Hlorēšanas process cianīda zelta dūņu apstrādei

Ievads

Zelta ieguves nozarē cianīda zelta dūņas ir blakusprodukts, kas rodas cianizācijas procesā. Šīs dūņas satur ne tikai vērtīgus metālus, piemēram, zeltu un sudrabu, bet arī kaitīgas vielas, piemēram cianīdu. Cianīda zelta dūņu apstrāde ir ļoti svarīga gan resursu atjaunošanai, gan vides aizsardzībai. Hlorēšanas process ir kļuvis par efektīvu metodi šo dūņu attīrīšanai, piedāvājot veidu, kā atdalīt vērtīgos metālus un detoksicēt cianīdu saturošās vielas.

Hlorēšanas procesa principi

Oksidācija un selektīva šķīdināšana

The hlorēšanas process izmanto dažādu metālu oksidācijas un reducēšanas potenciālu noteiktā vidē. Cianīda zelta dūņu apstrādes kontekstā, pievienojot hlorēšanas līdzekli (piemēram, nātrija hlorātu skābā vidē), metāli ar zemāku oksidācijas un reducēšanas potenciālu, piemēram, cinks, dzelzs, svins un varš, tiek oksidēti un izšķīdināti šķīdumā. Piemēram, sālsskābes vidē metāli zelta dūņās reaģē ar šķīdumu. Pēc tam, pievienojot nātrija hlorātu, tas palielina šķīduma potenciālu, ļaujot vara un citiem sālsskābē nešķīstošiem piemaisījumiem pilnībā oksidēties un izšķīdināt. Precīzi kontrolējot šķīduma potenciālu, dārgmetālus, piemēram, sudrabu un zeltu, var atstāt atlikumos.

Cianīda iznīcināšana

Cianīds zelta dūņās ir ļoti toksisks. Hlorēšanai var būt arī nozīme cianīda iznīcināšanā. Sārmainā vidē, pievienojot oksidētāju uz hlora bāzes (piemēram, hlora gāzi, nātrija hipohlorītu utt.), cianīds vispirms tiek oksidēts par cianātu un pēc tam tālāk oksidēts līdz oglekļa dioksīdam un slāpeklim. Vispārējais reakcijas mehānisms ir šāds: Sārma šķīduma klātbūtnē pievienotais hloru saturošs oksidants rada tādas vielas kā OCl⁻. Cianīds (CN⁻) reaģē ar OCl⁻ un virknē oksidācijas reakciju pārvēršas mazāk kaitīgās vielās.

Hlorēšanas procesa pielietošanas soļi cianīda zelta dūņu apstrādē

Iepriekšēja apstrāde

Pirms hlorēšanas procesa cianīda zelta dūņām parasti ir nepieciešama pirmapstrāde. Tas var ietvert tādus procesus kā slīpēšana, lai samazinātu dūņu daļiņu izmēru, kas var palielināt saskares laukumu starp dūņām un hlorēšanas līdzekli, tādējādi uzlabojot reakcijas efektivitāti. Turklāt, ja dūņās ir liels daudzums piemaisījumu, kas var traucēt hlorēšanas reakciju, piemēram, pārmērīgs dažu metālu oksīdu vai sulfīdu daudzums, var veikt iepriekšēju izskalošanu ar atbilstošiem reaģentiem, lai noņemtu šīs traucējošās vielas.

Hlorēšanas reakcija

1. Hlorēšanas pirmais posms (piemaisījumu noņemšana)

• Hlorēšanas reakcijas pirmajā posmā galvenais mērķis ir atdalīt parastos metālus no cianīda zelta dūņām. Dūņas ievieto reakcijas traukā ar piemērotu skābu vidi (parasti sālsskābi). Pēc tam pakāpeniski pievieno hlorēšanas līdzekli, piemēram, nātrija hlorātu. Rūpīgi jākontrolē reakcijas temperatūra, skābums un hlorēšanas līdzekļa pievienošanas ātrums. Piemēram, reakcijas temperatūru var uzturēt noteiktā diapazonā, parasti aptuveni 40–60 °C, un sālsskābes šķīduma skābumu noregulē līdz atbilstošai koncentrācijai, parasti aptuveni 1–3 mol/L.

