De invloed van de roersnelheid op de uitloogsnelheid van natriumcyanide

1. Inleiding

Cyanide-uitloging is een veelgebruikte methode in de mijnbouw om waardevolle metalen, met name goud, uit ertsen te winnen. Natrium cyanide speelt een cruciale rol in dit proces, omdat het reageert met de metalen om oplosbare complexen te vormen, waardoor ze zich van de ertsmatrix kunnen scheiden. Er zijn verschillende factoren die de efficiëntie van Uitloging van cyanideDe roersnelheid is van groot belang. Dit artikel beoogt in detail te onderzoeken hoe de roersnelheid de Uitloogsnelheid of Natriumcyanide.

2. De rol van roeren bij het uitlogen van cyanide

2.1 Verbetering van massaoverdracht

Bij het cyanide-uitloogproces is de reactie tussen Natriumcyanide en het metaal in het erts bevindt zich op het grensvlak tussen de vaste ertsdeeltjes en de vloeibare cyanideoplossing. Roeren helpt de massaoverdracht van reactanten te verbeteren (natriumcyanide en zuurstof) naar het oppervlak van de ertsdeeltjes en de verwijdering van reactieproducten van het oppervlak. Wanneer de roersnelheid wordt verhoogd, wordt de vloeistofstroom rond de deeltjes turbulenter. Deze turbulentie vermindert de dikte van de grenslaag rond de deeltjes, het gebied waar de concentratiegradiënt van reactanten en producten zich bevindt. Hierdoor neemt de diffusiesnelheid van natriumcyanide en zuurstof naar het deeltjesoppervlak toe, wat de uitloogreactie bevordert.

2.2 Voorkomen van deeltjessedimentatie

Een andere belangrijke functie van roeren is het voorkomen van sedimentatie van fijne ertsdeeltjes, met name in het geval van ertsen met een hoog slib-, klei- of schaliegehalte. Deze fijne deeltjes kunnen tijdens het uitloogproces bezinken, waardoor het contactoppervlak tussen het erts en de cyanide-oplossing kleiner wordt en de uitloogefficiëntie afneemt. Door de pulp (een mengsel van erts en oplossing) continu te roeren, blijven de deeltjes in suspensie, waardoor een gelijkmatig contact met de cyanide-oplossing gedurende het hele uitloogproces wordt gegarandeerd.

3. Experimentele studies naar de invloed van de roersnelheid

3.1 Laboratorium - Schaalexperimenten

Er zijn talloze experimenten op laboratoriumschaal uitgevoerd om de relatie tussen de roersnelheid en de uitloogsnelheid van natriumcyanide te onderzoeken. In een typisch experiment wordt een ertsmonster vermalen tot een specifieke deeltjesgrootte en vervolgens gemengd met een cyanide-oplossing in een reactor met een roerder. De roersnelheid wordt gevarieerd en de uitloogsnelheid wordt over een bepaalde periode gemeten. Bijvoorbeeld, in een experiment met een goudhoudend erts, nam de uitloogsnelheid van goud (dat door natriumcyanide wordt uitgeloogd) aanzienlijk toe in de beginfase van de uitloogcyclus toen de roersnelheid werd verhoogd van 200 tpm naar 600 tpm. Boven een bepaalde roersnelheid (in dit geval ongeveer 800 tpm) nam de toename van de uitloogsnelheid echter af.

3.2 Observaties op industriële schaal

Operaties op industriële schaal bieden ook waardevolle inzichten in de impact van de roersnelheid. In grootschalige cyanide-uitlooginstallaties wordt de roersnelheid van de uitloogtanks zorgvuldig gecontroleerd. Er is waargenomen dat wanneer de roersnelheid te laag is, er gebieden in de tank zijn waar de ertsdeeltjes niet goed gemengd zijn met de cyanide-oplossing, wat leidt tot lagere algehele uitloogsnelheden. Aan de andere kant kan een te hoge roersnelheid leiden tot overmatige slijtage van de apparatuur, een hoger energieverbruik en zelfs tot de vorming van vortexen die het uitloogproces kunnen verstoren. Zo leidde in een grootschalige goudcyanideringinstallatie het verhogen van de roersnelheid van de standaard 400 tpm naar 500 tpm tot een toename van 5% van de gouduitloogsnelheid, maar een verdere verhoging tot 600 tpm resulteerde slechts in een marginale toename van 1%, terwijl het energieverbruik met 20% toenam.

