Reagen untuk Menghambat Pelindian Tembaga dalam Sianidasi Bijih Emas yang Mengandung Tembaga

Pengantar

Sianidasi merupakan metode yang banyak digunakan dan efektif untuk ekstraksi emas dari bijih yang mengandung emas, terutama pada bijih emas yang mengandung tembaga. Metode ini didasarkan pada kemampuan ion sianidas untuk membentuk kompleks stabil dengan emas, yang memungkinkan pembubaran emas dari matriks bijih. Reaksi kimia mendasar dalam proses sianidasi untuk emas adalah 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Proses ini telah menjadi landasan industri pertambangan emas selama lebih dari satu abad karena efisiensinya yang relatif tinggi dan teknologi yang dipahami dengan baik.

Namun, ketika berhadapan dengan bijih emas yang mengandung tembaga, keberadaan mineral tembagas menimbulkan tantangan yang signifikan. Mineral tembaga umum yang terkait dengan emas, seperti kalkopirit (CuFeS2), kalkosit (Cu2S), malachite (Cu2(OH)2CO3), dan azurite (Cu3(OH)2(CO3)2), cukup reaktif dalam larutan sianida. Misalnya, dalam media yang mengandung sianida, kalkosit dapat bereaksi sebagai berikut: Cu2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)2]+Na2S. Reaksi-reaksi ini menyebabkan konsumsi sianida dalam jumlah besar. Konsumsi sianida yang berlebihan tidak hanya meningkatkan biaya produksi tetapi juga memiliki implikasi lingkungan karena toksisitas sianida.

Selain itu, pelarutan tembaga dapat mengganggu proses selanjutnya pemulihan emasTingginya kadar tembaga dalam larutan sianida dapat mengurangi efisiensi pembentukan kompleks emas-sianida, sehingga menurunkan efisiensi pembentukan kompleks emas-sianida. tingkat pelindianHal ini karena tembaga bersaing dengan emas untuk mendapatkan ion sianida dan oksigen dalam larutan, sehingga mengganggu keseimbangan kimia yang dibutuhkan untuk pelarutan emas yang efisien. Dalam beberapa kasus, keberadaan tembaga juga dapat menyebabkan masalah dalam proses hilir seperti sementasi seng atau karbon dalam pulp (CIP) untuk pemulihan emas, yang menyebabkan tingkat pemulihan emas yang lebih rendah dan kualitas produk yang buruk.

Oleh karena itu, menemukan reagen yang efektif untuk menghambat pelindian tembaga selama sianidasi bijih emas yang mengandung tembaga sangatlah penting. Reagen tersebut dapat membantu mengoptimalkan proses sianidasi, mengurangi konsumsi sianida, dan meningkatkan efisiensi keseluruhan ekstraksi emas, menjadikan operasi penambangan lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Pada bagian berikut, kami akan mengeksplorasi berbagai reagen yang telah dipelajari dan digunakan untuk tujuan ini.

Karakteristik Pelindian Tembaga dalam Larutan Sianida

Dalam larutan sianida, mineral tembaga yang terkait dengan emas menunjukkan perilaku pelindian yang berbeda. Mineral tembaga primer umum seperti kalkopirit (CuFeS2) dan kalkosit (Cu2S), bersama dengan malachite (Cu2(OH)2CO3), azurite (Cu3(OH)2(CO3)2), bornite (Cu5FeS4), cuprite (Cu2O), dan tembaga asli, relatif mudah larut.

Mineral tembaga ini dapat dilarutkan pada suhu kamar (25°C). Laju pelindian tembaga sangat bervariasi, berkisar antara 5 - 10% hingga lebih dari 90%. Misalnya, malachite dan azurite, yang merupakan mineral tembaga-karbonat, cukup reaktif dalam larutan sianida. Reaksi kimia malachite dengan sianida dapat dinyatakan sebagai Cu2(OH)2CO3+4NaCN + H2O = 2Na[Cu(CN)2]+Na2CO3 + 2NaOH. Hal ini menunjukkan bahwa di bawah aksi sianida, tembaga dalam malachite dapat larut secara efektif.

