Chloravimo procesas cianido aukso dumblui apdoroti

Įvadas

Aukso gavybos pramonėje cianido aukso dumblas yra šalutinis produktas, susidarantis cianidavimo proceso metu. Šiame dumble yra ne tik vertingų metalų, tokių kaip auksas ir sidabras, bet ir kenksmingų medžiagų, tokių kaip cianidas . Cianido aukso dumblo apdorojimas yra labai svarbus tiek išteklių atgavimui, tiek aplinkos apsaugai. Chlorinimo procesas tapo veiksmingu šio dumblo apdorojimo metodu, suteikiančiu galimybę atskirti vertingus metalus ir detoksikuoti cianido turinčias medžiagas.

Chlorinimo proceso principai

Oksidacija ir selektyvus tirpimas

Chlorinimo procese išnaudojamas skirtingas metalų oksidacijos-redukcijos potencialas tam tikroje terpėje. Cianido aukso dumblo apdorojimo metu, pridėjus chlorinimo agento (pvz., natrio chlorato rūgštinėje terpėje), tirpale pirmiausia oksiduojami ir ištirpsta metalai, turintys mažesnį oksidacijos-redukcijos potencialą, pavyzdžiui, cinkas, geležis, švinas ir varis. Pavyzdžiui, druskos rūgšties terpėje aukso dumble esantys metalai reaguoja su tirpalu. Vėliau, pridėjus natrio chlorato, tirpalo potencialas padidėja, todėl varis ir kitos druskos rūgštyje netirpstančios priemaišos gali būti visiškai oksiduotos ir ištirpusios. Tiksliai kontroliuojant tirpalo potencialą, liekanose gali likti taurieji metalai, tokie kaip sidabras ir auksas.

Cianido naikinimas

Aukso dumble esantis cianidas yra labai toksiškas. Chloravimas taip pat gali atlikti svarbų vaidmenį skaidant cianidą. Šarminėje aplinkoje, pridėjus chloro pagrindo oksidatoriaus (pvz., chloro dujų, natrio hipochlorito ir kt.), cianidas pirmiausia oksiduojamas į cianatą, o po to toliau oksiduojamas į anglies dioksidą ir azotą. Bendras reakcijos mechanizmas yra toks: šarminiame tirpale pridėtas chloro turintis oksidatorius sukuria tokias medžiagas kaip OCl⁻. Cianidas (CN⁻) reaguoja su OCl⁻ ir per oksidacijos reakcijų seriją paverčiamas mažiau kenksmingomis medžiagomis.

Chloravimo proceso etapai apdorojant cianido aukso dumblą

Pirminis gydymas

Prieš chlorinimo procesą cianido aukso dumblas paprastai turi būti iš anksto apdorotas. Tai gali apimti tokius procesus kaip šlifavimas, siekiant sumažinti dumblo dalelių dydį, o tai gali padidinti dumblo ir chloruojančios medžiagos sąlyčio plotą ir taip pagerinti reakcijos efektyvumą. Be to, jei dumble yra daug priemaišų, kurios gali trukdyti chlorinimo reakcijai, pvz., per didelis tam tikrų metalų oksidų ar sulfidų kiekis, galima atlikti išankstinį išplovimą atitinkamais reagentais, kad būtų pašalintos šios trukdančios medžiagos.

Chlorinimo reakcija

1. Pirmas chloravimo etapas (nešvarumų pašalinimas)

• Pirmajame chloravimo reakcijos etape pagrindinis tikslas yra pašalinti netauriuosius metalus iš cianido aukso dumblo. Dumblas dedamas į reakcijos indą su tinkama rūgštine terpe (dažniausiai druskos rūgštimi). Tada palaipsniui pridedama chlorinimo medžiaga, tokia kaip natrio chloratas. Reakcijos temperatūra, rūgštingumas ir chlorinimo agento pridėjimo greitis turi būti atidžiai kontroliuojami. Pavyzdžiui, reakcijos temperatūra gali būti palaikoma tam tikrame diapazone, paprastai apie 40–60 °C, o druskos rūgšties tirpalo rūgštingumas reguliuojamas iki atitinkamos koncentracijos, paprastai maždaug 1–3 mol/L.

