Sammenligning mellom atmosfærisk og trykkutvasking i gullgruvecyanideringsprosessen

1. Innledning

Cyanidering er en mye brukt prosess i utvinning av gull fra malm. Blant de ulike driftsmodusene er atmosfærisk utvasking og trykkutvasking er to viktige metoder. Å forstå forskjellene mellom dem er avgjørende for å optimalisere gullutvinningsprosessen, forbedre effektiviteten og redusere kostnader. Denne artikkelen vil gjennomføre en detaljert sammenligning mellom atmosfærisk og trykkutvasking i cyanideringsprosess for gullgruver.

2. Prinsipp for cyanideringsutvasking

Cyanideringsutvasking er basert på reaksjonen mellom gull og cyanid i nærvær av oksygen. Den generelle kjemiske ligningen er som følger:

4Au + 8CN⁻+ O₂ + 2H4O → 4[Au(CN)₂]⁻+ XNUMXOH⁻

I denne reaksjonen danner gull løselige gull-cyanid-komplekser, som kan separeres og gjenvinnes ytterligere. Enten det er snakk om atmosfærisk eller trykkutvasking, forblir dette grunnleggende reaksjonsprinsippet det samme. Reaksjonsbetingelsene og kinetikken påvirkes imidlertid av trykkfaktoren.

3. Sammenligning av utvaskingseffektivitet

3.1 Atmosfærisk utvasking

Atmosfærisk utvasking foregår vanligvis ved romtemperatur og -trykk. For noen relativt enkle gullmalmer, som de med en høy andel frittmalt gull, kan atmosfærisk utvasking oppnå gode resultater. For komplekse malmer som inneholder en stor mengde sulfidmineraler eller andre ildfaste komponenter, er imidlertid utvaskingseffektiviteten til atmosfærisk utvasking ofte begrenset. Den langsomme reaksjonshastigheten og den ufullstendige reaksjonen kan føre til en lavere gullutvaskingshastighet. For eksempel, når man har med gullmalmer som inneholder pyritt å gjøre, kan svovelet i pyritt reagere med oksygen og cyanid under atmosfærisk utvasking, forbruke oksygen og cyanid og dermed hemme oppløsningen av gull. Generelt er gullutvaskingshastigheten ved atmosfærisk utvasking rundt 60 % - 85 % for vanlige malmer.

3.2 Trykkutvasking

Trykkutlutning, derimot, utføres under forhøyede trykkforhold. Trykkøkningen kan øke løseligheten av oksygen i utlutningsløsningen betydelig. I følge Henrys lov fører høyere trykk til et høyere partialtrykk av oksygen, som igjen øker konsentrasjonen av oppløst oksygen i løsningen. Denne høykonsentrerte oppløste oksygenkonsentrasjonen kan akselerere oksidasjonen av gull og dannelsen av gull-cyanidkomplekser. For ildfaste gullmalmer kan trykkutlutning bryte ned de ildfaste strukturene til sulfidmineraler, slik at mer gull eksponeres for utlutningsløsningen. Som et resultat kan utlutningshastigheten for gull forbedres effektivt. Forskning viser at for noen ildfaste gullmalmer kan gullutlutningshastigheten ved trykkutlutning nå over 90 %, til og med opptil 95 % under optimaliserte forhold.

4. Sammenligning av reaksjonsbetingelser

4.1 Temperatur

• Atmosfærisk utvaskingVanligvis opererer den ved eller nær romtemperatur, vanligvis rundt 25 °C. Siden reaksjonen ikke drives av høy temperatur, er energiforbruket til oppvarming relativt lavt. Den lave temperaturen betyr imidlertid også at reaksjonshastigheten er relativt langsom.

• TrykkutvaskingKrever vanligvis en forhøyet temperatur. Temperaturen ligger vanligvis i området 80–150 °C. Høyere temperatur kan akselerere den kjemiske reaksjonshastigheten, men det krever også ekstra energitilførsel for oppvarming av utvaskingssystemet.

4.2 Cyanidkonsentrasjon

• Atmosfærisk utvaskingKonsentrasjonen av cyanid i utvaskingsløsningen ligger vanligvis i området 0.02 % - 0.1 %. For malmer med høyt urenhetsinnhold kan det være nødvendig med en relativt høyere cyanidkonsentrasjon for å sikre utvaskingseffekten, men dette vil øke kostnadene og miljørisikoen.

• TrykkutvaskingPå grunn av den forbedrede reaksjonskinetikken under trykk, kan den nødvendige cyanidkonsentrasjonen være relativt lavere, vanligvis rundt 0.01 % - 0.05 %. Dette reduserer ikke bare forbruket av cyanid, men reduserer også miljøpåvirkningen forårsaket av cyanidrester.