Ketika berhadapan dengan konsentrat emas tembaga tinggi, proses pelindian selama sianidasi memiliki beberapa gejala "klinis". Konsumsi sianida menjadi sangat tinggi. Umumnya, untuk mineral tembaga yang berbeda, pelarutan 1 gram tembaga memerlukan konsumsi 2.3 - 3.4 gram Sodium sianidaPada saat yang sama, pelarutan tembaga juga menghabiskan oksigen dalam larutan. Misalnya, dalam proses pelindian kalkosit, terjadi reaksi 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, yang tidak hanya menghabiskan sejumlah besar sianida tetapi juga sejumlah besar oksigen.

Selain itu, efek pelindian menjadi relatif buruk. Kadar tembaga yang tinggi dalam larutan sianida dapat mengurangi efisiensi pembentukan kompleks emas-sianida. Tembaga bersaing dengan emas untuk mendapatkan ion sianida dan oksigen dalam larutan. Akibatnya, keseimbangan kimia yang diperlukan untuk pelarutan emas yang efisien terganggu. Hal ini menyebabkan penurunan laju pelindian emas dan juga dapat menyebabkan masalah dalam proses pemulihan emas berikutnya seperti sementasi seng atau karbon dalam pulp (CIP), yang pada akhirnya menghasilkan laju pemulihan emas yang lebih rendah dan kualitas produk yang berkurang.

Reagen Umum untuk Menghambat Pelindian Tembaga

garam timbal

Garam timbal sering digunakan sebagai reagen untuk menghambat pelindian tembaga dalam sianidasi bijih emas yang mengandung tembaga. Garam timbal yang umum digunakan meliputi timbal nitrat (Pb(NO3)2), timbal asetat (C4H6O4Pb3H2O), dan timbal oksida (PbO).

Ambil contoh timbal asetat. Penelitian telah menunjukkan bahwa menambahkan timbal asetat sebelum pencucian sianida dapat secara efektif menghambat pencucian tembaga, meningkatkan pencucian emas dan perak, dan mengurangi konsumsi Natrium SianidaUntuk konsentrat emas tertentu dengan kandungan tembaga 4.92%, bila 150 g/t timbal asetat ditambahkan langsung sebelum pelindian, dalam kondisi kehalusan penggilingan -0.037 mm ukuran partikel yang mencakup 95%, waktu pelindian 48 jam, konsentrasi natrium sianida 0.5%, pH 12, dan konsentrasi pulp 40%, kadar emas dalam residu pelindian dapat dikurangi hingga 1.20 g/t, laju pelindian emas mencapai 97.55%, laju pemulihan perak 60.28%, dan konsumsi natrium sianida 14.37 kg/t. Hal ini dengan jelas menunjukkan efek positif timbal asetat dalam proses ini.

Mekanisme penghambatan garam timbal mungkin terkait dengan pembentukan senyawa yang tidak larut. Misalnya, timbal dapat bereaksi dengan zat yang mengandung sulfur dalam bijih untuk membentuk timbal sulfida yang tidak larut. Reaksi ini mengurangi jumlah zat yang mengandung sulfur yang dapat bereaksi dengan mineral tembaga, sehingga menghambat pelarutan mineral tembaga. Selain itu, garam timbal juga dapat memengaruhi sifat permukaan mineral tembaga, sehingga mengurangi reaktivitasnya dalam larutan sianida.

Agen Chelating (misalnya, Asam Sitrat)

Agen khelasi, seperti asam sitrat, juga dapat berperan dalam menghambat pelindian tembaga selama sianidasi. Agen bantuan pelindian jenis khelasi seperti asam sitrat bekerja melalui mekanisme yang unik. Asam sitrat mengandung gugus karboksil dan hidroksil, yang dapat berkhelasi dengan ion berbahaya seperti Cu^{2+}, Zn^{2+}, Fe^{2+}, dan Fe^{3+} dalam pulp untuk membentuk khelasi yang stabil.

