Cianido išplovimo procesas aukso kasyboje: visas procesas nuo ištirpimo iki regeneravimo

Įvadas

Aukso gavyba iš jo rūdų buvo didelio susidomėjimo objektas šimtmečius. Tarp įvairių galimų metodų, Cianido išplovimas tapo viena iš plačiausiai naudojamų technikų reklamoje Aukso kasyba pramonė. Šis procesas leidžia efektyviai ištirpinti auksą iš pagrindinių medžiagų, todėl taurusis metalas gali būti atgautas labiau koncentruota forma. Šiame straipsnyje bus nagrinėjamas visas cianido išplovimo aukso kasyboje procesas – nuo ​​pradinio aukso ištirpinimo cianido tirpaluose iki galutinio metalo atgavimo.

Aukso tirpimas cianido tirpaluose

Dalyvavusios cheminės reakcijos

Aukso tirpimas cianido tirpaluose pagrįstas sudėtingomis cheminių reakcijų serijomis. Bendra reakcija gali būti pavaizduota tokia lygtimi:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)₂] + XNUMXNaOH

Šioje reakcijoje auksas (Au) reaguoja su Natrio cianidas (NaCN), dalyvaujant deguoniui (O₂) ir vandeniui (H₂O), susidaro natrio dicianoauratas (Na[Au(CN)₂]) ir natrio hidroksidas (NaOH). Deguonies vaidmuo šioje reakcijoje yra labai svarbus, nes jis veikia kaip oksidatorius, palengvinantis aukso tirpimą.

Optimalaus tirpimo sąlygos

Norint efektyviai ištirpinti auksą, reikia atidžiai kontroliuoti keletą sąlygų. Cianido koncentracija tirpale yra kritinis veiksnys. Paprastai išplovimo procese naudojama 0.05–0.1 % NaCN koncentracija. Dėl didesnės koncentracijos gali padidėti cianido suvartojimas proporcingai nepadidėjus aukso tirpimui, o mažesnė koncentracija gali sukelti lėtą ir nepilną išplovimą.

Tirpalo pH taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Išplovimo procesas yra veiksmingiausias šiek tiek šarminėje terpėje, kurios pH diapazonas yra 9.5–11. Esant tokiam pH, cianido jonai yra nedisocijuotoje formoje (HCN), kuri labiau reaguoja į auksą. PH reguliavimas paprastai pasiekiamas į išplovimo tirpalą įdedant kalkių (CaO).

Temperatūra yra dar vienas svarbus parametras. Nors reakcija gali vykti esant aplinkos temperatūrai, šiek tiek padidinta maždaug 25–35 °C temperatūra gali padidinti aukso tirpimo greitį. Tačiau per daug padidinus temperatūrą, gali suirti cianidas ir sumažėti jo efektyvumas.

Pirminis rūdų apdorojimas

Smulkinimas ir smulkinimas

Prieš pradedant cianido išplovimo procesą, aukso turinčios rūdos turi būti iš anksto apdorotos. Pirmasis šio išankstinio gydymo žingsnis paprastai yra Smulkinimo ir šlifavimas. Rūdos susmulkinamos, kad sumažintų jų dydį, o po to sumalamos į smulkias daleles. Tai padidina rūdos paviršiaus plotą, o tai leidžia efektyviau susisiekti tarp aukso dalelių ir cianido tirpalo išplovimo proceso metu.

Šlifavimo laipsnis yra kruopščiai kontroliuojamas. Dėl per didelio šlifavimo gali susidaryti smulkūs dumbliai, dėl kurių gali kilti problemų per vėlesnius kieto ir skysčio atskyrimo etapus. Kita vertus, dėl nepakankamo šlifavimo aukso dalelės gali nepastebėti pakankamai, o tai gali lemti nepilną išplovimą.

Skrudinimas ir biologinė oksidacija

Kai kuriais atvejais aukso rūdos gali turėti ugniai atsparių mineralų, kurie neleidžia tiesiogiai ištirpinti aukso cianidu. Tokioms rūdoms gali prireikti papildomų išankstinio apdorojimo metodų, pvz., skrudinimo arba biologinio oksidavimo.

Skrudinimas apima rūdos kaitinimą esant orui, kad oksiduotų ugniai atsparius mineralus, tokius kaip sulfidai. Šis oksidacijos procesas suardo mineralus, išskiria aukso daleles ir daro jas lengviau prieinamas cianido tirpalui.