5. Sammenligning av utstyrskrav og kostnader

5.1 Utstyrskrav

• Atmosfærisk utvaskingUtstyret for atmosfærisk utvasking er relativt enkelt. Det omfatter hovedsakelig utvaskingstanker, omrørere og luftingsanordninger. Utvaskingstankene trenger ikke å tåle høyt trykk, så produksjonsmaterialene og kostnadene er relativt lave. Omrørere brukes for å sikre jevn blanding av malmmasse, cyanidløsning og oksygen, og kravene til effekt og korrosjonsbestandighet er ikke ekstremt høye.

• TrykkutvaskingTrykkutvasking krever spesielt trykkbestandig utstyr, som for eksempel autoklaver. Autoklaven må være laget av høyfaste legeringsmaterialer for å tåle høyt trykk og høye temperaturer. I tillegg er den også utstyrt med komplekse trykkkontroll-, temperaturkontroll- og sikkerhetssystemer. Design og produksjon av dette utstyret er mer komplekst og krever høyere tekniske nivåer.

5.2 Kostnader

• Atmosfærisk utvaskingDen opprinnelige investeringskostnaden for atmosfærisk utvaskingsutstyr er relativt lav. På grunn av den relativt lave utvaskingseffektiviteten og den lange utvaskingstiden kan imidlertid driftskostnadene i form av arbeidskraft, strømforbruk for langvarig omrøring og cyanidforbruk bli relativt høye på lang sikt.

• TrykkutvaskingDen opprinnelige investeringen i trykkutvaskingsutstyr er mye høyere på grunn av de dyre trykkbestandige autoklavene og komplekse kontrollsystemene. Men med tanke på den høye utvaskingseffektiviteten og korte utvaskingstiden, kan de totale driftskostnadene når det gjelder produksjonskapasitet og ressursutnyttelse være mer konkurransedyktige for storskala og ildfast malmforedling.

6. Miljøpåvirkning

6.1 Cyanidrester

• Atmosfærisk utvaskingSom nevnt tidligere, kan atmosfærisk utvasking kreve en relativt høyere konsentrasjon av cyanid, noe som kan føre til mer cyanidrester i avgangsmassene. Cyanid er svært giftig, og feil behandling av cyanidholdig avgangsmasse kan utgjøre en alvorlig trussel mot miljøet og menneskers helse.

• TrykkutvaskingMed et lavere cyanidforbruk genererer trykkutvasking relativt mindre cyanidrester i avgangsmassene. Dette reduserer miljørisikoen forbundet med cyanidforurensning til en viss grad.

6.2 Energiforbruk og utslipp

• Atmosfærisk utvaskingSelv om den har et lavt energiforbruk til oppvarming, kan langvarig drift for å oppnå tilfredsstillende utvaskingsresultater forbruke en stor mengde elektrisk energi til omrøring og lufting. Når det gjelder utslipp, kan det føre til utslipp av skadelige gasser som genereres av reaksjonen hvis luftingsprosessen ikke er godt kontrollert.

• TrykkutvaskingHøytemperatur- og høytrykksdriften ved trykkutluting krever betydelig energitilførsel for oppvarming og vedlikehold av trykksystemet. Høyeffektiv drift betyr imidlertid at for samme mengde gullproduksjon kan det totale energiforbruket per enhet gull være sammenlignbart med eller til og med lavere enn for atmosfærisk utluting, gitt den høyere produksjonskapasiteten. Når det gjelder utslipp, kan utslippet av skadelige gasser kontrolleres bedre hvis trykksystemet er godt forseglet.

7. konklusjon

Oppsummert har både atmosfærisk og trykkutvasking i cyanideringsprosessen i gullgruver sine egne egenskaper. Atmosfærisk utvasking er egnet for enkle gullmalmer med lave investeringer i utstyr i utgangspunktet, men det har begrensninger i utvaskingseffektiviteten for komplekse malmer. Trykkutvasking viser derimot store fordeler ved håndtering av ildfast gullmalm, med høy utvaskingseffektivitet, lavere cyanidforbruk og relativt mindre miljøpåvirkning når det gjelder cyanidrester. Det krever imidlertid dyrt utstyr og mer kompleks drift og vedlikehold. Når man velger en utvaskingsmetode, må gruvebedrifter ta hensyn til faktorer som malmegenskaper, produksjonsskala, investeringsbudsjett og miljøkrav for å ta den mest passende beslutningen.