Natriumcyanid utlekking i gullgruvedrift

Introduksjon

Forlokkelsen til gull og rollen til cyanidutlekking

Gull har fengslet menneskeheten i årtusener, dens glans og sjeldenhet gjør det til et symbol på rikdom, makt og skjønnhet på tvers av kulturer. Fra de overdådige gullartefaktene i det gamle Egypt til dagens gullreserver som holdes av sentralbanker, er gullets betydning i den globale økonomien og kulturen ubestridelig. Det fungerer som et verdilager, en sikring mot økonomisk usikkerhet, og en nøkkelkomponent i smykke-, elektronikk- og romfartsindustrien.

I riket til gull graving, cyanid utlekking har dukket opp som en dominerende utvinningsmetode. Siden den industrielle adopsjonen på slutten av 19-tallet har cyanidutlekking revolusjonert gullgruveindustrien, og muliggjort utvinning av gull fra lavkvalitetsmalmer som tidligere var uøkonomiske å behandle. Denne metoden utnytter de unike kjemiske egenskapene til cyanid for å løse opp gull fra malm, og danner løselige gullcyanidkomplekser som lett kan separeres og raffineres.

Kjemien bak cyanidutlekking

Reaktiviteten til cyanid med gull

Prosessen med cyanidutluting avhenger av den unike kjemiske reaktiviteten mellom cyanidioner og gull. Når Natriumcyanid (NaCN) er oppløst i vann, det dissosieres til natriumioner (Na⁺) og cyanidioner (CN⁻). Disse cyanidionene er svært reaktive mot gull, og i nærvær av oksygen initierer de en kompleks kjemisk reaksjon.

Den kjemiske ligningen for reaksjonen mellom gull, Natriumcyanid, oksygen og vann er som følger:

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

I denne reaksjonen reagerer gullatomene i malmen med cyanidionene for å danne et løselig kompleks, natriumdicyanoaurat (Na[Au(CN)₂]). Oksygenet som er tilstede i løsningen fungerer som et oksidasjonsmiddel, og letter reaksjonen ved å tilveiebringe de nødvendige elektronene for dannelsen av gull-cyanid-komplekset. Vannmolekylene spiller også en rolle i reaksjonen, og deltar i dannelsen av komplekset og biproduktet, natriumhydroksid (NaOH).

Denne reaksjonen er en redoksprosess. Gull oksideres fra sin elementære tilstand (Au⁰) til en +1 oksidasjonstilstand i komplekset [Au(CN)₂]⁻, mens oksygen reduseres. Dannelsen av det løselige gull-cyanidkomplekset er avgjørende da det gjør at gullet, som opprinnelig var i en fast, uløselig form i malmen, kan løses opp i løsningen. Dette oppløste gullet kan deretter separeres fra de gjenværende malmkomponentene gjennom påfølgende prosesstrinn, som adsorpsjon på aktivert karbon eller utfelling ved bruk av sinkpulver.

Hvorfor Cyanid? De unike egenskapene til natriumcyanid

Natriumcyanid har flere egenskaper som gjør det til det foretrukne reagenset for gullutvasking i gruveindustrien:

1. Høy selektivitet for gull: Cyanidioner har en bemerkelsesverdig evne til selektivt å oppløse gull i nærvær av mange andre mineraler som vanligvis finnes i gullholdige malmer. Denne selektiviteten er avgjørende ettersom den tillater utvinning av gull fra malmer av lav kvalitet der gullet ofte er ispedd store mengder gangmineraler. For eksempel, i en malm som inneholder kvarts, feltspat og andre ikke-verdifulle mineraler, vil cyanid fortrinnsvis reagere med gull, og etterlate flertallet av gangmineralene ureagerte og lett separeres fra den gullholdige løsningen.

2. Høy løselighet i vann: Natriumcyanid er svært løselig i vann, noe som er essensielt for bruk i utvaskingsprosesser. En høy løselighet sikrer at cyanidionene raskt kan spre seg gjennom malmoppslemmingen, og maksimerer kontakten mellom cyanid og gullpartiklene. Denne raske spredningen fører til raskere reaksjonshastigheter og høyere gullutvinningshastigheter. For eksempel, ved romtemperatur, en betydelig mengde natriumcyanid kan oppløses i vann, og gir en høy konsentrasjon av reaktive cyanidioner i utlutningsløsningen.

3. Relativ kostnad – effektivitet: Sammenlignet med noen alternative reagenser som potensielt kan brukes til gullekstraksjon, er natriumcyanid relativt billig. Denne kostnadseffektiviteten er en viktig faktor i dens utbredte bruk i gullgruveindustrien, spesielt for storskala operasjoner. Gruvearbeidere kan skaffe natriumcyanid i store mengder til en rimelig pris, noe som bidrar til å holde de totale kostnadene for gullutvinning innenfor et økonomisk levedyktig område.

4. Stabilitet i alkaliske løsninger: Cyanid er stabilt i alkaliske løsninger, noe som er en fordel i utlutingsprosessen. Ved å holde utlutningsløsningen ved en høy pH (vanligvis rundt 10 - 11), kan nedbrytningen av cyanid til hydrogencyanid (HCN), en svært giftig og flyktig gass, minimeres. Denne stabiliteten sikrer at cyanidet forblir i sin reaktive form i en lengre periode, noe som muliggjør effektiv oppløsning av gull. Kalk tilsettes ofte til utlutningsløsningen for å opprettholde det alkaliske miljøet og øke stabiliteten til cyaniden.

Den trinnvise prosessen med cyanidutlekking i gullgruver

Forbehandling: Knusing og sliping

Før cyanidutlutningsprosessen starter, gjennomgår den gullholdige malmen et avgjørende forbehandlingsstadium. Det første trinnet i dette stadiet er knusing, som er avgjørende for å redusere de store malmbitene til mindre biter. Dette oppnås vanligvis ved å bruke en rekke knusere, som kjeveknusere, kjegleknusere og rotorknusere. Kjeveknuseren har for eksempel en enkel struktur og høyt knuseforhold. Den kan håndtere store malmer og først bryte dem i mindre fragmenter.

