הסבר על צריכת נתרן ציאניד בהפקת זהב

בתהליך הפקת זהב מתרכובות ציאניד, סודיום ציאניד נצרך בכמה דרכים. נתרן ציאניד הוא הנפוץ ביותר חומר שטיפה בחילוץ זהב, ובאופן תיאורטי, רק 0.5 גרם של סודיום ציאניד נדרש כדי להוציא גרם אחד של זהב. עם זאת, ברוב מפעלי ציאנידציה של זהב, צריכת הציאניד בפועל גבוהה משמעותית, ולעתים קרובות עולה על החישובים התאורטיים פי 1 עד 50.

הגורמים העיקריים התורמים לצריכה הגבוהה של ציאניד ב תהליך ציאנידציה של זהב כוללות:

1. צריכת ציאניד בתהליך המסת זהב

צמחי ציאניד משתמשים סודיום ציאניד להמיס זהב מעפרה על מנת להפיק זהב מהתשטיפים. התגובות הכימיות הכרוכות בכך הן כדלקמן:

• [2Au+4NaCN+O2+2H2O→2Na[Au(CN)2]+2NaOH+H2O2]

• [ 2Au+4NaCN+H2O2→2Na[Au(CN)2]+2NaOH]

מתגובות אלקטרוכימיות, ידוע כי המסת גרם אחד של זהב דורשת צריכה של 1 גרם של נתרן ציאניד.

2. צריכת ציאניד בתגובות עם מתכות בסיסיות קשורות

(1) חלק מעפרות הזהב מכילות מינרלים נלווים כגון פיריט, מגנטיט, כלקופיריט, מינרלים סולפטיים, הידרוקסידים ותחמוצות. במהלך שלב הריסוק נוצרת אבקת ברזל, אשר מגיבה באיטיות עם נתרן ציאניד, ומגדילה צריכת ציאנידהתגובות הן כדלקמן:

• [FeS2+NaCN→FeS+NaCNS]

• [Fe(OH)2+2NaCN→Fe(CN)2+2NaOH]

• [ Fe+6NaCN+2H2O→Na4Fe(CN)6+2NaOH+H2↑]

• [S+NaCN→NaCNS]

(2) אם עפרת הזהב מכילה סוגים שונים של מינרלים של נחושת, הם גם יגיבו עם נתרן ציאניד ליצירת קומפלקסים של ציאניד נחושת, תוך צריכת ציאניד בתהליך. התגובות הן כדלקמן:

• [ 2CuSO4+4NaCN→Cu2(CN)2+2Na2SO4+(CN)2↑]

• [ 2Cu2S+4NaCN+2H2O+O2→Cu2(CN)2+Cu2(CNS)2+4NaOH]

בשל הריאקטיביות החזקה של נתרן ציאניד עם מינרלים רבים של נחושת, בדרך כלל נדרשים 2.3 עד 3.4 גרם של ציאניד כדי להמיס גרם אחד של נחושת.

(3) אם עפרת הזהב המקורית מכילה ספלריט או סמית'סוניט, הם יגיבו גם עם נתרן ציאניד ליצירת ציאניד אבץ וקרבונטים. התגובות הן כדלקמן:

• [ZnS+4NaCN→Na2[Zn(CN)4]+Na2S]

• [ ZnCO3+4NaCN→Na2Zn(CN)4+Na2CO3]

(4) אם עפרת הזהב מכילה ארסנופיריט, כספית, סלניום, טלוריום וכו', הם יגיבו גם עם נתרן ציאניד. כאשר גוף העפרה מכיל סלעים פחמניים, במיוחד כאלה העשירים בפחמן אורגני, ספיגת הציאניד מתחזקת, מה שמקשה על שטיפת הציאניד של הזהב.

3. הידרוליזה של ציאנידים

בתמיסה, ציאנידים עוברים דרגות שונות של הידרוליזה בהתאם ל-pH, כאשר כמות המימן ציאניד המיוצרת קשורה לאלקליות של התמיסה. ניתן לייצג את התגובה באופן הבא:

• [NaCN + H2O → NaOH + HCN↑]

• [CN⁻ + 2H2O → HCOO⁻ + NH3]

לאחר הידרוליזה, חלק מהציאניד מייצר מימן ציאניד, בעוד שחלק אחר עובר הידרוליזה חמצונית, ומייצר בהדרגה חומצה פורמית ואמוניה. ב-100°C, CN⁻ מאבד 50%, וב-130°C, הוא מאבד 85%.

