Reagentai, slopinantys vario išplovimą vario turinčios aukso rūdos cianidavimo metu

Įvadas

Cianidinimas yra plačiai naudojamas ir efektyvus aukso gavybos būdas iš aukso turinčių rūdų, ypač vario turinčių aukso rūdų atveju. Jis pagrįstas gebėjimu cianido jonass formuoti stabilius kompleksus su auksu, leidžiančius ištirpinti auksą iš rūdos matricos. Pagrindinė cheminė reakcija aukso cianidavimo procese yra 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Šis procesas buvo aukso gavybos pramonės kertinis akmuo daugiau nei šimtmetį dėl gana didelio efektyvumo ir gerai suprantamos technologijos.

Tačiau, kai susiduriama su vario - guolių aukso rūdos, buvimas vario mineralass kelia didelių iššūkių. Įprasti vario mineralai, susiję su auksu, tokie kaip chalkopiritas (CuFeS_2), chalcocitas (Cu_2S), malachitas (Cu_2(OH)_2CO_3) ir azuritas (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), yra gana reaktyvūs cianido tirpaluose. Pavyzdžiui, terpėje, kurioje yra cianido, chalkocitas gali reaguoti taip: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Dėl šių reakcijų suvartojamas didelis cianido kiekis. Per didelis cianido vartojimas ne tik padidina gamybos sąnaudas, bet ir daro poveikį aplinkai dėl cianido toksiškumo.

Be to, vario tirpimas gali trukdyti tolesniems procesams aukso atgavimas. Didelis vario kiekis cianido tirpale gali sumažinti aukso ir cianido komplekso susidarymo efektyvumą ir taip sumažinti aukso kiekį. išplovimo greitis. Taip yra todėl, kad varis konkuruoja su auksu dėl cianido jonų ir deguonies tirpale, sutrikdydamas cheminę pusiausvyrą, reikalingą efektyviam aukso tirpimui. Kai kuriais atvejais vario buvimas taip pat gali sukelti problemų tolesniuose procesuose, tokiuose kaip cinko cementavimas arba anglies pluoštas (CIP), skirtas auksui išgauti, dėl to gali sumažėti aukso atgavimo greitis ir prastos produkto kokybė.

Todėl labai svarbu rasti veiksmingų reagentų, kurie slopintų vario išplovimą vario turinčios aukso rūdos cianidinimo metu. Tokie reagentai gali padėti optimizuoti cianidavimo procesą, sumažinti cianido suvartojimasir pagerinti bendrą aukso gavybos efektyvumą, todėl kasybos veikla tampa ekonomiškesnė ir ekologiškesnė. Tolesniuose skyriuose išnagrinėsime įvairius reagentus, kurie buvo ištirti ir naudojami šiam tikslui.

Vario išplovimo cianido tirpaluose charakteristikos

Cianido tirpaluose vario mineralai, susiję su auksu, pasižymi skirtingu išplovimu. Įprasti pirminiai vario mineralai, tokie kaip chalkopiritas (CuFeS_2) ir chalkocitas (Cu_2S), taip pat malachitas (Cu_2(OH)_2CO_3), azuritas (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornitas (Cu_5FeS_4), kupitas ir (Cu_2O) yra santykinai tirpus varis, ir (Cu_XNUMXO).

Šie vario mineralai gali būti išplaunami kambario temperatūroje (25^{\circ}C). Vario išplovimo greitis labai įvairus – nuo ​​5–10 % iki daugiau nei 90 %. Pavyzdžiui, malachitas ir azuritas, kurie yra vario karbonato mineralai, yra gana reaktyvūs cianido tirpaluose. Cheminė malachito reakcija su cianidu gali būti išreikšta Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Tai rodo, kad veikiant cianidui, malachite esantis varis gali būti veiksmingai ištirpinamas.

