ციანიდაციის პროცესი ოქროს მადნის დამუშავებაში

შესავალი

ოქროს მადნის გადამუშავებისას ციანირების პროცესს გადამწყვეტი და თითქმის შეუცვლელი როლი უჭირავს გლობალური ოქროს მოპოვების ინდუსტრიაში. ოქროს, როგორც ძვირფასი ლითონის, დიდი ხნის ღირებულების გამო, კაცობრიობა ათასობით წლის განმავლობაში ეძებდა. უძველეს ცივილიზაციებში სიმდიდრისა და ძალაუფლების სიმბოლოდან დაწყებული, მისი თანამედროვე გამოყენებით საიუველირო ნაწარმში, ელექტრონიკასა და ინვესტიციებში, ოქროზე მოთხოვნა მუდმივად მაღალი რჩება.

ციანიდაციის პროცესი საუკუნეზე მეტია ოქროს მოპოვების ქვაკუთხედია. მისი მნიშვნელობა მდგომარეობს იმაში, რომ მას შეუძლია ეფექტურად მოიპოვოს ოქრო მადნის მრავალფეროვნებიდან. ციანიდაციის პროცესის განვითარებამდე ოქროს მოპოვების მეთოდები ხშირად შრომატევადი იყო - ინტენსიური, ნაკლებად ეფექტური და ეკოლოგიურად უფრო საზიანო. მაგალითად, გაერთიანება, ოქროს მოპოვების ადრინდელი მეთოდი, მოიცავდა ვერცხლისწყლის გამოყენებას ოქროს ნაწილაკებთან დასაკავშირებლად. თუმცა, ამ მეთოდს ჰქონდა მნიშვნელოვანი ნაკლოვანებები, მათ შორის ვერცხლისწყლის მაღალი ტოქსიკურობა და მადნის ზოგიერთი სახეობის აღდგენის შედარებით დაბალი მაჩვენებლები.

ამის საპირისპიროდ, ციანიდაციის პროცესმა მოახდინა რევოლუცია ოქროს მოპოვების ინდუსტრიაში. ციანიდის ხსნარების გამოყენებით, მას შეუძლია დაშალოს ოქროს ნაწილაკები, თუნდაც ისინი, რომლებიც წვრილად არის გავრცელებული მადნის შიგნით, შედარებით მაღალი ეფექტურობით. ეს საშუალებას აძლევს მომპოვებელ კომპანიებს გამოიტანონ ოქრო მადნებიდან, რომლებიც ადრე არაეკონომიურად ითვლებოდა დამუშავება. სინამდვილეში, დღეს მსოფლიოში ოქროს წარმოების დიდი ნაწილი, რომელიც შეფასებულია 80%-ზე მეტს, გარკვეულწილად ეყრდნობა ციანიდაციის პროცესს. იქნება ეს ფართომასშტაბიანი ღია ორმოს მაღაროები სამხრეთ აფრიკაში, შეერთებულ შტატებში, თუ მიწისქვეშა მაღაროები ავსტრალიაში და ჩინეთში, ციანიდაციის პროცესი არის ოქროს მოპოვების მთავარი მეთოდი. მისი ფართოდ გავრცელებული გამოყენება მოწმობს მის ეფექტურობასა და ეკონომიკურ სიცოცხლისუნარიანობას ოქროს მოპოვების რთულ და კონკურენტულ სამყაროში.

რა არის ციანიდაციის პროცესი

ციანიზაციის პროცესი, თავისი არსით, ქიმიური მოპოვების მეთოდია, რომელიც იყენებს ციანიდის იონების უნიკალურ ქიმიურ თვისებებს. ოქროს მადნის გადამუშავების კონტექსტში, მისი ფუნდამენტური პრინციპი ციანიდის იონებსა (CN^-) და თავისუფალ ოქროს შორის კომპლექსური რეაქციის ირგვლივ ემყარება.

ბუნებაში ოქრო ხშირად არსებობს თავისუფალ მდგომარეობაში, მაშინაც კი, როდესაც ის სხვა მინერალებშია მოთავსებული. მას შემდეგ, რაც ინკაფსულირებული მინერალები გაიხსნება, ოქრო ვლინდება როგორც ელემენტარული ოქრო. ციანიდის იონებს აქვთ ძლიერი მიდრეკილება ოქროს მიმართ. როდესაც ოქროს შემცველი მადანი ექვემდებარება ციანიდის შემცველ ხსნარს, ციანიდის იონები ქმნიან სტაბილურ კომპლექსს ოქროს ატომებთან. ქიმიური რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი განტოლებით:

4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. ამ რეაქციაში, ჟანგბადის მოქმედებით, ოქროს ატომები უერთდებიან ციანიდის იონებს და წარმოქმნიან ხსნად ოქროსა და ციანიდის კომპლექსს, ნატრიუმის დიციანოაურატს (Na[Au(CN)_2]). ეს გარდაქმნა საშუალებას აძლევს ოქროს, რომელიც თავდაპირველად მყარ მადანში იყო, გაიხსნას ხსნარში, გამოეყოს მას მადნის სხვა არაოქროს კომპონენტებისგან.

მკაცრად რომ ვთქვათ, ციანიდაციის პროცესი არ მიეკუთვნება მინერალების დამუშავების ტრადიციულ სფეროს, მაგრამ კლასიფიცირდება როგორც ჰიდრომეტალურგია. მინერალების დამუშავება, როგორც წესი, მოიცავს ფიზიკურ გამოყოფის მეთოდებს, როგორიცაა დამსხვრევა, დაფქვა, ფლოტაცია და გრავიტაციული განცალკევება ღირებული მინერალების განცალკევების მიზნით. ამის საპირისპიროდ, ჰიდრომეტალურგია იყენებს ქიმიურ რეაქციებს წყლის ხსნარში ლითონების საბადოებიდან ამოსაღებად. ციანიდაციის პროცესი, რომელიც ეყრდნობა ქიმიურ რეაქციებს ოქროს ციანიდის შემცველ ხსნარში დასაშლელად, აშკარად მიეკუთვნება ჰიდრომეტალურგიის სფეროს. ეს კლასიფიკაცია მნიშვნელოვანია, რადგან ის განასხვავებს ციანიდაციის პროცესს სხვა უფრო ფიზიკურად დაფუძნებული მადნის დამუშავების ტექნიკისგან და ხაზს უსვამს მის ქიმიურ რეაქციებს ოქროს მოპოვებისას.

