Tiourėjos aukso ekstrahavimo procesas: principai, operacijos ir svarstymai

Įvadas

Aukso gavyba yra labai svarbus procesas kasybos ir tauriųjų metalų pramonėje. Iš įvairių gavybos metodų, pastaraisiais metais didelis dėmesys skiriamas tiourėjos aukso gavybos procesui. Tiourėja, kurios cheminė formulė yra \(SCN_2H_4\), yra organinis junginys, atliekantis gyvybiškai svarbų vaidmenį šiame procese. Šiame tinklaraščio įraše bus išsamiai išnagrinėtas tiourėjos aukso gavybos procesas, aptariant jo principus, veikimo etapus, įtakos veiksnius ir pranašumus, palyginti su tradiciniais metodais.

Tiourėjos aukso ekstrakcijos principai

Pagrindinis tiourėjos aukso ekstrakcijos principas yra jo gebėjimas sudaryti stabilius kompleksus su aukso jonais rūgštinėje terpėje. Esant oksidatoriui, rūdoje esantis auksas oksiduojamas ir tada reaguoja su tiourėja, sudarydamas tirpius aukso ir tiourėjos kompleksus. Dažniausiai šiame procese naudojami oksidatoriai yra geležies(III) jonai ir ištirpęs deguonis.

Tiourėja yra gana stabili rūgštiniuose tirpaluose, o tai yra pagrindinis veiksnys, leidžiantis vykdyti šį ekstrakcijos procesą. Rūgštinėje aplinkoje tiourėja gali sudaryti kompleksinių jonų seriją su metalų katijonais. Tačiau, išskyrus gyvsidabrį , tiourėjos kompleksinių jonų stabilumas su kitais metalais yra gana mažas. Ši savybė suteikia tiourėjos pagrindu pagamintai aukso ekstrakcijai didelį selektyvumą aukso atžvilgiu.

Tiourėjos aukso ekstrahavimo proceso veikimo etapai

Rūdos paruošimas

Pirmasis tiourėjos aukso gavybos proceso žingsnis yra rūdos paruošimas. Rūdą reikia susmulkinti ir sumalti iki tinkamo dalelių dydžio, kad padidėtų paviršiaus plotas ir būtų geresnis sąlytis su tiourėjos tirpalu. Paprastai kuo smulkesnės dalelės, tuo didesnis reakcijos greitis tarp rūdos ir tiourėjos turinčio tirpalo. Tačiau itin smulkus malimas gali turėti ir neigiamų pasekmių, pavyzdžiui, padidinti energijos suvartojimą ir apsunkinti vėlesnį kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimą.

Tiourėjos išplovimas

Paruošus rūdą, sumaltas rūdos mišinys sumaišomas su tiourėjos turinčiu tirpalu. Kadangi tiourėja yra nestabili šarminiuose tirpaluose ir lengvai skyla į sulfidus ir amino cianidus , išplovimo tirpalas paprastai yra praskiestas tiourėjos sieros rūgšties tirpalas. Svarbu pirmiausia įpilti rūgštį, o po to tiourėją, kad būtų išvengta vietinio celiuliozės perkaitimo, nes tai gali sukelti tiourėjos hidrolizę ir sumažinti jos efektyvumą.

Išplovimo proceso metu tokie veiksniai kaip tiourėjos koncentracija, oksidatoriaus tipas ir kiekis, tirpalo pH vertė, celiuliozės temperatūra ir išplovimo laikas daro didelę įtaką aukso išplovimo greičiui. Pavyzdžiui, aukso išplovimo greitis paprastai didėja didėjant tiourėjos koncentracijai, tačiau per didelis tiourėjos kiekis gali padidinti išlaidas ir sukelti aplinkosaugos problemų. Terpės pH vertė yra susijusi su tiourėjos koncentracija. Esant normaliai temperatūrai ir tiourėjos dozavimo sąlygoms, terpės pH vertė pageidautina yra mažesnė nei 1.5. Tačiau rūgštingumas neturėtų būti per didelis, kitaip padidės rūgštyje tirpių priemaišų kiekis rūdoje.