• Šio proceso metu stebimas reakcijos sistemos oksidacijos – redukcijos potencialas. Kai potencialas pasiekia tam tikrą diapazoną (pavyzdžiui, norint pašalinti tam tikrus netauriuosius metalus, potencialas gali būti kontroliuojamas tarp 400–450 mV), netaurieji metalai, tokie kaip cinkas, geležis ir dalis vario, yra oksiduojami ir ištirpinami tirpale. Reakcijos laikas skiriasi priklausomai nuo dumblo sudėties ir dalelių dydžio, paprastai svyruoja nuo 2 iki 4 valandų.

2. Antrasis chloravimo etapas (aukso ir sidabro atskyrimas)

• Po pirmojo – priemaišų pašalinimo etapo likučiuose daugiausia yra aukso, sidabro ir kai kurių likusių priemaišų. Antroje – chlorinimo stadijoje sąlygos sureguliuojamos taip, kad selektyviai ištirptų auksas arba sidabras. Jei tikslas yra ištirpinti auksą, reakcijos sąlygos koreguojamos taip, kad padidėtų oksidacijos – redukcijos potencialas. Pavyzdžiui, pridedant daugiau natrio chlorato ir atitinkamai reguliuojant rūgštingumą bei temperatūrą, potencialas gali būti padidintas iki diapazono, kuriame auksas gali oksiduotis ir ištirpti (dažniausiai apie 1000–1050 mV).

• Vykstant reakcijai, auksas tirpale virsta tirpiais aukso chlorido kompleksais. Sidabras tam tikromis sąlygomis gali sudaryti netirpus sidabro chloridą ir likti nuosėdose. Šio etapo reakcijos laikas gali būti maždaug 0.5–1 valanda, priklausomai nuo aukso kiekio dumble.

Metalo atkūrimas

1. Aukso atkūrimas

• Po to, kai auksas ištirpsta tirpale aukso chlorido kompleksų pavidalu, jį galima išgauti redukuojant. Galima naudoti redukuojančias medžiagas, tokias kaip natrio sulfitas, oksalo rūgštis arba hidrazinas. Naudojant natrio sulfitą kaip reduktorių, tirpalo pH sureguliuojamas iki atitinkamos vertės (dažniausiai apie 1–2), o po to palaipsniui pridedamas natrio sulfitas. Aukso chlorido kompleksų redukavimo natrio sulfitu reakcijos lygtis yra tokia: 3H3O + 2Na3SO8+2HAuClXNUMX = XNUMXNaXNUMXSOXNUMX + XNUMXHCl + XNUMXAu.

• Redukcijos procesas taip pat stebimas matuojant tirpalo oksidacijos – redukcijos potencialą. Redukcijos pabaigos taškas gali būti nustatytas, kai potencialas pasiekia tam tikrą vertę (pavyzdžiui, pirmame redukcijos etape naudojant natrio sulfitą galutinio taško potencialas gali būti apie 590 - 730 mV). Tada nusodintas auksas filtruojamas, nuplaunamas ir išdžiovinamas, kad būtų gauti gryno aukso gaminiai.

2.Sidabrinis atkūrimas

• Jei po antrojo chloravimo etapo sidabro lieka likučiuose, jį galima toliau apdoroti, kad būtų atgautas sidabras. Vienas įprastas būdas yra apdoroti likučius tinkamu reagentu sidabrui ištirpinti, pvz., naudojant azoto rūgštį, kad ištirptų sidabro chloridas, kad susidarytų sidabro nitrato tirpalas. Tada sidabras gali būti išgaunamas iš sidabro nitrato tirpalo tokiais metodais kaip elektrolizė arba redukcija tinkamu reduktoriumi.

Cianido turintis nuotekų valymas

Cianido aukso dumblo chlorinimo proceso metu susidarančiose nuotekose yra cianido likučių. Kad būtų laikomasi aplinkos išleidimo standartų, šios nuotekos turi būti valomos. Šarminis chloravimas yra įprastas tokio tipo nuotekų valymo būdas. Šarminėje aplinkoje (pH > 10) į nuotekas įpilama oksidatoriaus chloro pagrindu. Nuotekose esantis cianidas pirmiausia oksiduojamas iki cianato, o po to toliau oksiduojamas iki netoksiško anglies dioksido ir azoto. Reakcija vykdoma tinkamomis maišymo ir reakcijos trukmės sąlygomis, kad būtų užtikrinta visiška cianido oksidacija.