Kita vertus, biologinė oksidacija naudoja mikroorganizmus, kad oksiduotų ugniai atsparius mineralus. Tai yra ekologiškesnė skrudinimo alternatyva, nes veikia žemesnėje temperatūroje ir išskiria mažiau kenksmingų teršalų. Mikroorganizmai, paprastai bakterijos arba grybai, parenkami atsižvelgiant į jų gebėjimą oksiduoti specifinius ugniai atsparius mineralus, esančius rūdoje.

Išplovimo procesas

Maišyto bako išplovimas

Išplovimas maišomoje talpykloje yra vienas iš dažniausiai naudojamų cianido išplovimo būdų. Šiame procese iš anksto apdorota rūda sumaišoma su cianido tirpalu didelėse maišomose talpose. Talpyklose sumontuoti maišytuvai, užtikrinantys kruopštų rūdos ir tirpalo sumaišymą, skatinantys aukso dalelių ir cianido jonų kontaktą.

Išplovimo laikas gali skirtis priklausomai nuo rūdos pobūdžio ir eksploatavimo sąlygų. Apskritai išplovimo procesas gali trukti nuo kelių valandų iki kelių dienų. Per šį laiką periodiškai imami ir analizuojami filtrato mėginiai, siekiant stebėti aukso tirpimo eigą.

Krūvos išplovimas

Krūvos išplovimas yra dar vienas plačiai naudojamas metodas, ypač žemos kokybės aukso rūdoms. Šio proceso metu susmulkinta rūda sukraunama didelėmis krūvomis ant nepralaidaus įdėklo. Tada cianido tirpalas purškiamas ant krūvos viršaus ir leidžiama prasiskverbti per rūdą. Kai tirpalas praeina per krūvą, jis ištirpdo aukso daleles, o gautas nėščiųjų tirpalas surenkamas krūvos apačioje.

Išplovimas į krūvą yra ekonomiškesnis metodas, palyginti su Maišyto rezervuaro išplovimas nes reikia mažiau kapitalo investicijų į įrangą. Tačiau tai yra lėtesnis procesas ir labiau tinka rūdoms, kuriose yra palyginti mažas aukso kiekis.

Skysčių ir kietų medžiagų atskyrimas

Filtravimas

Pasibaigus išplovimo procesui, kitas žingsnis yra atskirti kietą likutį (nuosėdas) nuo nėščiojo tirpalo, kuriame yra ištirpusio aukso. Filtravimas yra vienas iš dažniausiai naudojamų kietųjų ir skysčių atskyrimo metodų. Šiame procese suspensija (kietos ir skystos medžiagos mišinys) praleidžiama per filtravimo terpę, pvz., filtravimo audinį arba filtravimo presą. Kietosios dalelės sulaikomos ant filtravimo terpės, o skystis (nėščiųjų tirpalas) praeina ir surenkamas.

Filtravimo terpės pasirinkimas priklauso nuo kietųjų dalelių pobūdžio ir veikimo sąlygų. Pavyzdžiui, tais atvejais, kai kietosios dalelės yra labai smulkios, gali prireikti plonesnio tinklelio filtravimo audinio.

Dekantavimas

Dekantavimas yra kitas metodas, kurį galima naudoti kieto ir skysčio atskyrimui, ypač kai kietosios dalelės yra gana didelės ir lengvai nusėda. Šiame procese srutoms leidžiama tam tikrą laiką stovėti nusodinimo rezervuare. Kietosios dalelės nusėda ant rezervuaro dugno dėl gravitacijos, o skaidrus supernatantas (nėščiųjų tirpalas) atsargiai nupilamas.

Dekantavimas yra paprastesnis ir mažiau energijos reikalaujantis metodas, palyginti su filtravimu. Tačiau jis gali būti ne toks veiksmingas atskiriant labai smulkias kietąsias daleles.

Aukso atkūrimas iš nėštumo tirpalo

Aktyvintos anglies adsorbcija

Vienas iš labiausiai paplitusių aukso atgavimo iš nėščiosios tirpalo būdų yra Aktyvuotos anglies adsorbcija. Šiame procese į nėščiosios tirpalą pridedama aktyvuotos anglies. Aukso-cianido kompleksas turi stiprų afinitetą aktyvintosios anglies paviršiui, todėl auksas adsorbuojamas ant anglies dalelių.

Tada anglies dalelės yra atskiriamos nuo tirpalo, paprastai sijojant arba filtruojant. Auksu pakrauta anglis toliau apdorojama, kad auksas būtų desorbuotas. Paprastai tai daroma apdorojant anglį aukštos temperatūros garais arba naudojant cheminę desorbcijos priemonę.

