Reagenser for å hemme kobberutlekking i kobberholdig gullmalmcyanidering

Introduksjon

Cyanidering er en mye brukt og effektiv metode for gullutvinning fra gullholdige malmer, spesielt når det gjelder kobberholdige gullmalmer. Det er basert på evnen til cyanidions å danne stabile komplekser med gull, noe som muliggjør oppløsning av gull fra malmmatrisen. Den grunnleggende kjemiske reaksjonen i cyanideringsprosessen for gull er 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Denne prosessen har vært hjørnesteinen i gullgruveindustrien i over et århundre på grunn av dens relativt høye effektivitet og godt forstått teknologi.

Men når du arbeider med kobber - bærende gullmalm, tilstedeværelsen av kobberminerals utgjør betydelige utfordringer. Vanlige kobbermineraler assosiert med gull, slik som kopiritt (CuFeS_2), kalkositt (Cu_2S), malakitt (Cu_2(OH)_2CO_3) og azuritt (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), er ganske reaktive i cyanidløsninger. For eksempel, i et medium som inneholder cyanid, kan chalcocite reagere som følger: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Disse reaksjonene fører til forbruk av en stor mengde cyanid. Det overdrevne forbruket av cyanid øker ikke bare produksjonskostnadene, men har også miljømessige konsekvenser på grunn av toksisiteten til cyanid.

Videre kan oppløsningen av kobber forstyrre de påfølgende prosessene av gullgjenvinning. Høye nivåer av kobber i cyanidløsningen kan redusere effektiviteten av gull-cyanidkompleksdannelse, og dermed redusere gullet utvaskingshastighet. Dette er fordi kobber konkurrerer med gull om cyanidioner og oksygen i løsningen, og forstyrrer den kjemiske likevekten som kreves for effektiv gulloppløsning. I noen tilfeller kan tilstedeværelsen av kobber også forårsake problemer i nedstrømsprosesser som sinksementering eller karbon-i-masse (CIP) for gullutvinning, noe som fører til lavere gullutvinningsgrader og dårlig produktkvalitet.

Derfor er det av stor betydning å finne effektive reagenser for å hemme utlekkingen av kobber under cyanidering av kobberholdige gullmalmer. Slike reagenser kan bidra til å optimalisere cyanideringsprosessen, redusere forbruk av cyanid, og forbedre den generelle effektiviteten til gullutvinning, noe som gjør gruvedriften mer økonomisk levedyktig og miljøvennlig. I de følgende avsnittene vil vi utforske ulike reagenser som har blitt studert og brukt til dette formålet.

Utlekkingsegenskapene til kobber i cyanidløsninger

I cyanidløsninger viser kobbermineraler assosiert med gull distinkt utvaskingsadferd. Vanlige primære kobbermineraler som kalkopiritt (CuFeS_2) og kalkositt (Cu_2S), sammen med malakitt (Cu_2(OH)_2CO_3), azuritt (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornitt (Cu_5FeS_4), cuprite, _2Opper, (Cu.

Disse kobbermineralene kan utvaskes ved romtemperatur (25^{\circ}C). Utvaskingshastigheten for kobber varierer mye, fra 5 - 10 % til over 90 %. For eksempel er malakitt og azuritt, som er kobber-karbonatmineraler, ganske reaktive i cyanidløsninger. Den kjemiske reaksjonen mellom malakitt og cyanid kan uttrykkes som Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Dette viser at under påvirkning av cyanid kan kobberet i malakitt effektivt løses opp.

Når man har å gjøre med høykobber gullkonsentrater, har utvaskingsprosessen under cyanidering noen "kliniske" symptomer. Forbruket av cyanid blir ekstremt høyt. Generelt, for forskjellige kobbermineraler, krever oppløsningen av 1 gram kobber forbruk av 2.3 - 3.4 gram av Natriumcyanid. Samtidig forbruker oppløsningen av kobber også oksygen i løsningen. For eksempel, i utlutingsprosessen av chalcocite, oppstår reaksjonen 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, som ikke bare forbruker en stor mengde cyanid, men også en betydelig mengde oksygen.

Dessuten blir utvaskingseffekten relativt dårlig. Høye nivåer av kobber i cyanidløsningen kan redusere effektiviteten av gull-cyanidkompleksdannelse. Kobber konkurrerer med gull om cyanidioner og oksygen i løsningen. Som et resultat blir den kjemiske likevekten som kreves for effektiv gulloppløsning forstyrret. Dette fører til en reduksjon i gullutvaskingshastigheten og kan også forårsake problemer i påfølgende gull-utvinningsprosesser som sink-sementering eller karbon-i-masse (CIP), noe som til slutt resulterer i lavere gull-utvinningsgrader og redusert produktkvalitet.

