Atmosferinio ir slėginio išplovimo aukso kasyklos cianidavimo procese palyginimas

1. Įvadas

Cianidavimas yra plačiai naudojamas aukso gavybos iš rūdų procesas. Tarp įvairių jo veikimo režimų atmosferinis išplovimas ir slėginis išplovimas yra du svarbūs metodai. Jų skirtumų supratimas yra labai svarbus norint optimizuoti aukso gavybos procesą, pagerinti efektyvumą ir sumažinti sąnaudas. Šiame straipsnyje bus atliktas išsamus atmosferinio ir slėginio išplovimo palyginimas aukso kasyklos cianidavimo procese.

2. Cianidinio išplovimo principas

Cianidinis išplovimas pagrįstas aukso reakcija su cianidu deguonies akivaizdoje. Bendroji cheminė lygtis yra tokia:

4Au + 8CN⁻+ O₂ + 2H4O → 4[Au(CN)₂]⁻+ XNUMXOH⁻

Šios reakcijos metu auksas sudaro tirpius aukso ir cianido kompleksus, kuriuos galima toliau atskirti ir išgauti. Nesvarbu, ar tai atmosferinis, ar slėginis išplovimas, šis pagrindinis reakcijos principas išlieka tas pats. Tačiau reakcijos sąlygas ir kinetiką veikia slėgio koeficientas.

3. Išplovimo efektyvumo palyginimas

3.1 Atmosferinis išplovimas

Atmosferinis išplovimas paprastai atliekamas esant aplinkos temperatūrai ir slėgiui. Kai kurioms gana paprastoms aukso rūdoms, pavyzdžiui, toms, kuriose yra didelė laisvai malamo aukso dalis, atmosferinis išplovimas gali duoti gerų rezultatų. Tačiau sudėtingoms rūdoms, turinčioms daug sulfidinių mineralų ar kitų ugniai atsparių komponentų, atmosferinio išplovimo efektyvumas dažnai yra ribotas. Lėtas reakcijos greitis ir nepilna reakcija gali lemti mažesnį aukso išplovimo greitį. Pavyzdžiui, dirbant su aukso rūdomis, kuriose yra pirito, atmosferinio išplovimo metu pirite esanti siera gali reaguoti su deguonimi ir cianidu, sunaudodama deguonį ir cianidą ir taip slopindama aukso tirpimą. Apskritai, įprastų rūdų aukso išplovimo greitis atmosferiniame išplovime yra apie 60–85 %.

3.2 Slėginis išplovimas

Kita vertus, slėginis išplovimas atliekamas esant padidintam slėgiui. Padidėjęs slėgis gali žymiai padidinti deguonies tirpumą išplovimo tirpale. Pagal Henrio dėsnį, didesnis slėgis lemia didesnį deguonies parcialinį slėgį, o tai savo ruožtu padidina ištirpusio deguonies koncentraciją tirpale. Ši didelė ištirpusio deguonies koncentracija gali paspartinti aukso oksidaciją ir aukso-cianido kompleksų susidarymą. Ugniai atsparių aukso rūdų atveju slėginis išplovimas gali suardyti sulfidinių mineralų ugniai atsparias struktūras, todėl išplovimo tirpalui patenka daugiau aukso. Dėl to galima efektyviai padidinti aukso išplovimo greitį. Tyrimai rodo, kad kai kurių ugniai atsparių aukso rūdų slėginio išplovimo aukso išplovimo greitis gali siekti daugiau nei 90 %, o optimizuotomis sąlygomis – net iki 95 %.

4. Reakcijos sąlygų palyginimas

4.1 Temperatūra

• Atmosferinis išplovimas : Paprastai veikia esant aplinkos temperatūrai arba jai artimai, paprastai apie 25 °C. Kadangi reakcija vyksta ne dėl aukštos temperatūros, energijos suvartojimas šildymui yra santykinai mažas. Tačiau žema temperatūra taip pat reiškia, kad reakcijos greitis yra santykinai mažas.

• Slėginis išplovimas : Paprastai reikalinga aukštesnė temperatūra. Temperatūra paprastai yra 80–150 °C intervale. Aukštesnė temperatūra gali pagreitinti cheminės reakcijos greitį, tačiau jai taip pat reikia papildomų energijos sąnaudų išplovimo sistemai šildyti.

4.2 Cianido koncentracija

• Atmosferinis išplovimas : cianido koncentracija išplovimo tirpale paprastai yra 0.02–0.1 %. Rūdoms, kuriose yra daug priemaišų, išplovimo efektui užtikrinti gali prireikti santykinai didesnės cianido koncentracijos, tačiau tai padidins sąnaudas ir riziką aplinkai.

• Slėginis išplovimas : dėl padidėjusios reakcijos kinetikos esant slėgiui, reikalinga cianido koncentracija gali būti santykinai mažesnė, paprastai apie 0.01–0.05 %. Tai ne tik sumažina cianido sunaudojimą, bet ir sumažina cianido likučių daromą poveikį aplinkai.

