Reagentia om koperuitloging bij koperhoudende goudertscyanidering te remmen

Introductie

Cyanidering is een veelgebruikte en effectieve methode voor goudwinning uit goudhoudende ertsen, met name in het geval van koperhoudende goudhoudende ertsen. Het is gebaseerd op het vermogen van cyanide-ions om stabiele complexen met goud te vormen, waardoor goud uit de ertsmatrix kan oplossen. De fundamentele chemische reactie in het cyanideringsproces voor goud is 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Dit proces is al meer dan een eeuw de hoeksteen van de goudmijnindustrie vanwege de relatief hoge efficiëntie en goed begrepen technologie.

Bij de omgang met koperhoudende goudertsen is de aanwezigheid van koper mineraals brengt aanzienlijke uitdagingen met zich mee. Veel voorkomende kopermineralen die geassocieerd worden met goud, zoals chalcopyriet (CuFeS_2), chalcociet (Cu_2S), malachiet (Cu_2(OH)_2CO_3) en azuriet (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), zijn behoorlijk reactief in cyanideoplossingen. In een cyanidebevattend medium kan chalcociet bijvoorbeeld als volgt reageren: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Deze reacties leiden tot het verbruik van een grote hoeveelheid cyanide. Het overmatige verbruik van cyanide verhoogt niet alleen de productiekosten, maar heeft ook gevolgen voor het milieu vanwege de toxiciteit van cyanide.

Bovendien kan de oplosbaarheid van koper de daaropvolgende processen verstoren. goud herstelHoge kopergehaltes in de cyanideoplossing kunnen de efficiëntie van de vorming van het goud-cyanidecomplex verminderen, waardoor de goudconcentratie afneemt. uitloogsnelheid. Dit komt doordat koper concurreert met goud om cyanide-ionen en zuurstof in de oplossing, waardoor het chemische evenwicht dat nodig is voor efficiënte goudoplossing verstoord wordt. In sommige gevallen kan de aanwezigheid van koper ook problemen veroorzaken in downstream-processen zoals zinkcementatie of koolstof-in-pulp (CIP) voor goudwinning, wat leidt tot lagere goudwinningspercentages en slechte productkwaliteit.

Daarom is het van groot belang om effectieve reagentia te vinden om de uitloging van koper tijdens de cyanidering van koperhoudende goudertsen te remmen. Dergelijke reagentia kunnen helpen om het cyanideringsproces te optimaliseren, cyanide verbruik, en de algehele efficiëntie van goudwinning verbeteren, waardoor de mijnbouwoperatie economisch rendabeler en milieuvriendelijker wordt. In de volgende secties zullen we verschillende reagentia onderzoeken die voor dit doel zijn bestudeerd en gebruikt.

De uitloogkarakteristieken van koper in cyanideoplossingen

In cyanideoplossingen vertonen kopermineralen die geassocieerd zijn met goud een onderscheidend uitlooggedrag. Veel voorkomende primaire kopermineralen zoals chalcopyriet (CuFeS_2) en chalcociet (Cu_2S), samen met malachiet (Cu_2(OH)_2CO_3), azuriet (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), borniet (Cu_5FeS_4), cupriet (Cu_2O) en natuurlijk koper, zijn relatief oplosbaar.

Deze kopermineralen kunnen worden uitgeloogd bij kamertemperatuur (25^{\circ}C). De uitloogsnelheid van koper varieert sterk, variërend van 5 - 10% tot meer dan 90%. Malachiet en azuriet bijvoorbeeld, die kopercarbonaatmineralen zijn, zijn behoorlijk reactief in cyanideoplossingen. De chemische reactie van malachiet met cyanide kan worden uitgedrukt als Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Dit toont aan dat onder invloed van cyanide het koper in malachiet effectief kan worden opgelost.