ციანიდაციის პროცესების სახეები: CIP და CIL

ოქროს მოპოვების ციანირების პროცესების სფეროში ორი ძირითადი მეთოდი გამოირჩევა: ნახშირბადის რბილობში შეყვანის (CIP) პროცესი და ნახშირბადის რბილობში შეყვანის (CIL) პროცესი.

CIP პროცესი ხასიათდება თანმიმდევრული ოპერაციით. პირველ რიგში, ოქროს შემცველი მადნის რბილობი გადის მოპოვების ეტაპს. ამ ეტაპზე მადანი ურევენ ციანიდის შემცველ ხსნარს. ჟანგბადის ხელმისაწვდომობის, pH-ისა და ტემპერატურის შესაფერის პირობებში, მადნის ოქრო ქმნის ხსნად კომპლექსს ციანიდის იონებთან, როგორც ეს აღწერილია ციანიდაციის ძირითად რეაქციაში. გაჟონვის პროცესის დასრულების შემდეგ, გააქტიურებული ნახშირბადი შეჰყავთ რბილობში. შემდეგ გააქტიურებული ნახშირბადი შთანთქავს ოქრო-ციანიდის კომპლექსს ხსნარიდან. გამორეცხვისა და ადსორბციის საფეხურების ეს გამიჯვნა ზოგიერთ შემთხვევაში უფრო კონტროლირებადი და ოპტიმიზირებული პროცესის საშუალებას იძლევა. მაგალითად, მაღაროებში, სადაც მადანს აქვს შედარებით სტაბილური შემადგენლობა და გაჟღენთილი პირობების ზუსტად დაცვა შესაძლებელია, CIP პროცესით შეიძლება მიაღწიოს ოქროს აღდგენის მაღალ მაჩვენებელს.

მეორე მხრივ, CIL პროცესი წარმოადგენს ინტეგრირებულ მიდგომას. CIL პროცესში ერთდროულად ხდება ოქროს გამორეცხვა მადნიდან და ოქრო-ციანიდის კომპლექსის ადსორბცია გააქტიურებული ნახშირბადით. ეს მიიღწევა გააქტიურებული ნახშირბადის პირდაპირ გაჟონვის ავზებში დამატებით. CIL პროცესის უპირატესობა მდგომარეობს აღჭურვილობისა და დროის უფრო ეფექტურად გამოყენებაში. იმის გამო, რომ გამორეცხვა და ადსორბცია შერწყმულია, არ არის საჭირო დამატებითი აღჭურვილობა ან დრო რბილობი გაჟონვისა და ადსორბციის ეტაპებს შორის გადასატანად. ეს ამცირებს გადამამუშავებელი ქარხნის საერთო კვალს და შეიძლება გამოიწვიოს ხარჯების დაზოგვა, როგორც კაპიტალური ინვესტიციების, ისე საოპერაციო ხარჯების თვალსაზრისით. მაგალითად, ფართომასშტაბიანი სამთო ოპერაციებში, სადაც გამტარუნარიანობა გადამწყვეტი ფაქტორია, CIL პროცესს შეუძლია უფრო დიდი მოცულობის მადნის დამუშავება მოკლე დროში, რაც მაქსიმალურად გაზრდის წარმოების ეფექტურობას.

ბოლო წლების განმავლობაში, CIL პროცესი სულ უფრო მეტად იქნა მიღებული ციანიდაციის ქარხნების მიერ მთელ მსოფლიოში. მისი უნარი უფრო ეფექტურად გამოიყენოს საწარმოო აღჭურვილობა, აძლევს მას უპირატესობას CIP პროცესზე ბევრ სიტუაციაში. CIL პროცესის უწყვეტი ბუნება ასევე იწვევს უფრო სტაბილურ მუშაობას, საბოლოო პროდუქტის ხარისხში ნაკლები ცვალებადობით. გარდა ამისა, CIL-ში პროცესის საფეხურების შემცირებული რაოდენობა ნიშნავს, რომ ნაკლებია შეცდომების ან დანაკარგების შესაძლებლობა პროცესის სხვადასხვა ეტაპებს შორის მასალების გადაცემისას. თუმცა, არჩევანი CIP-სა და CIL-ს შორის ყოველთვის არ არის მარტივი. ეს დამოკიდებულია სხვადასხვა ფაქტორებზე, როგორიცაა მადნის ბუნება, სამთო სამუშაოების მასშტაბი, ინვესტიციისთვის ხელმისაწვდომი კაპიტალი და ადგილობრივი გარემოსდაცვითი და მარეგულირებელი მოთხოვნები. ზოგიერთმა მაღარომა შეიძლება მაინც ანიჭებს უპირატესობას CIP პროცესს მისი უკეთ გაგებული და სეგმენტირებული ბუნების გამო, რომლის მართვაც გარკვეულ ვითარებაში უფრო ადვილია.

ძირითადი მოთხოვნები ციანიდაციის პროცესში

Grinding Fineness

დაფქვის სისუფთავე გადამწყვეტ როლს თამაშობს ციანიდაციის ოპერაციაში. ვინაიდან ციანიდაციის ეფექტურობა დამოკიდებულია ინკაფსულირებული ოქროს გამოვლენის უნარზე, აუცილებელია ზედმიწევნითი დაფქვა. ტიპიურ ნახშირბადის რბილობში (CIP) ქარხნებში, მადნის დაფქვის სისუფთავის მოთხოვნები ციანიდაციის ოპერაციაში შესვლისთვის საკმაოდ მკაცრია. ზოგადად, ნაწილაკების პროპორცია -0.074 მმ ზომით უნდა მიაღწიოს 80-95%-ს. ზოგიერთი მაღაროსთვის, სადაც ოქრო ნაწილდება 浸染 - მსგავსი ნიმუშით, დაფქვის სისუფთავე კიდევ უფრო მოთხოვნადია, ხოლო -0.037 მმ ნაწილაკების პროპორცია საჭიროა 95%-ზე მეტი იყოს.