Chloravimo proceso pranašumai

Aukštas metalo atkūrimo greitis

Chloravimo procesas gali pasiekti aukštą vertingų metalų atgavimo greitį aukso cianido dumble. Tiksliai kontroliuojant reakcijos sąlygas ir oksidacijos – redukcijos potencialą, galima selektyviai ištirpinti ir atgauti auksą bei sidabrą, tuo pačiu efektyviai pašalinant netauriųjų metalų priemaišas. Pavyzdžiui, gerai optimizuotuose procesuose aukso atkūrimo greitis gali siekti daugiau nei 95%, o sidabro atkūrimo greitis taip pat gali būti gana didelis, priklausomai nuo pradinės dumblo sudėties.

Efektyvus cianido naikinimas

Kaip minėta aukščiau, chloravimo procesas gali veiksmingai sunaikinti labai toksišką cianidą aukso dumble. Tai labai svarbu aplinkos apsaugai, nes gali užkirsti kelią cianido patekimui į aplinką, sumažinant galimą žalą žmonių sveikatai ir ekologinei aplinkai.

Pritaikymas skirtingoms dumblo sudėtims

Chloravimo procesas rodo gerą prisitaikymą prie skirtingos sudėties cianido aukso dumblų. Nesvarbu, ar dumble yra daug ar mažai aukso, sidabro ir įvairių netauriųjų metalų, norint pasiekti veiksmingą apdorojimą, galima tinkamai sureguliuoti reakcijos sąlygas, pvz., chlorinimo agento tipą ir kiekį, reakcijos temperatūrą, rūgštingumą ir oksidacijos – redukcijos potencialą.

Chloravimo proceso iššūkiai ir sprendimai

Įrangos korozija

Rūgšti ir oksiduojanti aplinka chlorinimo procese gali sukelti didelę įrangos koroziją. Chloro turinčių oksidatorių ir rūgščių terpių, ypač druskos rūgšties, naudojimas gali sukelti koroziją reakcijos indams, vamzdynams ir kitai įrangai. Norint išspręsti šią problemą, reikia pasirinkti korozijai atsparias medžiagas. Pavyzdžiui, reakcijos indai gali būti pagaminti iš aukštos kokybės nerūdijančio plieno, titano lydinių arba iškloti korozijai atspariomis medžiagomis, tokiomis kaip guma ar grafitas. Norint laiku aptikti ir pašalinti su korozija susijusias problemas, būtina reguliariai tikrinti ir prižiūrėti įrangą.

Toxic By - produktų generavimas

Chlorinimo proceso metu, ypač apdorojant medžiagas, kurių sudėtyje yra cianido, kyla toksiškų šalutinių produktų susidarymo pavojus. Pavyzdžiui, kai cianidas oksiduojamas, gali susidaryti toksiškas cianogeno chloridas. Norint išspręsti šią problemą, reikia griežtai kontroliuoti atitinkamas reakcijos sąlygas. Oksidacijos cianidu atveju šarminės aplinkos palaikymas gali užkirsti kelią cianogeno chlorido susidarymui. Be to, gamybos zonoje turi būti įrengtos tinkamos vėdinimo ir dujų valymo sistemos, kad būtų išvengta nuodingų dujų kaupimosi.

Didelis energijos ir reagento suvartojimas

Chloravimo procesas dažnai reikalauja tam tikro energijos kiekio šildymui, maišymui ir įrangos veikimui. Be to, chlorinimo priemonių ir kitų reagentų naudojimas taip pat kainuoja. Siekiant sumažinti energijos ir reagento sąnaudas, galima optimizuoti procesą. Pavyzdžiui, gerinant reakcijos efektyvumą optimizuojant reakcijos sąlygas, sumažinant nereikalingą kaitinimo ir maišymo laiką ir gerinant reagentų panaudojimo greitį, gerinant proceso projektavimą ir valdymą.

Išvada

Chloravimo procesas yra perspektyvus cianido aukso dumblo apdorojimo metodas. Jis apjungia vertingų metalų atgavimą ir cianido turinčių medžiagų detoksikaciją. Nors jį taikant kyla tam tikrų iššūkių, nuolat tobulėjant technologijoms ir priimant tinkamus sprendimus, chloravimo procesas aukso gavybos pramonėje gali atlikti vis svarbesnį vaidmenį, nes tai prisideda tiek prie ekonominės naudos, tiek prie aplinkos apsaugos.