4. Bepaling van de optimale roersnelheid

4.1 Rekening houden met de kenmerken van erts

De optimale roersnelheid voor cyanide-uitloging hangt af van verschillende factoren, waarbij de eigenschappen van het erts een belangrijke overweging vormen. Voor ertsen met grote deeltjesgroottes kan een hogere roersnelheid nodig zijn om ervoor te zorgen dat de cyanide-oplossing de poriën kan binnendringen en kan reageren met de binnenste delen van de deeltjes. Voor fijnkorrelige ertsen daarentegen kan een lagere roersnelheid voldoende zijn om de deeltjes in suspensie te houden en massaoverdracht te bevorderen. Daarnaast is de mineralogie van het erts van belang. Als het erts mineralen bevat die gemakkelijk oxideren of snel reageren met cyanide, kan een lagere roersnelheid worden gebruikt om de reactiesnelheid te controleren en overmatig natriumcyanideverbruik te voorkomen.

4.2 Balanceren van uitloogsnelheid en kosten

Naast de ertseigenschappen speelt ook de kosteneffectiviteit van het uitloogproces een rol bij het bepalen van de optimale roersnelheid. Een hogere roersnelheid vereist over het algemeen meer energie, wat de bedrijfskosten van de installatie verhoogt. Daarom moet een evenwicht worden gevonden tussen het bereiken van een hoge uitloogsnelheid en het minimaliseren van het energieverbruik. Dit omvat vaak het uitvoeren van economische analyses die rekening houden met factoren zoals de waarde van het gewonnen metaal, de kosten van natriumcyanide en de energiekosten die gepaard gaan met verschillende roersnelheden. Als de goudprijs bijvoorbeeld hoog is en de energiekosten relatief laag, kan een iets hogere roersnelheid worden gekozen om de gouduitloogsnelheid te maximaliseren. Als de energiekosten echter een belangrijke zorg zijn, kan een lagere roersnelheid worden gekozen, zelfs als dit resulteert in een iets lagere uitloogsnelheid.

5. Uitdagingen bij het aanpassen van de roersnelheid

5.1 Apparatuurbeperkingen

Een van de uitdagingen bij het aanpassen van de roersnelheid zijn de beperkingen van de apparatuur. Het ontwerp van de uitloogtanks, het vermogen van de motoren die de roerwerken aandrijven en de mechanische sterkte van de waaiers beperken allemaal het bereik van de haalbare roersnelheden. In sommige gevallen kan het upgraden van de apparatuur om een ​​hogere of nauwkeurigere roersnelheid te bereiken aanzienlijke kapitaalinvesteringen vereisen. Als een installatie bijvoorbeeld de roersnelheid boven de huidige maximumlimiet wil verhogen, moet ze mogelijk de motoren vervangen door krachtigere motoren en sterkere waaiers installeren, wat een kostbare aangelegenheid kan zijn.

5.2 Procesinstabiliteit

Het veranderen van de roersnelheid kan ook leiden tot procesinstabiliteit. Een plotselinge toename of afname van de roersnelheid kan de stromingspatronen in de uitloogtank verstoren, waardoor de ertsdeeltjes en de cyanideoplossing ongelijkmatig worden verdeeld. Dit kan leiden tot inconsistente uitloogsnelheden en zelfs tot de vorming van hotspots of coldspots in de tank, waar de reactiesnelheden te hoog of te laag zijn. Als de roersnelheid bijvoorbeeld te snel wordt verlaagd, kunnen de ertsdeeltjes zich in sommige delen van de tank gaan bezinken, wat leidt tot een afname van de algehele uitloogefficiëntie.

6. Conclusie

De roersnelheid heeft een aanzienlijke invloed op de uitloogsnelheid van natriumcyanide in het cyanide-uitloogproces. Door de massaoverdracht te verbeteren en deeltjesbezinking te voorkomen, kan een geschikte roersnelheid de efficiëntie van het uitloogproces verbeteren. Het bepalen van de optimale roersnelheid vereist echter zorgvuldige afweging van ertseigenschappen en kosteneffectiviteit. Bovendien moeten uitdagingen zoals apparatuurbeperkingen en procesinstabiliteit worden aangepakt bij het aanpassen van de roersnelheid. Verder onderzoek op dit gebied kan zich richten op de ontwikkeling van efficiëntere roertechnologieën en het optimaliseren van het algehele cyanide-uitloogproces om de terugwinning van waardevolle metalen te verbeteren en tegelijkertijd de milieu-impact en kosten te minimaliseren.