Etter knusing utsettes malmen for maling. Maling utføres for å redusere partikkelstørrelsen til malmen ytterligere, vanligvis i en kulemølle eller en stavmølle. I en kulemølle brukes stålkuler for å male malmen. Når møllen roterer, fosser kulene ned, påvirker og maler malmpartiklene. Denne prosessen er avgjørende fordi den øker malmens overflateareal. Et større overflateareal betyr at det er mer kontakt mellom de gullholdige partiklene i malmen og cyanidløsningen under utlutningsstadiet.

For eksempel, hvis malmen ikke er skikkelig knust og malt, kan gullpartiklene bli fanget i store malmbiter. Cyanidløsningen ville da ha problemer med å nå disse gullpartiklene, noe som fører til en lavere utvinningshastighet. Ved å redusere malmen til et fint pulver gjennom sliping, blir gullet mer tilgjengelig for cyanidionene, noe som øker effektiviteten til utlutingsprosessen.

Utlutningsstadiet: Omrørt utluting vs. haugutlekking

Når malmen er ordentlig forberedt, starter utlutningsstadiet, og det er to hovedmetoder: omrørt utluting og haugluting.

Omrørt Leaching

Ved omrørt utluting blandes den finmalte malmen med cyanidløsningen i en stor tank, ofte omtalt som en utlutningstank eller agitatortank. Mekaniske røreverk, slik som løpehjul, brukes til kontinuerlig omrøring av blandingen. Denne konstante omrøringen tjener flere viktige formål. For det første sikrer den at cyanidløsningen er jevnt fordelt gjennom malmoppslemmingen. Denne jevne fordelingen er avgjørende ettersom den lar alle de gullholdige partiklene ha en like stor sjanse til å reagere med cyanidionene. For det andre bidrar omrøring til å holde malmpartiklene i suspensjon, og hindrer dem i å sette seg i bunnen av tanken. Dette er viktig fordi hvis partiklene setter seg, kan reaksjonen mellom gullet og cyanid hemmes.

Omrørt utluting er ofte foretrukket for malmer av høyere kvalitet eller når en høy utvinningsgrad er nødvendig i løpet av en relativt kort periode. Den egner seg også for malmer som er vanskeligere å utvaske, da omrøringen kan øke kontakten mellom malmen og cyanidløsningen. Imidlertid krever omrørt utluting mer energi på grunn av den kontinuerlige driften av agitatorene. Den har også en relativt høy kapitalkostnad da den krever storskala utstyr og en betydelig mengde cyanidløsning.

Heap Leaching

Utvasking av hauger er derimot en mer kostnadseffektiv metode, spesielt for malmer med lav kvalitet. I denne prosessen blir den knuste malmen stablet i store hauger, typisk på en ugjennomtrengelig foring for å forhindre lekkasje av cyanidløsningen. Cyanidløsningen sprayes eller dryppes på toppen av malmhaugen. Når løsningen siver gjennom haugen, reagerer den med gullet i malmen, løser det opp og danner et gull-cyanidkompleks. Sigevannet, som inneholder det oppløste gullet, renner deretter til bunnen av haugen og samles opp i en dam eller tank for videre behandling.

Heap-lekking er et mer egnet alternativ for storskalaoperasjoner med lavkvalitets malm, da det krever mindre kapitalinvestering i utstyr sammenlignet med omrørt utluting. Den har også lavere energibehov siden det ikke er behov for kontinuerlig omrøring. Imidlertid har haugutluting lengre utvaskingstid sammenlignet med omrørt utluting, og utvinningsgraden kan være noe lavere. Suksessen med haugutluting avhenger også av faktorer som permeabiliteten til malmhaugen. Hvis haugen ikke er riktig konstruert og malmpartiklene er for tett pakket, kan det hende at cyanidløsningen ikke kan trenge jevnt inn, noe som fører til ujevn utvasking og lavere gullgjenvinning.

Behandling etter utvasking: Gjenvinning av gull fra løsningen

Etter at gullet har blitt oppløst i cyanidløsningen under utlutningsstadiet, er neste trinn å gjenvinne gullet fra denne løsningen. Det er flere metoder som vanligvis brukes til dette formålet, med to av de mest utbredte er aktivert karbonadsorpsjon og sinkstøvsementering.

Adsorpsjon av aktivt karbon

Aktivt karbon har et stort overflateareal og høy affinitet for gull-cyanidkomplekser. I aktivert karbon-adsorpsjonsprosessen, også kjent som karbon-i-masse (CIP) eller karbon-i-lekkasje (CIL) prosessen, tilsettes aktivt karbon til sigevannet. Gull-cyanidkompleksene i løsningen tiltrekkes til overflaten av det aktive karbonet og adsorberes på det. Dette danner et "lastet" eller "gravid" karbon, som deretter skilles fra løsningen.

Separasjonen av det ladede karbonet fra løsningen kan oppnås gjennom sikting eller filtrering. Når det er separert, gjenvinnes gullet fra det lastede karbonet. Dette gjøres vanligvis gjennom en prosess som kalles eluering eller desorpsjon, hvor gullet fjernes fra karbonet ved hjelp av en varm, konsentrert løsning av natriumcyanid og natriumhydroksid. Den resulterende løsningen, som er rik på gull, behandles deretter videre gjennom elektrolyse for å avsette gullet på en katode, noe som resulterer i dannelsen av rent gull.

Sinkstøvsementering

Sinkstøvsementering, også kjent som Merrill - Crowe-prosessen, er en annen mye brukt metode for å gjenvinne gull fra sigevannet. I denne prosessen tilsettes sinkstøv til løsningen som inneholder gull-cyanid-komplekset. Sink er mer reaktivt enn gull, og det fortrenger gullet fra komplekset i henhold til følgende kjemiske reaksjon:

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

Gullet blir deretter felt ut av løsningen som et fast stoff, og danner et gull-sink-utfelling. Dette bunnfallet filtreres deretter og separeres fra løsningen. Gullet raffineres ytterligere ved å smelte bunnfallet for å fjerne sink og andre urenheter, noe som resulterer i produksjon av rent gull. Sinkstøvsementering er en relativt enkel og grei prosess, men den krever nøye kontroll av pH og konsentrasjonen av cyanidløsningen for å sikre effektiv gullgjenvinning.

