Natrio cianidas ir aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai: lyginamoji analizė

I. Įvadas

Srityje aukso kasyba, pasirinkimas išplovimo agentas vaidina pagrindinį vaidmenį ekstrahavimo procese. Natrio cianidas jau seniai naudojamas aukso gavybai dėl jo veiksmingumo tirpinant auksą iš rūdų. Tačiau vis labiau akcentuojant aplinkos apsaugą ir tvarią plėtrą, atsiranda naujų rūšių aplinkai nekenksmingos išplovimo medžiagos atsirado kaip alternatyvos. Šiuo straipsniu siekiama visapusiškai palyginti natrio cianidas ir aplinkos išplovimo agentai įvairiais aspektais, įskaitant jų sudėtį, išplovimo greitis, vartojimas, atkūrimo rodiklis, poveikio aplinkai ir transportavimo reikalavimų. Taip tikimės suteikti vertingų įžvalgų aukso kasybos pramonei, kad ji galėtų priimti labiau pagrįstus sprendimus dėl išplovimo agento pasirinkimo.

II. Sudėtis

2.1 Natrio cianidas

Natrio cianidas yra cheminis junginys, kurio formulė NaCN. Jame yra 98% gryno natrio cianido. Kaip stiprios bazės ir silpnos rūgšties druska, ji turi keletą pastebimų savybių. Fiziškai jis atrodo kaip baltos kristalinės kietosios medžiagos, kurios linkusios tirpti, o tai reiškia, kad lengvai sugeria drėgmę iš oro. Jis taip pat turi silpną karčiųjų migdolų kvapą. Chemiškai jis yra labai reaktyvus. Jis hidrolizuojasi vandenyje, sudarydamas vandenilio cianidą (HCN) ir natrio hidroksidą, o tirpalas yra stipriai šarminis. Natrio cianidas gali reaguoti su įvairiais metalais, pavyzdžiui, geležimi, cinku, nikeliu, variu, kobaltu, sidabru ir kadmiu, sudarydamas atitinkamus metalų cianidus. Esant deguoniui, jis gali veiksmingai ištirpinti tauriuosius metalus, tokius kaip auksas ir sidabras, sudarydamas stabilias kompleksines druskas, kurios yra plačiai naudojamos aukso kasybos pramonėje aukso gavybai. Tačiau jis yra labai toksiškas. Net ir nedidelis kiekis, absorbuojamas per odą, įkvėpus ar nurijus, gali būti mirtinas žmonėms ir kitiems organizmams.

2.2 Aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai

Aplinkai nekenksmingos išplovimo medžiagos yra įvairių formų, o jų sudėtys sukurtos taip, kad būtų efektyviai išgaunamas auksas, sumažinant poveikį aplinkai. Pavyzdžiui, kai kuriose įprastose aplinkai nekenksmingose ​​išplovimo medžiagose yra didelė glicino ir natrio jodido koncentracija. Glicinas, kaip paprasčiausia aminorūgštis, nėra toksiška aplinkai ir žmogui. Išplovimo procese jis gali sudaryti stabilius kompleksus su aukso jonais, palengvinančius aukso ištirpimą iš rūdų. Natrio jodidas taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Jodido jonai gali dalyvauti redokso reakcijose ir sudėtingų formavimosi procesuose, didindami aukso išplovimo efektyvumą. Šie komponentai veikia sinergiškai, kad pagerintų bendrą išplovimo agento veikimą. Tokių ingredientų buvimas ne tik leidžia efektyviai išgauti auksą, bet ir sumažina galimą žalą aplinkai, palyginti su tradiciniu natrio cianidu. Be to, kai kuriose aplinkai nekenksmingose ​​išplovimo medžiagose gali būti kitų priedų arba kompleksonų, kurie yra kruopščiai atrinkti siekiant optimizuoti išplovimo procesą, pvz., medžiagų, galinčių reguliuoti išplovimo tirpalo pH vertę, kontroliuoti metalo jonų tirpumą arba padidinti išplovimo agento selektyvumą aukso atžvilgiu.