Dirbant su daug vario turinčiais aukso koncentratais, išplovimo procesas cianidavimo metu turi tam tikrų „klinikinių“ simptomų. Cianido suvartojimas tampa itin didelis. Paprastai, norint ištirpinti 1 gramą vario mineralų, reikia suvartoti 2.3–3.4 gramo vario. Natrio cianidas. Tuo pačiu metu vario tirpimas taip pat sunaudoja deguonį tirpale. Pavyzdžiui, chalkocito išplovimo procese vyksta reakcija 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, kuri ne tik sunaudoja daug cianido, bet ir nemažai deguonies.

Be to, išplovimo efektas tampa palyginti silpnas. Didelis vario kiekis cianido tirpale gali sumažinti aukso-cianido komplekso susidarymo efektyvumą. Varis konkuruoja su auksu dėl cianido jonų ir deguonies tirpale. Dėl to sutrinka cheminė pusiausvyra, reikalinga efektyviam aukso tirpimui. Dėl to mažėja aukso išplovimo greitis ir taip pat gali kilti problemų vėlesniuose aukso atgavimo procesuose, tokiuose kaip cinko cementavimas arba anglis celiulioze (CIP), dėl to gali sumažėti aukso atgavimo greitis ir pablogėti produkto kokybė.

Įprasti reagentai vario išplovimui slopinti

Švino druskos

Švino druskos dažnai naudojamos kaip reagentai, slopinantys vario išplovimą vario turinčiose aukso rūdos cianidavimo metu. Dažniausiai naudojamos švino druskos yra švino nitratas (Pb(NO_3)_2), švino acetatas (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) ir švino oksidas (PbO).

Kaip pavyzdį paimkite švino acetatą. Tyrimai parodė, kad švino acetato pridėjimas prieš išplovimą cianidu gali veiksmingai slopinti vario išplovimą, sustiprinti aukso ir sidabro išplovimą ir sumažinti Natrio cianidas. Tam tikram aukso koncentratui, kuriame vario kiekis yra 4.92%, kai prieš išplovimą tiesiogiai įpilama 150 g/t švino acetato, esant -0.037 mm smulkumo dalelių, kurios sudaro 95%, išplovimo laikas 48 val., natrio cianido koncentracija 0.5%, o išplovimo pH 12%, aukso 40%. likutis gali būti sumažintas iki 1.20 g/t, aukso išplovimo greitis siekia 97.55 %, sidabro atgavimo greitis – 60.28 %, o natrio cianido sąnaudos – 14.37 kg/t. Tai aiškiai parodo teigiamą švino acetato poveikį šiame procese.

Švino druskų slopinimo mechanizmas gali būti susijęs su netirpių junginių susidarymu. Pavyzdžiui, švinas gali reaguoti su sieros turinčiomis medžiagomis rūdoje, sudarydamas netirpus švino sulfidą. Ši reakcija sumažina sieros turinčių medžiagų, kurios gali reaguoti su vario mineralais, kiekį ir taip slopina vario mineralų tirpimą. Be to, švino druskos taip pat gali paveikti vario mineralų paviršiaus savybes, sumažindamos jų reaktyvumą cianido tirpale.

Chelatinės medžiagos (pvz., citrinos rūgštis)

Chelatinės medžiagos, tokios kaip citrinų rūgštis, taip pat gali turėti įtakos vario išplovimui cianidavimo metu. Chelatinio tipo išplovimo pagalbinės medžiagos, tokios kaip citrinų rūgštis, veikia per unikalų mechanizmą. Citrinų rūgštyje yra karboksilo ir hidroksilo grupių, kurios gali sudaryti chelatus su kenksmingais jonais, tokiais kaip Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} ir Fe^{3+}, kad susidarytų stabilūs chelatai.

