השפעת הדו-קיום של נתרן ציאניד ונתרן כלורי על שטיפה

1. מבוא

בתחום המטלורגיה, במיוחד בחילוץ מתכות יקרות כמו זהב וכסף, ה... ציאנידתהליך שטיפה לתפקיד מרכזי. נתרן ציאניד (NaCN) נמצא בשימוש נרחב משום שהוא יכול להמיס זהב וכסף באופן סלקטיבי מעפרות. עם זאת, בגופי עפרות רבים, חומרים שונים מתקיימים יחד, ו נתרן כלורי (NaCl) הוא אחד המלחים הנלווים הנפוצים. הבנת ההשפעה של קיום משותף של (NaCN) ו-(NaCl) על תהליך השטיפה היא קריטית לייעול יעילות המיצוי, הפחתת עלויות ומזעור השפעות סביבתיות. מאמר זה שואף לבחון נושא זה באופן מקיף.

2. תפקידו של נתרן ציאניד בדליפה

2.1 מנגנון תגובה כימית

במהלך תהליך שטיפת הציאניד, יוני ציאניד ממלאים תפקיד מפתח ביצירת קומפלקסים מסיסים עם אטומי זהב וכסף. חמצן חיוני גם הוא, שכן הוא פועל כחומר חמצון, המקל על חמצון הזהב והכסף ומקדם את התמוססותם בתמיסת הציאניד. אינטראקציה כימית זו מאפשרת את הפקת המתכות היקרות הללו מהעפרה.

2.2 גורמים המשפיעים על יעילות נתרן ציאניד בשטיפה

• ריכוז נתרן ציאניד: הריכוז של סודיום ציאניד משפיע באופן משמעותי על קצב הדליפה. תיאורטית, כמות ספציפית של סודיום ציאניד נדרש להמסת כמות מסוימת של זהב על סמך תגובות אלקטרוכימיות. עם זאת, בפועל, הצריכה בפועל של סודיום ציאניד לרוב גבוה בהרבה מהכמות התאורטית. בתהליכים כמו פחמן בעיסה (CIP) ופחמן בהשטפה (CIL), ריכוז נתרן ציאניד נשמר בדרך כלל בטווח מסוים. עבור עפרות מורכבות יותר או כאלה עם רמות טוהר גבוהות, ייתכן שיהיה צורך להגדיל את הריכוז בהתאם.

• רמת pHנתרן ציאניד עובר הידרוליזה בתמיסה, ויוצר חומצה הידרוקציאנית, גז רעיל ביותר. מידת ההידרוליזה תלויה ב-pH של התמיסה. כדי למזער את אובדן הציאניד באמצעות הידרוליזה ולהבטיח את יציבות תמיסת הציאניד, ה-pH נשמר בדרך כלל בטווח בסיסי מסוים במפעלי CIP לזהב. סביבת pH זו משפיעה גם על ריכוז נתרן ציאניד אופטימלי לשטיפת זהב יעילה.

• ריכוז חמצן מומסחמצן הוא הכרחי להמסת זהב וכסף בתמיסת ציאניד. התגובה דורשת גם יוני ציאניד וגם חמצן. המסיסות המקסימלית של חמצן בטמפרטורת החדר ובלחץ החדר מוגבלת. אם ריכוז החמצן המומס בתרחיף נמוך מדי, הדבר עלול להגביל את קצב ההמסה של זהב וכסף. במקרים כאלה, ניתן להשתמש בשיטות כמו הזרקת אוויר לתרחיף או הוספת מי חמצן כדי להגביר את ריכוז החמצן. היחס בין חמצן לציאניד הוא קריטי; חוסר איזון עלול להוביל לירידה בקצב השטיפה.

3. השפעת נתרן כלורי על תהליך השטיפה

3.1 השפעות על הסביבה הכימית

• מקדם חוזק ופעילות יונייםכאשר נתרן כלורי נמצא בתמיסת השטיפה, הוא מגביר את חוזק היונים של התמיסה. על פי תיאוריות רלוונטיות, עלייה בחוזק היוני יכולה להשפיע על מקדמי הפעילות של היונים בתמיסה. במערכת שטיפה של ציאניד, שינוי זה במקדמי הפעילות יכול להשפיע על שיווי המשקל הכימי של התגובות הקשורות להמסת זהב וכסף. לדוגמה, הוא עשוי לשנות את הריכוז האפקטיבי של יוני ציאניד הזמינים לתגובה עם זהב, ובכך להשפיע על קצב השטיפה.

• תחרות על אתרים ריאקטיבייםיוני כלוריד יכולים להתחרות ביוני ציאניד על אתרים ריאקטיביים על פני חלקיקי העפרה. במצבים מסוימים, אם ריכוז יוני הכלוריד גבוה מספיק, הם עלולים להיספג על פני חלקיקי הזהב או הכסף, ולמנוע מיוני ציאניד להגיע ובכך להפחית את יעילות השטיפה. עם זאת, בנסיבות מסוימות, נוכחותם של יוני כלוריד יכולה גם היא להיות בעלת השפעה חיובית. לדוגמה, בעפרות מסוימות המכילות מינרלי נחושת, יוני כלוריד יכולים ליצור קומפלקסים עם נחושת, להפחית את צריכת הציאניד על ידי נחושת ולשפר באופן פוטנציאלי את השטיפה של זהב וכסף.

