שיפור יעילות שטיפת ציאניד זהב: אסטרטגיות ותובנות

מבוא

זהב ציאניד תהליך שטיפה מהווה אבן יסוד בתעשיית כריית הזהב, הידועה ביעילותה בהפקת זהב מעפרות. על ידי מינוף תמיסות ציאניד, תהליך זה ממיס זהב, ומקל על הפקתו לאחר מכן. יישומו ארוך השנים והרקורד המוכח שלו הפכו אותו לבחירה מועדפת עבור פעולות כרייה רבות. עם זאת, בתעשייה המונעת על ידי יעילות וקיימות, שיפור מתמיד של תהליך שטיפה מציאניד הוא חיוני. פוסט בבלוג זה מתעמק בשיטות השונות לשיפור היעילות של... שטיפת ציאניד זהב, ובוחן הן אופטימיזציות מסורתיות והן טכניקות מתקדמות.

הבנת תהליך שטיפת ציאניד זהב

יסודות שטיפת ציאניד

בחילוץ ציאניד מזהב, יוני ציאניד (CN⁻) מגיבים עם זהב בנוכחות חמצן ויוצרים קומפלקסים מסיסים של זהב-ציאניד. ניתן לפשט את התגובה הכוללת כך:

4Au + 8NaCN + O₂+ 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂]+ 4NaOH

תגובה זו מתרחשת בשני שלבים עיקריים. ראשית, הזהב מתחמצן על ידי חמצן, ולאחר מכן הזהב המחומצן מגיב עם יוני ציאניד ליצירת קומפלקס מסיס. תהליך השטיפה יכול להתבצע בדרכים שונות, כגון במיכלים גדולים לשטיפה במיכלים מעורבבים (המשמשים לעפרות באיכות גבוהה או תרכיזים) או בערימות לשטיפה בערימות (מתאים לעפרות באיכות נמוכה).

פרמטרים מרכזיים המשפיעים על יעילות השטיפה

1. ריכוז ציאנידשמירה על ריכוז ציאניד אופטימלי היא קריטית. אם הריכוז נמוך מדי, המסת הזהב עלולה להיות חלקית. לעומת זאת, ריכוז גבוה לא רק מגדיל את עלות הציאניד אלא גם מהווה סיכונים סביבתיים. עבור רוב העפרות, ריכוז ציאניד בטווח של 0.05 - 0.1% נפוץ, אך זה יכול להשתנות בהתאם למאפייני העפרה.

2. זמינות חמצןחמצן הוא מגיב מפתח בתגובת הזהב-ציאניד. אספקת חמצן נאותה יכולה להאיץ משמעותית את קצב השטיפה. בתגובת שטיפה במיכלי ערבוב, ניתן להכניס אוויר או חמצן טהור למיכלי השטיפה. היחס בין ציאניד לחמצן (CN⁻/O₂) משפיע גם הוא על מנגנון התגובה. כאשר CN⁻/O₂ > 6, התגובה נשלטת בעיקר על ידי דיפוזיה של חמצן, בעוד שכאשר CN⁻/O₂ < 6, היא נשלטת על ידי דיפוזיה של ציאניד.

3. רמת pHלרמת החומציות (pH) של תמיסת השטיפה יש תפקיד חיוני. סביבה בסיסית גבוהה (בדרך כלל pH 10-11) נשמרת כדי למנוע הידרוליזה של ציאניד למימן ציאניד (HCN), גז רעיל ונדיף. לעיתים קרובות מוסיפים סיד (CaO) כדי להתאים ולשמור על רמת החומציות.

4. טֶמפֶּרָטוּרָההעלאת הטמפרטורה יכולה להגביר את קצב התגובה. עם זאת, בפועל, הטמפרטורה מוגבלת בדרך כלל לסביבות 25-40 מעלות צלזיוס. טמפרטורות גבוהות יותר עלולות להוביל לצריכה מוגברת של ציאניד עקב תגובות לוואי ואידוי.

אסטרטגיות לשיפור יעילות השטיפה

אופטימיזציה של פרמטרי תהליך

1. טחינה ובקרת גודל חלקיקיםהבטחת טחינה נכונה של העפרה היא בסיסית. גדלי חלקיקים עדינים יותר חושפים שטח פנים גדול יותר של המינרלים הנושאים זהב לתמיסת הציאניד, מה שמאפשר שטיפה מהירה ושלמה יותר. לדוגמה, במכרה זהב בדרום אפריקה, הפחתת גודל החלקיקים של העפרה מ-75 מיקרומטר ל-53 מיקרומטר הגדילה את קצב הפקת הזהב ב-8% בתהליך שטיפה של ציאניד.

2. ערבוב וערבולבערבול במיכל ערבוב, ערבוב יעיל מבטיח פיזור אחיד של חלקיקי העפרה, תמיסת הציאניד והחמצן במיכל. זה משפר את המגע בין המגיבים ומשפר את קצב השטיפה. מערכות ערבוב מתקדמות עם מנועים בעלי מהירות משתנה ניתנות להתאמה בהתאם לדרישות הספציפיות של העפרה ותנאי השטיפה.

3. אופטימיזציה של זמן שטיפהקביעת זמן השטיפה המתאים היא איזון. שטיפה ממושכת עשויה להגביר את הפקת הזהב אך גם מובילה לצריכה גבוהה יותר של ציאניד ולעלויות תפעול גבוהות יותר. באמצעות בדיקות מעבדה ומידול תהליכים, ניתן לקבוע את זמן השטיפה האופטימלי עבור סוגי עפרות שונים. עבור עפרות מסוימות בעלות איכות גבוהה, זמן שטיפה של 24-48 שעות עשוי להספיק, בעוד שעבור עפרות מורכבות יותר, ניתן להאריכו ל-72 שעות או יותר.