Pavyzdžiui, citrinų rūgštyje esanti karboksilo grupė gali koordinuotis su metalo jonais per vienišus deguonies atomų elektronų poras, sudarydami žiedo tipo struktūrą. Sudarant kompleksonus šiuos metalo jonus, citrinų rūgštis gali pašalinti jų neigiamą poveikį cianidavimo išplovimo procesui, pavyzdžiui, sumažinti deguonies suvartojimą tirpale. Be to, citrinų rūgštis gali slopinti mineralų, kurių sudėtyje yra kalcio ir magnio, tirpimą. Jis gali sąveikauti su šių mineralų paviršiumi, pakeisdamas jų paviršiaus krūvį ir hidrofilines – hidrofobines savybes, todėl juos sunkiau ištirpinti cianido tirpale. Šis gango mineralų slopinimas taip pat gali pagerinti „veiksmingą aktyvųjį deguonį“ minkštime. Kai yra mažiau tikėtina, kad gaujos mineralai ištirpsta, jie sunaudoja mažiau deguonies ir daugiau deguonies yra prieinama aukso cianidavimui, o tai naudinga aukso išplovimui. Apskritai, citrinos rūgšties pridėjimas gali padėti sukurti palankesnę cheminę aplinką aukso cianidavimui, sumažinti kitų metalų jonų trukdžius ir pagerinti aukso gavybos efektyvumą.

Kiti (trumpas įvadas)

Be aukščiau minėtų reagentų, cianido jonų koncentracijos kontrolė taip pat gali būti veiksmingas būdas susilpninti vario tirpimą. Kai cianido jonų koncentracija yra tinkamai kontroliuojama tam tikrame diapazone, galima sumažinti vario mineralų reakcijos su cianidu greitį. Pavyzdžiui, kai kurių aukso rūdų, kuriose yra gana daug lengvai tirpstančių vario mineralų, išlaikant santykinai žemą laisvųjų CN^ jonų koncentraciją (pvz., 0.05% - 0.10%), vario mineralų tirpimo greitis gali būti žymiai sulėtintas, o aukso mineralų tirpimo greitis vis dar yra gana didelis, todėl aukso mineralų tirpimo greitis daugiausia veikia cianidą.

Kitas būdas – naudoti amoniako – cianido sistemą. Amoniako – cianido sistemoje amoniakas gali sudaryti kompleksus su vario jonais, kurie tam tikru mastu gali slopinti vario išplovimą. Tačiau dėl didelio amoniako nepastovumo pramoninės gamybos procese sunku išlaikyti stabilią koncentraciją, o tai riboja plataus masto pramoninį panaudojimą. Nors šio metodo pranašumas yra vario išplovimo mažinimas, reikia toliau spręsti praktinio veikimo ir ekonomiškumo iššūkius.

Veiksniai, turintys įtakos reagentų poveikiui

Reagentų, naudojamų slopinti vario išplovimą vario turinčių aukso rūdų cianidinimo metu, veiksmingumą įtakoja keli veiksniai, kuriuos labai svarbu suprasti norint optimizuoti cianidavimo procesą.

Rūdos savybės

1. Vario mineralų tipas

1. Skirtingi vario mineralai turi skirtingą reaktyvumą cianido tirpaluose. Pavyzdžiui, vario karbonato mineralai, tokie kaip malachitas (Cu_2(OH)_2CO_3) ir azuritas (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), yra santykinai aktyvesni, palyginti su kai kuriais pirminiais sulfidiniais vario mineralais, tokiais kaip chalkopiritas (CuFeS_2). Malachitas lengvai reaguoja su cianidu pagal reakciją Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Šis didelis reaktyvumas reiškia, kad naudojant reagentus vario išplovimui slopinti, rūdoms, kuriose gausu tokių reaktyvių vario mineralų, gali prireikti didesnės dozės.

2. Priešingai, chalkopiritas turi sudėtingesnę struktūrą ir reikalauja daugiau energijos ir specifinių reakcijos sąlygų, kad ištirptų cianido tirpaluose. Tačiau tam tikromis sąlygomis jis vis tiek gali prisidėti prie didelio cianido suvartojimo. Rūdoje dominuojančio vario mineralo tipo supratimas yra pirmasis žingsnis nustatant tinkamą reagentą ir jo dozę.

