Cyanid-utlutingsprosess i gullgruvedrift: Den komplette prosessen fra oppløsning til gjenoppretting

Introduksjon

Utvinning av gull fra malmene har vært et tema av stor interesse i århundrer. Blant de forskjellige tilgjengelige metodene, Cyanidutlekking har dukket opp som en av de mest brukte teknikkene i det kommersielle Gull graving industri. Denne prosessen muliggjør effektiv oppløsning av gull fra vertsmaterialene, noe som gjør det mulig å gjenvinne det edle metallet i en mer konsentrert form. Denne artikkelen vil fordype seg i hele prosessen med cyanidutluting i gullgruvedrift, fra den første oppløsningen av gull i cyanidløsninger til den endelige gjenvinningen av metallet.

Oppløsningen av gull i cyanidløsninger

Kjemiske reaksjoner involvert

Oppløsningen av gull i cyanidløsninger er basert på en kompleks rekke kjemiske reaksjoner. Den totale reaksjonen kan representeres ved følgende ligning:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)XNUMX] + XNUMXNaOH

I denne reaksjonen reagerer gull (Au) med Natriumcyanid (NaCN) i nærvær av oksygen (O₂) og vann (H2O) for å danne natriumdicyanoaurat (Na[Au(CN)₂]) og natriumhydroksid (NaOH). Oksygenets rolle i denne reaksjonen er avgjørende siden det fungerer som et oksidasjonsmiddel, og letter oppløsningen av gull.

Forutsetninger for optimal oppløsning

For effektiv oppløsning av gull må flere forhold kontrolleres nøye. Konsentrasjonen av cyanid i løsningen er en kritisk faktor. Vanligvis brukes en konsentrasjon på 0.05 - 0.1 % NaCN i utlutingsprosessen. En høyere konsentrasjon kan føre til økt forbruk av cyanid uten en proporsjonal økning i gulloppløsning, mens en lavere konsentrasjon kan føre til langsom og ufullstendig utlekking.

Løsningens pH spiller også en betydelig rolle. Utlutingsprosessen er mest effektiv i et lett alkalisk medium, med et pH-område på 9.5 - 11. Ved denne pH er cyanidionene tilstede i sin udissososierte form (HCN), som er mer reaktiv mot gull. Justering av pH oppnås vanligvis ved å tilsette kalk (CaO) til utlutningsløsningen.

Temperatur er en annen viktig parameter. Selv om reaksjonen kan skje ved omgivelsestemperaturer, kan en lett forhøyet temperatur på rundt 25 - 35°C øke hastigheten på gulloppløsningen. Å øke temperaturen for mye kan imidlertid føre til nedbrytning av cyanid, noe som reduserer effektiviteten.

Forbehandling av malm

Knusing og sliping

Før cyanidutlutingsprosessen kan begynne, må de gullholdige malmene forbehandles. Det første trinnet i denne forbehandlingen er vanligvis Knusing og Sliping. Malmene knuses for å redusere størrelsen og males deretter til fine partikler. Dette øker malmens overflate, noe som gir mer effektiv kontakt mellom gullpartiklene og cyanidløsningen under utlutingsprosessen.

Graden av sliping er nøye kontrollert. Overmaling kan føre til dannelse av fint slim, som kan forårsake problemer under påfølgende fast-væske-separasjonstrinn. På den annen side kan undermaling resultere i utilstrekkelig eksponering av gullpartiklene, noe som fører til ufullstendig utlekking.

Steking og biooksidasjon

I noen tilfeller kan gullmalmene inneholde ildfaste mineraler som hindrer direkte oppløsning av gull med cyanid. For slike malmer kan det være nødvendig med ytterligere forbehandlingsmetoder som steking eller biooksidasjon.

Steking innebærer å varme opp malmen i nærvær av luft for å oksidere de ildfaste mineralene, for eksempel sulfider. Denne oksidasjonsprosessen bryter ned mineralene, frigjør gullpartiklene og gjør dem mer tilgjengelige for cyanidløsningen.