ასეთი თხელი დაფქვის მისაღწევად, ერთსაფეხურიანი დაფქვის ოპერაცია ხშირად არასაკმარისია. უმეტეს შემთხვევაში საჭიროა ორეტაპიანი ან თუნდაც სამეტაპიანი სახეხი. მაგალითად, დასავლეთ ავსტრალიაში მდებარე ფართომასშტაბიანი ოქროს მაღაროში, მადანი გადის ორეტაპიან დაფქვას. პირველ ეტაპზე გამოიყენება დიდი ტევადობის ბურთიანი წისქვილი, რათა შემცირდეს ნაწილაკების ზომა გარკვეულწილად, შემდეგ კი პროდუქტი შემდგომში დაფქვა მეორე ეტაპის მორევის წისქვილში. ამ მრავალსაფეხურიანი დაფქვის პროცესს შეუძლია თანდათან შეამციროს მადნის ნაწილაკების ზომა, რაც უზრუნველყოფს ოქროს ნაწილაკების სრულად გამოვლენას და შეუძლია ეფექტურად რეაგირება ციანიდის ხსნართან ციანიდაციის პროცესში. თუ დაფქვის სიზუსტე არ არის დაკმაყოფილებული, ოქროს ნაწილაკები შეიძლება სრულად არ იყოს გამოფენილი, რაც გამოიწვევს ციანიდაციის დროს არასრულ დაშლას და ოქროს აღდგენის მაჩვენებლის მნიშვნელოვან შემცირებას.

ციანიდის ჰიდროლიზის პრევენცია

ციანიზაციის პროცესში ხშირად გამოყენებული ციანიდის ნაერთები, როგორიცაა კალიუმის ციანიდი (KCN), ნატრიუმის ციანიდი (NaCN3) და კალციუმის ციანიდი (Ca(CN)2), ყველა ძლიერი ფუძეებისა და სუსტი მჟავების მარილებია. წყალხსნარში ისინი მიდრეკილნი არიან ჰიდროლიზის რეაქციებისკენ. ნატრიუმის ციანიდის ჰიდროლიზის რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს განტოლებით:

NaCN + H_2O\rightleftharpoons HCN+NaOH. რადგან წყალბადის ციანიდი (HCN) აქროლადია, ჰიდროლიზის ეს პროცესი იწვევს ციანიდის იონების (CN^-) კონცენტრაციის შემცირებას რბილობში, რაც საზიანოა ციანირების რეაქციისთვის.

ამ საკითხის გადასაჭრელად ყველაზე ეფექტური მიდგომაა ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაციის (OH^-) გაზრდა, რაც ხსნარის pH მნიშვნელობის გაზრდის ტოლფასია. სამრეწველო აპლიკაციებში, ცაცხვი (CaO) არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული და ეკონომიური pH-ის რეგულატორი. როდესაც კირს ხსნარს უმატებენ, ის წყალთან ურთიერთქმედებს და წარმოქმნის კალციუმის ჰიდროქსიდს (Ca(OH)_2), რომელიც იშლება და ათავისუფლებს ჰიდროქსიდის იონებს, რითაც იზრდება pH-ის მნიშვნელობა. კირის რეაქცია წყალთან არის: , CaO + H_2O=Ca(OH)_2 & Ca(OH)_2\მარჯვენა მარცხენა თარპუნები Ca^{2 + }+2OH^- .

თუმცა, pH მნიშვნელობის დასარეგულირებლად კირის გამოყენებისას მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ცაცხვს ასევე აქვს ფლოკულაციის ეფექტი. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ცაცხვი თანაბრად გაიფანტოს და შეძლოს თავისი როლის ეფექტურად შესრულება, მას ჩვეულებრივ ემატება დაფქვის დროს. სამხრეთ აფრიკის ოქროს მაღაროში ცაცხვს ემატება ბურთის წისქვილზე დაფქვის პროცესში. ეს არა მხოლოდ საშუალებას აძლევს კირის სრულად შერევას მადნის ხსნარში, არამედ იყენებს ძლიერი მექანიკური აჟიოტაჟს ბურთულების წისქვილში, რათა უზრუნველყოს კირის თანაბრად განაწილება ხსნარში, ეფექტურად თავიდან აიცილოს ციანიდის ჰიდროლიზი და შეინარჩუნოს ციანიდის იონების სტაბილური კონცენტრაცია შემდგომ ციანიდაციის პროცესში. ზოგადად, ნახშირბადის პულპში ოპერაციებისთვის, pH მნიშვნელობა 10 - 11 დიაპაზონშია, რაც საუკეთესო შედეგებს იძლევა.

პულპის კონცენტრაციის კონტროლი

რბილობის კონცენტრაცია დიდ გავლენას ახდენს ოქროსა და ციანიდის კონტაქტზე, ასევე ოქრო-ციანიდის კომპლექსსა და გააქტიურებულ ნახშირბადს შორის. თუ პულპის კონცენტრაცია ძალიან მაღალია, ნაწილაკები გააქტიურებული ნახშირბადის ზედაპირზე უფრო დალექილი იქნება, რაც ხელს უშლის ოქრო-ციანიდის კომპლექსის ეფექტურ ადსორბციას გააქტიურებული ნახშირბადის მიერ. მეორეს მხრივ, თუ რბილობის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია, ნაწილაკები ადვილად იშლება და შესაბამისი pH მნიშვნელობისა და ციანიდის კონცენტრაციის შესანარჩუნებლად საჭიროა დიდი რაოდენობით რეაგენტების დამატება, რაც ზრდის წარმოების ხარჯებს.