Bij het omgaan met hoge kopergoudconcentraten heeft het uitloogproces tijdens cyanidering enkele "klinische" symptomen. De consumptie van cyanide wordt extreem hoog. Over het algemeen vereist de oplossing van 1 gram koper voor verschillende kopermineralen de consumptie van 2.3 - 3.4 gram Natriumcyanide. Tegelijkertijd verbruikt de ontbinding van koper ook zuurstof in de oplossing. Bijvoorbeeld, in het uitloogproces van chalcociet, vindt de reactie 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH plaats, die niet alleen een grote hoeveelheid cyanide verbruikt, maar ook een aanzienlijke hoeveelheid zuurstof.

Bovendien wordt het uitloogeffect relatief slecht. Hoge kopergehaltes in de cyanideoplossing kunnen de efficiëntie van de vorming van goud-cyanidecomplexen verminderen. Koper concurreert met goud om cyanide-ionen en zuurstof in de oplossing. Als gevolg hiervan wordt het chemische evenwicht dat nodig is voor efficiënte goudoplossing verstoord. Dit leidt tot een afname van de gouduitloogsnelheid en kan ook problemen veroorzaken in daaropvolgende goudwinningsprocessen zoals zinkcementatie of koolstof-in-pulp (CIP), wat uiteindelijk resulteert in lagere goudwinningssnelheden en verminderde productkwaliteit.

Algemene reagentia voor het remmen van koperuitloging

Loodzouten

Loodzouten worden vaak gebruikt als reagentia om koperuitloging te remmen bij de cyanidering van koperhoudende goudertsen. De meest gebruikte loodzouten zijn loodnitraat (Pb(NO_3)_2), loodacetaat (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) en loodoxide (PbO).

Neem loodacetaat als voorbeeld. Onderzoek heeft aangetoond dat het toevoegen van loodacetaat vóór het uitlogen van cyanide effectief de uitloging van koper kan remmen, de uitloging van goud en zilver kan verbeteren en het verbruik van Natriumcyanide. Voor een bepaald goudconcentraat met een kopergehalte van 4.92%, wanneer 150 g/t loodacetaat direct wordt toegevoegd vóór het uitlogen, onder de omstandigheden van een maalfijnheid van -0.037 mm deeltjesgrootte die 95% bedraagt, een uitloogtijd van 48 uur, een natriumcyanideconcentratie van 0.5%, een pH van 12 en een pulpconcentratie van 40%, kan de goudkwaliteit in het uitloogresidu worden verlaagd tot 1.20 g/t, bereikt de gouduitloogsnelheid 97.55%, is de zilverwinningssnelheid 60.28% en is het natriumcyanideverbruik 14.37 kg/t. Dit toont duidelijk het positieve effect van loodacetaat in dit proces aan.

Het remmende mechanisme van loodzouten kan verband houden met de vorming van onoplosbare verbindingen. Lood kan bijvoorbeeld reageren met zwavelhoudende stoffen in het erts om onoplosbaar loodsulfide te vormen. Deze reactie vermindert de hoeveelheid zwavelhoudende stoffen die kunnen reageren met kopermineralen, waardoor de oplosbaarheid van kopermineralen wordt geremd. Daarnaast kunnen loodzouten ook de oppervlakte-eigenschappen van kopermineralen beïnvloeden, waardoor hun reactiviteit in de cyanideoplossing wordt verminderd.

Chelaatvormers (bijv. citroenzuur)

Chelaatvormers, zoals citroenzuur, kunnen ook een rol spelen bij het remmen van koperuitloging tijdens cyanidering. De chelaatvormers, zoals citroenzuur, werken via een uniek mechanisme. Citroenzuur bevat carboxyl- en hydroxylgroepen, die kunnen cheleren met schadelijke ionen zoals Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} en Fe^{3+} in de pulp om stabiele chelaten te vormen.

