Cianizācijas un oglekļa celulozes (CIP) procesu operācijas zelta ieguvei

Cianidēšana zelta ieguvei ir plaši izmantota zelta raktuvēs, pateicoties tās spēcīgajai pielāgošanās spējai dažādām rūdām, zelta ražošanas iespējām uz vietas un augstajiem atgūšanas rādītājiem. Tomēr vides novērtējuma dēļ raktuvēs notekūdeņus vai nu attīra pirms vai pēc to nokļūšanas rezervuārā, lai panāktu nulles izplūdi, vai arī izmanto zemucianīdu vai cianīdu nesaturošus izskalošanas līdzekļus, lai aizsargātu reģionālo ekoloģisko vidi. Šajā rakstā ir aprakstītas cianidēšanas darbības un Ogleklis-celulozes procesā zelta ieguvei. Mērķis ir ne tikai izprast zelta ieguves mehānismus, bet arī novērst piesārņojumu un virzīties uz videi draudzīgu raktuvju izveidi.

Cianidēšana zelta ieguvei

Darbības faktori ietver cianīda un skābekļa koncentrāciju, temperatūru, zelta daļiņu izmēru un formu rūdā, celulozes koncentrāciju, gļotu saturu, zelta daļiņu virsmas plēvi un izskalošanās laiku.

Ja cianīda koncentrācija ir zema, skābekļa šķīdība ir salīdzinoši augsta, un zelta šķīdināšanas ātrums ir atkarīgs no Cianīda koncentrācija. Ja cianīda koncentrācija ir augsta, zelta šķīdināšanas ātrumu nosaka tikai skābekļa koncentrācija. Parasti cianīda koncentrācija svārstās no 0.03% līdz 0.05%. Noteiktu oksidētāju, izskalošanās palīglīdzekļu pievienošana vai tieša skābekļa ievadīšana ievērojami uzlabo izskalošanās efektu.

Piemēram, oglekli celulozes rūpnīca gaisu aizstāja ar skābekli bagātu gāzi (ar skābekļa saturu virs 90%) un ievadīja to izskalošanās tvertnē. Rezultātā izskalošanās ātrums palielinājās par 0.89 procentpunktiem. Koncentrators pirmajai izskalošanas tvertnei pievienoja 98% svina acetāta ar ātrumu 0.1 kg uz tonnu rūdas. Līdz ar to atsārņu zelta marka samazinājās no 0.218 g/t līdz 0.209 g/t.

Zelta šķīdināšanas ātrums cianīda šķīdumā palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Parasti temperatūra tiek uzturēta no 10°C līdz 20°C. Zem 1.34°C šķīdums kristalizējas. Tāpēc ziemā ziemeļu koncentratori bieži izmanto pūtējus, lai ceptu aizsērējušus cauruļvadus. Virs 34.7°C šķīdums pārvēršas šķidrā stāvoklī, un gāze bieži izplūst. Lai stabilizētu un samazinātu ķīmiskos zudumus, parasti pievieno atbilstošu daudzumu sārmu, kas pazīstams kā aizsargājošs sārms, lai veicinātu reakciju novājinātas hidrolīzes virzienā.

Smalki graudainajam zeltam pēc slīpēšanas ir liels atklātas virsmas laukums, un tas viegli izšķīst cianidējot. Turklāt zelta daļiņas pārslu, mazu lodīšu un ar iekšējām porām formā ir salīdzinoši viegli izšķīst. Ja celulozes koncentrācija ir zema, viskozitāte ir maza, un cianīda jonu un skābekļa difūzijas ātrums šķīdumā uz zelta daļiņu virsmu ir augsts. Tā rezultātā zelts ātri izšķīst, un izskalošanās ātrums ir augsts. Tomēr zema koncentrācija palielinās celulozes apjomu, kā rezultātā palielināsies aprīkojuma prasības un palielinās reaģenta patēriņš. Atbilstošā celulozes koncentrācija ir 40% - 50%. Ja rūda satur lielu daudzumu gļotu un tai ir sarežģītas īpašības, koncentrācija jākontrolē 20–30%.