მრავალწლიანი წარმოების პრაქტიკის შედეგად დადგინდა, რომ ნახშირბადის რბილობში ოქროს მოპოვების პროცესისთვის უფრო შესაფერისია რბილობი 40-45% და ციანიდის კონცენტრაცია 300-500 ppm. მაგალითად, ოქროს გადამამუშავებელ ქარხანაში ნევადაში, აშშ, მერქნის კონცენტრაციის ამ დიაპაზონში შენარჩუნებით მუდმივად მიღწეულია ოქროს აღდგენის მაღალი მაჩვენებლები. თუმცა, იმის გათვალისწინებით, რომ პროდუქტის საბოლოო კონცენტრაცია ორ-დან სამ ეტაპამდე დაფქვის ოპერაციის დროს, როგორც წესი, 20%-ზე დაბალია, გარეცხვის ოპერაციამდე შესვლამდე, რბილობი უნდა გაიაროს გასქელება.

გასქელების ოპერაცია ჩვეულებრივ ტარდება გასქელებაში. შემასქელებელის პრინციპია დალექვის ეფექტის გამოყენება რბილობში არსებული თხევადისაგან მყარი ნაწილაკების გამოსაყოფად, რითაც იზრდება რბილობის კონცენტრაცია. თანამედროვე ოქროს გადამამუშავებელ ქარხანაში ხშირად გამოიყენება მაღალი ეფექტურობის გასქელება. ეს გასქელება აღჭურვილია ფლოკულაციისა და დალექვის კონტროლის მოწინავე სისტემებით, რომლებსაც შეუძლიათ სწრაფად და ეფექტურად გაზარდონ რბილობის კონცენტრაცია საჭირო დონემდე ციანიდაციის შემდგომი გამორეცხვის ოპერაციისთვის, რაც უზრუნველყოფს ციანიდაციის პროცესის შეუფერხებელ პროგრესს და ოქროს მაღალი ეფექტურობის მოპოვებას.

ციანიზაციის გამორეცხვის მექანიზმი

აერაცია და ოქსიდანტი

ციანიზაციის პროცესი აერობული პროცესია და ეს ნათლად ჩანს ქიმიური რეაქციის განტოლებიდან. ციანიზაციის პროცესში ოქროს გახსნის მთავარი რეაქციაა 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. ამ განტოლებიდან ირკვევა, რომ ჟანგბადი (O_2) რეაქციაში გადამწყვეტ როლს ასრულებს. წარმოების პროცესის დროს ჟანგბადის შეყვანამ შეიძლება მნიშვნელოვნად დააჩქაროს გამორეცხვის სიჩქარე. ეს იმიტომ ხდება, რომ ჟანგბადი მონაწილეობს რედოქს რეაქციაში, რაც აჩქარებს ოქროს დაჟანგვას და მის შემდგომ კომპლექსაციას ციანიდის იონებთან. მაგალითად, ბევრ ოქროს გადამამუშავებელ ქარხანაში, ციანიდის შემცველ ხსნარში ხშირად შეჰყავთ შეკუმშული ჰაერი. ჰაერში არსებული ჟანგბადი უზრუნველყოფს რეაქციის შეუფერხებლად წარმართვისთვის აუცილებელ დაჟანგვის გარემოს.

აერაციის გარდა, ჟანგვის აგენტების შესაბამის დამატებას ასევე შეუძლია გააძლიეროს გამორეცხვის პროცესი. წყალბადის ზეჟანგი (H_2O_2) არის ხშირად გამოყენებული ჟანგვის აგენტი ციანიდაციის პროცესში. როდესაც წყალბადის ზეჟანგი ემატება, მას შეუძლია უზრუნველყოს დამატებითი აქტიური ჟანგბადის სახეობები, რამაც შეიძლება კიდევ უფრო შეუწყოს ხელი ოქროს დაჟანგვას და ოქროს შემცველი მინერალების დაშლას. წყალბადის ზეჟანგის რეაქცია ოქროსთან ციანიდის თანდასწრებით შეიძლება წარმოდგენილი იყოს განტოლებით: 2Au+4NaCN+H_2O_2 = 2Na[Au(CN)_2]+2NaOH . ეს რეაქცია გვიჩვენებს, რომ წყალბადის ზეჟანგს შეუძლია შეცვალოს ჟანგბადის გარკვეული როლი ციანიდაციის რეაქციაში და გარკვეულ პირობებში, შეიძლება გამოიწვიოს გაჟონვის უფრო სწრაფი სიჩქარე.

თუმცა, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ჟანგვის აგენტების გადაჭარბებულმა რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს უარყოფითი შედეგები. როდესაც ჟანგვის აგენტის რაოდენობა ძალიან მაღალია, ამან შეიძლება გამოიწვიოს ციანიდის იონების დაჟანგვა. მაგალითად, წყალბადის ზეჟანგს შეუძლია რეაგირება ციანიდის იონებთან ციანატის იონების წარმოქმნით (CNO^-). რეაქცია ასეთია: CN^-+H_2O_2 = CNO^-+H_2O. ციანატის იონების წარმოქმნა ამცირებს ციანიდის იონების კონცენტრაციას ხსნარში, რაც აუცილებელია ოქროსთან დაკომპლექსებისთვის. შედეგად, ოქროს გაჟონვის ეფექტურობა შეიძლება შემცირდეს და მთლიანი წარმოების პროცესი შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს. ამიტომ, ჟანგვის აგენტების დოზირება უნდა იყოს საგულდაგულოდ კონტროლირება ციანიდაციის პროცესის ოპტიმალური შესრულების უზრუნველსაყოფად.

რეაგენტის დოზა

თეორიულად, კომპლექსურ რეაქციას ოქროსა და ციანიდს შორის აქვს სპეციფიკური სტექიომეტრიული ურთიერთობა. ქიმიური განტოლებიდან 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH შეგვიძლია გამოვთვალოთ, რომ 1 მოლი ოქროს (Au) კომპლექსაციისთვის საჭიროა 2 მოლი ციანიდის იონი (CN^-). მასის თვალსაზრისით, დაახლოებით 1 გრამი ოქრო საჭიროებს დაახლოებით 0.5 გრამ ციანიდს, როგორც გამორეცხვის რეაგენტს. ეს გაანგარიშება იძლევა ძირითად მითითებას ციანიდაციის პროცესში საჭირო რეაგენტების რაოდენობაზე.