Bijvoorbeeld, de carboxylgroep in citroenzuur kan coördineren met metaalionen via de vrije elektronenparen van zuurstofatomen, waardoor een ringachtige structuur ontstaat. Door deze metaalionen te cheleren, kan citroenzuur hun negatieve impact op het cyanideringsproces elimineren, zoals het verminderen van hun zuurstofverbruik in de oplossing. Bovendien kan citroenzuur de oplosbaarheid van ganguemineralen zoals calcium- en magnesiumhoudende mineralen remmen. Het kan interacteren met het oppervlak van deze ganguemineralen, waardoor hun oppervlaktelading en hydrofiele - hydrofobe eigenschappen veranderen, waardoor ze moeilijker op te lossen zijn in de cyanideoplossing. Deze remming van ganguemineralen kan ook de "effectieve actieve zuurstof" in de pulp verbeteren. Wanneer de ganguemineralen minder snel oplossen, verbruiken ze minder zuurstof en is er meer zuurstof beschikbaar voor de cyanidering van goud, wat gunstig is voor de uitloging van goud. Over het algemeen kan de toevoeging van citroenzuur helpen om een ​​gunstiger chemische omgeving te creëren voor de cyanidering van goud, waardoor de interferentie van andere metaalionen wordt verminderd en de efficiëntie van de goudwinning wordt verbeterd.

Overige (korte introductie)

Naast de hierboven genoemde reagentia kan het controleren van de concentratie van cyanide-ionen ook een effectieve manier zijn om de oplosbaarheid van koper te verzwakken. Wanneer de concentratie van cyanide-ionen goed wordt gecontroleerd binnen een bepaald bereik, kan de reactiesnelheid van kopermineralen met cyanide worden verlaagd. Bijvoorbeeld, voor sommige goudertsen met een relatief hoog gehalte aan gemakkelijk oplosbare kopermineralen, door de concentratie van vrije CN^-ionen op een relatief laag niveau te houden (zoals 0.05% - 0.10%), kan de oplosbaarheidssnelheid van kopermineralen aanzienlijk worden vertraagd, terwijl de oplosbaarheidssnelheid van goudmineralen nog steeds relatief hoog is, zodat het cyanide voornamelijk inwerkt op de oplosbaarheid van goudmineralen.

Een andere methode is het gebruik van het ammoniak-cyanidesysteem. In het ammoniak-cyanidesysteem kan ammoniak complexen vormen met koperionen, die de uitloging van koper tot op zekere hoogte kunnen remmen. Vanwege de hoge vluchtigheid van ammoniak is het echter moeilijk om een ​​stabiele concentratie te handhaven in het industriële productieproces, wat de grootschalige industriële toepassing ervan beperkt. Hoewel deze methode het voordeel heeft dat koperuitloging wordt verminderd, moeten de uitdagingen in de praktische werking en kosteneffectiviteit verder worden aangepakt.

Factoren die het effect van reagentia beïnvloeden

De effectiviteit van de reagentia die worden gebruikt om koperuitloging tijdens de cyanidering van koperhoudende goudertsen te remmen, wordt beïnvloed door verschillende factoren. Deze zijn van cruciaal belang om te begrijpen voor het optimaliseren van het cyanideringsproces.

Erts eigenschappen

1. Soort kopermineralen

1. Verschillende kopermineralen hebben verschillende reactiviteiten in cyanideoplossingen. Kopercarbonaatmineralen zoals malachiet (Cu_2(OH)_2CO_3) en azuriet (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) zijn bijvoorbeeld relatief reactiever vergeleken met sommige primaire sulfidekopermineralen zoals chalcopyriet (CuFeS_2). Malachiet reageert gemakkelijk met cyanide volgens de reactie Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Deze hoge reactiviteit betekent dat bij het gebruik van reagentia om koperuitloging te remmen, een hogere dosering nodig kan zijn voor ertsen die rijk zijn aan dergelijke reactieve kopermineralen.

2. Daarentegen heeft chalcopyriet een complexere structuur en vereist het meer energie en specifieke reactieomstandigheden om op te lossen in cyanideoplossingen. Onder bepaalde omstandigheden kan het echter nog steeds bijdragen aan een aanzienlijk cyanideverbruik. Het begrijpen van het dominante kopermineraaltype in het erts is de eerste stap bij het bepalen van het juiste reagens en de dosering ervan.

