Verbetering van de uitloogsnelheid van goud en zilver in het zuurstofrijke cyanidatieproces met ammoniak

Introductie

De winning van goud en zilver uit erts is een complex en cruciaal proces in de mijnbouw. ​​Cyanidatie is al lange tijd een dominante methode voor dit doel. Er wordt echter voortdurend gewerkt aan de optimalisatie van het proces om de uitloogsnelheid van edelmetalen te verbeteren en de algehele efficiëntie te verhogen. Een veelbelovende aanpak is het gebruik van ammonia in het zuurstofrijke cyanideringsproces. Dit artikel gaat dieper in op hoe ammoniak een belangrijke rol kan spelen bij het verhogen van de uitloogsnelheid van goud en zilver.

De basisprincipes van cyanidering

Cyanidering is gebaseerd op het principe dat zwakke oplossingen van natrium of kalium cyanide hebben een preferentiële oplossende werking op kleine deeltjes metallisch goud en zilver ten opzichte van andere materialen die doorgaans in gouderts voorkomen. Bij dit proces, wanneer verse goudoppervlakken worden blootgesteld aan cyanide in een waterige oplossing met vrije zuurstof, vindt er een chemische reactie plaats die een goudcyanideverbinding vormt met een hydroxide.

Het proces vereist een zorgvuldige controle van verschillende factoren. Zo is de sterkte van de cyanideoplossing cruciaal. Meestal wordt een oplossingssterkte van ongeveer een pond cyanide (KCN-equivalent) per ton oplossing (water) gebruikt, omdat dit voldoende is gebleken voor de meeste directe cyanidecircuits. Experimenteel onderzoek heeft aangetoond dat deze sterkte zorgt voor een maximaal oplossend vermogen. Bovendien wordt een zwakke oplossing minder beïnvloed door cyaniciden (mineralen die een schadelijk effect kunnen hebben op het cyanideringsproces) en wordt het risico op vergiftiging door dampen die ontstaan ​​door verdamping bij warm weer verminderd.

Temperatuur speelt ook een cruciale rol. In koude klimaten worden oplossingen vaak verwarmd tot ongeveer 70 °C om een ​​efficiënte oplossing te behouden. Boven deze temperatuur wordt het verlies van cyanide door ontleding een belangrijk probleem. Theoretisch lost goud het snelst op in een oplossing bij een temperatuur van 138 °C.

De rol van ammoniak in het zuurstofrijke cyanidatieproces

Complexvorming met metaalionen

Ammoniak kan complexe verbindingen vormen met verschillende metaalionen die in het erts aanwezig zijn. Bij de winning van goud en zilver kan het een interactie aangaan met koperionen, die veel voorkomen in veel goudertsen. Koper kan cyanide verbruiken en de uitloging van goud en zilver verstoren. Door koper-ammoniakcomplexen te vormen, vermindert ammoniak de concurrentie om cyanide-ionen, waardoor er meer cyanide beschikbaar komt voor de oplosbaarheid van goud en zilver. Hierdoor draagt ​​de aanwezigheid van ammoniak bij aan het handhaven van een hogere concentratie vrije cyanide-ionen in de oplossing, wat gunstig is voor de uitloging van goud en zilver.

Invloed op de elektrochemische omgeving

Ammoniak kan ook de elektrochemische omgeving van het uitloogsysteem veranderen. Het kan de redoxpotentiaal van de oplossing beïnvloeden, wat op zijn beurt de oxidatie en oplosbaarheid van goud en zilver beïnvloedt. In een zuurstofrijke omgeving kan de aanwezigheid van ammoniak de activering van zuurstofmoleculen versterken. Deze versterkte zuurstofactivering bevordert de oxidatie van goud en zilver tot hun respectievelijke cyanidecomplexen. In het geval van goud kan het reactiepad bijvoorbeeld zodanig worden aangepast dat de vorming van het relevante goudcyanidecomplex efficiënter verloopt.

