Cianīda izskalošanās process zelta ieguvē: pilnīgs process no izšķīšanas līdz atgūšanai

Ievads

Zelta ieguve no tā rūdām ir bijusi liela interese gadsimtiem ilgi. Starp dažādām pieejamajām metodēm, Cianīda izskalošanās ir kļuvusi par vienu no visplašāk izmantotajām metodēm reklāmā Zelta ieguve nozare. Šis process ļauj efektīvi izšķīdināt zeltu no tā pamatmateriāliem, tādējādi ļaujot atgūt dārgmetālu koncentrētākā veidā. Šajā rakstā tiks apskatīts viss cianīda izskalošanās process zelta ieguvē, sākot no zelta sākotnējās izšķīdināšanas cianīda šķīdumos līdz galīgai metāla atgūšanai.

Zelta izšķīšana cianīda šķīdumos

Iesaistītās ķīmiskās reakcijas

Zelta šķīdināšana cianīda šķīdumos balstās uz sarežģītu ķīmisku reakciju sēriju. Kopējo reakciju var attēlot ar šādu vienādojumu:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H4O → 4Na[Au(CN)₂] + XNUMXNaOH

Šajā reakcijā zelts (Au) reaģē ar Nātrija cianīds (NaCN) skābekļa (O₂) un ūdens (H₂O) klātbūtnē, veidojot nātrija dicianoaurātu (Na[Au(CN)₂]) un nātrija hidroksīdu (NaOH). Skābekļa lomai šajā reakcijā ir izšķiroša nozīme, jo tas darbojas kā oksidētājs, veicinot zelta šķīšanu.

Optimālas šķīdināšanas nosacījumi

Lai efektīvi izšķīdinātu zeltu, ir rūpīgi jākontrolē vairāki apstākļi. Cianīda koncentrācija šķīdumā ir kritisks faktors. Parasti izskalošanās procesā izmanto 0.05–0.1% NaCN koncentrāciju. Augstāka koncentrācija var izraisīt palielinātu cianīda patēriņu, proporcionāli nepalielinot zelta šķīdināšanu, savukārt zemāka koncentrācija var izraisīt lēnu un nepilnīgu izskalošanos.

Arī šķīduma pH ir nozīmīga loma. Izskalošanās process ir visefektīvākais nedaudz sārmainā vidē ar pH diapazonu no 9.5 līdz 11. Pie šī pH cianīda joni atrodas to nedisociētajā formā (HCN), kas ir vairāk reaģējošs pret zeltu. PH regulēšanu parasti panāk, pievienojot kaļķi (CaO) izskalošanās šķīdumam.

Temperatūra ir vēl viens svarīgs parametrs. Lai gan reakcija var notikt apkārtējās vides temperatūrā, nedaudz paaugstināta temperatūra aptuveni 25–35 °C var palielināt zelta šķīšanas ātrumu. Tomēr pārāk liela temperatūras paaugstināšana var izraisīt cianīda sadalīšanos, samazinot tā efektivitāti.

Rūdu pirmapstrāde

Sasmalcināšana un slīpēšana

Pirms var sākties cianīda izskalošanās process, zeltu saturošās rūdas ir iepriekš jāapstrādā. Pirmais solis šajā priekšapstrādē parasti ir Drupināšanas un slīpēšanas. Rūdas tiek sasmalcinātas, lai samazinātu to izmēru, un pēc tam samaltas smalkās daļiņās. Tas palielina rūdas virsmas laukumu, nodrošinot efektīvāku kontaktu starp zelta daļiņām un cianīda šķīdumu izskalošanās procesa laikā.

Slīpēšanas pakāpe tiek rūpīgi kontrolēta. Pārmērīga slīpēšana var izraisīt smalku sārņu veidošanos, kas var radīt problēmas turpmākajās cietās un šķidruma atdalīšanas darbībās. No otras puses, nepietiekama slīpēšana var izraisīt nepietiekamu zelta daļiņu iedarbību, izraisot nepilnīgu izskalošanos.

Grauzdēšana un bioloģiskā oksidēšana

Dažos gadījumos zelta rūdas var saturēt ugunsizturīgus minerālus, kas novērš tiešu zelta izšķīšanu ar cianīdu. Šādām rūdām var būt nepieciešamas papildu pirmapstrādes metodes, piemēram, grauzdēšana vai biooksidēšana.

Grauzdēšana ietver rūdas karsēšanu gaisa klātbūtnē, lai oksidētu ugunsizturīgos minerālus, piemēram, sulfīdus. Šis oksidācijas process sadala minerālvielas, atbrīvojot zelta daļiņas un padarot tās pieejamākas cianīda šķīdumam.