III. Išplovimo greitis

3.1 Natrio cianido veikimas

Natrio cianido išplovimo greitis yra gana lėtas. Aukso ekstrahavimo procese naudojant natrio cianidą natrio cianido ir aukso reakcijai rūdoje įtakos turi keli veiksniai. Pavyzdžiui, sudėtinga cheminė rūdos sudėtis gali trukdyti reakcijos greičiui. Jei rūdoje yra daug sulfidinių mineralų, tokių kaip piritas ( ), sulfidas gali reaguoti su ore ir vandenyje esančiu deguonimi, sudarydamas sieros rūgštį ir kitas medžiagas. Ši rūgštinė aplinka gali pagreitinti natrio cianido hidrolizę, generuoti vandenilio cianido dujas ( ), dėl kurių ne tik prarandamas natrio cianidas, bet ir sumažėja efektyvi išplovimo agento koncentracija tirpale, taip sulėtėja aukso išplovimo greitis. Be to, rūdos dalelių dydis taip pat turi didelį poveikį. Didesnių dydžių rūdos dalelių paviršiaus, ploto ir tūrio santykis yra mažesnis, o tai reiškia, kad natrio cianido ir aukso sąlyčio plotas rūdoje yra ribotas. Dėl to reakcijos greitis sumažėja, o tam tikram aukso ekstrahavimo laipsniui pasiekti reikia ilgesnio laiko. Pavyzdžiui, kai kuriose tradicinėse aukso kasyklose, kuriose naudojamas natrio cianido išplovimas, išplovimo procesas gali trukti nuo kelių dienų iki savaičių, o tai ne tik pailgina gamybos ciklą, bet ir padidina gamybos sąnaudas.

3.2 Aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų veikimas

Aplinkai nekenksmingos išplovimo medžiagos paprastai pasižymi didesniu išplovimo greičiu, palyginti su natrio cianidu. Pavyzdžiui, kai kurios išplovimo priemonės, kurių sudėtyje yra glicino ir natrio jodido. Glicinas gali sudaryti gana stabilius kompleksus su aukso jonais per savo amino ir karboksilo grupes. Šių kompleksų susidarymas yra gana greitas procesas. Esant deguoniui, glicinas gali greitai reaguoti su rūdoje esančiu auksu, kad ištirptų. Natrio jodidas taip pat vaidina lemiamą vaidmenį. Jodido jonai gali dalyvauti redokso reakcijose, skatindami aukso oksidaciją. Šių dviejų medžiagų derinys gali žymiai pagreitinti išplovimo procesą. Tyrimai parodė, kad daugelio eksperimentų metu, naudojant tokias aplinkai nekenksmingas išplovimo priemones, laikas, reikalingas aukštam aukso ekstrahavimo greičiui pasiekti, yra daug trumpesnis nei naudojant natrio cianidą. Pavyzdžiui, tam tikrais atvejais išplovimo laikas gali sutrumpėti per pusę ar net daugiau. Šis greitesnis išplovimo greitis ne tik pagerina gamybos efektyvumą, bet ir leidžia kasybos įmonėms greičiau gauti aukso gaminius, pagreitina kapitalo apyvartos ciklą. Be to, kai kurios aplinkai nekenksmingos išplovimo priemonės yra sukurtos taip, kad būtų labiau pritaikomos skirtingoms rūdos rūšims. Jie gali efektyviai išplauti auksą iš sudėtingos sudėties rūdų, išlaikydami santykinai aukštą išplovimo greitį, o tai yra pranašumas, kurio natrio cianidas neturi.

IV. Vartojimo norma

Kalbant apie suvartojimą, natrio cianidas ir aplinkai nekenksmingos išplovimo medžiagos yra gana panašios.