3.2 השפעה על שטיפת מתכות נלוות

• נחושת - המכילה עפרותבעפרות בעלות תכולת נחושת גבוהה, מינרלי נחושת מגיבים בחוזקה עם נתרן ציאניד, וצורכים כמות משמעותית של ציאניד. נוכחות של נתרן כלורי יכולה להשפיע על תגובה זו. יוני כלוריד יכולים ליצור קומפלקסים עם נחושת, וקומפלקסים אלה עשויים להיות בעלי יציבות שונה בהשוואה לקומפלקסים של נחושת-ציאניד. אם יצירה של קומפלקסים של נחושת-כלוריד היא מועילה, הדבר יכול להפחית את כמות הציאניד הנצרכת על ידי הנחושת, ולהשאיר יותר ציאניד זמין לשטיפת זהב וכסף.

• מתכות אחרותנתרן כלורי יכול גם לתקשר עם מתכות אחרות הקיימות בעפרה, כגון אבץ, עופרת וברזל. לדוגמה, יוני כלוריד יכולים לשפר את המסיסות של חלק מתרכובות האבץ והעופרת, דבר שעשוי בתורו להשפיע על התנהגותן במהלך תהליך השטיפה ועל השפעתן על שטיפת הציאניד של זהב וכסף. במקרה של ברזל, נוכחותם של יוני כלוריד יכולה להשפיע על היווצרותם ויציבותם של משקעים או קומפלקסים המכילים ברזל, אשר עשויים לקדם או לעכב את תהליך השטיפה בהתאם לתנאים הספציפיים.

4. ההשפעות המשולבות של נתרן ציאניד ונתרן כלורי על דליפה

4.1 השפעות סינרגטיות או אנטגוניסטיות

• אפקטים סינרגטייםבמקרים מסוימים, קיום משותף של נתרן ציאניד ונתרן כלורי יכול להיות בעל השפעה מיטיבה, או סינרגטית, על תהליך השטיפה. לדוגמה, בעפרות זהב עקשנות מסוימות, הוספת כמות מתאימה של נתרן כלורי יכולה לשפר את חדירות מבנה העפרה, ולאפשר ליוני ציאניד לחדור ביתר קלות ולהגיב עם חלקיקי זהב. זה יכול להוביל לעלייה בקצב שטיפת הזהב. בנוסף, כפי שצוין קודם לכן, בעפרות עם מינרלים מנחושת, היווצרות קומפלקסים של נחושת-כלוריד על ידי נתרן כלורי יכולה להפחית את צריכת הציאניד על ידי נחושת, דבר המועיל לשטיפת ציאניד של זהב וכסף, ומראה אפקט סינרגטי.

• אפקטים אנטגוניסטייםעם זאת, ישנם גם מצבים בהם לנתרן ציאניד ולנתרן כלורי יש השפעות מנוגדות, או אנטגוניסטיות. ריכוזים גבוהים של יוני כלוריד יכולים להתחרות ביוני ציאניד על פני השטח של חלקיקי זהב וכסף, כמו גם לשבש את שיווי המשקל הכימי של תגובות השטיפה של ציאניד, וכתוצאה מכך לירידה ביעילות השטיפה. יתר על כן, אם נוכחות של נתרן כלורי גורמת להיווצרות משקעים או קומפלקסים מסוימים המצפה את פני השטח של חלקיקי העפרה, היא יכולה למנוע מיוני ציאניד לבוא במגע עם המתכות היקרות, ולהפחית עוד יותר את קצב השטיפה.

4.2 אופטימיזציה של תהליך השטיפה בנוכחות שניהם

• כוונון ריכוזי ריאגנטיםכאשר קיימים גם נתרן ציאניד וגם נתרן כלורי, יש צורך לייעל את ריכוזיהם. זה דורש ניתוח מפורט של הרכב העפרה. עבור עפרות עם תכולה גבוהה של מתכות שיכולות להגיב עם ציאניד, כגון נחושת, ניתן לשקול עלייה מתאימה בריכוז נתרן כלורי כדי להפחית את צריכת הציאניד. במקביל, יש להתאים את ריכוז נתרן הציאניד בהתאם לאפקט השטיפה בפועל כדי להבטיח שטיפה יעילה של זהב וכסף.