Misalnya, gugus karboksil dalam asam sitrat dapat berkoordinasi dengan ion logam melalui elektron bebas pasangan atom oksigen, membentuk struktur seperti cincin. Dengan mengkelat ion logam ini, asam sitrat dapat menghilangkan dampak negatifnya pada proses pelindian sianidasi, seperti mengurangi konsumsi oksigen dalam larutan. Selain itu, asam sitrat dapat menghambat pelarutan mineral gangue seperti mineral yang mengandung kalsium dan magnesium. Ia dapat berinteraksi dengan permukaan mineral gangue ini, mengubah muatan permukaan dan sifat hidrofilik-hidrofobiknya, sehingga lebih sulit larut dalam larutan sianida. Penghambatan mineral gangue ini juga dapat meningkatkan "oksigen aktif efektif" dalam pulp. Ketika mineral gangue cenderung tidak larut, mereka mengonsumsi lebih sedikit oksigen, dan lebih banyak oksigen tersedia untuk sianidasi emas, yang bermanfaat bagi pelindian emas. Secara umum, penambahan asam sitrat dapat membantu menciptakan lingkungan kimia yang lebih menguntungkan untuk sianidasi emas, mengurangi gangguan ion logam lain dan meningkatkan efisiensi ekstraksi emas.

Lainnya (Pendahuluan Singkat)

Selain reagen yang disebutkan di atas, mengendalikan konsentrasi ion sianida juga dapat menjadi cara yang efektif untuk melemahkan pelarutan tembaga. Ketika konsentrasi ion sianida dikendalikan dengan baik dalam kisaran tertentu, laju reaksi mineral tembaga dengan sianida dapat dikurangi. Misalnya, untuk beberapa bijih emas dengan kandungan mineral tembaga yang mudah larut relatif tinggi, dengan menjaga konsentrasi ion CN^ bebas pada tingkat yang relatif rendah (seperti 0.05% - 0.10%), laju pelarutan mineral tembaga dapat diperlambat secara signifikan, sementara laju pelarutan mineral emas masih relatif tinggi, sehingga sianida terutama bekerja pada pelarutan mineral emas.

Metode lain adalah dengan menggunakan sistem amonia - sianida. Dalam sistem amonia - sianida, amonia dapat membentuk kompleks dengan ion tembaga, yang dapat menghambat pelindian tembaga sampai batas tertentu. Namun, karena volatilitas amonia yang tinggi, sulit untuk mempertahankan konsentrasi yang stabil dalam proses produksi industri, yang membatasi aplikasi industri skala besarnya. Meskipun metode ini memiliki keuntungan dalam mengurangi pelindian tembaga, tantangan dalam operasi praktis dan efektivitas biaya perlu ditangani lebih lanjut.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Efek Reagen

Efektivitas reagen yang digunakan untuk menghambat pelindian tembaga selama sianidasi bijih emas yang mengandung tembaga dipengaruhi oleh beberapa faktor, yang sangat penting untuk dipahami guna mengoptimalkan proses sianidasi.

Properti Bijih

1. Jenis Mineral Tembaga

1. Berbagai mineral tembaga memiliki reaktivitas yang berbeda dalam larutan sianida. Misalnya, mineral tembaga-karbonat seperti malachite (Cu2(OH)2CO3) dan azurite (Cu3(OH)2(CO3)2) relatif lebih reaktif dibandingkan dengan beberapa mineral tembaga sulfida primer seperti kalkopirit (CuFeS2). Malachite mudah bereaksi dengan sianida menurut reaksi Cu2(OH)2CO3+4NaCN + H2O = 2Na[Cu(CN)2]+Na2CO3 + 2NaOH. Reaktivitas yang tinggi ini berarti bahwa ketika menggunakan reagen untuk menghambat pelindian tembaga, dosis yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk bijih yang kaya akan mineral tembaga reaktif tersebut.

2. Sebaliknya, kalkopirit memiliki struktur yang lebih kompleks dan memerlukan lebih banyak energi serta kondisi reaksi khusus agar larut dalam larutan sianida. Namun, dalam kondisi tertentu, kalkopirit masih dapat berkontribusi terhadap konsumsi sianida yang signifikan. Memahami jenis mineral tembaga yang dominan dalam bijih merupakan langkah pertama dalam menentukan reagen yang tepat dan dosisnya.