4.1 Natrio cianido suvartojimas

Aukso gavybos procese naudojant natrio cianidą, suvartojimą veikia keli veiksniai. Rūdos cheminė sudėtis yra esminis veiksnys. Pavyzdžiui, jei rūdoje yra daug metalų, galinčių reaguoti su natrio cianidu, pavyzdžiui, vario, cinko ir geležies, šie metalai konkuruos su auksu dėl natrio cianido. Rūdoje esantys vario jonai gali reaguoti su natrio cianidu, sudarydami vario cianido kompleksus. Reakcijos lygtis yra. Tai ne tik lemia natrio cianido suvartojimą, bet ir sumažina jo veiksmingą koncentraciją aukso išplovimui. Kai kuriais atvejais, kai rūdoje yra daug tokių trukdančių metalų, natrio cianido suvartojimas gali žymiai padidėti. Be to, tam tikrų mineralų, tokių kaip sulfidai, buvimas taip pat gali turėti įtakos natrio cianido suvartojimui. Sulfido mineralai gali reaguoti su deguonimi ore ir vandenyje, sudarydami sieros rūgštį ir kitas medžiagas išplovimo aplinkoje. Ši rūgštinė aplinka gali pagreitinti natrio cianido hidrolizę, sudarydama vandenilio cianido dujas ( ), dėl kurių netenkama natrio cianido. Tačiau esant normalioms eksploatavimo sąlygoms ir santykinai stabilios sudėties rūdoms, natrio cianido suvartojimo norma buvo gerai ištirta ir nustatyta pramonėje. Pavyzdžiui, atliekant įprastą aukso gavybos operaciją su tam tikros rūšies rūda, natrio cianido suvartojimas gali būti maždaug tam tikras kiekis vienai perdirbtos rūdos tonai, o tai yra atskaitos taškas kasybos įmonėms planuojant ir valdant reagentų naudojimą.

4.2 Aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų sunaudojimas

Aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų, nepaisant jų skirtingos cheminės sudėties, suvartojimas yra panašus į natrio cianido. Kaip pavyzdį paimkite glicino ir natrio jodido pagrindu pagamintus išplovimo agentus. Glicinas, nors ir nėra toksiškas ir turi skirtingą reakcijos mechanizmą, palyginti su natrio cianidu, stechiometriškai reaguoja su rūdoje esančiu auksu. Glicino karboksilo ir amino grupės gali sudaryti kompleksus su aukso jonais. Reakcijos procesas yra gana stabilus, o glicino kiekis, reikalingas tam tikram aukso kiekiui ištirpinti, nustatomas pagal cheminės reakcijos lygtį. Natrio jodidas taip pat dalyvauja reakcijoje, o jo suvartojimas yra susijęs su redokso reakcijomis ir kompleksiniais - formavimosi procesais, kuriuose jis dalyvauja. Bendras aplinkai nekenksmingo išplovimo agento suvartojimas yra kiekvieno komponento suvartojimo suma. Daugelyje praktinių pritaikymų ir eksperimentų buvo nustatyta, kad apdorojant tą patį kiekį rūdos su panašiu aukso kiekiu ir savybėmis, sunaudojamas aplinkai nekenksmingas išplovimo agentas yra lygus natrio cianido kiekiui. Šis vartojimo lygio panašumas yra naudingas kasybos įmonėms, nes leidžia gana sklandžiai pereiti prie gamybos planavimo ir sąnaudų apskaičiavimo, kai svarstoma galimybė pereiti nuo natrio cianido prie aplinkai nekenksmingų alternatyvų. Tai reiškia, kad jiems nereikia keisti drastiškų reagentų – pirkimo ir atsargų – valdymo strategijų dėl didelių vartojimo normų skirtumų.