• בקרת תנאי תהליךבנוסף לריכוזי הריאגנטים, יש לשלוט בקפידה גם על תנאי תהליך אחרים כגון pH, טמפרטורה ואוורור. יש לשמור על ערך ה-pH בטווח מתאים כדי להבטיח את יציבות תמיסת הציאניד ואת יעילות תגובת ההשטפה, תוך התחשבות בהשפעת נתרן ציאניד ונתרן כלורי כאחד. טמפרטורת התמיסה חשובה גם היא. למרות שקיימת טמפרטורה אופטימלית תיאורטית להמסת זהב בתמיסת ציאניד, בנוכחות נתרן כלורי, השפעת הטמפרטורה על תהליך ההשטפה עשויה להשתנות, ויש צורך למצוא את הטמפרטורה האופטימלית באמצעות מחקר ניסיוני. אוורור נאות הוא קריטי כדי להבטיח אספקת חמצן מספקת לתגובת ההשטפה, ונוכחות נתרן כלורי עשויה להשפיע על המסיסות וההתפלגות של החמצן בתמיסה, דבר שיש לקחת בחשבון.

5. מקרי מקרה ותוצאות ניסויים

5.1 מקרה בוחן 1: עפרת זהב-כסף עם תכולת נחושת גבוהה

במרבץ עפרות זהב-כסף עם תכולת נחושת גבוהה, שטיפת ציאניד מסורתית תוך שימוש בנתרן ציאניד בלבד הביאה לקצב שטיפת זהב נמוך עקב צריכה משמעותית של ציאניד על ידי נחושת. כאשר נתרן כלורי נוסף למערכת השטיפת בריכוז מסוים וריכוז נתרן ציאניד הותאם, קצב שטיפת הזהב עלה. הניתוח הראה כי הוספת נתרן כלורי הובילה להיווצרות קומפלקסים של נחושת-כלוריד, מה שהפחית את כמות הציאניד הנצרכת על ידי נחושת ובכך הגדיל את זמינות הציאניד לשטיפת זהב.

5.2 מקרה בוחן 2: עפרת זהב עקשן

עבור עפרת זהב עמידה, שטיפת הציאניד הראשונית ללא נתרן כלורי השיגה קצב שטיפת זהב נמוך. לאחר הוספת נתרן כלורי בריכוז מסוים ואופטימיזציה של ריכוז הציאניד ותנאי תהליך אחרים, קצב שטיפת הזהב גדל. תצפית מיקרוסקופית על חלקיקי העפרה גילתה כי הוספת נתרן כלורי שיפרה את חדירות מבנה העפרה, מה שאפשר ליוני ציאניד להגיע לחלקיקי הזהב בצורה יעילה יותר, ובכך הגבירה את יעילות השטיפת הזהב.

6. שיקולי סביבה ובטיחות

6.1 רעילות של ציאניד

ציאניד הוא חומר רעיל ביותר. כל שחרור של תמיסות המכילות ציאניד לסביבה עלול להיות בעל השלכות חמורות על החיים הימיים, איכות הקרקע ובריאות האדם. כאשר נתרן כלורי מתקיים במקביל עם נתרן ציאניד בתהליך השטיפה, יש צורך להבטיח כי ניהול וטיפול בפסולת המכילה ציאניד עדיין מתבצעים בהתאם קפדנית לתקנות הסביבה. נוכחות נתרן כלורי עשויה להשפיע על התנהגות הציאניד בתהליכי טיפול בפסולת, כגון בשיטות המשמשות להשמדת ציאניד כמו כלור אלקלי או טיפול ביולוגי. לדוגמה, חוזק יוני מוגבר הנגרמת על ידי נתרן כלורי עשוי להשפיע על קצב התגובה והיעילות של שיטות טיפול אלו.

6.2 בטיחות בטיפול

יש לטפל בזהירות הן בנתרן ציאניד והן בנתרן כלורי. נתרן ציאניד הוא רעיל ביותר ודורש אמצעי בטיחות מחמירים במהלך אחסון, הובלה ושימוש. נתרן כלורי, למרות שהוא פחות מסוכן יחסית, עדיין יכול להוות סיכונים כגון קורוזיה לציוד והשפעות פוטנציאליות על סביבת העבודה אם לא מנוהל כראוי. במבצע שטיפה שבו נעשה שימוש בשניהם, יש להכשיר את העובדים לטפל בכימיקלים אלה בבטחה, ויש להציב ציוד ונהלים מתאימים לבטיחות כדי למנוע תאונות ולהבטיח את רווחת כוח העבודה.

7. סיכום

לקיום משותף של נתרן ציאניד ונתרן כלורי בתהליך השטיפה יש השפעה מורכבת על מיצוי מתכות יקרות. נתרן כלורי יכול להשפיע על הסביבה הכימית של תמיסת השטיפה, לתקשר עם מתכות קשורות, וליצור השפעות סינרגטיות ואנטגוניסטיות עם נתרן ציאניד. הבנת השפעות אלו חיונית לייעול תהליך השטיפה. על ידי התאמת ריכוזי ריאגנטים, שליטה בתנאי התהליך והתחשבות בגורמי סביבה ובטיחות, ניתן להשיג מיצוי יעיל ובר-קיימא יותר של זהב, כסף ומתכות יקרות ערך אחרות. עדיין נדרשים מחקרים נוספים וניסויים כדי לחקור באופן מלא את הפוטנציאל של מערכת קיימת זו תחת סוגי עפרות ותנאי תהליך שונים, במטרה לשפר באופן מתמיד את טכנולוגיית המיצוי של תעשיית המתכת.