2. Kandungan Mineral Tembaga

1. Semakin tinggi kandungan mineral tembaga dalam bijih, semakin besar potensi terjadinya pelindian tembaga dan konsumsi sianida yang sesuai. Misalnya, dalam bijih yang mengandung emas dengan kandungan tembaga 5%, jumlah sianida yang dikonsumsi oleh reaksi pelindian tembaga akan jauh lebih tinggi daripada dalam bijih dengan kandungan tembaga 1%. Akibatnya, reagen yang diperlukan untuk menghambat pelindian tembaga harus disesuaikan secara proporsional. Bijih dengan kandungan tembaga yang lebih tinggi mungkin memerlukan lebih banyak garam timbal atau agen khelasi untuk secara efektif menekan pelarutan tembaga. Penelitian telah menunjukkan bahwa untuk setiap peningkatan 1% dalam kandungan tembaga yang mudah larut dalam bijih, konsumsi inhibitor berbasis garam timbal mungkin perlu ditingkatkan sebesar 10 - 20 g/t untuk mempertahankan tingkat penghambatan pelindian tembaga yang sama.

Kondisi Proses

1. Konsentrasi Sianida

1. Konsentrasi sianida dalam larutan memainkan peran ganda dalam pelindian tembaga dan efektivitas inhibitor. Ketika konsentrasi sianida rendah, laju reaksi pelindian tembaga berkurang. Misalnya, jika konsentrasi sianida bebas (CN^-) dipertahankan pada 0.05% - 0.10%, laju pelarutan mineral tembaga dapat diperlambat secara signifikan. Namun, jika konsentrasi sianida terlalu rendah, laju pelindian emas juga dapat terpengaruh secara negatif.

2. Saat menggunakan reagen seperti garam timbal, konsentrasi sianida yang optimal untuk efektivitasnya dapat bervariasi. Dalam beberapa kasus, konsentrasi sianida yang sedikit lebih tinggi (sekitar 0.15% - 0.20%) mungkin diperlukan untuk memastikan bahwa penghambat garam timbal dapat membentuk senyawa yang tidak larut dengan zat yang mengandung sulfur dalam bijih, yang secara efektif menghambat pelindian tembaga. Namun, jika konsentrasi sianida terlalu tinggi, hal itu dapat mempercepat pelarutan mineral tembaga meskipun terdapat penghambat.

2. Nilai pH

1. pH larutan sianida sangat penting untuk pelindian tembaga dan aksi inhibitor. Secara umum, proses sianidasi dilakukan dalam media alkali, biasanya dengan pH dalam kisaran 10 - 11. Pada kisaran pH ini, stabilitas ion sianida dipertahankan, dan hidrolisis sianida diminimalkan.

2. Untuk agen khelasi seperti asam sitrat, pH larutan memengaruhi kemampuan khelasinya. Asam sitrat mengandung gugus karboksil dan hidroksil yang berkhelasi dengan ion logam. Dalam media alkali, disosiasi gugus fungsional ini didorong, sehingga meningkatkan kemampuan khelasinya dengan ion tembaga. Namun, jika pH terlalu tinggi (di atas 12), hal itu dapat menyebabkan reaksi samping yang dapat mengurangi efektivitas agen khelasi. Misalnya, dalam larutan yang sangat alkali, beberapa kompleks khelasi logam dapat rusak, sehingga melepaskan ion tembaga yang terkhelasi kembali ke dalam larutan.

3. Waktu Pencucian

1. Waktu pelindian dapat memengaruhi tingkat pelindian tembaga dan kinerja inhibitor. Seiring bertambahnya waktu pelindian, lebih banyak tembaga yang dapat larut jika tidak dihambat secara efektif. Misalnya, dalam proses pelindian jangka pendek (kurang dari 12 jam), jumlah tembaga yang dilindi mungkin relatif kecil, dan inhibitor dapat lebih mudah mengendalikan laju pelindian tembaga. Namun, jika waktu pelindian diperpanjang hingga 48 jam atau lebih, efek kumulatif reaksi pelindian tembaga dapat menjadi lebih signifikan.