V. Atkūrimo rodiklis

5.1 Natrio cianido regeneravimo greitis

Natrio cianido atkūrimo greitis aukso gavyboje buvo gerai nustatytas aukso kasybos pramonėje per ilgalaikę praktiką ir tyrimus. Esant optimalioms sąlygoms ir tam tikroms rūdų rūšims, natrio cianidas gali pasiekti santykinai aukštą aukso atgavimo greitį. Pavyzdžiui, kai kuriose gerai tvarkomose aukso kasyklose su rūdomis, kurios yra gana tinkamos natrio cianido išplovimui, atkūrimo greitis gali siekti iki 95% ar net daugiau. Tačiau daugelyje realaus pasaulio scenarijų tikrasis atkūrimo rodiklis gali būti mažesnis. Kaip minėta anksčiau, kitų metalų buvimas rūdoje gali labai paveikti regeneravimo greitį. Jei rūdoje yra daug vario, cinko ar geležies, šie metalai reaguos su natrio cianidu, sunaudodami išplovimo agentą ir sumažindami aukso išplovimui skirtą kiekį. Dėl to aukso atkūrimo rodiklis gali sumažėti. Be to, dėl netinkamų eksploatavimo sąlygų, tokių kaip netinkamas pH reguliavimas, nepakankamas deguonies tiekimas arba netinkamas maišymo greitis išplovimo proceso metu, taip pat gali sumažėti regeneravimo greitis. Pavyzdžiui, jei išplovimo tirpalo pH vertė yra per žema, paspartės natrio cianido hidrolizė, dėl to prarandamas išplovimo agentas ir sumažės efektyvi aukso tirpinimo koncentracija, o tai turės įtakos regeneravimo greičiui.

5.2 Aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų atkūrimo greitis

Aplinkai nekenksmingų išplovimo medžiagų atkūrimo greitis yra panašus į natrio cianido. Aplinkai nekenksmingos išplovimo priemonės gali pasiekti maždaug 90–95 % natrio cianido atkūrimo greitį. Kaip pavyzdį paimkite glicino ir natrio jodido pagrindu pagamintus išplovimo agentus. Laboratoriniuose eksperimentuose ir kai kuriuose lauko bandymuose, apdorojant panašių savybių rūdas, šie aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai parodė aukštą aukso gavybos efektyvumą. Nors kai kuriais atvejais jų atkūrimo rodikliai yra šiek tiek mažesni nei natrio cianido, jie vis tiek patenka į priimtiną diapazoną. Pavyzdžiui, konkrečioje aukso kasykloje, kur rūda yra gana paprastos sudėties, pakeitus natrio cianidą prie aplinkai nekenksmingo išplovimo agento, aukso atgavimo greitis sumažėjo nuo 93% (su natrio cianidu) iki 90% (naudojant aplinkai nekenksmingą išplovimo agentą), tai sumažėjo tik 3 procentiniais punktais. Šį nedidelį regeneravimo greičio skirtumą dažnai kompensuoja daugybė aplinkai nekenksmingų išplovimo medžiagų privalumų, tokių kaip ekologiškumas, greitesnis išplovimo greitis ir panašus sunaudojimo rodiklis. Be to, atliekant nuolatinius tyrimus ir plėtrą, aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų veikimas nuolat gerėja. Mokslininkai stengiasi optimizuoti šių išplovimo medžiagų sudėtį, pridėti naujų priedų arba koreguoti esamų komponentų santykius, kad dar labiau padidintų jų aukso atgavimo greitį. Dėl to tikimasi, kad atotrūkis tarp aplinkai nekenksmingų išplovimo medžiagų ir natrio cianido ateityje dar labiau sumažės.

VI. Poveikis aplinkai

6.1 Natrio cianido keliami pavojai

Natrio cianidas yra labai toksiškas ir kelia didelę grėsmę aplinkai. Kai natrio cianidas naudojamas aukso gavyboje, susidariusiose atliekose yra tam tikras kiekis natrio cianido likučio ir kitų kenksmingų medžiagų. Jei šios atliekos nebus tinkamai apdorotos, jos gali turėti daug neigiamų padarinių. Pavyzdžiui, kai kuriais atvejais, kai atliekos išleidžiamos į vandens telkinius, atliekose esantis natrio cianidas gali ištirpti vandenyje, išskirdamas labai toksiškus cianido jonus. Šie cianido jonai gali reaguoti su vandenyje esančiais metalų jonais, sudarydami įvairius metalo – cianido kompleksus, kurie itin kenksmingi vandens organizmams. Net esant labai mažoms koncentracijoms, cianidas gali slopinti žuvų ir kitų vandens gyvūnų kvėpavimo fermentus, todėl jie gali mirti. Tai taip pat gali sutrikdyti normalią vandens telkinio ekologinę pusiausvyrą, paveikti planktono, vandens augalų ir kitų organizmų augimą ir dauginimąsi žemesniuose mitybos grandinės lygmenyse, galiausiai sukeldama reikšmingą visos vandens ekosistemos biologinės įvairovės mažėjimą.