Verbetering van de eigenschappen van het minerale oppervlak

Ammoniak kan interageren met het oppervlak van de mineralen in het erts. Sommige mineralen die moeilijk direct uit te logen zijn, kunnen hun oppervlakte-eigenschappen door ammoniak laten veranderen. Deze modificatie kan het oppervlak reactiever maken ten opzichte van cyanide-ionen, waardoor de algehele uitloogefficiëntie verbetert. Zo kunnen bepaalde zilverhoudende mineralen een oppervlaktecoating hebben die de toegang van cyanide-ionen verhindert. Ammoniak kan met deze coating reageren of adsorberen aan het mineraaloppervlak, waardoor de lading en chemische reactiviteit veranderen en cyanide-ionen effectiever kunnen reageren met het zilver in het mineraal.

Casestudies en praktische toepassingen

In een praktische toepassing in een goud-zilvermijn werd het gebruik van side-grinding-while-leaching en zuurstofrijke cyanidering gecombineerd met de toevoeging van ammoniak. Onder de voorwaarde dat het oorspronkelijke productieproces ongewijzigd bleef, werd een geschikte hoeveelheid ammoniak toegevoegd in de eerste maalfase. De resultaten waren opmerkelijk. Vergeleken met de situatie zonder ammoniaktoevoeging nam de goudcyanideringsuitloog toe met 0.47%, de zilveruitloog met 5.33% en de koperuitloog met 6.50%. Dit verbeterde niet alleen de winning van edelmetalen, maar verminderde ook de oplosbaarheid van koper, wat vaak een ongewenst neveneffect is, aangezien koper cyanide kan verbruiken en de daaropvolgende metaalwinningsprocessen kan compliceren.

In een andere studie naar een specifiek type goud-zilvererts leidde de toevoeging van ammoniak tijdens het zuurstofrijke cyanideringsproces tot een significante verbetering van de uitloogkinetiek. De tijd die nodig was om een ​​hoge mate van goud- en zilveruitloging te bereiken, werd verkort. Dit verhoogde niet alleen de doorvoer van het uitloogproces, maar bespaarde op de lange termijn ook energie en grondstoffen.

Optimalisatie en overwegingen

Hoewel ammoniak een groot potentieel heeft voor het verbeteren van de uitloogsnelheid van goud en zilver in het zuurstofrijke cyanideringsproces, moeten verschillende factoren worden geoptimaliseerd. De toegevoegde ammoniakconcentratie is cruciaal. Te weinig ammoniak heeft mogelijk geen significante invloed op de complexvorming, elektrochemische omgeving of oppervlaktemodificatie van mineralen. Aan de andere kant kan een overmatige hoeveelheid ammoniak leiden tot hogere kosten, mogelijke milieuproblemen en zelfs de algehele chemische balans van het uitloogsysteem verstoren.

De pH-waarde van de uitloogoplossing moet ook zorgvuldig worden gecontroleerd. Ammoniak is een zwakke base en de toevoeging ervan kan de pH van de oplossing beïnvloeden. Omdat het cyanideringsproces pH-gevoelig is, is het handhaven van een optimaal pH-bereik (meestal rond de 10-11) essentieel voor de goede werking van de cyanide-ionen en de algehele reactiekinetiek.

Bovendien moet rekening worden gehouden met de compatibiliteit van ammoniak met andere reagentia die in het proces worden gebruikt, zoals kalk (die vaak wordt toegevoegd om de pH te regelen en de vorming van waterstofcyanidegas te voorkomen). Het is cruciaal dat alle chemische reacties in het uitloogsysteem harmonieus samenwerken om de uitloogsnelheid van goud en zilver te maximaliseren.

Conclusie

Het gebruik van ammoniak in het zuurstofrijke cyanideringsproces biedt een haalbare en effectieve manier om de uitloogsnelheid van goud en zilver te verbeteren. Door complexvorming met metaalionen, modificatie van de elektrochemische omgeving en verbetering van de oppervlakte-eigenschappen van mineralen kan ammoniak de efficiëntie van de winning van edelmetalen aanzienlijk verbeteren. Zorgvuldige optimalisatie van parameters zoals de ammoniakconcentratie, pH-regeling en compatibiliteit met andere reagentia is echter noodzakelijk om de voordelen van deze aanpak volledig te benutten. Naarmate de mijnbouwsector blijft zoeken naar efficiëntere en duurzamere manieren om edelmetalen te winnen, zal de rol van ammoniak in cyanideringprocessen waarschijnlijk nog meer aandacht en nader onderzoek krijgen.