2. Vario mineralų kiekis

1. Kuo didesnis vario mineralų kiekis rūdoje, tuo didesnis vario išplovimo ir atitinkamo cianido suvartojimo pavojus. Pavyzdžiui, aukso turinčioje rūdoje, kurioje vario kiekis yra 5%, vario išplovimo reakcijose sunaudojamas cianido kiekis bus daug didesnis nei rūdoje, kurioje vario kiekis yra 1%. Dėl to reagentas, reikalingas vario išplovimui slopinti, turi būti proporcingai sureguliuotas. Didesnio vario kiekio rūdai gali prireikti didesnio kiekio švino druskų arba kompleksonų, kad būtų veiksmingai slopinamas vario tirpimas. Tyrimai parodė, kad kas 1 % padidinus lengvai tirpaus vario kiekį rūdoje, švino ir druskos pagrindu pagaminto inhibitoriaus suvartojimą gali reikėti padidinti 10–20 g/t, kad būtų išlaikytas toks pat vario išplovimo slopinimo lygis.

Proceso sąlygos

1. Cianido koncentracija

1. Cianido koncentracija tirpale vaidina dvejopą vaidmenį vario išplovimui ir inhibitorių veiksmingumui. Kai cianido koncentracija maža, sumažėja vario išplovimo reakcijų greitis. Pavyzdžiui, jei laisvojo cianido koncentracija (CN^ -) palaikoma 0.05–0.10 %, vario mineralų tirpimo greitis gali būti gerokai sulėtintas. Tačiau jei cianido koncentracija yra per maža, aukso išplovimo greitis taip pat gali turėti neigiamos įtakos.

2. Naudojant tokius reagentus kaip švino druskos, optimali cianido koncentracija jų veiksmingumui užtikrinti gali skirtis. Kai kuriais atvejais gali prireikti šiek tiek didesnės cianido koncentracijos (apie 0.15–0.20 %), kad švino druskos inhibitorius galėtų sudaryti netirpius junginius su sieros turinčiomis medžiagomis rūdoje, veiksmingai slopindamas vario išplovimą. Tačiau jei cianido koncentracija yra per didelė, tai gali paskatinti vario mineralų tirpimą, nepaisant inhibitorių.

2. pH vertė

1. Cianido tirpalo pH yra labai svarbus tiek vario išplovimui, tiek inhibitorių veikimui. Paprastai cianidavimo procesas vykdomas šarminėje terpėje, kurios pH paprastai yra 10–11. Esant tokiam pH intervalui, išlaikomas cianido jonų stabilumas, o cianido hidrolizė sumažinama iki minimumo.

2. Chelatinių medžiagų, tokių kaip citrinų rūgštis, tirpalo pH turi įtakos jų chelatų susidarymui. Citrinų rūgštyje yra karboksilo ir hidroksilo grupių, kurios sudaro chelatą su metalo jonais. Šarminėje terpėje skatinama šių funkcinių grupių disociacija, sustiprinant jų chelatų susidarymą vario jonais. Tačiau jei pH yra per aukštas (virš 12), tai gali sukelti šalutinių reakcijų, kurios gali sumažinti kompleksonų veiksmingumą. Pavyzdžiui, labai šarminiame tirpale kai kurie metalo ir chelato kompleksai gali suirti, išskirdami chelatinius vario jonus atgal į tirpalą.

3. Išplovimo laikas

1. Išplovimo laikas gali turėti įtakos vario išplovimo laipsniui ir inhibitorių veikimui. Ilgėjant išplovimo laikui, daugiau vario gali ištirpti, jei jis nebus veiksmingai slopinamas. Pavyzdžiui, trumpalaikio išplovimo procese (mažiau nei 12 valandų) išplaunamo vario kiekis gali būti palyginti mažas, o inhibitorius gali lengviau kontroliuoti vario išplovimo greitį. Bet jei išplovimo laikas pailginamas iki 48 valandų ar daugiau, kumuliacinis vario išplovimo poveikis gali tapti reikšmingesnis.