Be to, jei atliekos, kuriose yra natrio cianido, paliekamos lauke, vėjas ir lietus jas gali išgraužti. Atliekose esančios medžiagos, kurių sudėtyje yra cianido, lietaus vandeniu gali patekti į netoliese esančias dirvožemio ir požeminio vandens sistemas. Tai gali užteršti dirvą, sumažinti dirvožemio derlingumą ir paveikti augalų augimą. Cianidas taip pat gali prasiskverbti į požeminį vandenį, todėl požeminis vanduo netinkamas žmonių maistui ir žemės ūkio drėkinimui. Kai kuriuose regionuose, kuriuose yra aukso kasyklos, kuriose naudojamas natrio cianidas, ilgalaikis aplinkos monitoringas parodė, kad aplinkinių teritorijų dirvožemis ir požeminis vanduo buvo nevienodo laipsnio užterštas, padidėjęs cianido ir sunkiųjų metalų kiekis, o tai daro ilgalaikį neigiamą poveikį vietos ekologinei aplinkai ir žmonių gyvenimo sąlygoms.

6.2 Aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų pranašumai

Kita vertus, aplinkai nekenksmingos išplovimo medžiagos pasižymi puikiu ekologiškumu. Po aukso gavybos proceso naudojant šias priemones, susidarančios atliekos daro daug mažesnį poveikį aplinkai. Pavyzdžiui, kai kuriose aplinkai nekenksmingose ​​išplovimo medžiagose nėra labai toksiškų medžiagų, tokių kaip natrio cianidas. Kai atliekos išleidžiamos ar toliau apdorojamos, mažesnė tikimybė, kad jos smarkiai užterš supančią aplinką. Tiesą sakant, kai kuriais atvejais atliekos, apdorotos tam tikromis aplinkai nekenksmingomis išplovimo medžiagomis, gali būti naudojamos dirvožemio gerinimui. Pavyzdžiui, kai kuriuose eksperimentiniuose projektuose buvo nustatyta, kad aukso gavybos atliekos, naudojant aplinkai nekenksmingas išplovimo medžiagas, yra tinkamos dirvos įdirbimui po tinkamo apdorojimo. Šias atliekas galima maišyti su kitomis dirvožemį gerinančiomis medžiagomis ir įterpti į žemę. Atliekose esančios medžiagos gali padėti pagerinti dirvožemio struktūrą, padidinti dirvožemio poringumą ir padidinti vandens sulaikymą. Dėl to dirva gali būti tinkama augalams augti, ant jos sėkmingai sodinami įvairūs augalai ir augalai. Tai ne tik sumažina atliekų šalinimo naštą aplinkai, bet ir suteikia naują būdą visapusiškai panaudoti atliekų išteklius, skatinant tvarią ekosistemos plėtrą kasybos srityje. Tai rodo, kad aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai gali veiksmingai sumažinti aukso kasybos veiklos poveikį aplinkai ir prisidėti prie darnaus kasybos ir aplinkos sugyvenimo.

VII. Transportavimo atsargumo priemonės

7.1 Natrio cianidas

Natrio cianido transportavimas yra labai reguliuojamas ir atsargus procesas dėl didelio jo toksiškumo. Natrio cianidui reikalingi specializuoti pavojingi jūrų krovinių kanalai. Laivybos įmonės, kurios tvarko natrio cianidą, turi turėti specialias licencijas ir laikytis griežtų tarptautinių jūrų reglamentų, tokių kaip Tarptautinis pavojingų krovinių jūroje (IMDG) kodeksas. Šis kodas nurodo tinkamą pavojingų krovinių pakavimą, tvarkymą ir krovimą gabenant jūra, kad būtų išvengta galimo nuotėkio ar nelaimingų atsitikimų.