მიუხედავად ამისა, რეალურ წარმოებაში, ვითარება გაცილებით რთულია ოქროს მატარებელში სხვა მინერალების არსებობის გამო. მინერალებს, როგორიცაა ვერცხლი (Ag), სპილენძი (Cu), ტყვია (Pb) და თუთია (Zn) ასევე შეუძლიათ რეაგირება ციანიდის იონებთან. მაგალითად, სპილენძს შეუძლია შექმნას სხვადასხვა სპილენძ-ციანიდის კომპლექსები. სპილენძის რეაქცია ციანიდთან შეიძლება გამოისახოს Cu^{2 + }+4CN^-=[Cu(CN)_4]^{2 - }. ეს კონკურენტული რეაქციები მოიხმარს ციანიდის მნიშვნელოვან რაოდენობას, რაც ზრდის საჭირო დოზას.

ამიტომ, პრაქტიკულ ექსპლუატაციაში, რეაგენტის დოზის განსაზღვრა არ შეიძლება მხოლოდ თეორიულ გამოთვლებზე დაყრდნობით. ამის ნაცვლად, ის უნდა დარეგულირდეს გამორეცხვის საბოლოო სიჩქარის მიხედვით. როდესაც მადნის თვისებები იცვლება, საჭიროა უწყვეტი თვალყურის დევნება და რეაგენტის დოზის კორექტირება. ზოგადად, მიჩნეულია გონივრულად, რომ ციანიდის ფაქტობრივი დოზა იყოს 200-500-ჯერ მეტი, ვიდრე გამოთვლილი მნიშვნელობა. გადახრების ეს ფართო სპექტრი განაპირობებს მადნის შემადგენლობის ცვალებადობას და სხვადასხვა მინერალებს შორის რთულ ურთიერთქმედებას. გამორეცხვის სიჩქარის მჭიდრო მონიტორინგით და რეაგენტის დოზის შესაბამისად კორექტირებით, ოქროს მოპოვების პროცესმა შეიძლება მიაღწიოს უკეთეს ეფექტურობას და ეკონომიკურ სარგებელს.

მრავალსაფეხურიანი გარეცხვისა და გაჟონვის დრო

უწყვეტი მუშაობის სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად და ხსნარში ციანიდის იონების შედარებით სტაბილური კონცენტრაციის შესანარჩუნებლად, ხშირად გამოიყენება მრავალსაფეხურიანი გამორეცხვა. მრავალსაფეხურიანი გამორეცხვის სისტემაში მადნის რბილობი თანმიმდევრულად გადის რამდენიმე გამრეცხვის ავზში. თითოეული ავზი ხელს უწყობს ოქროს უწყვეტ დაშლას და ციანიდ-იონის კონცენტრაციის შენარჩუნებას. როდესაც რბილობი ერთი ავზიდან მეორეზე გადადის, თანდათან წარმოიქმნება ოქრო-ციანიდის კომპლექსი და რეგულირდება თავისუფალი ციანიდის იონების კონცენტრაცია, რათა უზრუნველვყოთ რეაქცია შეუფერხებლად გაგრძელდეს. ეს ეტაპობრივი მიდგომა ხელს უწყობს რეაქციის პირობებში ნებისმიერი რყევების ბუფერს და უზრუნველყოფს უფრო სტაბილურ გარემოს ციანიდაციის პროცესისთვის. მაგალითად, ფართომასშტაბიანი ოქროს მოპოვების ოპერაციაში დასავლეთ ავსტრალიაში, გამოიყენება ხუთსაფეხურიანი გამორეცხვის სისტემა. პირველი ეტაპი იწყებს გაჟონვის პროცესს, ხოლო შემდგომი ეტაპები შემდგომში იღებენ ოქროს და ინარჩუნებენ ციანიდ-იონურ ბალანსს, რის შედეგადაც მიიღება მაღალი და სტაბილური ოქროს გამორეცხვის ეფექტურობა.

გამორეცხვის დრო გადამწყვეტი ფაქტორია გამრეცხი ავზის მოცულობის განსაზღვრაში. თუმცა, არ არსებობს მარტივი და უნივერსალური ფორმულა გაჟონვის დროის გამოსათვლელად. ყოველი ნახშირბადის რბილობი (CIP) ან ნახშირბადის გამორეცხვისას (CIL) ქარხანა უნდა დაეყრდნოს ექსპერიმენტულ მონაცემებს შესაბამისი გამორეცხვის დროის დასადგენად. ეს იმიტომ ხდება, რომ გამორეცხვის დროზე გავლენას ახდენს მრავალი ფაქტორი, მათ შორის მადნის ტიპი და შემადგენლობა, რეაგენტების კონცენტრაცია, ტემპერატურა და აგზნების ინტენსივობა. მაგალითად, სამხრეთ აფრიკის ოქროს გადამამუშავებელ ქარხანაში, ქარხნის მშენებლობამდე ჩატარდა ფართო ლაბორატორიული მასშტაბის და საპილოტე ტესტები. ეს ტესტები მოიცავდა გაჟონვის დროის ცვალებადობას და ოქროს გაჟონვის სიჩქარის მონიტორინგს სხვადასხვა პირობებში. ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე, გამორეცხვის ოპტიმალური დრო განისაზღვრა 24 საათი ამ ქარხანაში დამუშავებული მადნის კონკრეტული ტიპისთვის.

