Estrazione dell'oro mediante cianurazione: un'analisi approfondita del processo di cianurazione con agitazione

Nell'ambito dell'estrazione dell'oro, la cianurazione ha ricoperto un ruolo di primo piano per oltre un secolo. Fin dalla sua introduzione nel 1887 per l'estrazione di minerali d'oro e d'argento, questo metodo si è costantemente evoluto, rimanendo una delle tecniche più utilizzate grazie all'elevato tasso di recupero, all'adattabilità a diversi tipi di minerale e alla fattibilità per la produzione locale.

1. Comprensione della cianurazione nell'estrazione dell'oro

La cianurazione è un processo chimico che sfrutta la capacità di cianuro ioni cianuro per formare complessi solubili con l'oro. In presenza di ossigeno e acqua, gli ioni cianuro reagiscono con gli atomi d'oro. Questa reazione porta alla creazione di un composto solubile in cui l'oro si lega agli ioni cianuro, permettendo all'oro di dissolversi nella soluzione. Sebbene questo processo sia altamente efficace per l'estrazione dell'oro, comporta anche notevoli problemi ambientali e di sicurezza poiché il cianuro è una sostanza tossica.

2. Tipi di metodi di cianurazione

I metodi di cianurazione possono essere classificati in due categorie principali: cianurazione per agitazione e cianurazione per percolazione.

• Agitazione CianurazioneQuesto metodo viene utilizzato principalmente per il trattamento di concentrati d'oro per flottazione o in scenari di cianurazione di fanghi. Consiste nel mescolare energicamente la polpa del minerale con la soluzione di cianuro. In questo modo, si garantisce che le particelle aurifere presenti nel minerale entrino in contatto il più possibile con gli ioni cianuro, facilitando l'estrazione dell'oro.

• Percolazione Cianurazione: Adatta per minerali auriferi di bassa qualità, la cianurazione per percolazione funziona consentendo alla soluzione di cianuro di gocciolare attraverso un letto di minerale. Questo metodo consuma meno energia rispetto alla cianurazione per agitazione. Tuttavia, la sua applicazione è limitata ai minerali che presentano una buona permeabilità, consentendo alla soluzione di cianuro di fluire facilmente.

3. Processo di estrazione dell'oro mediante cianurazione mediante agitazione

L'agitazione Estrazione dell'oro mediante cianurazione Il processo comprende due sottoprocessi principali: il processo di cianurazione - sostituzione dello zinco e il processo di cianurazione non filtrata con fanghi di carbone.

3.1 Cianurazione - Processo di sostituzione dello zinco (metodi CCD e CCF)

• Preparazione delle materie prime per la lisciviazione: La fase iniziale consiste nel preparare il minerale per il processo di lisciviazione. Questo spesso include la frantumazione del minerale in pezzi più piccoli e la successiva macinazione fino a ottenere una consistenza fine. In alcuni casi, viene anche effettuato un pretrattamento per rendere più accessibili le particelle d'oro presenti nel minerale. L'obiettivo è creare una polpa con una granulometria ottimale, che favorisca una migliore interazione tra il minerale e la soluzione di cianuro.

• Agitazione Cianurazione Lisciviazione: La polpa di minerale preparata viene quindi trasferita in vasche di agitazione, dove viene aggiunta una soluzione di cianuro. Queste vasche sono dotate di agitatori che mantengono la polpa e la soluzione di cianuro ben miscelate. L'ossigeno viene introdotto nelle vasche, tramite aerazione o aggiungendo agenti ossidanti. Questo ossigeno contribuisce alla reazione chimica che dissolve l'oro nella soluzione di cianuro.

• Lavaggio controcorrente per separazione solido-liquido: Dopo il processo di lisciviazione, la sospensione risultante è composta da residui solidi e da una fase liquida nota come soluzione gravida, che contiene oro disciolto. Per separare questi due componenti, vengono utilizzati una serie di addensanti o filtri in un sistema di lavaggio in controcorrente. Metodi come la decantazione continua in controcorrente (CCD) o la filtrazione continua in controcorrente (CCF) vengono impiegati per recuperare la maggior quantità possibile di soluzione aurifera, riducendo al minimo la quantità di oro persa con i residui solidi.

• Purificazione del liquido di lisciviazione e deossidazione: La soluzione gravida ottenuta dalla fase di separazione solido-liquido può contenere impurità e ossigeno disciolto. Vengono implementate procedure di purificazione per rimuovere solidi sospesi e altri contaminanti che potrebbero compromettere il successivo processo di recupero dell'oro. La deossidazione è altrettanto importante perché l'ossigeno può causare la riossidazione del composto oro-cianuro, riducendo l'efficacia del successivo processo di sostituzione dello zinco.

• Sostituzione e decapaggio della polvere di zinco (seta): Alla soluzione gravida purificata e deossidata viene aggiunta polvere di zinco o seta di zinco. Lo zinco è più reattivo dell'oro, quindi sostituisce l'oro dal composto formatosi durante il processo di lisciviazione. Ciò si traduce nella formazione di un precipitato solido contenente oro e zinco, comunemente chiamato fango d'oro. Dopo la reazione di sostituzione, il fango d'oro viene in genere trattato con una soluzione acida per rimuovere l'eccesso di zinco e altre impurità.

• Fusione di lingotti: La fase finale del processo di cianurazione - sostituzione dello zinco consiste nel fondere il fango d'oro per produrre lingotti d'oro puro. Il fango d'oro viene fuso ad alte temperature in un forno e, attraverso una serie di fasi di raffinazione, le impurità rimanenti vengono rimosse, producendo lingotti d'oro ad alta purezza.