2. Švino ir druskos inhibitorių atveju dėl ilgesnio išplovimo gali prireikti didesnės pradinės inhibitoriaus dozės. Taip yra todėl, kad laikui bėgant susidarę švino turintys netirpūs junginiai gali būti palaipsniui sunaudojami arba jų efektyvumas gali sumažėti dėl nuolatinio reaktyviųjų medžiagų buvimo cianido tirpale. Taigi, nustatant vario išplovimo slopinimui naudojamo reagento kiekį ir tipą, reikia atidžiai įvertinti išplovimo laiką.

Atvejo analizės ir praktiniai pritaikymai

1 atvejis: švino druskų panaudojimas aukso kasykloje Pietų Afrikoje

Aukso kasykloje Pietų Afrikoje buvo apdorojama vario rūda, kurioje vario kiekis buvo maždaug 3%. Prieš naudojant švino druskas kaip inhibitorių, cianidavimo procesas susidūrė su keliais iššūkiais. Cianido sunaudojimas buvo itin didelis ir siekė iki 15 kg/t rūdos, o aukso išplovimo greitis siekė tik apie 80%. Didelis vario kiekis rūdoje lėmė reikšmingą vario ištirpimą cianidinimo metu, o tai ne tik sunaudojo daug cianido, bet ir trukdė aukso išplovimo procesui.

Pridėjus švino nitrato (Pb(NO_3)_2) 200 g/t rūdos, buvo pastebėti reikšmingi pokyčiai. Cianido suvartojimas sumažėjo iki 8 kg/t rūdos, ty sumažėjo apie 47%. Aukso išplovimo greitis padidėjo iki 90%. Ekonominė nauda buvo didelė. Atsižvelgiant į cianido kainą ir papildomo atgaunamo aukso vertę, kasykla sutaupė apie 50 USD už toną perdirbtos rūdos. Aplinkosaugos požiūriu sumažėjęs cianido suvartojimas reiškė mažesnę riziką aplinkai, susijusią su cianido nuotėkiu ir šalinimu. Taip pat buvo sumažintas cianido turinčių atliekų kiekis, o tai buvo naudinga vietos ekologinei aplinkai.

2 atvejis: kompleksonų (citrinų rūgšties) panaudojimas aukso kasykloje Australijoje

Australijos aukso kasykloje rūdoje buvo daug vario mineralų, daugiausia chalkopirito ir kai kurių vario karbonato mineralų. Pradiniame cianidavimo procese, nenaudojant kompleksonų, aukso išplovimo greitis buvo 75%, o vario - 30%. Dėl didelio vario išplovimo greičio sunaudota daug cianido, apie 12 kg/t rūdos.

Į cianidinimo procesą pridėjus citrinos rūgšties 1 kg/t rūdos, padėtis pagerėjo. Vario išplovimo greitis buvo sumažintas iki 10%, o aukso išplovimo greitis padidintas iki 85%. Cianido suvartojimas sumažėjo iki 6 kg/t rūdos. Ekonominiu požiūriu citrinų rūgšties pridėjimo kaina buvo palyginti maža, palyginti su sutaupytu cianido suvartojimu ir padidėjusiu aukso išgavimu. Kasykla apskaičiavo, kad ji gali padidinti savo metinį pelną maždaug 300,000 XNUMX USD. Aplinkos požiūriu sumažėjęs vario išplovimas reiškė mažiau vario turinčių nuotekų, kurios buvo lengviau valomos ir turėjo mažesnį poveikį apylinkių vandens ištekliams.

3 atvejis: naujo inhibitoriaus (MZY) taikymas Kinijos aukso kasykloje

Aukso kasykloje Kinijoje veikė ugniai atsparus varis, turintis aukso rūdą. Tradiciniame cianidavimo procese aukso išplovimo greitis siekė tik 70%, o vario išplovimo greitis buvo didelis, todėl buvo sunaudojama daug cianido. Pridėjus naują inhibitorių MZY tam tikra doze, kartu su optimizuotomis proceso sąlygomis, įskaitant 18 kg/t kalkių ir 1.2 kg/t natrio cianido, aukso išplovimo greitis siekė 83–84%, o vario išplovimo greitis sumažėjo iki 4–5%.