Faktorer som påvirker effektiviteten av cyanidutlekking

Malmegenskaper

Arten av den gullholdige malmen er en grunnleggende faktor som påvirker effektiviteten av cyanidutlekking. Ulike typer malmer, som sulfidgullmalm og oksidert gullmalm, har distinkte egenskaper som kan påvirke utlutningsprosessen betydelig.

Sulfid gullmalm: Sulfidgullmalm inneholder ofte betydelige mengder sulfidmineraler, slik som svovelkis (FeS₂), arsenopyritt (FeAsS) og kalkpyritt (CuFeS₂). Disse sulfidmineralene kan utgjøre flere utfordringer under cyanidutlekking. For eksempel er pyritt et vanlig sulfidmineral i gullholdige malmer. Når pyritt er tilstede i malmen, kan det reagere med cyanidløsningen og oksygenet i utlutningsmiljøet. Oksydasjonen av pyritt i nærvær av oksygen og cyanid kan føre til dannelse av forskjellige biprodukter, som svovelsyre (H2SO4) og jern-cyanidkomplekser. Dannelsen av svovelsyre kan senke pH i utlutningsløsningen, noe som er skadelig for stabiliteten til cyanidet. I tillegg kan reaksjonen av sulfidmineraler med cyanid forbruke en stor mengde cyanid, noe som øker reagenskostnadene. For eksempel, i en malm hvor sulfidinnholdet er høyt, kan cyanidforbruket være flere ganger høyere enn i en sulfidfri malm.

Oksiderte gullmalmer: Oksiderte gullmalmer har derimot typisk et gunstigere utlekkingsmiljø sammenlignet med sulfidmalmer. Disse malmene har gjennomgått forvitrings- og oksidasjonsprosesser, som allerede har oksidert mange av sulfidmineralene til mer stabile oksidformer. Som et resultat reduseres problemene forbundet med sulfid-cyanid-reaksjoner. Gull i oksiderte malmer er ofte mer tilgjengelig for cyanidløsningen da malmstrukturen generelt er mer porøs og mindre kompleks. For eksempel, i en lateritisk gullmalm, som er en type oksidert malm, finnes gullet ofte i en mer spredt og mindre - innkapslet form. Dette gjør at cyanidionene lett kan nå gullpartiklene, noe som fører til høyere utlekkingseffektivitet. Oksyderte malmer kan imidlertid også inneholde noen urenheter, som jernoksider og hydroksyder, som kan adsorbere gull-cyanid-komplekset eller forstyrre utlutningsprosessen til en viss grad.

Partikkelstørrelsen på gullet i malmen spiller også en avgjørende rolle. Finkornede gullpartikler har et større overflate - areal - til - volumforhold, noe som betyr at de kan reagere raskere med cyanidløsningen. I motsetning til dette kan grovkornede gullpartikler kreve lengre utvaskingstid eller mer aggressive utlutningsforhold for å oppnå høy utvinningsgrad. For eksempel, hvis gullpartiklene er veldig grove, kan det hende at cyanidløsningen ikke kan trenge dypt nok inn i partiklene, og etterlater noe av gullet ureagert.

Cyanidkonsentrasjon

Konsentrasjonen av natriumcyanid i utlutningsløsningen er en kritisk parameter som direkte påvirker både effektiviteten av gullutvinning og de totale kostnadene ved operasjonen.

Effekt på utvaskingseffektivitet: Når cyanidkonsentrasjonen øker, øker reaksjonshastigheten mellom gull og cyanid i utgangspunktet. Dette er fordi en høyere konsentrasjon av cyanidioner gir flere reaktantmolekyler tilgjengelig for å samhandle med gullpartiklene. For eksempel, i et laboratorieeksperiment, når cyanidkonsentrasjonen økes fra 0.01 % til 0.05 %, kan gulloppløsningshastigheten øke betydelig, noe som fører til en høyere gullutvinning innen en kortere periode. Imidlertid er dette forholdet ikke lineært på ubestemt tid. Når cyanidkonsentrasjonen når et visst nivå, kan det hende at ytterligere økninger ikke resulterer i en proporsjonal økning i gulloppløsningshastigheten. Faktisk, når cyanidkonsentrasjonen er for høy, kan det føre til hydrolyse av cyanid. Cyanidhydrolyse oppstår når cyanid reagerer med vann for å danne hydrogencyanid (HCN) og hydroksydioner (OH⁻). Reaksjonen er som følger: CN⁻+HXNUMXO⇌HCN + OH⁻. Hydrogencyanid er en flyktig og svært giftig gass. Dannelsen av HCN reduserer ikke bare tilgjengelig cyanid for gull-utlutingsreaksjonen, men utgjør også en alvorlig sikkerhets- og miljøfare.

Kostnadshensyn: Cyanid er et relativt dyrt reagens, spesielt når man vurderer store gullgruveoperasjoner. Bruk av en høyere konsentrasjon av cyanid enn nødvendig kan øke produksjonskostnadene betydelig. For eksempel, i en storskala utlekkingsoperasjon, hvis cyanidkonsentrasjonen økes med 0.05 % mer enn det optimale nivået, kan den årlige kostnaden for cyanidforbruk øke med en betydelig mengde, avhengig av volumet av utlutningsløsningen og operasjonens omfang. På den annen side vil bruk av en for lav cyanidkonsentrasjon resultere i en langsom utlutningshastighet, noe som kan kreve lengre utvaskingstid eller større volum av utlutningsoppløsningen for å oppnå ønsket gullutvinning. Dette kan også øke den totale kostnaden på grunn av lengre behandlingstid, høyere energiforbruk og potensielt lavere produktivitet.