Vanlige reagenser for å hemme kobberutlekking

Blysalter

Blysalter brukes ofte som reagenser for å hemme kobberutlekking i cyanidering av kobberholdige gullmalmer. De vanligste blysaltene inkluderer blynitrat (Pb(NO_3)_2), blyacetat (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) og blyoksid (PbO).

Ta blyacetat som et eksempel. Forskning har vist at tilsetning av blyacetat før cyanidutluting effektivt kan hemme utlekkingen av kobber, øke utlekkingen av gull og sølv og redusere forbruket av Natriumcyanid. For et visst gullkonsentrat med et kobberinnhold på 4.92 %, når 150 g/t blyacetat tilsettes direkte før utluting, under betingelsene med en malefinhet på -0.037 mm partikkelstørrelse som utgjør 95 %, en utlutingstid på 48 timer, en natriumcyanidkonsentrasjon på 0.5 %, pH-verdien på 12 %, a40 i gullkvaliteten, a1.20, p97.55. utlutingsresten kan reduseres til 60.28 g/t, gullutlutningshastigheten når 14.37 %, sølvgjenvinningsgraden er XNUMX %, og natriumcyanidforbruket er XNUMX kg/t. Dette viser tydelig den positive effekten av blyacetat i denne prosessen.

Den hemmende mekanismen til blysalter kan være relatert til dannelsen av uløselige forbindelser. For eksempel kan bly reagere med svovelholdige stoffer i malmen og danne uløselig blysulfid. Denne reaksjonen reduserer mengden svovelholdige stoffer som kan reagere med kobbermineraler, og dermed hemme oppløsningen av kobbermineraler. I tillegg kan blysalter også påvirke overflateegenskapene til kobbermineraler, og redusere deres reaktivitet i cyanidløsningen.

Chelaterende midler (f.eks. sitronsyre)

Chelaterende midler, som sitronsyre, kan også spille en rolle i å hemme kobberutvasking under cyanidering. De chelaterende - type utluting - hjelpemidler som sitronsyre virker gjennom en unik mekanisme. Sitronsyre inneholder karboksyl- og hydroksylgrupper, som kan chelatere med skadelige ioner som Cu^{2+}, Zn^{2+}, Fe^{2+} og Fe^{3+} i massen for å danne stabile chelater.

For eksempel kan karboksylgruppen i sitronsyre koordinere med metallioner gjennom de ensomme elektronene til oksygenatomer, og danner en ringlignende struktur. Ved å chelatere disse metallionene kan sitronsyre eliminere deres negative virkninger på cyanideringsutvaskingsprosessen, for eksempel å redusere forbruket av oksygen i løsningen. Dessuten kan sitronsyre hemme oppløsningen av gangmineraler som kalsium- og magnesiumholdige mineraler. Det kan samhandle med overflaten til disse gangmineralene, endre deres overflateladning og hydrofile - hydrofobe egenskaper, noe som gjør dem vanskeligere å oppløse i cyanidløsningen. Denne hemmingen av gangmineraler kan også forbedre det "effektive aktive oksygenet" i massen. Når gangmineralene har mindre sannsynlighet for å løse seg opp, forbruker de mindre oksygen, og mer oksygen er tilgjengelig for cyanidering av gull, noe som er gunstig for utlekking av gull. Generelt kan tilsetning av sitronsyre bidra til å skape et mer gunstig kjemisk miljø for cyanidering av gull, redusere interferensen av andre metallioner og forbedre effektiviteten til gullutvinning.

Andre (Kort introduksjon)

I tillegg til de ovennevnte reagensene, kan kontroll av konsentrasjonen av cyanidioner også være en effektiv måte å svekke oppløsningen av kobber. Når konsentrasjonen av cyanidioner er riktig kontrollert innenfor et visst område, kan reaksjonshastigheten til kobbermineraler med cyanid reduseres. For eksempel, for noen gullmalmer med et relativt høyt innhold av lettløselige kobbermineraler, ved å holde konsentrasjonen av frie CN^-ioner på et relativt lavt nivå (som 0.05% - 0.10%), kan oppløsningshastigheten til kobbermineraler reduseres betydelig, mens oppløsningshastigheten til gullmineraler fortsatt er relativt høy, slik at gullmineralene hovedsakelig virker på oppløsningen av cyanide.