שימוש בתוספים ובמקדמי מזון

1. סוכנים מחמצניםהוספת חומרים מחמצנים כגון מי חמצן (H₂O₂), נתרן חמצני (Na₂O₂) או סידן חמצני (CaO₂) יכולה לשפר את שטיפת הזהב. מחמצנים אלה מגבירים את תכולת החמצן המומס בתרחיף ומאיצים את חמצון הזהב. לדוגמה, במחקר על עפרת זהב עמידה באוסטרליה, הוספת H₂O₂ בריכוז של 2 ק"ג/טון עפרה הגדילה את קצב שטיפת הזהב מ-70% ל-85% באותו זמן שטיפת זהב.

2. מלחי מתכות כבדותמלחי מתכות כבדות מסוימות, כמו מלחי עופרת (למשל, Pb(NO₃)₂), יכולים לשמש כמקדמי תהליך שטיפת הציאניד. הם יוצרים תאים גלווניים מקומיים עם זהב, מה שמאיץ את המסת הזהב. במפעל ציאניד קנדי, הוספת Pb(NO₃)₂ סייעה לשמור על ריכוז חמצן מומס טוב במעגל הציאניד והתגברה על ההשפעות השליליות של מינרלים גופרתיים על ציאנידציה.

3. סוכנים מורכביםניתן להשתמש בחומרי קומפלקס כגון חומצה אתילן-דיאמין-טטרא-אצטית (EDTA) כדי ליצור כלאט עם זיהומים בעפרה, כגון יוני נחושת, אבץ וברזל. זה מפחית את התחרות של זיהומים אלה עם זהב על יוני ציאניד, ומשפר את הזהב. יעילות שטיפה.

טכנולוגיות שטיפה מתקדמות

1. שטיפה מועשרת בחמצןשיטה זו, הידועה גם כתהליך חמצון CIG (פחמן בזהב), כרוכה במילויי חמצן טהור לתוך מיכל השטיפה במקום באוויר דחוס. תכולת החמצן המומס המוגברת בתרחיף מאיצה משמעותית את מהירות השטיפה. שטיפה מועשרת בחמצן יכולה להפחית את זמן השטיפה עד 50% בהשוואה לשיטות שטיפה מסורתיות באוויר ולשפר את קצב שטיפה של זהב ב-10-20%.

2. שטיפת לחץשטיפת ציאניד בלחץ מתבצעת בכלי לחץ. הגברת הלחץ משפרת את מסיסות החמצן והציאניד בתמיסה ומאיצה את קצב התגובה. בלחץ של 2×10⁵ Pa, קצב המסת הזהב יכול להיות פי 10-20 מזה שבלחץ רגיל. טכנולוגיה זו יעילה במיוחד עבור עפרות זהב עקשנות.

3. שטיפה בסיוע אולטרסאונדגלי אולטרסאונד יכולים להיווצר במהלך תהליך השטיפה. אנרגיית האולטרסאונד יוצרת בועות קוויטציה בשלב הנוזלי, אשר קורסות ויוצרות סביבות מיקרו בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה. זה עוזר לנקות את פני השטח של חלקיקי הזהב, לפרק את שכבת הדיפוזיה סביב החלקיקים ולקדם את חדירת תמיסת הציאניד לעפרה, ובכך לשפר את יעילות השטיפה.

ניטור ובקרה של תהליכים

1. מנתחים מקווניםהטמעת מנתחים מקוונים לפרמטרים כגון ריכוז ציאניד, תכולת חמצן, pH וריכוז זהב בתשטיפי המים מאפשרת ניטור בזמן אמת של תהליך השטיפה. לדוגמה, מנתח ציאניד מקוון יכול לזהות שינויים בריכוז הציאניד תוך שניות, מה שמאפשר למפעילים להתאים את קצב הוספת הציאניד במהירות.

2. מערכות בקרה אוטומטיותניתן להשתמש במערכות בקרה אוטומטיות כדי לווסת משתני תהליך על סמך נתונים ממנתחים מקוונים. לדוגמה, ניתן להתאים אוטומטית את הוספת הציאניד, סיד וחומרי חמצון בהתאם לערכים שנקבעו מראש של ריכוז ציאניד ו-pH. זה מפחית טעויות אנוש ומבטיח פעולה יציבה ויעילה של תהליך השטיפה.

סיכום

שיפור יעילות שטיפת ציאניד זהב היא משימה רב-גונית הכוללת אופטימיזציה של פרמטרי תהליך מסורתיים, שימוש בתוספים ובמקדמי תהליכים, אימוץ טכנולוגיות שטיפה מתקדמות, ויישום מערכות ניטור ובקרה יעילות של תהליכים. על ידי יישום אסטרטגיות אלו, פעולות כרייה יכולות לשפר את שיעורי הפקת הזהב, להפחית את צריכת הציאניד ולשפר את הקיימות הכלכלית והסביבתית הכוללת. ככל שתעשיית כריית הזהב ממשיכה להתפתח, מחקר וחדשנות מתמשכים בטכנולוגיית שטיפת ציאניד יהיו חיוניים כדי לעמוד באתגרי מורכבות העפרות ותקנות סביבתיות.