თუ ქარხანა ბრმად ეყრდნობა გამოცდილებას სათანადო ტესტების ჩატარების გარეშე, დიდი ალბათობაა, რომ მას წარმოების წარუმატებლობა შეექმნას. მაგალითად, მცირე მასშტაბის ოქროს მოპოვების ოპერაცია გარკვეულ რეგიონში ცდილობდა გამოეყენებინა მეზობელი მაღაროს გამორეცხვის დრო, როგორც მითითება მათი მადნის თვისებების განსხვავებების გათვალისწინების გარეშე. შედეგად, ოქრო-გამორეცხვის სიჩქარე მოსალოდნელზე გაცილებით დაბალი იყო, ხოლო წარმოების ღირებულება მნიშვნელოვნად გაიზარდა არაეფექტური გამორეცხვისა და რეაგენტის დამატებითი მოხმარების საჭიროების გამო. ამიტომ, ექსპერიმენტული მონაცემებით გამორეცხვის დროის ზუსტი განსაზღვრა აუცილებელია ციანიდაციის საფუძველზე ოქროს მოპოვების ქარხნის წარმატებული მუშაობისთვის.

პოსტ-ციანიდაციის ოპერაციები

მას შემდეგ, რაც ოქროს შემცველი გააქტიურებული ნახშირბადი, რომელიც ცნობილია როგორც დატვირთული ნახშირბადი, მიაღწევს ოქროს ადსორბციის დონეს 3000 გ/ტ-ზე მეტს, ითვლება, რომ ნახშირბადის რბილობში ადსორბციის მთელი პროცესი დასრულებულია. თუმცა, მაღალი შემცველობის მინარევებისაგან, როგორიცაა სპილენძი და ვერცხლი მადნებში, შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს გააქტიურებული ნახშირბადის ადსორბციულ შესაძლებლობებზე. ამ მინარევებს შეუძლიათ კონკურენცია გაუწიონ ოქროს ადსორბციულ ადგილებს გააქტიურებულ ნახშირბადზე, რის შედეგადაც დატვირთული ნახშირბადის ხარისხი ვერ მიაღწევს მოსალოდნელ სამიზნეს. როდესაც გააქტიურებული ნახშირბადი ვეღარ ახერხებს ოქროს ეფექტურად შთანთქმას, იგი ითვლება გაჯერებულად.

გაჯერებული გააქტიურებული ნახშირბადისთვის ოქროს მოპოვების რამდენიმე მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას. ერთი გავრცელებული მიდგომაა დეზორბცია და ელექტროლიზი. დეზორბციის პროცესში ქიმიურ ხსნარს იყენებენ ოქრო-ციანიდის კომპლექსის გაჯერებული გააქტიურებული ნახშირბადის მოსაშორებლად. მაგალითად, მაღალი ტემპერატურის და მაღალი წნევის დეზორბციის მეთოდში, გაჯერებული გააქტიურებული ნახშირბადი მოთავსებულია დეზორბციის სისტემაში სპეციფიკური პირობებით. ანიონების დამატებით, რომლებიც უფრო ადვილად შეიწოვება გააქტიურებული ნახშირბადით, Au(CN)_2^- კომპლექსი გადაადგილდება ნახშირბადის ზედაპირიდან. რეაქციის მექანიზმი მოიცავს ოქრო-ციანიდის კომპლექსის გაცვლას დამატებულ ანიონებთან, რაც იწვევს ოქრო ხსნარში გამოყოფას. დეზორბციის შემდეგ მიღებული ხსნარი, რომელიც ცნობილია როგორც ორსული ხსნარი, შეიცავს ოქროს იონების შედარებით მაღალ კონცენტრაციას.

ორსული ხსნარი შემდეგ ექვემდებარება ელექტროლიზს. ელექტროლიზის უჯრედში გამოიყენება ელექტრული დენი. ხსნარში ოქროს იონები იზიდავს კათოდისკენ, სადაც ისინი იძენენ ელექტრონებს და იშლება მეტალის ოქრომდე. პროცესი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს განტოლებით: Au^+ + e^-\rightarrow Au . ოქრო კათოდზე გროვდება ოქროს ტალახის სახით, რომლის შემდგომი დამუშავება შესაძლებელია მაღალი სისუფთავის ოქროს მისაღებად.

რეგიონებში, სადაც ოქროს წარმოება კონცენტრირებულია, ალტერნატიული ვარიანტია დატვირთული ნახშირბადის გაყიდვა. ეს შეიძლება იყოს მომგებიანი არჩევანი, რადგან ზოგიერთი სპეციალიზებული კომპანია აღჭურვილია დატვირთული ნახშირბადის შემდგომი დამუშავებისთვის. მათ აქვთ დატვირთული ნახშირბადიდან ოქროს მოპოვების გამოცდილება და შესაძლებლობები, ხოლო ოქროს მომპოვებელ კომპანიებს შეუძლიათ მიიღონ შემოსავალი ამ სუბიექტებზე დატვირთული ნახშირბადის გაყიდვით.

კიდევ ერთი შედარებით მარტივი მეთოდია წვა. როდესაც დატვირთული ნახშირბადი იწვის, გააქტიურებული ნახშირბადის ორგანული კომპონენტები იჟანგება და იწვება, ხოლო ოქრო ნარჩენებში რჩება ოქროს შენადნობის სახით, რომელიც ცნობილია როგორც დორე ოქრო. დორის ოქრო, როგორც წესი, შეიცავს ოქროს დიდ პროპორციას ზოგიერთ მინარევებსთან ერთად. წვის შემდეგ, ოქრო შეიძლება შემდგომ დაიხვეწოს ისეთი პროცესებით, როგორიცაა დნობა და გაწმენდა, რათა მივიღოთ მაღალი სისუფთავის ოქროს პროდუქტები, რომლებიც აკმაყოფილებენ კომერციული გამოყენების სტანდარტებს სამკაულების, ელექტრონიკის და საინვესტიციო ინდუსტრიებში.