En annen metode er å bruke ammoniakk-cyanid-systemet. I ammoniakk-cyanid-systemet kan ammoniakk danne komplekser med kobberioner, som til en viss grad kan hemme utlekkingen av kobber. På grunn av ammoniakks høye flyktighet er det imidlertid vanskelig å opprettholde en stabil konsentrasjon i den industrielle produksjonsprosessen, noe som begrenser dens store industrielle anvendelse. Selv om denne metoden har fordelen av å redusere kobberutvasking, må utfordringene i praktisk drift og kostnadseffektivitet adresseres ytterligere.

Faktorer som påvirker effekten av reagenser

Effektiviteten til reagenser som brukes til å hemme kobberutvasking under cyanidering av kobberholdige gullmalm påvirkes av flere faktorer, som er avgjørende å forstå for å optimalisere cyanideringsprosessen.

Malm Eiendommer

1. Type kobbermineraler

1. Ulike kobbermineraler har distinkte reaktiviteter i cyanidløsninger. For eksempel er kobberkarbonatmineraler som malakitt (Cu_2(OH)_2CO_3) og azuritt (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) relativt mer reaktive sammenlignet med noen primære sulfidkobbermineraler som kopiritt (CuFeS_2). Malakitt reagerer lett med cyanid i henhold til reaksjonen Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Denne høye reaktiviteten betyr at når man bruker reagenser for å hemme kobberutvasking, kan det være nødvendig med en høyere dosering for malmer som er rike på slike reaktive kobbermineraler.

2. Kopiritt har derimot en mer kompleks struktur og krever mer energi og spesifikke reaksjonsbetingelser for å løse seg opp i cyanidløsninger. Men under visse forhold kan det fortsatt bidra til betydelig cyanidforbruk. Å forstå den dominerende kobber-mineraltypen i malmen er det første trinnet i å bestemme riktig reagens og dens dosering.

2. Innhold av kobbermineraler

1. Jo høyere kobber-mineralinnhold i malmen, jo større er potensialet for kobberutvasking og tilsvarende forbruk av cyanid. For eksempel, i en gullholdig malm med et kobberinnhold på 5 %, vil mengden cyanid som forbrukes av kobber-utlutingsreaksjonene være mye høyere enn i en malm med et kobberinnhold på 1 %. Som et resultat må reagenset som trengs for å hemme kobberutvasking justeres proporsjonalt. En malm med høyere kobberinnhold kan kreve en større mengde blysalter eller chelateringsmidler for å effektivt undertrykke kobberoppløsning. Forskning har vist at for hver 1% økning i det lettløselige kobberinnholdet i malmen, kan forbruket av en bly-salt-basert inhibitor må økes med 10 - 20 g/t for å opprettholde samme nivå av kobber-utlekkingshemming.

Prosessbetingelser

1. Cyanidkonsentrasjon

1. Konsentrasjonen av cyanid i løsningen spiller en dobbel rolle i kobberutvasking og effektiviteten til inhibitorer. Når cyanidkonsentrasjonen er lav, reduseres frekvensen av kobber-utlutingsreaksjoner. For eksempel, hvis konsentrasjonen av fri - cyanid (CN^ -) holdes på 0.05 % - 0.10 %, kan oppløsningshastigheten til kobbermineraler reduseres betydelig. Men hvis cyanidkonsentrasjonen er for lav, kan utvaskingshastigheten til gull også bli negativt påvirket.

2. Når du bruker reagenser som blysalter, kan den optimale cyanidkonsentrasjonen for deres effektivitet variere. I noen tilfeller kan det være nødvendig med en litt høyere cyanidkonsentrasjon (rundt 0.15 % - 0.20 %) for å sikre at bly-salt-inhibitoren kan danne uløselige forbindelser med svovelholdige stoffer i malmen, og effektivt hemme kobberutlekkingen. Men hvis cyanidkonsentrasjonen er for høy, kan det fremme oppløsningen av kobbermineraler til tross for tilstedeværelsen av inhibitorer.

2. PH verdi

1. pH i cyanidløsningen er kritisk for både kobberutvasking og virkningen av inhibitorer. Generelt utføres cyanideringsprosessen i et alkalisk medium, vanligvis med en pH i området 10 - 11. Ved dette pH-området opprettholdes stabiliteten til cyanidionet, og hydrolysen av cyanid minimeres.

2. For chelateringsmidler som sitronsyre, påvirker pH i løsningen deres chelateringsevne. Sitronsyre inneholder karboksyl- og hydroksylgrupper som chelaterer med metallioner. I et alkalisk medium fremmes dissosiasjonen av disse funksjonelle gruppene, noe som øker deres chelaterende evne med kobberioner. Men hvis pH er for høy (over 12), kan det forårsake bivirkninger som kan redusere effektiviteten til chelateringsmidlet. For eksempel, i en svært alkalisk løsning, kan noen metall-chelatkomplekser brytes ned, og frigjøre de chelaterte kobberionene tilbake i løsningen.