Kietas – Skysčio atskyrimas

Po išplovimo proceso atliekamas kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimas, siekiant atskirti įrūdos tirpalą, kuriame yra aukso-tiourea kompleksų, nuo kietųjų liekanų. Įprasti kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimo metodai apima filtravimą ir nusodinimą. Atskyrimo metodo pasirinkimas priklauso nuo tokių veiksnių kaip rūdos pobūdis, kietosios medžiagos dalelių dydis ir operacijos mastas. Efektyvus kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti įrūdos tirpalo kokybę ir palengvinti vėlesnes aukso išgavimo operacijas.

Aukso atsigavimas nuo nėščiųjų tirpalo

Yra keli aukso išgavimo iš tirpalo, gauto po kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimo, metodai. Du dažniausiai naudojami metodai yra metalo pakeitimas ir elektrolizė.

Metalo pakeitimas : metalai, tokie kaip geležis ir aliuminis, gali būti naudojami kaip reduktoriai, skirti pakeisti auksą iš aukso-tiourea komplekso tirpale. Pakeistas auksas sudaro kietas nuosėdas, kurias galima toliau apdoroti, kad būtų gautas grynas auksas.

Elektrolizė : Elektrolizės procese per tirpalą praleidžiama elektros srovė. Tirpale esantys aukso jonai redukuojami ant katodo ir nusėda ant katodo paviršiaus, o tiourėja ir kitos medžiagos oksiduojamos ant anodo. Šiuo metodu galima išgauti labai gryną auksą, tačiau tam reikalinga speciali elektros įranga ir tinkamos darbo sąlygos.

Aukso gaminių rafinavimas

Išgautas auksas paprastai turi tam tikrų priemaišų ir turi būti rafinuotas, kad būtų gauti labai gryni aukso produktai. Rafinavimo procesas yra panašus į aukso, gauto kitais ekstrahavimo metodais, pavyzdžiui, cianidavimu, procesą. Įprasti rafinavimo metodai apima cheminį rafinavimą ir elektrolizinį rafinavimą, kurie gali efektyviai pašalinti priemaišas ir pagerinti aukso grynumą, kad atitiktų rinkos reikalavimus.

Tiourėjos aukso ekstrahavimo procesą įtakojantys veiksniai

Rūdos mineralinė sudėtis

Rūdos mineralinė sudėtis daro didelę įtaką tiourėjos aukso išgavimo procesui. Žaliavose esantys varis ir bismuto oksidai ištirpsta rūgštyje ir sudaro kompleksus su tiourėjos druska, sumažindami tiourėjos išplovimo iš aukso poveikį ir padidindami tiourėjos sunaudojimą. Be to, jei žaliavose yra daug rūgštyje tirpių medžiagų (pvz., dvivalentės geležies, karbonatų , spalvotųjų metalų oksidų ir kt.) ir redukuojančių komponentų, padidės oksidatorių ir sieros rūgšties sunaudojimas ir sumažės aukso išplovimo greitis. Tačiau sulfidiniai mineralai, tokie kaip varis, arsenas, stibis ir švinas, daro santykinai mažai žalingą poveikį tiourėjos aukso išplovimui iš aukso, todėl naudojant tiourėjos pagrindu pagamintą aukso išgavimą galima selektyviai išgauti auksą ir sidabrą iš sudėtingų ugniai atsparių aukso mineralų žaliavų.

Aukso dalelių dydis rūdoje

Rūdoje esančio aukso dalelių dydis yra vienas iš veiksnių, turinčių įtakos aukso išplovimo greičiui. Paprastai kuo mažesnis aukso dalelių dydis, tuo didesnis savitasis paviršiaus plotas ir tuo lengviau jam liestis su tiourėjos tirpalu, todėl padidėja išplovimo greitis. Todėl rūdos paruošimo etape reikalingos atitinkamos malimo operacijos, kad rūdoje esančios aukso dalelės būtų visiškai atviros ir būtų lengviau išplovimo procesas.

temperatūra

Temperatūra turi dvejopą poveikį tiourėjos aukso ekstrakcijos procesui. Viena vertus, temperatūros didinimas gali pagreitinti reagentų difuzijos greitį ir reakcijos tarp aukso ir tiourėjos greitį, taip padidindamas aukso išplovimo greitį. Kita vertus, tiourėja pasižymi prastu terminiu stabilumu. Kai temperatūra per aukšta, tiourėja linkusi hidrolizuotis ir skilti, todėl sumažėja jos efektyvumas ekstrakcijos procese. Paprastai tiourėjos išplovimo proceso temperatūra pageidautina kontroliuojama žemesnėje nei 55 °C, ir daugeliu atvejų jis atliekamas kambario temperatūroje.