Biooksidasjon, derimot, bruker mikroorganismer for å oksidere de ildfaste mineralene. Dette er et mer miljøvennlig alternativ til steking ettersom den opererer ved lavere temperaturer og gir færre skadelige utslipp. Mikroorganismene, typisk bakterier eller sopp, velges ut fra deres evne til å oksidere de spesifikke ildfaste mineralene som finnes i malmen.

Utvaskingsprosessen

Omrørt Tank Leaching

Omrørt tankutvasking er en av de vanligste metodene som brukes for cyanidutlekking. I denne prosessen blandes den forbehandlede malmen med cyanidløsningen i store røretanker. Tankene er utstyrt med røreverk som sikrer grundig blanding av malmen og løsningen, og fremmer kontakten mellom gullpartiklene og cyanidionene.

Utvaskingstiden kan variere avhengig av malmens beskaffenhet og driftsforholdene. Generelt kan utvaskingsprosessen ta alt fra flere timer til flere dager. I løpet av denne tiden blir prøver av sigevannet periodisk tatt og analysert for å overvåke fremdriften av gulloppløsningen.

Heap Leaching

Heap utvasking er en annen mye brukt metode, spesielt for lavkvalitets gullmalm. I denne prosessen blir den knuste malmen stablet i store hauger på en ugjennomtrengelig foring. Cyanidløsningen sprayes deretter på toppen av haugen og får trenge gjennom malmen. Når løsningen passerer gjennom haugen, løser den opp gullpartiklene, og den resulterende gravide løsningen samles i bunnen av haugen.

Heap utvasking er en mer kostnadseffektiv metode sammenlignet med Omrørt tank utvasking da det krever mindre kapitalinvesteringer i utstyr. Det er imidlertid en langsommere prosess og er mer egnet for malmer med relativt lavt gullinnhold.

Fast-væske-separasjon

Filtrering

Etter at utlutningsprosessen er fullført, er neste trinn å separere den faste resten (avgangsmassen) fra den gravide løsningen, som inneholder det oppløste gullet. Filtrering er en av de mest brukte metodene for fast-væske-separasjon. I denne prosessen føres slurryen (blanding av fast og væske) gjennom et filtermedium, for eksempel en filterduk eller en filterpresse. De faste partiklene holdes tilbake på filtermediet, mens væsken (gravid løsning) passerer gjennom og samles opp.

Valget av filtermedium avhenger av de faste partiklenes natur og driftsforholdene. For eksempel, i tilfeller der de faste partiklene er veldig fine, kan det være nødvendig med en mer finmasket filterduk.

Dekantering

Dekantering er en annen metode som kan brukes for fast-væske-separasjon, spesielt når de faste partiklene er relativt store og lett avfelles. I denne prosessen får slurryen stå i en bunnfellingstank i en periode. De faste partiklene legger seg på bunnen av tanken på grunn av tyngdekraften, og den klare supernatantvæsken (gravid løsning) dekanteres deretter forsiktig av.

Dekantering er en enklere og mindre energikrevende metode sammenlignet med filtrering. Imidlertid er det kanskje ikke like effektivt for å separere veldig fine faste partikler.

Gjenvinning av gull fra den gravide løsningen

Adsorpsjon av aktivt karbon

En av de vanligste metodene for å gjenvinne gull fra den gravide løsningen er Adsorpsjon av aktivt karbon. I denne prosessen tilsettes aktivt karbon til den gravide løsningen. Gull-cyanidkomplekset har en sterk affinitet for overflaten av det aktiverte karbonet, og som et resultat adsorberes gullet på karbonpartiklene.

Karbonpartiklene separeres deretter fra løsningen, vanligvis ved sikting eller filtrering. Det gullbelastede karbonet blir deretter viderebehandlet for å desorbere gullet. Dette gjøres vanligvis ved å utsette karbonet for en høytemperatur dampbehandling eller ved å bruke et kjemisk desorpsjonsmiddel.