2. Inhoud van kopermineralen

1. Hoe hoger het kopermineraalgehalte in het erts, hoe groter de kans op koperuitloging en het bijbehorende verbruik van cyanide. Bijvoorbeeld, in een goudhoudend erts met een kopergehalte van 5%, zal de hoeveelheid cyanide die wordt verbruikt door koperuitlogingsreacties veel hoger zijn dan in een erts met een kopergehalte van 1%. Als gevolg hiervan moet het reagens dat nodig is om koperuitloging te remmen proportioneel worden aangepast. Een erts met een hoger kopergehalte kan een grotere hoeveelheid loodzouten of chelerende middelen nodig hebben om koperoplossing effectief te onderdrukken. Onderzoek heeft aangetoond dat voor elke 1% toename van het gemakkelijk oplosbare kopergehalte in het erts, het verbruik van een op loodzout gebaseerde remmer mogelijk met 10 - 20 g/t moet worden verhoogd om hetzelfde niveau van koperuitlogingsremming te behouden.

Procesomstandigheden

1. Cyanideconcentratie

1. De concentratie cyanide in de oplossing speelt een dubbele rol bij koperuitloging en de effectiviteit van remmers. Wanneer de cyanideconcentratie laag is, wordt de snelheid van koperuitlogingsreacties verminderd. Als de vrije cyanideconcentratie (CN^-) bijvoorbeeld op 0.05% - 0.10% wordt gehouden, kan de oplossnelheid van kopermineralen aanzienlijk worden vertraagd. Als de cyanideconcentratie echter te laag is, kan de uitlogingssnelheid van goud ook negatief worden beïnvloed.

2. Bij het gebruik van reagentia zoals loodzouten kan de optimale cyanideconcentratie voor hun effectiviteit variëren. In sommige gevallen kan een iets hogere cyanideconcentratie (ongeveer 0.15% - 0.20%) nodig zijn om ervoor te zorgen dat de loodzoutremmer onoplosbare verbindingen kan vormen met zwavelhoudende stoffen in het erts, waardoor koperuitloging effectief wordt geremd. Maar als de cyanideconcentratie te hoog is, kan het de oplosbaarheid van kopermineralen bevorderen ondanks de aanwezigheid van remmers.

2. PH waarde

1. De pH van de cyanideoplossing is kritisch voor zowel koperuitloging als de werking van remmers. Over het algemeen wordt het cyanideringsproces uitgevoerd in een alkalisch medium, meestal met een pH in het bereik van 10 - 11. Bij dit pH-bereik blijft de stabiliteit van het cyanide-ion behouden en wordt de hydrolyse van cyanide geminimaliseerd.

2. Voor chelerende middelen zoals citroenzuur heeft de pH van de oplossing invloed op hun chelerende vermogen. Citroenzuur bevat carboxyl- en hydroxylgroepen die cheleren met metaalionen. In een alkalisch medium wordt de dissociatie van deze functionele groepen bevorderd, waardoor hun chelerende vermogen met koperionen wordt versterkt. Als de pH echter te hoog is (boven 12), kan dit nevenreacties veroorzaken die de effectiviteit van het chelerende middel kunnen verminderen. In een zeer alkalische oplossing kunnen bijvoorbeeld sommige metaalchelaatcomplexen afbreken, waardoor de gecheleerde koperionen weer in de oplossing vrijkomen.

3. Uitloogtijd

1. De uitloogtijd kan de mate van koperuitloging en de prestatie van remmers beïnvloeden. Naarmate de uitloogtijd toeneemt, kan er meer koper oplossen als het niet effectief wordt geremd. Bijvoorbeeld, in een kortdurend uitloogproces (minder dan 12 uur), kan de hoeveelheid uitgeloogd koper relatief klein zijn, en kan de remmer de koperuitloogsnelheid gemakkelijker regelen. Maar als de uitloogtijd wordt verlengd tot 48 uur of meer, kan het cumulatieve effect van koperuitloogreacties significanter worden.