Generelt, for de fleste gullgruveoperasjoner, er det passende cyanidkonsentrasjonsområdet mellom 0.03 % og 0.1 %. Imidlertid kan dette området variere avhengig av faktorer som malmtypen, tilstedeværelsen av urenheter og den spesifikke utlutingsmetoden som brukes. For eksempel, i en omrørt - utlutingsprosess for en relativt ren gullmalm, kan en lavere cyanidkonsentrasjon innenfor området, rundt 0.03 % - 0.05 %, være tilstrekkelig. I motsetning til dette, for en kompleks sulfidholdig gullmalm i en hauglutingsoperasjon, kan det være nødvendig med en litt høyere cyanidkonsentrasjon, kanskje nærmere 0.08 % - 0.1 %, for å kompensere for cyanidforbruket til sulfidmineralene.

pH-verdien til løsningen

pH-verdien til cyanid-utlutningsløsningen er av største betydning i gull-cyanid-utlutningsprosessen, da den påvirker stabiliteten til cyaniden, løseligheten til gull og korrosjonen av utstyr.

Stabilitet av cyanid: Cyanid er mest stabilt i et alkalisk miljø. Når pH i løsningen er i området 10 - 11. minimeres hydrolysen av cyanid, som produserer den giftige gassen hydrogencyanid (HCN). Som nevnt tidligere er hydrolysereaksjonen av cyanid CN⁻+H₂O⇌HCN + OH⁻. I en alkalisk løsning forskyver den høye konsentrasjonen av hydroksydioner (OH⁻) likevekten til denne reaksjonen til venstre, noe som reduserer dannelsen av HCN. Hvis for eksempel pH i utlutningsløsningen synker til 8 eller lavere, vil cyanidhydrolysehastigheten øke betydelig, noe som fører til tap av cyanid og økt risiko for frigjøring av HCN, som ikke bare er sløsing med reagens, men også en alvorlig sikkerhetsrisiko for arbeiderne og miljøet.

Løselighet av gull: Løseligheten til gull-cyanid-komplekset påvirkes også av pH-verdien. I det passende alkaliske pH-området foretrekkes dannelsen av det løselige gull-cyanidkomplekset, slik som Na[Au(CN)2]. Når pH er for lav, kan komplekset dekomponere, redusere mengden gull i løsningen og dermed redusere utlutningseffektiviteten. I tillegg, i et surt miljø, kan andre metallioner som er tilstede i malmen løses opp lettere, og forstyrre gull-utlutingsprosessen. For eksempel kan jernioner (Fe³⁺) fra jernholdige mineraler i malmen danne utfellinger eller kompleks med cyanid i en sur løsning, og konkurrere med gullet om cyanidionene.

Utstyrskorrosjon: Å opprettholde riktig pH er også avgjørende for å beskytte utstyret som brukes i utvaskingsprosessen. I et surt miljø kan cyanidløsningen være svært etsende for metallutstyr, slik som utvaskingstanker, rørledninger og pumper. For eksempel kan stålproduserte utvaskingstanker korrodere raskt i en sur cyanidløsning, noe som fører til lekkasjer og behov for hyppig utskifting av utstyr, noe som øker produksjonskostnadene og nedetiden. I kontrast er en alkalisk løsning mye mindre etsende for de fleste vanlige materialer som brukes i gullgruveutstyret.

For å opprettholde riktig pH-verdi tilsettes ofte kalk (CaO) eller natriumhydroksid (NaOH) til utlutningsløsningen. Kalk er et ofte brukt reagens for pH-justering i gullgruvedrift på grunn av sin relativt lave kostnad og effektivitet. Den reagerer med vann og danner kalsiumhydroksid (Ca(OH)₂), som kan nøytralisere eventuelle sure komponenter i løsningen og øke pH. Tilsetning av kalk har også den ekstra fordelen at det utfeller noen metallioner, som jern og kobber, som kan redusere deres forstyrrelser i utlutingsprosessen.

Temperatur og utvaskingstid

Temperatur og utlutningstid er to sammenhengende faktorer som har en betydelig innvirkning på effektiviteten av cyanidutlekking.

Effekt av temperatur: En økning i temperatur fører generelt til en økning i hastigheten på cyanid-gull-reaksjonen. Dette er fordi høyere temperaturer øker den kinetiske energien til reaktantmolekylene, inkludert cyanidionene og gullatomene på malmoverflaten. Som et resultat øker frekvensen av kollisjoner mellom reaktantene, og reaksjonshastigheten akselererer. For eksempel, i et laboratorie-skalaeksperiment, når temperaturen på utlutningsløsningen heves fra 20°C til 40°C, kan gulloppløsningshastigheten dobles eller til og med tredobles i noen tilfeller. Det er imidlertid begrensninger for å øke temperaturen. Når temperaturen stiger, reduseres løseligheten av oksygen i løsningen. Siden oksygen er et essensielt oksidasjonsmiddel i gull-cyanid-reaksjonen, kan en reduksjon i oksygenløselighet begrense reaksjonshastigheten. Ved svært høye temperaturer, nær 100°C, blir løseligheten av oksygen ekstremt lav, og utvaskingsprosessen kan bli oksygenbegrenset. I tillegg kan høyere temperaturer også føre til økt cyanidhydrolyse, som nevnt tidligere, noe som reduserer tilgjengelig cyanid for gull-utlutingsreaksjonen. Dessuten kan forhøyede temperaturer akselerere korrosjon av utstyr, øke vedlikeholdskostnadene og redusere levetiden til utstyret. I de fleste gullgruveoperasjoner holdes utvaskingstemperaturen på et moderat nivå, vanligvis mellom 15°C og 30°C. Dette temperaturområdet gir en balanse mellom reaksjonshastigheten, oksygenløseligheten, cyanidstabiliteten og utstyrets holdbarhet.