Piemaisījumi veido dažādas plēves uz zelta daļiņu virsmas, ietekmējot zelta izskalošanos. Saistītie minerāli reaģē ar skābekli, cianīdu un sārmu, kavējot zelta izskalošanos. Palielinoties izskalošanās laikam, izskalošanās ātrums palielinās līdz noteiktai robežai, bet pēc tam ātrums samazinās. Tas notiek tāpēc, ka samazinās zelta tilpums un daļiņu izmērs, palielinās attālums starp cianīdu, izšķīdušo skābekli un zelta kompleksiem, un piemaisījumu uzkrāšanās veido plēvi, kas ir kaitīga izskalošanai. Zelta izskalošanos ietekmē arī maisītāja “iestrēgšana” izskalošanās tvertnē, ko izraisa augsta koncentrācija, zems smalkums, mazs gaisa daudzums, kā arī konstrukcijas atstarpe starp apakšējo lāpstiņriteni un tvertnes dibenu. Pēc tam, kad cianidēšanas darbnīcā iestrēga tvertnes, strādnieki manuāli pagrieza mašīnu un izmantoja augstspiediena ūdens pistoles, pneimatiskās pistoles un garus tērauda stieņus, lai atbrīvotu cauruļvadus. Galu galā tika konstatēts, ka atstarpe starp apakšējo lāpstiņriteni un tvertnes dibenu bija četras reizes lielāka par normālo vērtību. Problēma tika atrisināta pēc regulēšanas.

Oglekļa celulozes (CIP) process zelta ieguvei

Darbības faktori ietver adsorbciju Aktivētā ogle, desorbcija un elektrolīze, kā arī oglekļa reģenerācija.

Pirms jaunā oglekļa izmantošanas ir nepieciešams “noapaļot malas un noņemt gružus”, veicot iepriekšēju slīpēšanu. Pērkot oglekli, ir jānodrošina gan adsorbcijas spēja, gan izturība. Iepakojuma blīvumam jābūt 0.50 kg/l – 0.55 kg/l, un daļiņu izmēram jābūt regulāram un vienmērīgam, parasti 6–12 siets vai 6–16 siets. Pelnu saturs un mazizmēra daļiņu saturs nedrīkst pārsniegt 3%. Oglekļa celulozes rūpnīcā augsts pulverveida oglekļa saturs noveda pie tā, ka astes šķidruma zelta pakāpe bija vairāk nekā 16 reizes augstāka nekā parasti, tādējādi radot zelta zudumus. Tā rezultātā ogleklis bija pilnībā jānomaina.

Oglekļa blīvums adsorbcijas tvertnēs palielinās gradientā. Ņemot vērā oglekļa novecošanos, bieža ekstrakcija ir labvēlīga zelta atgūšanai. Oglekļa celulozes rūpnīca mainīja oglekļa ekstrakcijas ciklu no trim dienām uz katru otro dienu, un ražošanas apjoms palielinājās par ceturtdaļu. Kad tvertne pārplūst un ogleklis beidzas, zelts noteikti tiks zaudēts. To galvenokārt izraisa oglekli aizturošā sieta aizsērēšana. Atkritumi pēc klasifikatora un hidrociklona ir jānoņem iepriekš. Kā oglekli noturošais siets tiek izmantots horizontāls cilindrisks siets. Problēmu var atrisināt arī, samazinot celulozes koncentrāciju vai apakšējā oglekļa blīvumu un palielinot gaisa tilpumu gaisa kanālā blakus ekrānam.

Oglekļa noplūde no pēdējās adsorbcijas tvertnes ir ļoti nevēlama. Kā būtisks kontrolpunkts ir 40 sietu acu drošības ekrāns uz atkritumu sajaukšanas tvertnes. Tas ir regulāri jāpārbauda un jāapkopj, lai nodrošinātu tā integritāti. Lai samazinātu oglekļa nodilumu, parasti izmanto zema ātruma maisīšanu.

Desorbciju un elektrolīzi veic 1% nātrija hidroksīda šķīdumā un Nātrija cianīds zem spiediena 0.35 MPa - 0.39 MPa, panākot desorbciju 135°C - 160°C temperatūrā, kas ir virs šķīduma viršanas temperatūras. Liesā oglekļa zelta pakāpe ir mazāka par 50 g/t. Pašlaik plaši tiek izmantota cianīdu nesaturoša desorbcija un elektrolīze.

Oglekļa reģenerācijai to parasti mērcē 3% - 5% atšķaidītā slāpekļskābē vai sālsskābē 0.5 - 1 stundu. Strādniekiem tas periodiski jāmaisa. Pēc izņemšanas no tvertnes to iemērc ūdenī, lai noņemtu skābes izskalošanās šķīdumu. Pēc tam to iemērc 1% nātrija hidroksīdā, lai neitralizētu atlikušo skābi. Visbeidzot to mazgā ar 2-3 reizes lielāku oglekļa slāņa tilpumu.