2. In het geval van lood-zoutremmers kan een langere uitloogtijd een hogere initiële dosering van de remmer vereisen. Dit komt omdat na verloop van tijd de gevormde lood-bevattende onoplosbare verbindingen geleidelijk kunnen worden verbruikt of hun effectiviteit kan afnemen vanwege de voortdurende aanwezigheid van reactieve stoffen in de cyanideoplossing. De uitloogtijd moet dus zorgvuldig worden overwogen bij het bepalen van de hoeveelheid en het type reagens dat moet worden gebruikt voor koper-uitloogremming.

Casestudies en praktische toepassingen

Case 1: Toepassing van loodzouten in een goudmijn in Zuid-Afrika

Een goudmijn in Zuid-Afrika verwerkte een koperhoudend gouderts met een kopergehalte van ongeveer 3%. Voordat loodzouten als remmer werden gebruikt, had het cyanideringsproces te maken met verschillende uitdagingen. Het verbruik van cyanide was extreem hoog, tot wel 15 kg/t erts, en de gouduitloogsnelheid was slechts ongeveer 80%. Het hoge kopergehalte in het erts leidde tot aanzienlijke koperoplossing tijdens cyanidering, wat niet alleen een grote hoeveelheid cyanide verbruikte, maar ook het gouduitloogproces verstoorde.

Na toevoeging van loodnitraat (Pb(NO_3)_2) in een dosering van 200 g/t erts, werden opmerkelijke veranderingen waargenomen. Het cyanideverbruik werd teruggebracht tot 8 kg/t erts, een afname van ongeveer 47%. De gouduitlogingssnelheid nam toe tot 90%. De economische voordelen waren aanzienlijk. Gezien de prijs van cyanide en de waarde van het extra gewonnen goud, bespaarde de mijn ongeveer $ 50 per ton verwerkt erts. Vanuit een milieuoogpunt betekende het verminderde cyanideverbruik minder milieurisico's in verband met cyanidelekkage en -afvoer. De hoeveelheid cyanidehoudend afval werd ook verminderd, wat gunstig was voor de lokale ecologische omgeving.

Case 2: Toepassing van chelaatvormer (citroenzuur) in een goudmijn in Australië

In een Australische goudmijn bevatte het erts een aanzienlijke hoeveelheid kopermineralen, voornamelijk chalcopyriet en wat kopercarbonaatmineralen. Het eerste cyanideringsproces zonder gebruik van een cheleringsmiddel had een gouduitloogpercentage van 75% en een koperuitloogpercentage van 30%. Het hoge koperuitloogpercentage leidde tot een hoog verbruik van cyanide, ongeveer 12 kg/t erts.

Toen citroenzuur werd toegevoegd aan het cyanideringsproces in een dosering van 1 kg/t erts, verbeterde de situatie. De koperuitloogsnelheid werd verlaagd tot 10% en de gouduitloogsnelheid steeg tot 85%. Het verbruik van cyanide daalde tot 6 kg/t erts. Economisch gezien waren de kosten van citroenzuurtoevoeging relatief laag vergeleken met de besparingen op het cyanideverbruik en de toegenomen goudwinning. De mijn schatte dat het zijn jaarlijkse winst met ongeveer $ 300,000 kon verhogen. Milieutechnisch gezien betekende de verminderde koperuitloog minder koperhoudend afvalwater, dat gemakkelijker te behandelen was en minder impact had op de waterbronnen in de omgeving.

Case 3: Toepassing van een nieuwe remmer (MZY) in een Chinese goudmijn

Een goudmijn in China had te maken met een vuurvast koperhoudend gouderts. Het traditionele cyanideringsproces had een gouduitloogpercentage van slechts 70% en een hoog koperuitloogpercentage, wat leidde tot een groot cyanideverbruik. Na het toevoegen van een nieuwe remmer MZY in een bepaalde dosering, samen met geoptimaliseerde procesomstandigheden, waaronder de toevoeging van 18 kg/t kalk en 1.2 kg/t natriumcyanide, bereikte het gouduitloogpercentage 83% - 84% en werd het koperuitloogpercentage verlaagd tot 4% - 5%.