Savukārt biooksidācijā ugunsizturīgo minerālu oksidēšanai izmanto mikroorganismus. Šī ir videi draudzīgāka alternatīva grauzdēšanai, jo tā darbojas zemākā temperatūrā un rada mazāk kaitīgo izmešu. Mikroorganismus, parasti baktērijas vai sēnītes, izvēlas, pamatojoties uz to spēju oksidēt specifiskos ugunsizturīgos minerālus, kas atrodas rūdā.

Izskalošanās process

Maisītās tvertnes izskalošana

Izskalošana ar maisīto tvertni ir viena no visizplatītākajām metodēm cianīda izskalošanai. Šajā procesā iepriekš apstrādātā rūda tiek sajaukta ar cianīda šķīdumu lielās maisītās tvertnēs. Tvertnes ir aprīkotas ar maisītājiem, kas nodrošina rūpīgu rūdas un šķīduma sajaukšanos, veicinot zelta daļiņu un cianīda jonu kontaktu.

Izskalošanās laiks var atšķirties atkarībā no rūdas veida un darbības apstākļiem. Kopumā izskalošanās process var ilgt no vairākām stundām līdz vairākām dienām. Šajā laikā periodiski tiek ņemti un analizēti izskalojuma paraugi, lai uzraudzītu zelta šķīšanas gaitu.

Kaudzes izskalošanās

Kaudzīšu izskalošana ir vēl viena plaši izmantota metode, īpaši zemas kvalitātes zelta rūdām. Šajā procesā sasmalcinātā rūda tiek sakrauta lielās kaudzēs uz necaurlaidīgas oderes. Pēc tam cianīda šķīdumu izsmidzina uz kaudzes augšpusi un ļauj izsūkties cauri rūdai. Šķīdumam izejot cauri kaudzei, tas izšķīdina zelta daļiņas, un iegūtais grūtnieces šķīdums tiek savākts kaudzes apakšā.

Salīdzinot ar kaudzes izskalošanu, ir rentablāka metode Maisītās tvertnes izskalošana jo tas prasa mazākus kapitālieguldījumus iekārtās. Tomēr tas ir lēnāks process un vairāk piemērots rūdām ar salīdzinoši zemu zelta saturu.

Cietā šķidruma atdalīšana

Filtrācija

Kad izskalošanās process ir pabeigts, nākamais solis ir atdalīt cieto atlikumu (sārņus) no grūsnā šķīduma, kas satur izšķīdušo zeltu. Filtrēšana ir viena no visbiežāk izmantotajām cietā un šķidruma atdalīšanas metodēm. Šajā procesā virca (cietās un šķidrās vielas maisījums) tiek izlaista caur filtrēšanas līdzekli, piemēram, filtra audumu vai filtra presi. Cietās daļiņas tiek paturētas uz filtra vides, bet šķidrums (grūtnieces šķīdums) iziet cauri un tiek savākts.

Filtra vides izvēle ir atkarīga no cieto daļiņu īpašībām un darbības apstākļiem. Piemēram, gadījumos, kad cietās daļiņas ir ļoti smalkas, var būt nepieciešama smalkāka filtra auduma.

Dekantēšana

Dekantēšana ir vēl viena metode, ko var izmantot cietā un šķidruma atdalīšanai, īpaši, ja cietās daļiņas ir salīdzinoši lielas un viegli nosēžas. Šajā procesā vircai ļauj kādu laiku nostāvēties nostādināšanas tvertnē. Cietās daļiņas gravitācijas ietekmē nosēžas tvertnes apakšā, un pēc tam dzidrais supernatanta šķidrums (grūtnieces šķīdums) tiek rūpīgi dekantēts.

Dekantēšana ir vienkāršāka un mazāk energoietilpīga metode, salīdzinot ar filtrēšanu. Tomēr tas var nebūt tik efektīvs ļoti smalku cieto daļiņu atdalīšanai.

Zelta atgūšana no šķīduma grūtniecēm

Aktivētās ogles adsorbcija

Viena no visizplatītākajām metodēm zelta atgūšanai no grūtniecības šķīduma ir Aktivētās ogles adsorbcija. Šajā procesā grūtnieces šķīdumam pievieno aktivēto ogli. Zelta-cianīda kompleksam ir spēcīga afinitāte pret aktīvās ogles virsmu, un rezultātā zelts tiek adsorbēts uz oglekļa daļiņām.

Pēc tam oglekļa daļiņas atdala no šķīduma, parasti sijājot vai filtrējot. Pēc tam ar zeltu iepildītais ogleklis tiek tālāk apstrādāts, lai desorbētu zeltu. To parasti veic, pakļaujot oglekli augstas temperatūras tvaika apstrādei vai izmantojot ķīmisku desorbcijas līdzekli.