ციანიზაციის პროცესის უპირატესობები და ნაკლოვანებები

უპირატესობები

1. მაღალი აღდგენის მაჩვენებელი: ციანიზაციის პროცესის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა მისი მაღალი აღდგენის მაჩვენებელია. ტიპიური დაჟანგული ოქროს შემცველი კვარცის ძარღვოვანი მადნებისთვის, ნახშირბადის რბილობი (CIP) ან ნახშირბადის გამორეცხვის (CIL) პროცესის გამოყენებისას, აღდგენის საერთო მაჩვენებელმა შეიძლება 93%-ს გადააჭარბოს. ზოგიერთ კარგად ოპტიმიზებულ ოპერაციაში აღდგენის მაჩვენებელი შეიძლება კიდევ უფრო მაღალი იყოს. აღდგენის ეს მაღალი მაჩვენებელი ნიშნავს, რომ სამთო კომპანიებს შეუძლიათ მადანში არსებული ოქროს დიდი ნაწილის მოპოვება, რაც მაქსიმალურად ზრდის სამთო ოპერაციიდან მიღებულ ეკონომიკურ სარგებელს. მაგალითად, შეერთებულ შტატებში მასშტაბურ ოქროს მაღაროში, პროცესის პარამეტრების, როგორიცაა დაფქვის სისუფთავე, რბილობი კონცენტრაცია და რეაგენტის დოზა, მკაცრი კონტროლით, ციანიზაციის პროცესის ოქროს აღდგენის მაჩვენებელი დიდი ხნის განმავლობაში შენარჩუნებულია დაახლოებით 95%-ის დონეზე, რაც გაცილებით მაღალია ოქროს მოპოვების სხვა მრავალ მეთოდთან შედარებით.

2. ფართო გამოყენება: ციანიზაციის პროცესი შესაფერისია ოქროს შემცველი მადნების ფართო სპექტრისთვის. მას შეუძლია ეფექტურად დაამუშაოს არა მხოლოდ დაჟანგული ოქროს მადნები, არამედ ზოგიერთი სულფიდის შემცველი ოქროს მადანიც. მიუხედავად იმისა, ოქრო თავისუფალ მდგომარეობაშია თუ სხვა მინერალებშია კაფსულირებული, ციანიზაციის პროცესი ხშირად აადვილებს ოქროს გახსნას შესაბამისი წინასწარი დამუშავებისა და პროცესის კონტროლის დახმარებით. მაგალითად, სამხრეთ ამერიკის ზოგიერთ მაღაროში, სადაც მადნები შეიცავს სულფიდისა და დაჟანგული ოქროს მინერალების ნაზავს, ციანიზაციის პროცესი წარმატებით იქნა გამოყენებული. სულფიდის მინერალების სათანადო წინასწარი დაჟანგვის დამუშავების შემდეგ, ციანიზაციის პროცესით შესაძლებელია დამაკმაყოფილებელი ოქროს მოპოვების შედეგების მიღწევა, რაც აჩვენებს მის ძლიერ ადაპტირებას სხვადასხვა ტიპის მადნებთან.

3. განვითარებული ტექნოლოგია: საუკუნეზე მეტი ხნის ისტორიით, ციანიდაციის პროცესი ოქროს მოპოვების ინდუსტრიაში მაღალგანვითარებულ ტექნოლოგიად იქცა. აღჭურვილობა და ექსპლუატაციის პროცედურები კარგად არის დამკვიდრებული და დაგროვილია დიდი რაოდენობით გამოცდილება და მონაცემები. ეს განვითარება ნიშნავს, რომ პროცესის ექსპლუატაცია და კონტროლი შედარებით მარტივია. სამთო კომპანიებს შეუძლიათ დაეყრდნონ არსებულ ტექნიკურ სტანდარტებსა და მითითებებს ციანიდაციის ქარხნების დასაპროექტებლად, ასაშენებლად და ექსპლუატაციისთვის. მაგალითად, ციანიდაციის გამორეცხვის ავზების დიზაინს, ადსორბციისთვის გააქტიურებული ნახშირბადის შერჩევას და რეაგენტის დოზის კონტროლს აქვს სტანდარტული პროცედურები და მეთოდები. ახლად აშენებულ ციანიდაციის ქარხნებს შეუძლიათ სწრაფად ამუშაონ და მიაღწიონ სტაბილურ წარმოების პირობებს, რაც ამცირებს ახალი ტექნოლოგიების დანერგვასთან დაკავშირებულ რისკებს.

ნაკლოვანებები

1. ციანიდის ტოქსიკურობა: ციანიზაციის პროცესის ყველაზე თვალსაჩინო ნაკლი ციანიდის ტოქსიკურობაა. ციანიდის ნაერთები, როგორიცაა ნატრიუმის ციანიდი და კალიუმის ციანიდი, ძლიერ ტოქსიკური ნივთიერებებია. ციანიდის მცირე რაოდენობაც კი შეიძლება უკიდურესად საზიანო იყოს ადამიანის ჯანმრთელობისა და გარემოსთვის. თუ ციანიდის შემცველი ხსნარები გაჟონავს მოპოვების პროცესის დროს, მათ შეუძლიათ ნიადაგის, წყლის წყაროების და ჰაერის დაბინძურება. მაგალითად, ზოგიერთ ისტორიულ სამთო ავარიაში, ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების გაჟონვამ გამოიწვია წყლის დიდი რაოდენობით ორგანიზმის სიკვდილი ახლომდებარე მდინარეებსა და ტბებში და ასევე საფრთხე შეუქმნა ადგილობრივი მოსახლეობის ჯანმრთელობას. ციანიდის შესუნთქვამ, გადაყლაპვამ ან კანთან კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული მოწამვლის სიმპტომები ადამიანებში, მათ შორის თავბრუსხვევა, გულისრევა, ღებინება და მძიმე შემთხვევებში შეიძლება ფატალურიც კი იყოს. ამიტომ, ციანიდის გამოყენებისას საჭიროა მკაცრი უსაფრთხოებისა და გარემოს დაცვის ზომები, რაც ზრდის მოპოვების ოპერაციის სირთულეს და ღირებულებას.