5. Įrangos reikalavimų ir sąnaudų palyginimas

5.1 Reikalavimai įrangai

• Atmosferinis išplovimas : Atmosferinio išplovimo įranga yra gana paprasta. Ją daugiausia sudaro išplovimo bakai, maišytuvai ir aeravimo įrenginiai. Išplovimo bakams nereikia atlaikyti aukšto slėgio, todėl jų gamybos medžiagos ir kaina yra gana maža. Maišytuvai naudojami siekiant užtikrinti vienodą rūdos masės, cianido tirpalo ir deguonies sumaišymą, o jų galios ir atsparumo korozijai reikalavimai nėra itin aukšti.

• Slėginis išplovimas : Slėginiam išplovimui reikalinga speciali slėgiui atspari įranga, pavyzdžiui, autoklavai. Autoklavas turi būti pagamintas iš didelio stiprumo legiruotų medžiagų, kad atlaikytų aukštą slėgį ir aukštą temperatūrą. Be to, jame taip pat įrengtos sudėtingos slėgio reguliavimo, temperatūros reguliavimo ir saugos apsaugos sistemos. Šios įrangos projektavimas ir gamyba yra sudėtingesni ir reikalauja aukštesnio techninio lygio.

5.2 m

• Atmosferinis išplovimas : Pradinės atmosferinio išplovimo įrangos investicijos yra gana mažos. Tačiau dėl santykinai mažo išplovimo efektyvumo ir ilgo išplovimo laiko eksploatavimo išlaidos, susijusios su darbo jėga, energijos sąnaudomis ilgalaikiam maišymui ir cianido sunaudojimu, ilgainiui gali būti gana didelės.

• Slėginis išplovimas : Pradinė investicija į slėginio išplovimo įrangą yra daug didesnė dėl brangių, slėgiui atsparių autoklavų ir sudėtingų valdymo sistemų. Tačiau atsižvelgiant į didelį išplovimo efektyvumą ir trumpą išplovimo laiką, bendros eksploatavimo išlaidos, atsižvelgiant į gamybos pajėgumus ir išteklių panaudojimą, gali būti konkurencingesnės didelio masto ir ugniai atsparių rūdų perdirbimui.

6. Poveikis aplinkai

6.1 Cianido likučiai

• Atmosferinis išplovimas : Kaip minėta anksčiau, atmosferiniam išplovimui gali prireikti santykinai didesnės cianido koncentracijos, todėl uolienose gali susidaryti daugiau cianido likučių. Cianidas yra labai toksiškas, o netinkamas cianido turinčių uolienų apdorojimas gali kelti rimtą grėsmę aplinkai ir žmonių sveikatai.

• Slėginis išplovimas : Dėl mažesnio cianido suvartojimo slėginio išplovimo metu susidaro santykinai mažiau cianido likučių uolienose. Tai tam tikru mastu sumažina su cianido tarša susijusią riziką aplinkai.

6.2 Energijos suvartojimas ir emisijos

• Atmosferinis išplovimas : Nors šildymui sunaudojama mažai energijos, ilgalaikis veikimas siekiant patenkinamų išplovimo rezultatų gali sunaudoti daug elektros energijos maišymui ir aeravimui. Kalbant apie išmetamuosius teršalus, jei aeravimo procesas nėra gerai kontroliuojamas, reakcijos metu gali išsiskirti kenksmingos dujos.

• Slėginis išplovimas : Aukštos temperatūros ir aukšto slėgio slėginio išplovimo veikimas reikalauja didelių energijos sąnaudų slėgio sistemai šildyti ir palaikyti. Tačiau didelis jo efektyvumas reiškia, kad pagaminant tą patį aukso kiekį, bendros energijos sąnaudos vienam aukso vienetui gali būti panašios arba net mažesnės nei atmosferinio išplovimo atveju, atsižvelgiant į didesnį gamybos pajėgumą. Kalbant apie išmetamųjų teršalų kiekį, jei slėgio sistema yra gerai sandari, kenksmingų dujų išsiskyrimą galima geriau kontroliuoti.

7. Išvada

Apibendrinant, tiek atmosferinis, tiek slėginis išplovimas aukso kasyklos cianidavimo procese turi savų savybių. Atmosferinis išplovimas tinka paprastoms aukso rūdoms, kurioms iš pradžių reikia mažai investuoti į įrangą, tačiau sudėtingų rūdų išplovimo efektyvumas yra ribotas. Priešingai, slėginis išplovimas turi didelių pranašumų dirbant su ugniai atspariomis aukso rūdomis, nes pasižymi dideliu išplovimo efektyvumu, mažesniu cianido sunaudojimu ir santykinai mažesniu poveikiu aplinkai cianido likučių atžvilgiu. Tačiau jam reikalinga brangi įranga ir sudėtingesnė eksploatacija bei priežiūra. Rinkdamosi išplovimo metodą, kasybos įmonės turi visapusiškai atsižvelgti į tokius veiksnius kaip rūdos savybės, gamybos mastas, investicijų biudžetas ir aplinkosaugos reikalavimai, kad galėtų priimti tinkamiausią sprendimą.