• Šī procesa laikā tiek uzraudzīts reakcijas sistēmas oksidācijas-reducēšanās potenciāls. Kad potenciāls sasniedz noteiktu diapazonu (piemēram, noteiktu parasto metālu noņemšanai, potenciālu var kontrolēt no 400 līdz 450 mV), parastie metāli, piemēram, cinks, dzelzs un daļa vara, tiek oksidēti un izšķīdināti šķīdumā. Reakcijas laiks mainās atkarībā no dūņu sastāva un daļiņu lieluma, parasti tas ir no 2 līdz 4 stundām.

2. Otrais posms hlorēšana (zelta un sudraba atdalīšana)

• Pēc piemaisījumu noņemšanas pirmā posma atlikums galvenokārt satur zeltu, sudrabu un dažus atlikušos piemaisījumus. Otrajā - hlorēšanas posmā tiek pielāgoti apstākļi, lai selektīvi izšķīdinātu zeltu vai sudrabu. Ja mērķis ir izšķīdināt zeltu, reakcijas apstākļi tiek pielāgoti, lai palielinātu oksidācijas-reducēšanas potenciālu. Piemēram, pievienojot vairāk nātrija hlorāta un atbilstoši pielāgojot skābumu un temperatūru, potenciālu var palielināt līdz diapazonam, kurā zelts var oksidēties un izšķīdināt (parasti aptuveni 1000–1050 mV).

• Reakcijai turpinoties, zelts šķīdumā pārvēršas šķīstošos zelta hlorīda kompleksos. Sudrabs noteiktos apstākļos var veidot nešķīstošu sudraba hlorīdu un palikt atlikumā. Reakcijas laiks šajā posmā var būt aptuveni 0.5–1 stunda atkarībā no zelta daudzuma dūņās.

Metāla atgūšana

1. Zelta atgūšana

• Pēc tam, kad zelts ir izšķīdis šķīdumā zelta hlorīda kompleksu veidā, to var atgūt, reducējot. Var izmantot reducētājus, piemēram, nātrija sulfītu, skābeņskābi vai hidrazīnu. Izmantojot nātrija sulfītu kā reducētāju, šķīdumu noregulē līdz atbilstošai pH vērtībai (parasti aptuveni 1–2), un tad pakāpeniski pievieno nātrija sulfītu. Reakcijas vienādojums zelta hlorīda kompleksu reducēšanai ar nātrija sulfītu ir šāds: 3H₂O + 3Na2SO3+8HAuCl2 = XNUMXNaXNUMXSOXNUMX + XNUMXHCl + XNUMXAu.

• Reducēšanas process tiek uzraudzīts arī, mērot šķīduma oksidācijas-reducēšanās potenciālu. Redukcijas beigu punktu var noteikt, kad potenciāls sasniedz noteiktu vērtību (piemēram, pirmajam reducēšanas posmam, izmantojot nātrija sulfītu, beigu punkta potenciāls var būt ap 590 - 730 mV). Pēc tam nogulsnēto zeltu filtrē, mazgā un žāvē, lai iegūtu tīra zelta izstrādājumus.

2.Sudraba atgūšana

• Ja sudrabs paliek atlikumos pēc otrās hlorēšanas stadijas, to var tālāk apstrādāt, lai atgūtu sudrabu. Viena izplatīta metode ir apstrādāt atlikumu ar piemērotu reaģentu sudraba izšķīdināšanai, piemēram, izmantojot slāpekļskābi, lai izšķīdinātu sudraba hlorīdu, veidojot sudraba nitrāta šķīdumu. Pēc tam sudrabu var reģenerēt no sudraba nitrāta šķīduma ar tādām metodēm kā elektrolīze vai reducēšana ar piemērotu reducētāju.

Cianīdu saturoša notekūdeņu attīrīšana

Notekūdeņi, kas rodas cianīda zelta dūņu hlorēšanas procesā, satur cianīda atliekas. Lai atbilstu vides izplūdes standartiem, šie notekūdeņi ir jāattīra. Sārma hlorēšana ir izplatīta metode šāda veida notekūdeņu attīrīšanai. Sārmainā vidē (pH > 10) notekūdeņiem tiek pievienots oksidētājs uz hlora bāzes. Cianīds notekūdeņos vispirms tiek oksidēts par cianātu un pēc tam tālāk oksidēts par netoksisku oglekļa dioksīdu un slāpekli. Reakciju veic atbilstošos sajaukšanas un reakcijas laika apstākļos, lai nodrošinātu pilnīgu cianīda oksidēšanos.