Tirpalo pH vertė

Kaip minėta anksčiau, tirpalo pH vertė yra glaudžiai susijusi su tiourėjos stabilumu ir aukso išplovimo efektu. Tiourėja yra stabili rūgštinėje terpėje, o tinkama rūgštinė aplinka yra palanki aukso ir tiourėjos kompleksų susidarymui. Tačiau jei pH vertė yra per maža, tai ne tik padidins rūgštyje tirpių priemaišų kiekį, bet ir gali sukelti šalutines reakcijas, kurios nėra palankios ekstrakcijos procesui. Todėl norint užtikrinti optimalų ekstrakcijos efektą, būtina tiksliai kontroliuoti tirpalo pH vertę.

Tiourėjos ir oksidatoriaus koncentracija

Tiourėjos koncentracija tiesiogiai veikia susidarančių aukso ir tiourėjos kompleksų kiekį. Paprastai didinant tiourėjos koncentraciją, galima padidinti aukso išplovimo greitį. Tačiau atsižvelgiant į sąnaudas ir aplinkos veiksnius, tiourėjos koncentraciją reikia optimizuoti. Oksidatoriaus tipas ir koncentracija taip pat vaidina lemiamą vaidmenį. Norint užtikrinti nuolatinę aukso oksidaciją rūdoje, reikalingas tinkamas oksidatorius, tačiau per didelis oksidatoriaus kiekis taip pat gali sukelti tiourėjos oksidaciją ir skaidymąsi, sumažindamas tiourėjos panaudojimo efektyvumą.

Tiourėjos aukso ekstrahavimo proceso privalumai

1. Greitas išplovimo greitis : palyginti su kai kuriais tradiciniais aukso ekstrahavimo metodais, tokiais kaip cianidavimas, tiourėjos aukso ekstrahavimo procesas pasižymi gana dideliu išplovimo greičiu. Rūgštinėje terpėje susidarę aukso ir tiourėjos kompleksai gali greitai ištirpinti auksą, o tai gali žymiai sutrumpinti ekstrahavimo laiką.

2. Mažas toksiškumas : tiourea yra mažiau toksiška, palyginti su cianidu, naudojamu tradiciniuose cianidavimo metoduose. Cianidas yra labai toksiškas ir kelia rimtą grėsmę aplinkai ir žmonių sveikatai. Tiourea naudojimas aukso gavyboje sumažina galimą su toksiškomis medžiagomis susijusią riziką aplinkai ir saugai.

3. Geras selektyvumas : Dėl santykinai mažo tiourėjos kompleksinių jonų stabilumo su dauguma metalų, išskyrus gyvsidabrį, tiourėjos pagrindu pagamintas aukso ekstrahavimo procesas pasižymi dideliu aukso selektyvumu. Jis gali efektyviai išgauti auksą iš kompleksinių rūdų, turinčių įvairių metalų priemaišų, sumažindamas priemaišų trukdymą ekstrahavimo procesui.

4. Lengvesnis tirpalo apdorojimas : Po aukso išgavimo proceso tirpalą, kuriame yra tiourėjos, gana lengva apdoroti. Pavyzdžiui, aukso išgavimo etape, naudojant metalo pakeitimo arba elektrolizės metodus, auksą galima gana lengvai atskirti nuo tirpalo, o likusį tirpalą galima toliau apdoroti, siekiant sumažinti aplinkos taršą.

Išvada

Tiourėjos aukso išgavimo procesas yra perspektyvus metodas aukso gavybos srityje. Suprasdamos jo principus, veikimo etapus, įtakos veiksnius ir privalumus, kasybos įmonės ir tyrėjai gali geriau optimizuoti procesą, siekdami pagerinti aukso gavybos efektyvumą, sumažinti sąnaudas ir sumažinti poveikį aplinkai. Nors vis dar yra tam tikrų iššūkių, kuriuos reikia išspręsti, pavyzdžiui, optimizuoti tiourėjos sunaudojimą ir pagerinti proceso stabilumą skirtingomis rūdos sąlygomis, nuolatiniai šios srities tyrimai ir inovacijos neabejotinai paskatins tolesnį tiourėjos aukso išgavimo proceso plėtrą ir taikymą.