Šis naujas procesas ne tik pagerino aukso išplovimo efektyvumą, bet ir žymiai sumažino cianido sąnaudas. Ekonominė nauda buvo dviguba: padidėjęs aukso išgavimas pridėjo daugiau vertės gamybai, o sumažėjęs cianido suvartojimas sutaupė išlaidas. Aplinkos apsaugos požiūriu mažesnis cianido suvartojimas ir mažiau vario turinčių atliekų sumažino naštą aplinkai, todėl kasybos veikla tapo tvaresnė. Šie atvejo tyrimai aiškiai parodo praktinę reagentų naudojimo, siekiant slopinti vario išplovimą vario turinčiose aukso rūdos cianidavimo metu, reikšmę tiek ekonominės naudos, tiek aplinkos apsaugos požiūriu.

Išvada

Vario turinčių aukso rūdų cianidavimo procese vario išplovimas ne tik lemia didelį cianido suvartojimą, bet ir neigiamai veikia aukso išplovimo greitį ir vėlesnius aukso atkūrimo procesus. Todėl reagentų naudojimas vario išplovimui slopinti yra labai svarbus.

Švino druskos, tokios kaip švino nitratas, švino acetatas ir švino oksidas, gali veiksmingai slopinti vario išplovimą, sudarydamos netirpius junginius su sieros turinčiomis medžiagomis rūdoje arba pakeisdamos vario mineralų paviršiaus savybes. Chelatinės medžiagos, tokios kaip citrinų rūgštis, gali sudaryti chelatą su vario jonais ir kitais kenksmingais metalų jonais, sumažindamos jų neigiamą poveikį cianidavimo procesui. Be to, cianido koncentracijos kontrolė ir amoniako-cianido sistemos naudojimas taip pat gali tam tikru mastu susilpninti vario tirpimą.

Šių reagentų efektyvumą įtakoja įvairūs veiksniai. Rūdos savybės, įskaitant vario mineralų rūšį ir kiekį, lemia vario reaktyvumą rūdoje ir taip įtakoja reikalingo reagento kiekį. Proceso sąlygos, tokios kaip cianido koncentracija, pH vertė ir išplovimo laikas, taip pat turi didelę įtaką reagentų veikimui. Pavyzdžiui, tinkama cianido koncentracija ir pH vertė gali užtikrinti cianido tirpalo stabilumą ir reagento efektyvumą, o išplovimo laikas gali turėti įtakos kumuliaciniam vario išplovimo reakcijų poveikiui.

Atlikdami atvejų tyrimus matėme šių reagentų praktinę taikymo vertę. Pietų Afrikoje švino nitrato naudojimas aukso kasykloje sumažino cianido suvartojimą ir padidino aukso išplovimo greitį, o tai atnešė didelę ekonominę naudą ir aplinkosaugos pranašumus. Australijoje citrinos rūgšties pridėjimas aukso kasykloje veiksmingai sumažino vario išplovimą ir cianido suvartojimą, kartu padidindamas aukso išplovimo greitį, o tai buvo naudinga tiek ekonominiais, tiek aplinkosaugos aspektais. Kinijos aukso kasykloje, naudojant naują inhibitorių MZY, kartu su optimizuotomis proceso sąlygomis, pagerėjo aukso išplovimo efektyvumas ir sumažėjo vario išplovimo greitis, todėl buvo pasiekti geri ekonominiai ir aplinkosauginiai rezultatai.

Apskritai, sprendžiant vario turinčių aukso rūdų cianidinimą, būtina visapusiškai atsižvelgti į rūdos savybes ir proceso reikalavimus bei parinkti tinkamą reagentą ir veikimo sąlygas. Būsimi tyrimai gali būti skirti tolesniam efektyvesnių ir aplinkai nekenksmingų reagentų tyrimui, taip pat reagentų ir proceso parametrų derinio optimizavimui, siekiant efektyvesnių, ekonomiškesnių ir aplinką tausojančių aukso gavybos procesų.