Effekt av utvaskingstid: Utlutingstiden er direkte relatert til mengden gull som kan utvinnes fra malmen. Generelt, ettersom utlutingstiden øker, vil mer gull løse seg opp i cyanidløsningen. Forholdet mellom utvaskingstid og gullgjenvinning er imidlertid ikke lineært. I utgangspunktet er hastigheten på gulloppløsningen relativt høy, og en betydelig mengde gull kan utvinnes i løpet av en kort periode. Men etter hvert som utvaskingsprosessen fortsetter, avtar hastigheten på gulloppløsningen gradvis. Dette er fordi de mest tilgjengelige gullpartiklene løses opp først, og etter hvert som tiden går blir det gjenværende gullet vanskeligere å nå på grunn av faktorer som dannelse av reaksjonsprodukter på malmoverflaten som kan fungere som en barriere. For eksempel, i en omrørt - utlutingsoperasjon, kan en stor del av gullet være oppløst i løpet av de første 24 - 48 timene. Etter det kan øke utvaskingstiden bare gi en marginal økning i gullutvinningen. Å forlenge utvaskingstiden for mye kan være uøkonomisk da det øker driftskostnadene, inkludert energiforbruk, reagensforbruk og arbeidskostnad. Samtidig kan det også føre til oppløsning av flere urenheter, noe som kan komplisere den påfølgende gull-gjenopprettingsprosessen.

For å optimalisere produksjonseffektiviteten må det foretas en balanse mellom temperaturen og utvaskingstiden. Dette krever ofte å utføre laboratorietester på den spesifikke malmprøven for å bestemme den optimale kombinasjonen av disse to parameterne. For en spesiell type malm kan det for eksempel bli funnet at en utlutningstemperatur på 25°C og en utlutingstid på 36 timer resulterer i den høyeste gullutvinningen til den laveste kostnaden.

Sikkerhets- og miljøhensyn

Cyanids toksisitet: Forholdsregler for håndtering og lagring

Cyanid, i form av natriumcyanid som brukes i gullutvasking, er et ekstremt giftig stoff. Selv en minimal mengde kan være dødelig for mennesker og andre organismer. Når natriumcyanid kommer i kontakt med syrer, kan det frigjøre hydrogencyanidgass, som er svært flyktig og raskt absorberes av kroppen gjennom innånding. Svelging eller hudkontakt med natriumcyanid kan også føre til alvorlig forgiftning. Cyanids toksisitet skyldes dets evne til å binde seg til cytokromoksidase i cellene, og forstyrrer den normale cellulære respirasjonsprosessen og forårsaker at celler ikke kan utnytte oksygen, noe som fører til rask celledød.

På grunn av dens ekstreme toksisitet, er strenge forholdsregler for håndtering og lagring avgjørende. Arbeidstakere involvert i bruk av natriumcyanid må motta omfattende sikkerhetsopplæring før håndtering av dette kjemikaliet. Personlig verneutstyr, inkludert hansker laget av egnede materialer som nitril for å forhindre hudkontakt, vernebriller for å beskytte øynene, og åndedrettsvernutstyr som gass - masker med passende filtre for hydrogencyanid, må brukes til enhver tid under håndtering.

Lagringsanlegg for natriumcyanid bør plasseres i et godt ventilert, isolert område vekk fra varmekilder, antennelse og inkompatible stoffer. Lagringsområdet skal være tydelig merket med advarselsskilt som indikerer tilstedeværelsen av et svært giftig stoff. Natriumcyanid bør oppbevares i tett lukkede beholdere laget av materialer som er motstandsdyktige mot korrosjon fra cyanid, for eksempel visse typer plast eller rustfritt stål. Disse beholderne bør oppbevares i et sekundært oppbevaringssystem, for eksempel et sølsikkert brett eller et oppbevaringsskap designet for å hindre spredning av potensielt søl. Regelmessige inspeksjoner av lagerområdet og beholderne er nødvendig for å sikre at det ikke er lekkasjer eller tegn på nedbrytning.

Under transport skal natriumcyanid transporteres i henhold til strenge regler. Spesialiserte transportkjøretøyer som er utstyrt med sikkerhetsfunksjoner for å forhindre søl og er tydelig merket som transport av farlige materialer, er påkrevd. Transportprosessen bør overvåkes nøye, og beredskapsplaner bør være på plass i tilfelle en ulykke.

Miljøpåvirkning og avfallshåndtering

Bruk av cyanid i gullutlekking kan ha betydelige miljøpåvirkninger, først og fremst på grunn av utslipp av cyanidholdig avfall. Det mest bekymringsfulle avfallsproduktet er det cyanidrike avløpsvannet som genereres under utvaskingsprosessen. Hvis dette avløpsvannet ikke blir ordentlig behandlet og slippes ut i miljøet, kan det ha ødeleggende effekter på akvatiske økosystemer.

Cyanid er svært giftig for vannlevende organismer. Selv ved lave konsentrasjoner kan den drepe fisk, virvelløse dyr og annet vannlevende liv. For eksempel kan en konsentrasjon av cyanid så lav som 0.05 mg/L i vann være dødelig for mange fiskearter. Tilstedeværelsen av cyanid i vann kan også forstyrre næringskjeden i akvatiske økosystemer, da det kan drepe primærprodusenter og forbrukere, noe som fører til en kaskade av negative effekter på organismer på høyere nivå. I tillegg, hvis det forurensede vannet brukes til vanning, kan det påvirke jordkvaliteten og skade avlingene.

For å redusere disse miljøpåvirkningene er riktig avfallshåndtering av det cyanidholdige avløpsvannet avgjørende. Det er flere vanlige metoder for å behandle dette avløpsvannet:

Oksidasjonsmetoder: Kjemisk oksidasjon er en mye brukt tilnærming. En av de vanligste oksidantene er klorbaserte forbindelser, slik som natriumhypokloritt (blekemiddel) eller klorgass. I nærvær av et alkalisk miljø kan disse oksidantene reagere med cyanid for å omdanne det til mindre giftige forbindelser. For eksempel kan reaksjonen med natriumhypokloritt i en alkalisk løsning konvertere cyanid (CN⁻) først til cyanat (CNO⁻) og deretter videre til karbondioksid (CO₂) og nitrogen (N₂)-gass gjennom en rekke reaksjoner. Den generelle reaksjonen kan representeres som følger:

2CN⁻+5OCl⁻ + H2O→5HCXNUMX⁻+N₂ + XNUMXCl⁻

En annen oksidasjonsmetode er bruken av hydrogenperoksid (H2O2). Hydrogenperoksid kan oksidere cyanid til cyanat i nærvær av en katalysator. Denne metoden er ofte foretrukket i noen tilfeller da den ikke introduserer ytterligere forurensninger som noen klorbaserte metoder.