Hlorēšanas procesa priekšrocības

Augsts metāla atgūšanas līmenis

Hlorēšanas process var sasniegt augstu vērtīgo metālu reģenerācijas ātrumu cianīda zelta dūņās. Precīzi kontrolējot reakcijas apstākļus un oksidācijas – reducēšanas potenciālu, ir iespējams selektīvi izšķīdināt un atgūt zeltu un sudrabu, vienlaikus efektīvi noņemot parasto metālu piemaisījumus. Piemēram, labi optimizētos procesos zelta atgūšanas ātrums var sasniegt virs 95%, un arī sudraba atgūšanas ātrums var būt salīdzinoši augsts atkarībā no dūņu sākotnējā sastāva.

Efektīva cianīda iznīcināšana

Kā minēts iepriekš, hlorēšanas process var efektīvi iznīcināt ļoti toksisko cianīdu zelta dūņās. Tam ir liela nozīme vides aizsardzībā, jo tas var novērst cianīda nokļūšanu vidē, samazinot iespējamo kaitējumu cilvēku veselībai un ekoloģiskajai videi.

Pielāgojamība dažādiem dūņu sastāviem

Hlorēšanas process uzrāda labu pielāgošanās spēju dažādu sastāvu cianīda zelta nogulsnēm. Neatkarīgi no tā, vai dūņās ir augsts vai zems zelta, sudraba un dažādu parasto metālu saturs, var atbilstoši pielāgot reakcijas apstākļus, piemēram, hlorēšanas līdzekļa veidu un daudzumu, reakcijas temperatūru, skābumu un oksidācijas-reducēšanas potenciālu, lai panāktu efektīvu apstrādi.

Izaicinājumi un risinājumi hlorēšanas procesā

Iekārtu korozija

Skābā un oksidējošā vide hlorēšanas procesā var izraisīt nopietnu iekārtu koroziju. Hloru saturošu oksidētāju un skābu vidi, īpaši sālsskābi, izmantošana var izraisīt reakcijas trauku, cauruļvadu un citu iekārtu koroziju. Lai risinātu šo problēmu, ir jāizvēlas pret koroziju izturīgi materiāli. Piemēram, reakcijas tvertnes var būt izgatavotas no tādiem materiāliem kā augstas kvalitātes nerūsējošais tērauds, titāna sakausējumi vai oderēti ar korozijizturīgiem materiāliem, piemēram, gumiju vai grafītu. Regulāra iekārtu pārbaude un apkope ir nepieciešama arī, lai laikus atklātu un novērstu ar koroziju saistītas problēmas.

Toxic By - produktu paaudze

Hlorēšanas procesā, īpaši cianīdu saturošu vielu apstrādē, pastāv toksisku blakusproduktu veidošanās risks. Piemēram, ja cianīds tiek oksidēts, var veidoties toksisks cianogēnhlorīds. Lai atrisinātu šo problēmu, ir stingri jākontrolē atbilstoši reakcijas apstākļi. Cianīda oksidācijas gadījumā sārmainas vides uzturēšana var novērst cianogēnhlorīda veidošanos. Turklāt ražošanas zonā ir jāuzstāda atbilstošas ​​ventilācijas un gāzes attīrīšanas sistēmas, lai izvairītos no toksisku gāzu uzkrāšanās.

Augsts enerģijas un reaģentu patēriņš

Hlorēšanas process bieži prasa noteiktu enerģijas daudzumu sildīšanai, maisīšanai un aprīkojuma darbībai. Turklāt hlorēšanas līdzekļu un citu reaģentu izmantošana rada arī izmaksas. Lai samazinātu enerģijas un reaģenta patēriņu, var veikt procesa optimizāciju. Piemēram, uzlabojot reakcijas efektivitāti, optimizējot reakcijas apstākļus, samazinot nevajadzīgo karsēšanas un maisīšanas laiku un uzlabojot reaģentu izmantošanas ātrumu, uzlabojot procesa plānošanu un kontroli.

Secinājumi

Hlorēšanas process ir daudzsološa metode zelta cianīda nogulšņu apstrādei. Tas apvieno vērtīgo metālu atgūšanu un cianīdu saturošu vielu detoksikāciju. Lai gan tā pielietošanā ir zināmi izaicinājumi, nepārtraukti pilnveidojoties tehnoloģijām un pieņemot atbilstošus risinājumus, hlorēšanas procesam var būt arvien lielāka nozīme zelta ieguves nozarē, veicinot gan ekonomiskos ieguvumus, gan vides aizsardzību.