Sinkutfelling

Sinkutfelling, også kjent som Merrill - Crowe-prosessen, er en annen metode for gullgjenvinning. I denne prosessen tilsettes sinkstøv til den gravide løsningen. Sink er mer elektropositivt enn gull, og som et resultat fortrenger det gullet fra gull-cyanidkomplekset. Reaksjonen kan representeres ved følgende ligning:

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

Det utfelte gullet, sammen med eventuell ureagert sink, danner et fast slam. Dette slammet skilles så fra løsningen, og gullet raffineres videre for å oppnå et rent produkt.

Raffinering av gull

smelting

Når gullet har blitt gjenvunnet fra den gravide løsningen, må det vanligvis raffineres for å fjerne eventuelle gjenværende urenheter. Smelting er en av de vanligste metodene for raffinering av gull. I denne prosessen blir det gullholdige materialet oppvarmet til høy temperatur i nærvær av en flussmiddel, for eksempel boraks. Fluksen bidrar til å senke smeltepunktet til gullet og reagerer også med urenhetene, og danner et slagg som kan skilles fra det smeltede gullet.

Det smeltede gullet helles deretter i former for å danne blokker. Disse blokkene kan videreforedles eller selges som et halvferdig produkt.

Elektrolytisk raffinering

Elektrolytisk raffinering er en mer avansert metode for gullraffinering. I denne prosessen plasseres den gullholdige anoden i en elektrolysecelle sammen med en ren gullkatode. Elektrolytten er vanligvis en løsning av gullklorid eller andre gullsalter. Når en elektrisk strøm føres gjennom cellen, løses gullet fra anoden opp i elektrolytten og avsettes deretter på katoden.

Urenheter som er mer elektropositive enn gull løses opp i elektrolytten, men avsettes ikke på katoden, mens urenheter som er mindre elektropositive enn gull forblir som et slam i bunnen av cellen. Dette resulterer i et gullprodukt med svært høy renhet.

Miljøhensyn

Cyanidhåndtering

Cyanid er et svært giftig stoff, og riktig håndtering av cyanid i gullgruveprosessen er av største betydning. Bruken av cyanid i gullgruvedrift er strengt regulert i mange land for å minimere innvirkningen på miljøet og menneskers helse.

Et av nøkkelaspektene ved cyanidhåndtering er forebygging av cyanidsøl. Gruvedrift er pålagt å ha riktige inneslutningssystemer på plass for å forhindre at cyanidholdige løsninger lekker ut i miljøet. I tillegg er behandlingen av cyanidholdig avløpsvann også avgjørende. Det finnes flere metoder tilgjengelig for behandling av cyanidholdig avløpsvann, som kjemisk oksidasjon, biologisk behandling og ionebytting.

Avhending av avfall

De faste restene (avgangsmassene) som produseres etter gullgjenvinningsprosessen, må også avhendes på riktig måte. Avgangsmasser kan inneholde spormengder av cyanid og andre tungmetaller, som kan utgjøre en trussel mot miljøet hvis det ikke håndteres riktig.

En vanlig metode for deponering av avgangsmasser er å lagre dem i avgangsdammer. Disse demningene er designet for å inneholde avgangsmassene og forhindre utslipp av forurensninger til miljøet. I noen tilfeller kan avgangsmassene også bearbeides på nytt for å gjenvinne eventuelle gjenværende verdifulle mineraler eller for å redusere miljøpåvirkningen.

Konklusjon

Cyanidutlutningsprosessen i gullgruvedrift er en kompleks og flertrinns prosess som involverer oppløsning av gull i cyanidløsninger, forbehandling av malm, utluting, fast-væske-separasjon, gullgjenvinning, raffinering og miljøstyring. Hvert trinn i denne prosessen er nøye kontrollert for å sikre effektiv utvinning og gjenvinning av gull samtidig som miljøpåvirkningen minimeres. Til tross for utfordringene knyttet til bruk av cyanid, er prosessen fortsatt en viktig og mye brukt metode i den kommersielle gullgruveindustrien på grunn av dens høye effektivitet og relativt lave kostnader. Det gjennomføres imidlertid kontinuerlig forskning og utvikling for å utvikle alternative metoder som er mer miljøvennlige og bærekraftige.