završna faza procesa cijanidacije - zamjene cinka je taljenje zlatnog mulja za proizvodnju čistih zlatnih ingota. Zlatni mulj se topi na visokim temperaturama u peći, a kroz niz koraka rafiniranja uklanjaju se preostale nečistoće, što daje zlatne ingote visoke čistoće.

3.2 Postupak cijanidacije ugljika bez filtracije (CIP i CIL metode)

• Priprema materijala za ispiranje : Slično procesu cijanidacije - zamjene cinka, prvi zadatak je pripremiti rudu za ispiranje. To zahtijeva smanjenje rude na odgovarajuću veličinu čestica postupcima drobljenja i mljevenja.

• Ispiranje miješanjem i protustrujna adsorpcija ugljika : Kod metode ugljik u pulpi (CIP), proces ispiranja cijanida prvo se odvija u nizu spremnika za miješanje. Nakon što se zlato otopi u otopini, aktivni ugljen se dodaje u pulpu. Aktivni ugljen ima snažan afinitet prema spoju zlato-cijanid i adsorbira otopljeno zlato na svoju površinu. Kod metode ugljik u ispiranju (CIL), aktivni ugljen se dodaje u spremnik za ispiranje istovremeno s otopinom cijanida, tako da se procesi ispiranja i adsorpcije odvijaju istovremeno. I u CIP-u i u CIL-u, održava se protustrujni tok ugljika i pulpe kako bi se maksimizirala količina zlata adsorbiranog ugljenom.

• Desorpcija ugljika opterećenog zlatom : Nakon procesa adsorpcije, ugljik opterećen zlatom potrebno je odvojiti od pulpe. Zatim se zlato uklanja iz ugljika pomoću vruće otopine kaustičnog cijanida. Ova otopina prekida vezu između spoja zlata i cijanida i ugljika, oslobađajući zlato natrag u otopinu.

• Elektroliza : Otopina bogata zlatom dobivena procesom desorpcije podvrgava se elektrolizi. Tijekom ovog procesa, kroz otopinu se provodi električna struja. To uzrokuje redukciju i taloženje iona zlata u otopini na katodi, stvarajući čvrsti sloj zlata koji se može dalje rafinirati.

• Taljenje ingota : Zlato dobiveno elektrolitičkom proizvodnjom relativno je čisto, ali još uvijek može sadržavati neke nečistoće. Taljenje se provodi kako bi se zlato dodatno pročistilo i lilo u ingote željene čistoće.

• Regeneracija ugljika : Istrošeni ugljik, nakon što je zlato desorbirano, može se regenerirati i ponovno upotrijebiti. To uključuje podvrgavanje ugljika visokotemperaturnoj obradi kako bi se uklonile sve adsorbirane nečistoće i vratila mu se sposobnost adsorpcije zlata.

4. Usporedba CIP i CIL procesa

• Trajanje procesa : Općenito, CIP proces traje dulje u usporedbi s CIL-om. To je zato što su u CIP-u ispiranje i adsorpcija odvojene operacije. U CIL-u, budući da se ispiranje i adsorpcija događaju istovremeno, cijeli se proces može dovršiti u kraćem vremenu. Međutim, CIL proces zahtijeva složeniju kontrolu jer se oba procesa odvijaju istovremeno.

• Upravljanje ugljikom i suspenzijom : U CIL procesu postoji veći volumen ugljika u cirkulaciji, a koncentracija ugljika u suspenziji je niža nego u CIP-u. Kao rezultat toga, volumen suspenzije koji se mora transportirati za prijenos ugljika u CIL-u obično je nekoliko puta veći od CIP-a (oko četiri puta). To utječe na dimenzioniranje opreme i potrošnju energije.

• Zaostatak metala i količina zlata u otopini : U CIP procesu, u sustavu ostaje značajna količina metala (zaostatak metala), a taj je metal prilično ravnomjerno raspoređen između aktivnog ugljena i otopine. U CIL-u se većina metala adsorbira na aktivni ugljen. Osim toga, koncentracija zlata u otopini u CIL procesu je veća nego u CIP-u. To je zato što se u CIL-u, kako se zlato ispire, ono također kontinuirano adsorbira, što nadopunjuje otopljeno zlato u otopini. S druge strane, u CIP-u se radi o jednostepenom procesu adsorpcije s ograničenim nadopunjavanjem otopljenog zlata.

5. Razmatranja zaštite okoliša i sigurnosti

Unatoč svojoj učinkovitosti, cijanidacija, posebno cijanidacija uz miješanje, predstavlja značajne rizike za okoliš i sigurnost. Cijanid je vrlo toksičan, a svako curenje ili nepravilno rukovanje može dovesti do ozbiljnog onečišćenja okoliša i predstavljati prijetnju ljudskom zdravlju. Kako bi se riješili ovi rizici, rudarski radovi u rudarstvu zlata pridržavaju se strogih sigurnosnih protokola. To uključuje pravilno skladištenje i rukovanje cijanidom, ugradnju sustava za sprječavanje curenja i obradu otpadnih voda koje sadrže cijanid. Štoviše, tekuća istraživanja imaju za cilj razvoj alternativnih, manje toksičnih sredstava za ispiranje koja bi zamijenila cijanid u ekstrakciji zlata.

6. Zaključak

Cijanizacija miješanjem igra vitalnu ulogu u modernoj industriji rudarstva zlata, omogućujući visokobrzinsku ekstrakciju zlata iz različitih vrsta rude. Dva glavna podprocesa, cijanidacija - zamjena cinka i nefiltrirana cijanidacijska ugljična suspenzija, imaju svoje prednosti i odabiru se na temelju čimbenika kao što su svojstva rude, opseg poslovanja i ekonomska isplativost. Međutim, industrija se mora nastaviti baviti ekološkim i sigurnosnim izazovima povezanim s upotrebom cijanida kako bi se osigurala održiva budućnost ekstrakcije zlata.