2. Dalam kasus penghambat timbal-garam, waktu pelindian yang lebih lama mungkin memerlukan dosis awal penghambat yang lebih tinggi. Hal ini karena seiring waktu, senyawa tak larut yang mengandung timbal yang terbentuk dapat secara bertahap dikonsumsi atau efektivitasnya dapat menurun karena keberadaan zat reaktif yang terus-menerus dalam larutan sianida. Jadi, waktu pelindian perlu dipertimbangkan secara cermat saat menentukan jumlah dan jenis reagen yang akan digunakan untuk penghambatan pelindian tembaga.

Studi Kasus dan Aplikasi Praktis

Kasus 1: Aplikasi Garam Timbal di Tambang Emas di Afrika Selatan

Tambang emas di Afrika Selatan sedang memproses bijih emas yang mengandung tembaga dengan kandungan tembaga sekitar 3%. Sebelum menggunakan garam timbal sebagai inhibitor, proses sianidasi menghadapi beberapa tantangan. Konsumsi sianida sangat tinggi, mencapai hingga 15 kg/t bijih, dan tingkat pelindian emas hanya sekitar 80%. Kandungan tembaga yang tinggi dalam bijih menyebabkan pelarutan tembaga yang signifikan selama sianidasi, yang tidak hanya menghabiskan sejumlah besar sianida tetapi juga mengganggu proses pelindian emas.

Setelah menambahkan timbal nitrat (Pb(NO3)2) dengan dosis 200 g/t bijih, perubahan yang signifikan diamati. Konsumsi sianida berkurang menjadi 8 kg/t bijih, penurunan sekitar 47%. Tingkat pelindian emas meningkat menjadi 90%. Manfaat ekonominya signifikan. Dengan mempertimbangkan harga sianida dan nilai emas tambahan yang diperoleh, tambang menghemat sekitar $50 per ton bijih yang diproses. Dari perspektif lingkungan, berkurangnya konsumsi sianida berarti berkurangnya risiko lingkungan yang terkait dengan kebocoran dan pembuangan sianida. Jumlah limbah yang mengandung sianida juga berkurang, yang bermanfaat bagi lingkungan ekologi setempat.

Kasus 2: Aplikasi Agen Chelating (Asam Sitrat) di Tambang Emas di Australia

Di tambang emas Australia, bijih mengandung sejumlah besar mineral tembaga, terutama kalkopirit dan beberapa mineral tembaga-karbonat. Proses sianidasi awal tanpa menggunakan agen khelasi memiliki laju pelindian emas sebesar 75% dan laju pelindian tembaga sebesar 30%. Laju pelindian tembaga yang tinggi menyebabkan konsumsi sianida yang tinggi, sekitar 12 kg/t bijih.

Ketika asam sitrat ditambahkan ke proses sianidasi dengan dosis 1 kg/t bijih, situasinya membaik. Laju pelindian tembaga berkurang hingga 10%, dan laju pelindian emas meningkat hingga 85%. Konsumsi sianida berkurang hingga 6 kg/t bijih. Secara ekonomi, biaya penambahan asam sitrat relatif rendah dibandingkan dengan penghematan konsumsi sianida dan peningkatan perolehan emas. Tambang tersebut memperkirakan dapat meningkatkan laba tahunannya sekitar $300,000. Secara lingkungan, pelindian tembaga yang berkurang berarti lebih sedikit air limbah yang mengandung tembaga, yang lebih mudah diolah dan berdampak lebih kecil pada sumber daya air di daerah sekitarnya.

Kasus 3: Aplikasi Inhibitor Baru (MZY) di Tambang Emas Cina

Tambang emas di Tiongkok menangani bijih emas yang mengandung tembaga tahan api. Proses sianidasi tradisional memiliki laju pelindian emas hanya 70% dan laju pelindian tembaga yang tinggi, yang menyebabkan konsumsi sianida dalam jumlah besar. Setelah menambahkan inhibitor baru MZY pada dosis tertentu, bersama dengan kondisi proses yang dioptimalkan termasuk penambahan 18 kg/t kapur dan 1.2 kg/t natrium sianida, laju pelindian emas mencapai 83% - 84%, dan laju pelindian tembaga berkurang menjadi 4% - 5%.