Cinko krituliai

Cinko nusodinimas, dar žinomas kaip Merrill – Crowe procesas, yra dar vienas aukso atgavimo būdas. Šiame procese į nėščiosios tirpalą pridedama cinko dulkių. Cinkas yra elektropozityvesnis nei auksas, todėl jis išstumia auksą iš aukso-cianido komplekso. Reakciją galima pavaizduoti tokia lygtimi:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)XNUMX]

Nusodintas auksas kartu su nesureagavusiu cinku sudaro kietą dumblą. Tada šis dumblas atskiriamas nuo tirpalo, o auksas toliau rafinuojamas, kad būtų gautas grynas produktas.

Aukso rafinavimas

Lydymas

Kai auksas išgaunamas iš nėščiojo tirpalo, jį paprastai reikia patobulinti, kad būtų pašalintos likusios priemaišos. Lydymas yra vienas iš labiausiai paplitusių aukso valymo būdų. Šiame procese aukso turinti medžiaga kaitinama iki aukštos temperatūros, esant srautui, pavyzdžiui, boraksui. Srautas padeda sumažinti aukso lydymosi temperatūrą ir taip pat reaguoja su priemaišomis, sudarydamas šlaką, kurį galima atskirti nuo išlydyto aukso.

Tada išlydytas auksas pilamas į formas, kad būtų suformuoti luitai. Šie luitai gali būti toliau apdorojami arba parduodami kaip pusgaminis produktas.

Elektrolitinis rafinavimas

Elektrolitinis rafinavimas yra pažangesnis aukso valymo būdas. Šiame procese aukso turintis anodas dedamas į elektrolitinį elementą kartu su gryno aukso katodu. Elektrolitas dažniausiai yra aukso chlorido arba kitų aukso druskų tirpalas. Kai elektros srovė praeina per elementą, auksas iš anodo ištirpsta į elektrolitą ir nusėda ant katodo.

Priemaišos, kurios yra elektropozityvesnės nei auksas, ištirpsta į elektrolitą, bet nenusėda ant katodo, o priemaišos, kurios yra mažiau elektropozityvios nei auksas, lieka kaip dumblas elemento apačioje. Taip gaunamas labai didelio grynumo aukso gaminys.

Aplinkosaugos aspektai

Cianido valdymas

Cianidas yra labai toksiška medžiaga, todėl labai svarbu tinkamai valdyti cianidą aukso gavybos procese. Cianido naudojimas aukso kasyboje daugelyje šalių yra griežtai reglamentuojamas, siekiant sumažinti jo poveikį aplinkai ir žmonių sveikatai.

Vienas iš pagrindinių cianido valdymo aspektų yra cianido išsiliejimo prevencija. Kasybos operacijose turi būti įrengtos tinkamos izoliavimo sistemos, kad tirpalai, kurių sudėtyje yra cianido, nepatektų į aplinką. Be to, labai svarbus yra nuotekų, kuriose yra cianido, valymas. Yra keletas cianido turinčių nuotekų valymo metodų, tokių kaip cheminė oksidacija, biologinis valymas ir jonų mainai.

Atliekų išvežimas

Kietas likutis (atliekas), susidariusias po aukso atgavimo proceso, taip pat reikia tinkamai sutvarkyti. Atliekose gali būti pėdsakų cianido ir kitų sunkiųjų metalų, kurie netinkamai tvarkomi gali kelti grėsmę aplinkai.

Vienas iš įprastų atliekų šalinimo būdų yra jas laikyti atliekų užtvankose. Šios užtvankos sukurtos taip, kad sulaikytų nuosėdas ir neleistų teršalams patekti į aplinką. Kai kuriais atvejais atliekos taip pat gali būti pakartotinai apdorojamos siekiant išgauti likusias vertingas mineralines medžiagas arba sumažinti poveikį aplinkai.

Išvada

Aukso gavybos cianido išplovimo procesas yra sudėtingas ir daugiapakopis procesas, apimantis aukso ištirpinimą cianido tirpaluose, išankstinį rūdų apdorojimą, išplovimą, kietųjų ir skysčių atskyrimą, aukso atgavimą, rafinavimą ir aplinkos valdymą. Kiekvienas šio proceso žingsnis yra kruopščiai kontroliuojamas, siekiant užtikrinti efektyvų aukso gavybą ir atgavimą, kartu sumažinant poveikį aplinkai. Nepaisant iššūkių, susijusių su cianido naudojimu, šis procesas išlieka svarbiu ir plačiai naudojamu metodu komercinėje aukso gavybos pramonėje dėl didelio efektyvumo ir santykinai mažų sąnaudų. Tačiau nuolat vykdomi tyrimai ir plėtra, siekiant sukurti alternatyvius metodus, kurie būtų draugiškesni aplinkai ir tvaresni.