Cinka nokrišņi

Cinka nogulsnēšana, kas pazīstama arī kā Merrill-Crowe process, ir vēl viena zelta atgūšanas metode. Šajā procesā grūtnieces šķīdumam pievieno cinka putekļus. Cinks ir elektropozitīvāks nekā zelts, un rezultātā tas izspiež zeltu no zelta-cianīda kompleksa. Reakciju var attēlot ar šādu vienādojumu:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)XNUMX]

Izgulsnētais zelts kopā ar jebkādu nereaģējušu cinku veido cietas nogulsnes. Pēc tam šīs dūņas tiek atdalītas no šķīduma, un zelts tiek tālāk attīrīts, lai iegūtu tīru produktu.

Zelta rafinēšana

Smaržo

Kad zelts ir atgūts no grūtniecības šķīduma, tas parasti ir jāattīra, lai noņemtu visus atlikušos piemaisījumus. Kausēšana ir viena no visizplatītākajām zelta attīrīšanas metodēm. Šajā procesā zeltu saturošais materiāls tiek uzkarsēts līdz augstai temperatūrai plūsmas, piemēram, boraksa, klātbūtnē. Plūsma palīdz pazemināt zelta kušanas temperatūru, kā arī reaģē ar piemaisījumiem, veidojot izdedžus, ko var atdalīt no izkausētā zelta.

Pēc tam izkausēto zeltu ielej veidnēs, veidojot lietņus. Šos lietņus var tālāk apstrādāt vai pārdot kā pusfabrikātu.

Elektrolītiskā rafinēšana

Elektrolītiskā attīrīšana ir progresīvāka zelta attīrīšanas metode. Šajā procesā zeltu saturošais anods tiek ievietots elektrolītiskajā šūnā kopā ar tīra zelta katodu. Elektrolīts parasti ir zelta hlorīda vai citu zelta sāļu šķīdums. Kad caur elementu tiek izlaista elektriskā strāva, zelts no anoda izšķīst elektrolītā un pēc tam nogulsnējas uz katoda.

Piemaisījumi, kas ir elektropozitīvāki par zeltu, izšķīst elektrolītā, bet nenogulsnējas uz katoda, savukārt piemaisījumi, kas ir mazāk elektropozitīvi nekā zelts, paliek kā nogulsnes šūnas apakšā. Tā rezultātā tiek iegūts ļoti augstas tīrības pakāpes zelta izstrādājums.

Vides apsvērumi

Cianīda pārvaldība

Cianīds ir ļoti toksiska viela, un pareiza cianīda pārvaldība zelta ieguves procesā ir ārkārtīgi svarīga. Cianīda izmantošana zelta ieguvē daudzās valstīs ir stingri reglamentēta, lai samazinātu tā ietekmi uz vidi un cilvēku veselību.

Viens no galvenajiem cianīda pārvaldības aspektiem ir cianīda noplūdes novēršana. Raktuvēs ir jāievieš atbilstošas ​​ierobežošanas sistēmas, lai novērstu cianīdu saturošu šķīdumu noplūdi vidē. Turklāt ļoti svarīga ir arī cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšana. Ir pieejamas vairākas metodes cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai, piemēram, ķīmiskā oksidēšana, bioloģiskā attīrīšana un jonu apmaiņa.

Sārņu likvidēšana

Cietie atlikumi (sārņi), kas radušies pēc zelta atgūšanas procesa, arī ir pareizi jāiznīcina. Atslāņošanās var saturēt nelielu daudzumu cianīda un citu smago metālu, kas var apdraudēt vidi, ja netiek pareizi apsaimniekoti.

Viena izplatīta atkritumu iznīcināšanas metode ir to uzglabāšana atkritumu aizsprostos. Šie aizsprosti ir paredzēti, lai saturētu atkritumus un novērstu piesārņotāju nokļūšanu vidē. Dažos gadījumos atkritumus var arī atkārtoti apstrādāt, lai atgūtu atlikušos vērtīgos minerālus vai samazinātu ietekmi uz vidi.

Secinājumi

Cianīda izskalošanās process zelta ieguvē ir sarežģīts un daudzpakāpju process, kas ietver zelta šķīdināšanu cianīda šķīdumos, rūdu iepriekšēju apstrādi, izskalošanos, cieto un šķidrumu atdalīšanu, zelta atgūšanu, attīrīšanu un vides pārvaldību. Katrs šī procesa posms tiek rūpīgi kontrolēts, lai nodrošinātu efektīvu zelta ieguvi un reģenerāciju, vienlaikus samazinot ietekmi uz vidi. Neskatoties uz problēmām, kas saistītas ar cianīda izmantošanu, šis process joprojām ir svarīga un plaši izmantota metode komerciālajā zelta ieguves nozarē, pateicoties tā augstajai efektivitātei un salīdzinoši zemajām izmaksām. Tomēr tiek veikta nepārtraukta izpēte un attīstība, lai izstrādātu alternatīvas metodes, kas ir videi draudzīgākas un ilgtspējīgākas.