Proses baru ini tidak hanya meningkatkan efisiensi pelindian emas tetapi juga secara signifikan mengurangi konsumsi sianida. Manfaat ekonominya ada dua: peningkatan perolehan emas menambah nilai produksi, dan pengurangan konsumsi sianida menghemat biaya. Dalam hal perlindungan lingkungan, konsumsi sianida yang lebih rendah dan lebih sedikit limbah yang mengandung tembaga mengurangi beban lingkungan, sehingga operasi penambangan menjadi lebih berkelanjutan. Studi kasus ini dengan jelas menunjukkan nilai praktis penggunaan reagen untuk menghambat pelindian tembaga dalam sianidasi bijih emas yang mengandung tembaga, baik dalam hal manfaat ekonomi maupun perlindungan lingkungan.

Kesimpulan

Dalam proses sianidasi bijih emas yang mengandung tembaga, pelindian tembaga tidak hanya menyebabkan konsumsi sianida yang tinggi tetapi juga berdampak negatif pada laju pelindian emas dan proses pemulihan emas berikutnya. Oleh karena itu, penggunaan reagen untuk menghambat pelindian tembaga sangat penting.

Garam timbal, seperti timbal nitrat, timbal asetat, dan timbal oksida, dapat secara efektif menghambat pelindian tembaga dengan membentuk senyawa yang tidak larut dengan zat yang mengandung sulfur dalam bijih atau mengubah sifat permukaan mineral tembaga. Agen khelasi seperti asam sitrat dapat mengkelat dengan ion tembaga dan ion logam berbahaya lainnya, sehingga mengurangi dampak negatifnya pada proses sianidasi. Selain itu, mengendalikan konsentrasi sianida dan menggunakan sistem amonia - sianida juga dapat berperan dalam melemahkan pelarutan tembaga sampai batas tertentu.

Efektivitas reagen ini dipengaruhi oleh berbagai faktor. Sifat bijih, termasuk jenis dan kandungan mineral tembaga, menentukan reaktivitas tembaga dalam bijih dan dengan demikian memengaruhi jumlah reagen yang dibutuhkan. Kondisi proses seperti konsentrasi sianida, nilai pH, dan waktu pelindian juga memiliki dampak signifikan pada kinerja reagen. Misalnya, konsentrasi sianida dan nilai pH yang tepat dapat memastikan stabilitas larutan sianida dan efektivitas reagen, sedangkan waktu pelindian dapat memengaruhi efek kumulatif reaksi pelindian tembaga.

Melalui studi kasus, kami telah melihat nilai aplikasi praktis dari reagen ini. Di Afrika Selatan, penggunaan timbal nitrat di tambang emas mengurangi konsumsi sianida dan meningkatkan laju pelindian emas, sehingga mendatangkan manfaat ekonomi dan keuntungan lingkungan yang signifikan. Di Australia, penambahan asam sitrat di tambang emas secara efektif mengurangi pelindian tembaga dan konsumsi sianida sekaligus meningkatkan laju pelindian emas, yang bermanfaat bagi aspek ekonomi dan lingkungan. Di tambang emas Cina, penggunaan inhibitor baru MZY, bersama dengan kondisi proses yang dioptimalkan, meningkatkan efisiensi pelindian emas dan mengurangi laju pelindian tembaga, sehingga mencapai hasil ekonomi dan lingkungan yang baik.

Secara umum, ketika menangani sianidasi bijih emas yang mengandung tembaga, perlu mempertimbangkan secara komprehensif karakteristik bijih dan persyaratan proses, serta memilih reagen dan kondisi operasi yang tepat. Penelitian di masa mendatang dapat difokuskan pada eksplorasi lebih lanjut reagen yang lebih efisien dan ramah lingkungan, serta mengoptimalkan kombinasi reagen dan parameter proses untuk mencapai proses ekstraksi emas yang lebih efisien, ekonomis, dan berkelanjutan bagi lingkungan.