בתהליך הציאנידציה בכריית זהב, מימן ציאניד הוא גז רעיל ביותר. אם לא מנוהל כראוי, הוא עלול להוביל לשימוש מוגבר ב-NaCN, להעלות את עלויות הייצור ולגרום לזיהום סביבתי, וכן להוות סיכונים בריאותיים למפעילים. כמות ה-HCN המיוצרת משתנה בהתאם ל-pH של התמיסה: ב-pH 10.5, מיוצרים רק 6.1% של מימן ציאניד; ב-pH 10 הוא עולה ל-17%; ב-pH 9.5 הוא מגיע ל-39.2%; וב-pH 9.0 הוא 67.1%. לכן, במפעלי CIP (פחמן בעיסה) של זהב, ה-pH מותאם בדרך כלל ל-11 ל-12 כדי לשלוט בהידרוליזה של ציאנידים.

4. חמצון ציאניד (CN-) על ידי חמצן מומס (O2)

כדי לשפר את קצב המסת הזהב, גם CN- וגם O2 חייבים להיות מעורבים בתגובה. בטמפרטורת החדר ובלחץ החדר, המסיסות המקסימלית של חמצן היא 8.2 מ"ג/ליטר. הוספת חומר חמצון חזק יכולה להגביר את ריכוז החמצן בתמיסה, ולהאיץ משמעותית את תהליך השטיפה. עם זאת, יש לאזן את היחס בין חמצן לציאניד; אחרת, קצב השטיפה עלול לרדת. חמצן מומס מגיב עם ציאניד ליצירת ציאנאט, שהוא יציב בתמיסות בסיסיות. עם זאת, ב-pH נמוך מ-7, הוא עובר הידרוליזה ליצירת אמוניה וביקרבונט. משוואות התגובה הן כדלקמן:

• [1/2 O2 + CN– → (CNO)–]

• [(CNO)⁻ + 2 H₂O → HCO₃⁻ + NH₃]

לכן, תגובה זו עלולה להוביל לצריכת ציאניד במהלך תהליכי השטיפה או האלקטרוליזה.

5. ספיחה של ציאניד על ידי חרסית

במהלך תהליך הציאנידציה, גופרתי הברזל בעפרה מייצר ברזל הידרוקסיד, בעוד שהסיליקטים בעפרה יוצרים סיליקה קולואידלית בתווך בסיסי. לשני החומרים הללו יש יכולת מסוימת לספוג ציאניד, מה שמוביל לאובדן ציאניד יחד עם שאריות השטיפה.

6. צריכת ציאניד על ידי חומרים אחרים

(1) כאשר מערבבים את התרחיף וממלאים אותו באוויר, ייכלל CO2 בתמיסה. CO2 יגיב גם עם ציאניד.

• [2NaCN+CO2+H2O→Na2CO3+2HCN↑]

(2) מינרלים גופריתיים כמו פיריט בעפרה המקורית מגיבים עם חמצן מומס (O2) בעיסת העפרה, והסולפיטים והסולפטים שנוצרים כתוצאה מכך יגיבו גם הם עם ציאניד.

• [FeS+2O2→FeSO4]

• [FeSO4+6NaCN→Na4Fe(CN)6+Na2SO4]

ניתן להוסיף כמות קטנה של CaO או Ca(OH)2 לפני השטיפה כדי לנטרל את החומצה ולמנוע את התרחשות התגובה הנ"ל.

לסיכום

להלן 6 היבטים של צריכת ציאניד בתהליך ציאנידציה של זהב. בנוסף לציאניד הנדרש להמסה תקינה של זהב, ישנם גורמים רבים שאינם חיוניים, כגון תגובה עם מינרלים קשורים אחרים, הידרוליזה עצמית וכו'. 

אם יש לכם שאלות לגבי התוכן הנ"ל, או שאתם רוצים לדעת, אתם מוזמנים לפנות לשירות הלקוחות המקוון או לשלוח הודעה, ניצור אתכם קשר בהקדם האפשרי!