Цианидті алтын шламын өңдеуге арналған хлорлау процесі

кіріспе

Алтын өндіру өнеркәсібінде, цианидті алтын шламы цианидтеу процесінде пайда болатын қосалқы өнім болып табылады. Бұл тұнбаның құрамында алтын мен күміс сияқты бағалы металдар ғана емес, сонымен қатар зиянды заттар да бар цианид. Цианидті алтын шламын өңдеу ресурстарды қалпына келтіру үшін де, қоршаған ортаны қорғау үшін де өте маңызды. Хлорлау процесі осы тұнбаны өңдеудің тиімді әдісі ретінде пайда болды, ол бағалы металдарды бөлу және құрамында цианид бар заттарды детоксикациялау әдісін ұсынады.

Хлорлау процесінің принциптері

Тотығу және селективті еру

The хлорлау процесі белгілі бір ортадағы металдардың әртүрлі тотығу – тотықсыздану потенциалдарының артықшылығын пайдаланады. Цианидті алтын шламын өңдеу контекстінде хлорлаушы агент (мысалы, қышқыл ортадағы натрий хлораты) қосылғанда, тотықсыздану потенциалы төмен металдар, мысалы, мырыш, темір, қорғасын, мыс, артықшылықты түрде тотықтырылады және ерітіндіде ерітіледі. Мысалы, тұз қышқылды ортада алтын шламындағы металдар ерітіндімен әрекеттеседі. Кейіннен натрий хлоратын қосқанда ерітінді потенциалын арттырады, мыс және тұз қышқылында ерімейтін басқа қоспаларды толық тотықтырып, ерітуге мүмкіндік береді. Ерітінді потенциалын дәл бақылау арқылы қалдықта күміс пен алтын сияқты бағалы металдарды қалдыруға болады.

Цианидті жою

Алтын шламындағы цианид өте улы. Хлорлау цианидті бұзуда да маңызды рөл атқаруы мүмкін. Сілтілі ортада хлор негізіндегі тотықтырғыш (мысалы, хлор газы, натрий гипохлориті және т.б.) қосылған кезде цианид алдымен цианатқа дейін тотығады, содан кейін одан әрі тотығады. көміртегі диоксиді және азот. Жалпы реакция механизмі келесідей: Сілтілік ерітінді болған кезде қосылған хлор бар тотықтырғыш OCl⁻ сияқты түрлерді түзеді. Цианид (CN⁻) OCl⁻-пен әрекеттеседі және бірқатар тотығу реакциялары арқылы ол зияндылығы аз заттарға айналады.

Цианидті алтын шламын өңдеуде хлорлау процесінің қолдану кезеңдері

Алдын-ала емдеу

Хлорлау процесінің алдында цианидті алтын шламы әдетте алдын ала өңдеуді қажет етеді. Бұл тұнбаның бөлшектерінің мөлшерін азайту үшін ұнтақтау сияқты процестерді қамтуы мүмкін, бұл тұнба мен хлорлаушы агент арасындағы байланыс аймағын ұлғайтады, осылайша реакция тиімділігін арттырады. Қосымша, егер тұнбада хлорлау реакциясына кедергі келтіретін қоспалардың көп мөлшері болса, мысалы, белгілі бір металл оксидтері немесе сульфидтердің шамадан тыс мөлшері болса, осы кедергі келтіретін заттарды жою үшін тиісті реагенттермен алдын ала шаймалау жүргізілуі мүмкін.

Хлорлау реакциясы

1.Бірінші кезең Хлорлау (қоспаларды кетіру)

• Хлорлау реакциясының бірінші кезеңінде негізгі мақсат цианидті алтын шламынан негізгі металдарды жою болып табылады. Шламды қолайлы қышқылдық ортасы (әдетте тұз қышқылы) бар реакциялық ыдысқа салады. Содан кейін хлорлау агенті, мысалы, натрий хлораты, біртіндеп қосылады. Реакция температурасын, қышқылдықты және хлорлау агентін қосу жылдамдығын мұқият бақылау қажет. Мысалы, реакция температурасын белгілі бір диапазонда, әдетте шамамен 40 - 60 °C шамасында ұстауға болады және тұз қышқылы ерітіндісінің қышқылдығы сәйкес концентрацияға реттеледі, әдетте шамамен 1 - 3 моль/л.

