Tieša zelta elektroinstalācija no cianīda šķīduma

Ievads

Cianidēšana jau sen ir galvenā metode zelta ieguvei no rūdām. Pēc cianīda izskalošanas procesa zelts atrodas cianīda šķīdumā , kas pazīstams kā grūtnieces izskalošanas šķīdums. Tradicionāli zelta atgūšanai no šī šķīduma ir izmantotas tādas metodes kā oglekļa adsorbcija (piemēram, oglekļa kolonnā - CIC process) un cinka cementēšana (Merrill Crowe process). Tomēr tieša elektroieguve no cianīda šķīdumiem ir parādījusies kā daudzsološa alternatīva, kas piedāvā vairākas priekšrocības efektivitātes, izmaksu un ietekmes uz vidi ziņā.

Tiešās elektrouzvarēšanas princips

Tiešā elektrolītiskā ieguve ir elektroķīmisks process. Zelta ieguves no cianīda šķīdumiem kontekstā , kad caur cianīda šķīdumu, kas satur zeltu aurocianīda kompleksu ( Au(CN)_2^- ) veidā, tiek laista elektriskā strāva , elektrodos notiek šādas reakcijas:

• Katodā : Au(CN)_2^- + e^- \rightarrow Au + 2CN^-

Zelta joni aurocianīda kompleksā iegūst elektronu un tiek nogulsnēti kā metālisks zelts uz katoda virsmas.

• Anodā : Atkarībā no apstākļiem var notikt ūdens oksidēšanās vai citu šķīdumā esošo vielu oksidēšanās. Piemēram, 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-

Tiešās elektrouzvarēšanas priekšrocības

1. Vienkāršība : Salīdzinot ar daudzpakāpju procesiem, piemēram, oglekļa adsorbciju, kam seko eluēšana un elektroieguve (CIC gadījumā), tiešā elektroieguve samazina vienību darbību skaitu. Tas vienkāršo kopējo procesa plūsmu, atvieglojot tā darbību un apkopi.

2. Izmaksu efektivitāte : mazāk procesa soļu dēļ pastāv potenciāls samazināt kapitāla un ekspluatācijas izmaksas. Nav nepieciešams ieguldīt liela mēroga oglekļa reģenerācijas iekārtās (kā CIC procesā) vai iegādāties lielu daudzumu cinka pulvera (kā Merrill Crowe procesā).

3. Augstas tīrības pakāpes produkts : tieša zelta elektroķīmiskā nogulsnēšana var radīt augstas tīrības pakāpes zelta nogulsnes uz katoda. Tas var samazināt nepieciešamību pēc plašiem rafinēšanas procesiem, vēl vairāk ietaupot izmaksas.

4. Ieguvumi videi : Izslēdzot cinka izmantošanu Merrill Crowe procesā, rodas mazāk cinku saturošu atkritumu. Turklāt procesa vienkāršošana var samazināt kopējo ķīmisko vielu patēriņu un atkritumu rašanos.

Procesa apsvērumi

1. Šķīduma koncentrācija : Zelta koncentrācija cianīda šķīdumā ir izšķirošs faktors. Lai gan tiešo elektroieguvi var izmantot šķīdumiem ar plašu zelta koncentrācijas diapazonu, augstākas koncentrācijas parasti nodrošina ātrāku nogulsnēšanās ātrumu. Tomēr ļoti augstām zelta koncentrācijām var būt nepieciešamas īpašas elektrodu konstrukcijas, lai nodrošinātu vienmērīgu nogulsnēšanos.

2. Elektrodu materiāli : Elektrodu materiālu izvēle ir svarīga. Kā katoda materiāls bieži tiek izmantota nerūsējošā tērauda vate tās lielās virsmas laukuma dēļ, kas ļauj efektīvi nogulsnēt zeltu. Anoda gadījumā priekšroka dodama materiāliem, kas ir izturīgi pret koroziju cianīda šķīdumā, piemēram, dimensiju ziņā stabili anodi (DSA).

3. pH un temperatūra : Cianīda šķīduma pH ir rūpīgi jākontrolē. Parasti tiek uzturēts viegli sārmains pH līmenis, lai novērstu cianīda sadalīšanos. Šķīduma temperatūra var ietekmēt arī elektrolizēšanas ātrumu, augstāka temperatūra parasti palielina reakcijas ātrumu, bet var arī palielināt cianīda sadalīšanās risku.

Procesa plūsma

1. Šķīduma sagatavošana : cianīda izskalošanas šķīdums no kaudzes izskalošanas vai citiem cianidēšanas procesiem vispirms tiek pakļauts pirmapstrādei. Tas var ietvert filtrēšanu, lai atdalītu suspendētās cietās vielas, jo tās var traucēt elektrolītiskās ieguves procesu un izraisīt īsslēgumus starp elektrodiem.

2. Elektroieguves šūna : Pēc tam iepriekš apstrādāto šķīdumu ievada elektroieguves šūnā. Šūna ir aprīkota ar anodu un katodu. Pievadot elektrisko strāvu, uz katoda sāk nogulsnēties zelts.

3. Zelta atgūšana : Kad uz katoda ir nogulsnējies pietiekams zelta daudzums, katodu izņem no baterijas. Zeltu no katoda var atdalīt mehāniski vai ķīmiski atkarībā no katoda materiāla veida. Atdalīto zeltu pēc tam tālāk rafinē, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes zeltu.

Izaicinājumi un nākotnes perspektīvas

1. Cianīda pārvaldība : Lai gan tiešā elektroieguve sniedz priekšrocības, cianīda izmantošana visā zelta ieguves procesā joprojām rada vides un drošības riskus. Turpmākie pētījumi varētu būt vērsti uz tiešās elektroieguves integrēšanu ar alternatīvām, mazāk toksiskām izskalošanas metodēm.

2. Enerģijas patēriņš : Elektroieguves procesam ir nepieciešams ievērojams elektroenerģijas daudzums. Energoefektīvāku elektrodu materiālu un šūnu konstrukciju izstrāde ir aktīvu pētījumu joma.

3. Mērogojamība : Tāpat kā ar jebkuru jaunu tehnoloģiju, tiešās elektrolītiskās ieguves mērogošana no laboratorijas mēroga līdz rūpnieciska mēroga darbībām ir rūpīgi jāoptimizē, lai nodrošinātu nemainīgu veiktspēju un izmaksu efektivitāti.

Zelta tieša elektroieguve no cianīda šķīdumiem ir ievērojams tehnoloģisks sasniegums zelta ieguves nozarē. Turpinot pētījumus un attīstību, lai risinātu esošās problēmas, tai ir potenciāls kļūt par dominējošu zelta ieguves metodi tuvākajā nākotnē.