Nøytralisering og nedbør: I noen tilfeller kan det cyanidholdige avløpsvannet også inneholde tungmetall-cyanidkomplekser. Ved å justere pH i avløpsvannet og tilsette passende kjemikalier kan disse tungmetallene felles ut. For eksempel kan tilsetning av kalk (CaO) til avløpsvannet øke pH og forårsake utfelling av tungmetaller som kobber, sink og jern som deres hydroksyder. Cyanidet kan deretter behandles videre ved oksidasjonsmetoder etter at tungmetallene er fjernet.

Biologisk behandling: Noen mikroorganismer har evnen til å bryte ned cyanid. I biologiske behandlingssystemer, som aktiverte slamprosesser eller biofilmreaktorer, kan disse mikroorganismene brukes til å bryte ned cyanid til mindre skadelige stoffer. Biologisk behandling er imidlertid mer egnet for lav - til - moderat - konsentrasjon av cyanid avløpsvann, da høye cyanidkonsentrasjoner kan være giftig for mikroorganismene. Mikroorganismene bruker cyanid som en kilde til nitrogen og karbon, og omdanner det til ammoniakk, karbondioksid og andre ufarlige biprodukter gjennom sine metabolske prosesser.

I tillegg til å rense avløpsvannet, bør det også gjøres en innsats for å minimere mengden cyanid som brukes i gull-utlutingsprosessen og å resirkulere og gjenbruke de cyanidholdige løsningene når det er mulig. Dette kan bidra til å redusere den totale miljøpåvirkningen av gullgruvedriften som er avhengig av cyanidutlekking.

Kasusstudier og bransjepraksis

Suksesshistorier: Høyeffektiv cyanidutlekking

Flere gullgruveoperasjoner rundt om i verden har oppnådd bemerkelsesverdig suksess i cyanidutlekking, og setter standarder for industrien når det gjelder effektivitet, kostnadseffektivitet og miljømessig forvaltning.

Et slikt eksempel er Yanacocha-gruven i Peru, en av de største gullproduserende gruvene globalt. Gruven har implementert en rekke innovative tiltak for å optimalisere cyanidutlutingsprosessen. Ved å gjennomføre omfattende malmkarakteriseringsstudier, var gruvens ingeniører i stand til å forstå malmens egenskaper nøyaktig. Dette tillot dem å skreddersy cyanidkonsentrasjonen og utlutningsforholdene til de spesifikke malmkarakteristikkene. For eksempel fant de at for en bestemt type malm med høyt sulfidinnhold, var det nødvendig med en litt høyere cyanidkonsentrasjon på rundt 0.08 % - 0.1 % for å kompensere for cyanidforbruket til sulfidmineralene. Denne nøyaktige justeringen av cyanidkonsentrasjonen forbedret ikke bare gullutvinningshastigheten, men reduserte også det totale cyanidforbruket per tonn malm.

Når det gjelder miljøvern, har Yanacocha-gruven gjort betydelige investeringer i avanserte renseanlegg for avløpsvann. De har tatt i bruk en flertrinns behandlingsprosess som kombinerer kjemisk oksidasjon, nøytralisering og biologisk behandling for å effektivt fjerne cyanid og andre forurensninger fra avløpsvannet. Det behandlede vannet blir deretter resirkulert for bruk i utvaskingsprosessen, noe som reduserer gruvens avhengighet av ferskvannskilder og minimerer miljøpåvirkningen.

En annen suksesshistorie er Porgera-gruven i Papua Ny-Guinea. Denne gruven har fokusert på kontinuerlig prosessforbedring og teknologisk innovasjon. De har implementert et state-of-the-art automatisert kontrollsystem for sine omrørte utvaskingstanker. Dette systemet overvåker og justerer kontinuerlig parametere som omrøringshastigheten, strømningshastigheten til cyanidløsningen og temperaturen til utlutningsslurryen. Ved å opprettholde optimale forhold til enhver tid, har gruven oppnådd en høy gullutvinningsgrad på over 90 % i enkelte operasjoner. I tillegg har Porgera-gruven vært aktivt involvert i forskning og utvikling for å finne alternative reagenser som kan redusere miljøpåvirkningen av cyanidutlutningsprosessen. De har gjennomført forsøk med nye typer cyanid - fri utvaskingsmiddels, selv om cyanidutlekking fortsatt er den primære metoden på grunn av dens effektivitet og kostnadseffektivitet.

Utfordringer og løsninger vedtatt

Til tross for den utbredte bruken, er cyanidutlekking i gullgruver ikke uten utfordringer. Gruver møter ofte en rekke problemer som kan påvirke effektiviteten, kostnadene og miljømessig bærekraft til prosessen.

Komplekse malmegenskaper

Mange gullholdige malmer har komplekse sammensetninger, noe som kan utgjøre betydelige utfordringer for cyanidutlekking. For eksempel kan malmer som inneholder høye nivåer av arsen, slik som de i noen forekomster i det vestlige USA, være spesielt vanskelig å behandle. Arsenholdige mineraler, som arsenopyritt, kan reagere med cyanid og oksygen, forbruke store mengder cyanid og redusere gullutvaskingseffektiviteten. I tillegg kan tilstedeværelsen av arsen i sigevannet gjøre avløpsvannbehandlingen mer kompleks og utfordrende på grunn av toksisiteten til arsenforbindelser.