• Бұл процесс кезінде реакция жүйесінің тотығу – тотықсыздану потенциалы бақыланады. Потенциал белгілі бір диапазонға жеткенде (мысалы, кейбір негізгі металдарды жою үшін потенциалды 400 - 450 мВ арасында басқаруға болады) мырыш, темір және мыстың бір бөлігі сияқты негізгі металдар тотықтырады және ерітіндіде ерітіледі. Реакция уақыты тұнбаның құрамы мен бөлшектерінің мөлшеріне байланысты өзгереді, әдетте 2 - 4 сағатты құрайды.

2.Екінші – Хлорлау (Алтын мен Күміс бөлу)

• Қоспаны жоюдың бірінші кезеңінен кейін қалдық негізінен алтын, күміс және кейбір қалған қоспалардан тұрады. Екінші – хлорлау сатысында алтынды немесе күмісті іріктеп еріту үшін шарттар реттеледі. Мақсат алтынды еріту болса, реакция жағдайлары тотығу – тотықсыздану потенциалын арттыру үшін реттеледі. Мысалы, натрий хлоратын көбірек қосу және қышқылдық пен температураны сәйкес реттеу арқылы әлеуетті алтынды тотықтыруға және ерітуге болатын диапазонға дейін арттыруға болады (әдетте шамамен 1000 - 1050 мВ).

• Реакция жүріп жатқанда, алтын ерітіндідегі еритін алтын хлоридті кешендерге айналады. Күміс белгілі бір жағдайларда ерімейтін күміс хлоридін түзіп, қалдықта қалуы мүмкін. Бұл кезеңдегі реакция уақыты шламдағы алтынның мөлшеріне байланысты шамамен 0.5 - 1 сағат болуы мүмкін.

Металды қалпына келтіру

1.Алтынды қалпына келтіру

• Алтын ерітіндіде алтын хлоридті комплекстер түрінде ерігеннен кейін оны қалпына келтіру арқылы алуға болады. Натрий сульфиті, қымыздық қышқылы немесе гидразин сияқты қалпына келтіретін заттарды қолдануға болады. Тотықсыздандырғыш ретінде натрий сульфитін пайдаланған кезде ерітінді тиісті рН мәніне (әдетте 1 - 2 шамасында) реттеледі, содан кейін натрий сульфиті біртіндеп қосылады. Натрий сульфитімен хлорлы алтын кешендерін тотықсыздандыру реакция теңдеуі: 3H₂O + 3Na₂SO₃+2HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 8HCl + 2Au.

• Тотықсыздану процесі ерітіндінің тотығу – тотықсыздану потенциалын өлшеу арқылы да бақыланады. Потенциал белгілі бір мәнге жеткенде төмендеудің соңғы нүктесін анықтауға болады (мысалы, натрий сульфитін қолдану арқылы қалпына келтірудің бірінші сатысы үшін соңғы нүкте потенциалы 590 - 730 мВ шамасында болуы мүмкін). Содан кейін тұндырылған алтын сүзгіден өткізіліп, жуылады және таза алтын өнімдерін алу үшін кептіріледі.

2. Күміс қалпына келтіру

• Егер күміс хлорлаудың екінші кезеңінен кейін қалдықта қалса, күмісті қалпына келтіру үшін оны одан әрі өңдеуге болады. Кең таралған әдістердің бірі қалдықты күмісті еріту үшін қолайлы реагентпен өңдеу болып табылады, мысалы, күміс нитраты ерітіндісін қалыптастыру үшін күміс хлоридін еріту үшін азот қышқылын пайдалану. Содан кейін күмісті күміс нитраты ерітіндісінен электролиз немесе сәйкес тотықсыздандырғышпен қалпына келтіру сияқты әдістермен алуға болады.

Құрамында цианид бар ағынды суларды тазарту

Цианидті алтын шламын хлорлау процесі кезінде пайда болатын ағынды судың құрамында цианид қалдығы бар. Қоршаған ортаны төгу стандарттарына сай болу үшін бұл ағынды суларды тазарту қажет. Сілтілік хлорлау - бұл ағынды суларды тазалаудың кең таралған әдісі. Сілтілік ортада (рН > 10) ағынды суға хлор негізіндегі тотықтырғыш қосылады. Ағынды сулардағы цианид алдымен цианатқа дейін тотығады, содан кейін улы емес көмірқышқыл газы мен азотқа дейін тотығады. Реакция цианидтің толық тотығуын қамтамасыз ету үшін тиісті араластыру және реакция уақыты жағдайында жүргізіледі.