2. რთული და ძვირადღირებული შემდგომი დამუშავება: ციანიზაციის პროცესის შემდგომი დამუშავების ოპერაციები შედარებით რთულია და დიდ ინვესტიციას მოითხოვს. ოქროს შემცველი გააქტიურებული ნახშირბადის გაჯერების შემდეგ, სუფთა ოქროს მისაღებად საჭიროა ისეთი პროცესები, როგორიცაა დეზორბცია, ელექტროლიზი ან წვა. დეზორბციისა და ელექტროლიზის პროცესები სპეციალიზებულ აღჭურვილობას და ქიმიურ რეაგენტებს მოითხოვს. მაგალითად, დეზორბციის პროცესში შეიძლება საჭირო გახდეს მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის აღჭურვილობა, ხოლო დეზორბციისთვის ქიმიური ხსნარების გამოყენება ასევე ფრთხილად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ოქროს აღდგენა და რეაგენტების გადამუშავება. გარდა ამისა, დამუშავების შემდგომი პროცესის დროს წარმოქმნილი ნარჩენებისა და ჩამდინარე წყლების დამუშავება ასევე გამოწვევას წარმოადგენს. ნარჩენების ნარჩენები შეიძლება კვლავ შეიცავდეს ციანიდის და სხვა მავნე ნივთიერებების კვალს და ჩამდინარე წყლები უნდა დამუშავდეს გარემოსდაცვითი გამონადენის მკაცრი სტანდარტების დაცვით, რაც ხელს უწყობს ციანიზაციის მთელი პროცესის მაღალ ფასს.

3. მადნის მინარევების მიმართ მგრძნობელობა: ციანიზაციის პროცესი ძალიან მგრძნობიარეა მადნის მინარევების მიმართ. მინერალები, როგორიცაა სპილენძი, ვერცხლი, ტყვია და თუთია, შეიძლება რეაგირებდნენ ციანიდთან და მოიხმარდნენ დიდი რაოდენობით ციანიდის რეაგენტებს. ეს არა მხოლოდ ზრდის რეაგენტების ღირებულებას, არამედ ამცირებს ოქროს მოპოვების ეფექტურობას. მაგალითად, როდესაც მადანში სპილენძის შემცველობა მაღალია, სპილენძს შეუძლია წარმოქმნას სტაბილური სპილენძ-ციანიდის კომპლექსები, რომლებიც კონკურენციას უწევენ ოქროს ციანიდის იონებისთვის. შედეგად, მცირდება ოქროს კომპლექსირებისთვის ხელმისაწვდომი ციანიდის რაოდენობა და შესაძლოა მნიშვნელოვნად დაზარალდეს ოქროს გამორეცხვის სიჩქარე. ზოგიერთ შემთხვევაში, ამ მინარევების ზემოქმედების მოსაშორებლად ან შესამცირებლად შეიძლება საჭირო გახდეს დამატებითი წინასწარი დამუშავების ეტაპები, რაც კიდევ უფრო ზრდის მოპოვების პროცესის სირთულეს და ღირებულებას.

დასკვნა

დასკვნის სახით, ციანირების პროცესი ოქროს მოპოვების ინდუსტრიაში შეუცვლელი ტექნოლოგიაა. მისი მაღალი აღდგენის მაჩვენებელი, ფართო გამოყენებადობა და განვითარებული ტექნოლოგია მას გლობალურად ოქროს მოპოვების დომინანტურ მეთოდად აქცევს. მან შესაძლებელი გახადა ოქროს მოპოვება მადნების მრავალფეროვანი სპექტრიდან, რაც მნიშვნელოვნად უწყობს ხელს გლობალური ოქროს მიწოდების ზრდას.

თუმცა, ციანიდაციის პროცესი არ არის გამოწვევების გარეშე. ციანიდის ტოქსიკურობა სერიოზულ საფრთხეს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას და გარემოს. უნდა განხორციელდეს მკაცრი უსაფრთხოებისა და გარემოს დაცვის ზომები ციანიდის გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად და ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლებისა და ნარჩენების ნარჩენების სათანადო დამუშავების უზრუნველსაყოფად. გარდა ამისა, რთული და ძვირი დამუშავების შემდგომი ოპერაციები, ისევე როგორც პროცესის მგრძნობელობა მადნის მინარევების მიმართ, ზრდის ოქროს წარმოების სირთულეებს და ხარჯებს.

მომავალში, ოქროს მადნის დამუშავების ციანიდაციის პროცესის მომავალს, სავარაუდოდ, ტექნოლოგიური მიღწევები აყალიბებს. პერსპექტიული მიმართულებაა ეკოლოგიურად სუფთა და ეფექტური ციანიდაციის მეთოდების შემუშავება, როგორიცაა დაბალი ტოქსიკურობის ციანიდის შემცვლელების გამოყენება. ავტომატიზაცია და ინტელექტუალური კონტროლის ტექნოლოგიები ასევე ითამაშებს სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს. ამ ტექნოლოგიებს შეუძლია გააუმჯობესოს წარმოების ეფექტურობა, შეამციროს ადამიანურ შეცდომებთან დაკავშირებული რისკები და რესურსების გამოყენების ოპტიმიზაცია. მაგალითად, ავტომატიზირებულ სისტემებს შეუძლიათ ზუსტად აკონტროლონ რეაგენტის დოზები, პულპის კონცენტრაცია და სხვა ძირითადი პარამეტრები, რაც უზრუნველყოფს წარმოების უფრო სტაბილურ და ეფექტურ პროცესს.

გარდა ამისა, ციანიდაციასთან დაკავშირებული ახალი ტექნოლოგიების კვლევამ, როგორიც არის ბიოციანიდაცია ან ციანიდაციის ინტეგრირება სხვა განვითარებად მოპოვების მეთოდებთან, შეიძლება შესთავაზოს ახალი გადაწყვეტილებები არსებული პრობლემებისთვის. მუდმივი ინოვაციებითა და გაუმჯობესებით, ციანიდაციის პროცესს აქვს პოტენციალი შეინარჩუნოს თავისი პოზიცია, როგორც წამყვანი ტექნოლოგია ოქროს მადნის დამუშავებაში, ხოლო გახდეს უფრო მდგრადი და ეკოლოგიურად სუფთა. ვინაიდან ოქროზე მოთხოვნა კვლავ ძლიერია სხვადასხვა ინდუსტრიებში, ციანიდაციის პროცესის განვითარება და ოპტიმიზაცია გადამწყვეტი იქნება ოქროს მომპოვებელი ინდუსტრიის გრძელვადიანი განვითარებისთვის.