Kalbant apie pakuotę, natrio cianidas turi būti sandarioje pakuotėje. Paprastai jis supakuotas į sandarius indus, pagamintus iš medžiagų, kurios gali atlaikyti korozinį ir reaktyvų natrio cianido pobūdį. Šios talpyklos sukurtos taip, kad būtų išvengta sąlyčio su oru, drėgme ar kitomis medžiagomis, kurios gali sukelti pavojingas reakcijas. Pavyzdžiui, jis gali būti supakuotas į plieninius statinius su dvigubais plastikiniais maišeliais, kad būtų užtikrinta maksimali apsauga. Transportavimo metu visas procesas yra atidžiai stebimas, taikomos griežtos saugumo priemonės. Specializuotas personalas yra atsakingas už natrio cianido tvarkymą ir gabenimą, ir jie turi būti gerai apmokyti, kaip elgtis su šia labai toksiška medžiaga galimomis avarijomis.

7.2 Aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai

Priešingai, aplinkai nekenksmingos išplovimo priemonės turi didesnį transportavimo patogumą. Jie gali būti gabenami įprastais cheminių medžiagų transportavimo kanalais. Tai reiškia, kad juos galima gabenti įprastais sunkvežimiais, traukiniais ar laivais, kurie dažniausiai naudojami ne itin pavojingoms cheminėms medžiagoms gabenti. Nereikia specialių, labai ribotų laivybos maršrutų, kaip natrio cianido atveju.

Aplinkai nekenksmingų išplovimo medžiagų pakavimas taip pat yra paprastesnis, dažniausiai taikant standartines pakuotes. Pavyzdžiui, jie gali būti supakuoti į plastikinius statinius ar maišelius, atitinkančius bendruosius cheminės pakuotės reikalavimus. Ši standartinė pakuotė yra ne tik ekonomiška, bet ir supaprastina transportavimo procesą. Kadangi šie išplovimo agentai yra mažiau pavojingi, transporto įmonėms nereikia investuoti į labai specializuotą įrangą ar personalo mokymą jų transportavimui. Tai daro aplinkai nekenksmingų išplovimo agentų tiekimo grandinę lankstesnę ir prieinamesnę, sumažindama bendras transportavimo išlaidas ir logistikos sunkumus kasybos įmonėms.

VIII. Išvada

Apibendrinant galima pasakyti, kad nors natrio cianidas ilgą laiką buvo pagrindinis aukso gavybos pramonės produktas, aplinką tausojantys išplovimo agentai yra tvaresnė ir efektyvesnė alternatyva. Aplinkai nekenksmingos išplovimo priemonės turi greitesnį išplovimo greitį, o tai gali žymiai pagerinti gamybos efektyvumą. Jų atkūrimo greitis panašus į natrio cianidą užtikrina, kad išgaunamo aukso kiekis nebus iš esmės pažeistas. Be to, puikus jų ekologiškumas yra didelis privalumas, nes jie gali sumažinti su aukso kasyba susijusią naštą aplinkai, ypač šalinant atliekas. Patogesni transportavimo reikalavimai aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai taip pat prisideda prie sąnaudų taupymo ir logistikos patogumo.

Nors kai kuriais atvejais gali kilti problemų, pavyzdžiui, didesnės pradinės sąnaudos arba poreikis toliau optimizuoti konkrečias rūdos rūšis, nuolat vykdant mokslinius tyrimus ir plėtrą, šios problemos greičiausiai bus įveiktos. Didėjant pasauliniam dėmesiui aplinkos apsaugai ir tvariam vystymuisi, tikimasi, kad aplinkai nekenksmingi išplovimo agentai atliks vis svarbesnį vaidmenį aukso kasybos pramonėje ir ateityje palaipsniui taps pagrindiniu aukso gavybos pasirinkimu.