Хлорлау процесінің артықшылықтары

Металды қалпына келтірудің жоғары жылдамдығы

Хлорлау процесі цианидті алтын шламындағы бағалы металдардың жоғары қалпына келу жылдамдығына қол жеткізе алады. Реакция жағдайларын және тотығу – тотықсыздану потенциалын дәл бақылай отырып, алтын мен күмісті іріктеп ерітуге және қалпына келтіруге болады, сонымен бірге негізгі металл қоспаларын тиімді жоюға болады. Мысалы, жақсы оңтайландырылған процестерде алтынның алыну жылдамдығы 95%-дан жоғары болуы мүмкін, ал күмістің алыну жылдамдығы шламның бастапқы құрамына байланысты салыстырмалы түрде жоғары болуы мүмкін.

Цианидті тиімді жою

Жоғарыда айтылғандай, хлорлау процесі алтын шламындағы өте улы цианидті тиімді түрде жоя алады. Бұл қоршаған ортаны қорғау үшін үлкен маңызға ие, өйткені ол цианидтің қоршаған ортаға таралуын болдырмайды, адам денсаулығына және экологиялық ортаға ықтимал зиянды азайтады.

Әртүрлі тұнба құрамдарына бейімделу

Хлорлау процесі әртүрлі құрамдағы цианидті алтын шөгінділеріне жақсы бейімделуді көрсетеді. Шөгіндіде алтынның, күмістің және әртүрлі негізгі металдардың жоғары немесе төмен мөлшері бар ма, тиімді өңдеуге қол жеткізу үшін хлорлау агентінің түрі мен мөлшері, реакция температурасы, қышқылдық және тотығу - қалпына келтіру потенциалы сияқты реакция жағдайларын тиісті түрде реттеуге болады.

Хлорлау процесіндегі қиындықтар мен шешімдер

Жабдық коррозиясы

Хлорлау процесіндегі қышқылдық және тотықтырғыш орта жабдықтың қатты коррозиясын тудыруы мүмкін. Құрамында хлор бар тотықтырғыштар мен қышқыл орталарды, әсіресе тұз қышқылын пайдалану реакциялық ыдыстарды, құбырларды және басқа жабдықты коррозияға әкелуі мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін коррозияға төзімді материалдарды таңдау керек. Мысалы, реакциялық ыдыстар жоғары сапалы тот баспайтын болаттан, титан қорытпаларынан немесе резеңке немесе графит сияқты коррозияға төзімді материалдармен қапталған болуы мүмкін. Коррозияға байланысты ақауларды дер кезінде анықтау және жөндеу үшін жабдықты жүйелі түрде тексеру және техникалық қызмет көрсету қажет.

Уытты қосалқы өнімдердің пайда болуы

Хлорлау процесі кезінде, әсіресе құрамында цианид бар заттарды өңдеу кезінде улы қосалқы өнімдердің пайда болу қаупі бар. Мысалы, цианид тотыққанда улы болып табылатын цианоген хлориді түзілуі мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін сәйкес реакция жағдайларын қатаң бақылау қажет. Цианидтің тотығуы жағдайында сілтілі ортаны сақтау цианоген хлоридінің түзілуін болдырмайды. Сонымен қатар, улы газдардың жиналуын болдырмас үшін өндіріс аймағында тиісті желдету және газ тазарту жүйелерін орнату қажет.

Жоғары энергия және реагент тұтыну

Хлорлау процесі көбінесе қыздыру, араластыру және жабдықты пайдалану үшін белгілі бір энергияны қажет етеді. Сонымен қатар, хлорлау агенттерін және басқа реагенттерді пайдалану да шығындарды тудырады. Энергия мен реагент шығынын азайту үшін процесті оңтайландыруды жүзеге асыруға болады. Мысалы, реакция шарттарын оңтайландыру арқылы реакция тиімділігін арттыру, қажетсіз қыздыру және араластыру уақыттарын азайту және процесті жақсырақ жобалау және басқару арқылы реагенттерді пайдалану жылдамдығын жақсарту арқылы.

қорытынды

Хлорлау процесі цианидті алтын шламын өңдеудің перспективалы әдісі болып табылады. Ол бағалы металдарды алуды және құрамында цианид бар заттарды детоксикациялауды біріктіреді. Оны қолдануда кейбір қиындықтар болса да, технологияның үздіксіз жетілдірілуі және тиісті шешімдердің қабылдануымен хлорлау процесі алтын өндіру өнеркәсібінде экономикалық пайдаға да, қоршаған ортаны қорғауға да ықпал ете отырып, барған сайын маңызды рөл атқара алады.