For å løse dette problemet har noen gruver tatt i bruk forbehandlingsmetoder. En vanlig tilnærming er steking, hvor malmen varmes opp i nærvær av luft. Steking oksiderer de arsenholdige mineralene, og omdanner dem til mer stabile former som er mindre sannsynlig å forstyrre cyanid-utlutingsprosessen. Etter steking kan malmen utsettes for normal cyanidutlutning. En annen forbehandlingsmetode er biooksidasjon, som bruker mikroorganismer til å oksidere de sulfid- og arsenholdige mineralene. Denne metoden er mer miljøvennlig enn steking da den opererer ved lavere temperaturer og gir mindre luftforurensning.

Økende miljøforskrifter

Etter hvert som miljøbevisstheten øker, står gullgruvevirksomheten overfor strengere regler for bruk og avhending av cyanid. I mange land er de tillatte grensene for cyanid i avløpsvann og luftutslipp betydelig skjerpet. For eksempel i Australia har miljømyndighetene satt strenge grenser for konsentrasjonen av cyanid i avløpsvannet som slippes ut fra gullgruver. Miner er pålagt å overholde disse grensene for å unngå store bøter og potensiell stenging.

For å overholde disse forskriftene, investerer gruvene i avanserte teknologier for avløpsvannbehandling. Noen bruker avanserte oksidasjonsprosesser, som bruk av ozon eller ultrafiolett (UV) lys i kombinasjon med hydrogenperoksid, for mer effektivt å bryte ned cyanid i avløpsvannet. Disse metodene kan oppnå svært lave restcyanidkonsentrasjoner i det behandlede vannet. I tillegg implementerer gruvene også bedre forvaltningspraksis for å forhindre cyanidsøl og lekkasjer. Dette inkluderer forbedring av design og vedlikehold av lagringsanlegg, bruk av dobbeltforede dammer for cyanidholdige løsninger, og implementering av sanntidsovervåkingssystemer for å oppdage potensielle lekkasjer umiddelbart.

Kostnad - effektivitet i et flyktig gullmarked

Kostnadene for gullgruvedrift, inkludert cyanidutvasking, er en stor bekymring, spesielt i et flyktig gullmarked. Svingninger i prisen på gull kan påvirke lønnsomheten til gruver betydelig. Cyanid, som et nøkkelreagens i utlutingsprosessen, kan bidra med en betydelig del av de totale produksjonskostnadene.

For å håndtere kostnadseffektivitet, leter gruvene hele tiden etter måter å redusere reagensforbruket og øke prosesseffektiviteten. Noen gruver bruker avanserte analyser og datadrevne tilnærminger for å optimalisere utvaskingsprosessen. Ved å analysere store mengder data om malmegenskaper, utlekkingsforhold og gullutvinningshastigheter, kan de identifisere de optimale driftsparametrene for hvert parti malm. Dette gjør at de kan redusere mengden cyanid som brukes uten å ofre gullgjenvinning. For eksempel har noen gruver implementert maskinlæringsalgoritmer som kan forutsi optimal cyanidkonsentrasjon og utvaskingstid basert på malmens kjemiske sammensetning og partikkelstørrelsesfordeling. I tillegg utforsker gruvene bruken av alternative, mer kostnadseffektive reagenser eller tilsetningsstoffer som kan forbedre utlutingsprosessen og redusere avhengigheten av cyanid.

Fremtidige trender innen cyanid-utlutingsteknologi

Teknologiske innovasjoner som tar sikte på å forbedre effektiviteten og redusere risikoen

Fremtiden for cyanid-utlekkingsteknologi lover mye med flere teknologiske nyvinninger i horisonten. Et av hovedfokusområdene er utvikling av mer avansert og effektivt utvaskingsutstyr. For eksempel jobber forskere med å designe en ny generasjon utvaskingstanker med forbedrede omrøringssystemer. Disse systemene tar sikte på å forbedre blandingen av malmslurryen og cyanidløsningen, og sikre en jevnere fordeling av reaktantene. En nyere utvikling er bruken av computational fluid dynamics (CFD) for å optimalisere utformingen av omrøringshjulene i utvaskingstanker. Ved å simulere strømningsmønsteret til slurryen og løsningen, kan ingeniører designe impellere som gir bedre blanding, reduserer energiforbruket og forbedrer den totale effektiviteten til utlutningsprosessen.

Et annet innovasjonsområde er utvikling av kontinuerlige utvaskingsprosesser. Tradisjonelle batch-type utvaskingsprosesser lider ofte av ineffektivitet på grunn av behovet for hyppige oppstart- og avstengningsoperasjoner. Kontinuerlige utvaskingsprosesser kan derimot fungere kontinuerlig, noe som reduserer nedetid og øker produktiviteten. Noen gruveselskaper undersøker allerede bruken av kontinuerlig omrørte tankreaktorer (CSTR) i cyanidutlekking. Disse reaktorene kan opprettholde en stabil drift, noe som muliggjør en mer konsistent og effektiv utvaskingsprosess. I tillegg kan kontinuerlige utlutingsprosesser lettere integreres med andre enhetsoperasjoner i gullgruveprosessen, som malmmalm og gullutvinning, noe som fører til en mer strømlinjeformet og effektiv totaldrift.

Når det gjelder å redusere miljø- og sikkerhetsrisiko, utvikles nye teknologier for bedre å håndtere cyanidholdig avfall. For eksempel er det en økende interesse for utvikling av membranbaserte separasjonsteknologier for behandling av cyanidrikt avløpsvann. Membranfiltrering kan effektivt fjerne cyanid og andre forurensninger fra avløpsvannet, og produsere en ren vannstrøm som kan resirkuleres tilbake til utvaskingsprosessen. Dette reduserer ikke bare miljøpåvirkningen av gruvedriften, men sparer også vannforbruk. Noen membranbaserte systemer er designet for å være mobile, og muliggjør behandling på stedet av cyanidholdig avfall, noe som er spesielt nyttig for fjerntliggende gruvedrift.

Jakten på alternative utvaskingsmidler

Jakten på alternative utlutningsmidler for å erstatte natriumcyanid har vært et aktivt forskningsområde de siste årene. De viktigste drivkreftene bak denne forskningen er behovet for å redusere miljø- og sikkerhetsrisikoen forbundet med bruk av cyanid og finne mer effektive og kostnadseffektive utlekkingsmetoder.