3.2 Processo di cianurazione non filtrata con fanghi di carbone (metodi CIP e CIL)

• Preparazione del materiale di lisciviazione: Simile al processo di cianurazione - sostituzione dello zinco, il primo passo è preparare il minerale per la lisciviazione. Ciò richiede la riduzione del minerale a una granulometria adeguata tramite operazioni di frantumazione e macinazione.

• Lisciviazione per agitazione e adsorbimento del carbonio controcorrente: Nel metodo Carbon-in-Pulp (CIP), il processo di lisciviazione con cianuro avviene inizialmente in una serie di vasche di agitazione. Una volta che l'oro si è disciolto nella soluzione, alla polpa viene aggiunto carbone attivo. Il carbone attivo ha una forte affinità per il composto oro-cianuro e adsorbe l'oro disciolto sulla sua superficie. Nel metodo Carbon-in-Leach (CIL), il carbone attivo viene aggiunto alla vasca di lisciviazione contemporaneamente alla soluzione di cianuro, in modo che i processi di lisciviazione e adsorbimento avvengano contemporaneamente. Sia nel CIP che nel CIL, viene mantenuto un flusso controcorrente di carbone e polpa per massimizzare la quantità di oro adsorbita dal carbone.

• Oro - Desorbimento del carbonio caricato: Dopo il processo di adsorbimento, il carbone caricato con oro deve essere separato dalla polpa. Quindi, l'oro viene rimosso dal carbone utilizzando una soluzione caustica calda di cianuro. Questa soluzione rompe il legame tra il composto oro-cianuro e il carbone, rilasciando l'oro nella soluzione.

• Elettrolisi per elettrovincita: La soluzione ricca di oro ottenuta dal processo di desorbimento viene sottoposta a elettroestrazione. Durante questo processo, una corrente elettrica viene fatta passare attraverso la soluzione. Questo fa sì che gli ioni d'oro presenti nella soluzione vengano ridotti e depositati su un catodo, formando un deposito solido d'oro che può essere ulteriormente raffinato.

• Fusione di lingotti: L'oro ottenuto tramite elettroestrazione è relativamente puro, ma può contenere ancora alcune impurità. La fusione viene eseguita per purificare ulteriormente l'oro e trasformarlo in lingotti della purezza desiderata.

• Rigenerazione del carbonio: Il carbone esausto, dopo il desorsorbimento dell'oro, può essere rigenerato e riutilizzato. Ciò comporta il trattamento ad alta temperatura del carbone per eliminare eventuali impurità adsorbite e ripristinare la sua capacità di adsorbire l'oro.

4. Confronto tra i processi CIP e CIL

• Durata del processo: Generalmente, il processo CIP richiede più tempo rispetto al CIL. Questo perché nel CIP la lisciviazione e l'adsorbimento sono operazioni separate. Nel CIL, poiché la lisciviazione e l'adsorbimento avvengono simultaneamente, l'intero processo può essere completato in tempi più rapidi. Tuttavia, il processo CIL richiede un controllo più complesso poiché entrambi i processi avvengono contemporaneamente.

• Gestione del carbonio e dei fanghi: Nel processo CIL, il volume di carbonio in circolazione è maggiore e la concentrazione di carbonio nel fango è inferiore rispetto al processo CIP. Di conseguenza, il volume di fango da trasportare per il trasferimento del carbonio nel processo CIL è solitamente diverse volte superiore a quello del processo CIP (circa quattro volte). Ciò ha un impatto sul dimensionamento delle apparecchiature e sul consumo energetico.

• Arretrati di metallo e grado di oro in soluzione: Nel processo CIP, una quantità significativa di metallo rimane nel sistema (accumulo di metallo), e questo metallo è distribuito in modo abbastanza uniforme tra il carbone attivo e la soluzione. Nel processo CIL, la maggior parte del metallo viene adsorbita sul carbone attivo. Inoltre, la concentrazione di oro nella soluzione nel processo CIL è maggiore rispetto al processo CIP. Questo perché nel processo CIL, mentre l'oro viene lisciviato, viene anche continuamente adsorbito, il che reintegra l'oro disciolto nella soluzione. Nel processo CIP, invece, si tratta di un processo di adsorbimento in un'unica fase con un reintegro limitato dell'oro disciolto.

5. Considerazioni ambientali e di sicurezza

Nonostante la sua efficienza, la cianurazione, in particolare quella con agitazione, presenta significativi rischi per l'ambiente e la sicurezza. Il cianuro è altamente tossico e qualsiasi perdita o manipolazione impropria può causare un grave inquinamento ambientale e rappresentare una minaccia per la salute umana. Per far fronte a questi rischi, le attività di estrazione dell'oro aderiscono a rigorosi protocolli di sicurezza. Questi includono lo stoccaggio e la manipolazione adeguati del cianuro, l'installazione di sistemi di contenimento per prevenire le perdite e il trattamento delle acque reflue contenenti cianuro. Inoltre, la ricerca in corso mira a sviluppare agenti di lisciviazione alternativi e meno tossici per sostituire il cianuro nell'estrazione dell'oro.

6. CONCLUSIONE

La cianurazione con agitazione svolge un ruolo fondamentale nell'industria mineraria aurifera moderna, consentendo un'estrazione ad alta velocità di oro da diversi tipi di minerale. I due principali sottoprocessi, la cianurazione con sostituzione dello zinco e la cianurazione non filtrata con fanghi di carbone, hanno ciascuno i propri vantaggi e vengono scelti in base a fattori quali le proprietà del minerale, la scala operativa e la redditività economica. Tuttavia, il settore deve continuare ad affrontare le sfide ambientali e di sicurezza associate all'uso del cianuro per garantire un futuro sostenibile all'estrazione dell'oro.