Dit nieuwe proces verbeterde niet alleen de efficiëntie van het uitlogen van goud, maar verminderde ook aanzienlijk het cyanideverbruik. De economische voordelen waren tweeledig: de toegenomen goudwinning voegde meer waarde toe aan de productie en het verminderde cyanideverbruik bespaarde kosten. In termen van milieubescherming verminderden het lagere cyanideverbruik en minder koperhoudend afval de milieubelasting, waardoor de mijnbouw duurzamer werd. Deze casestudies tonen duidelijk de praktische waarde aan van het gebruik van reagentia om koperuitloging te remmen bij de cyanidering van koperhoudende goudertsen, zowel in termen van economische voordelen als milieubescherming.

Conclusie

In het cyanideringsproces van koperhoudende goudertsen leidt de uitloging van koper niet alleen tot een hoog verbruik van cyanide, maar heeft het ook een negatieve impact op de uitlogingssnelheid van goud en daaropvolgende goudwinningsprocessen. Daarom is het gebruik van reagentia om koperuitloging te remmen van groot belang.

Loodzouten, zoals loodnitraat, loodacetaat en loodoxide, kunnen koperuitloging effectief remmen door onoplosbare verbindingen te vormen met zwavelhoudende stoffen in het erts of door de oppervlakte-eigenschappen van kopermineralen te veranderen. Chelaatvormers zoals citroenzuur kunnen chelateren met koperionen en andere schadelijke metaalionen, waardoor hun negatieve impact op het cyanideringsproces wordt verminderd. Bovendien kunnen het beheersen van de cyanideconcentratie en het gebruik van het ammoniak-cyanidesysteem ook een rol spelen bij het verzwakken van de koperoplossing tot op zekere hoogte.

De effectiviteit van deze reagentia wordt beïnvloed door verschillende factoren. Ertseigenschappen, waaronder het type en de inhoud van kopermineralen, bepalen de reactiviteit van koper in het erts en beïnvloeden dus de hoeveelheid reagens die nodig is. Procescondities zoals cyanideconcentratie, pH-waarde en uitloogtijd hebben ook een aanzienlijke impact op de prestaties van reagentia. Een geschikte cyanideconcentratie en pH-waarde kunnen bijvoorbeeld de stabiliteit van de cyanideoplossing en de effectiviteit van het reagens garanderen, terwijl de uitloogtijd het cumulatieve effect van koper-uitloogreacties kan beïnvloeden.

Door middel van casestudies hebben we de praktische toepassingswaarde van deze reagentia gezien. In Zuid-Afrika verminderde het gebruik van loodnitraat in een goudmijn het cyanideverbruik en verhoogde het de gouduitloogsnelheid, wat aanzienlijke economische voordelen en milieuvoordelen opleverde. In Australië verminderde de toevoeging van citroenzuur in een goudmijn effectief de koperuitloog en het cyanideverbruik, terwijl het de gouduitloogsnelheid verhoogde, wat gunstig was voor zowel economische als milieuaspecten. In een Chinese goudmijn verbeterde het gebruik van een nieuwe remmer MZY, samen met geoptimaliseerde procesomstandigheden, de gouduitloogefficiëntie en verlaagde het de koperuitloogsnelheid, wat goede economische en milieuresultaten opleverde.

Over het algemeen is het bij het cyanideren van koperhoudende goudertsen noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met de kenmerken van het erts en de vereisten van het proces, en de juiste reagens- en bedrijfsomstandigheden te selecteren. Toekomstig onderzoek kan zich richten op het verder verkennen van efficiëntere en milieuvriendelijkere reagentia, evenals het optimaliseren van de combinatie van reagentia en procesparameters om efficiëntere, economischere en milieuvriendelijkere goudwinningsprocessen te bereiken.