Et av de mest lovende alternative utlutningsmidlene er tiosulfat. Tiosulfat er et relativt ikke-giftig reagens som kan løse opp gull under visse forhold. Utlutningsmekanismen til tiosulfat involverer dannelsen av et kompleks mellom gull- og tiosulfationer i nærvær av et oksidasjonsmiddel. Sammenlignet med cyanid har tiosulfat flere fordeler. Det er mye mindre giftig, noe som reduserer sikkerhets- og miljørisikoen forbundet med bruken. I tillegg er utluting av tiosulfat mindre følsom for tilstedeværelsen av noen urenheter i malmen, slik som kobber og jern, som kan forstyrre cyanid-utlutingsprosessen. Tiosulfatutlekking har imidlertid også noen utfordringer. Utlutingsprosessen er ofte mer kompleks og krever nøye kontroll av pH, temperatur og konsentrasjonen av reagensene. Kostnaden for tiosulfat er også relativt høy, noe som kan begrense dens utbredte bruk i storskala gruvedrift.

Et annet alternativ er bruk av halogenidbaserte utlutingsmidler, som bromid og klorid. Disse midlene kan løse opp gull gjennom oksidasjons- og kompleksdannelsesreaksjoner. Bromidbasert utlekking har for eksempel vist høye gulloppløsningshastigheter i noen studier. Imidlertid har halogenidbaserte utlutningsmidler også sine ulemper. De kan være etsende for utstyr, noe som øker vedlikeholdskostnadene. I tillegg kan deponering av avfallet som genereres fra halogenidbaserte utvaskingsprosesser være en utfordring på grunn av den potensielle miljøpåvirkningen av det halogenidholdige avfallet.

Biologiske utlutingsmidler undersøkes også. Noen mikroorganismer, som visse bakterier og sopp, har evnen til å produsere organiske syrer eller andre stoffer som kan løse opp gull. Biologisk utlekking er et miljøvennlig alternativ da det ikke innebærer bruk av giftige kjemikalier. Prosessen er imidlertid relativt langsom, og betingelsene for vekst av mikroorganismene må kontrolleres nøye. Forskning pågår for å forbedre effektiviteten av biologisk utlekking og for å gjøre det til et levedyktig alternativ for storskala gullgruvedrift.

Konklusjon

Oppsummering av betydningen og kompleksiteten av cyanidutlekking i gullgruvedrift

Cyanidutlekking har vært, og fortsetter å være, av største betydning i gullgruveindustrien. Dens evne til å utvinne gull fra malmer av lav kvalitet har gjort gullgruvedrift mer økonomisk levedyktig i stor skala. De unike kjemiske egenskapene til natriumcyanid, som dets høye selektivitet for gull, løselighet i vann, kostnadseffektivitet og stabilitet i alkaliske løsninger, har gjort det til det foretrukne reagenset for gullekstraksjon i over et århundre.

Imidlertid er prosessen langt fra enkel. Effektiviteten av cyanidutlekking påvirkes av en rekke faktorer. Malmegenskaper, inkludert typen malm (sulfid eller oksidert), tilstedeværelsen av urenheter som sulfidmineraler og partikkelstørrelsen på gullet i malmen, kan ha stor innvirkning på utlutingsprosessen. Konsentrasjonen av cyanid i utlutningsløsningen, pH-verdien til løsningen, temperaturen som utlutingen skjer ved, og utlutningstiden må alle optimaliseres nøye for å oppnå høye gullgjenvinningshastigheter samtidig som reagensforbruk og miljøpåvirkning minimeres.

Dessuten utgjør toksisiteten til cyanid betydelige sikkerhets- og miljøutfordringer. Strenge forholdsregler for håndtering og lagring er avgjørende for å beskytte arbeidere mot de dødelige effektene av cyanid, og riktig avfallshåndtering er avgjørende for å forhindre utslipp av cyanidholdig avfall til miljøet, som kan ha ødeleggende konsekvenser for akvatiske økosystemer og menneskers helse.

Oppfordring til handling for bærekraftig og sikker gullgruvedrift

Ettersom gullgruveindustrien beveger seg fremover, er det avgjørende for gruveselskaper å prioritere bærekraftig og sikker praksis. Dette betyr ikke bare å optimalisere cyanidutlutningsprosessen for maksimal effektivitet, men også å investere i forskning og utvikling for å finne alternative utlutningsmidler som kan redusere miljø- og sikkerhetsrisikoen forbundet med cyanidbruk.

På kort sikt bør gruveselskaper fokusere på å implementere beste praksis miljøstyringssystemer. Dette inkluderer oppgradering av avløpsrenseanlegg for å sikre at cyanidholdig avfall behandles effektivt før utslipp. Sanntidsovervåkingssystemer bør installeres for å oppdage potensielle cyanidlekkasjer eller søl umiddelbart, noe som muliggjør rask respons og avbøtende tiltak. Arbeidstakere bør gis omfattende sikkerhetsopplæring og tilgang til det nyeste personlig verneutstyr.

På lang sikt bør næringen samarbeide med forskningsinstitusjoner og universiteter for å få fart på utviklingen av alternative utlekkingsteknologier. Den lovende forskningen på tiosulfat-, halogenidbaserte og biologiske utlutningsmidler bør utforskes og raffineres ytterligere. I tillegg kan kontinuerlig innovasjon innen gruveutstyr og prosesser, som utvikling av mer effektive utlutningstanker og kontinuerlige utlutingsprosesser, bidra til å forbedre den generelle bærekraften til gullgruvedrift.

Forbrukerne har også en rolle å spille. Ved å kreve ansvarlig hentet gull kan de påvirke markedet og oppmuntre gruveselskaper til å ta i bruk bærekraftig og sikker praksis. Gjennom denne kollektive innsatsen kan gullgruveindustrien fortsette å trives samtidig som den minimerer sitt miljømessige fotavtrykk og sikrer sikkerheten og velferden til alle involverte interessenter.