3. Utvaskingstid

1. Utvaskingstiden kan påvirke graden av kobberutlekking og ytelsen til inhibitorer. Ettersom utvaskingstiden øker, kan mer kobber løse seg opp hvis det ikke blir effektivt hemmet. For eksempel, i en kortvarig utlutingsprosess (mindre enn 12 timer), kan mengden kobber som utlutes være relativt liten, og inhibitoren kan lettere kontrollere kobber-utlutingshastigheten. Men hvis utvaskingstiden forlenges til 48 timer eller mer, kan den kumulative effekten av kobber-utlutingsreaksjoner bli mer betydelig.

2. Når det gjelder bly-salt-hemmere, kan en lengre utvaskingstid kreve høyere initialdose av inhibitoren. Dette er fordi over tid kan de blyholdige uløselige forbindelsene som dannes gradvis bli konsumert eller deres effektivitet kan avta på grunn av den kontinuerlige tilstedeværelsen av reaktive stoffer i cyanidløsningen. Så utvaskingstiden må vurderes nøye når man bestemmer mengden og typen reagens som skal brukes for kobber-utlutningshemming.

Kasusstudier og praktiske anvendelser

Tilfelle 1: Påføring av blysalter i en gullgruve i Sør-Afrika

En gullgruve i Sør-Afrika behandlet en kobberholdig gullmalm med et kobberinnhold på omtrent 3 %. Før man brukte blysalter som inhibitor, sto cyanideringsprosessen overfor flere utfordringer. Forbruket av cyanid var ekstremt høyt, og nådde opp til 15 kg/t malm, og gullutvaskingshastigheten var bare rundt 80 %. Det høye kobberinnholdet i malmen førte til betydelig kobberoppløsning under cyanidering, som ikke bare forbrukte en stor mengde cyanid, men også forstyrret gull-utlutingsprosessen.

Etter tilsetning av blynitrat (Pb(NO_3)_2) i en dosering på 200 g/t malm, ble det observert bemerkelsesverdige endringer. Cyanidforbruket ble redusert til 8 kg/t malm, en nedgang på ca. 47 %. Gullutlekkingshastigheten økte til 90 %. De økonomiske fordelene var betydelige. Tatt i betraktning prisen på cyanid og verdien av det ekstra gullet som ble utvunnet, sparte gruven omtrent 50 dollar per tonn bearbeidet malm. Fra et miljøperspektiv betydde det reduserte cyanidforbruket mindre miljørisiko knyttet til cyanidlekkasje og deponering. Mengden cyanidholdig avfall ble også redusert, noe som var gunstig for det lokale økologiske miljøet.

Tilfelle 2: Påføring av chelateringsmiddel (sitronsyre) i en gullgruve i Australia

I en australsk gullgruve inneholdt malmen en betydelig mengde kobbermineraler, hovedsakelig kopperkis og noen kobberkarbonatmineraler. Den innledende cyanideringsprosessen uten bruk av et chelateringsmiddel hadde en gullutlutningsgrad på 75 % og en kobberutlutningsgrad på 30 %. Den høye kobberutlutningshastigheten førte til et høyt forbruk av cyanid, ca. 12 kg/t malm.

Når sitronsyre ble tilsatt cyanideringsprosessen i en dose på 1 kg/t malm, ble situasjonen bedre. Kobberutlutningsgraden ble redusert til 10 %, og gullutlutningshastigheten økte til 85 %. Forbruket av cyanid gikk ned til 6 kg/t malm. Økonomisk var kostnadene ved tilsetning av sitronsyre relativt lave sammenlignet med besparelsene i cyanidforbruket og den økte gullutvinningen. Gruven estimerte at den kunne øke sitt årlige overskudd med rundt 300,000 XNUMX dollar. Miljømessig betydde den reduserte kobberutlekkingen mindre kobberholdig avløpsvann, som var lettere å behandle og hadde mindre innvirkning på vannressursene i området rundt.

Tilfelle 3: Påføring av en ny inhibitor (MZY) i en kinesisk gullgruve

En gullgruve i Kina hadde å gjøre med en ildfast kobber-bærende gullmalm. Den tradisjonelle cyanideringsprosessen hadde en gullutlutningshastighet på bare 70 % og en høy kobberutlutningshastighet, noe som forårsaket et stort forbruk av cyanid. Etter tilsetning av en ny inhibitor MZY i en bestemt dosering, sammen med optimaliserte prosessforhold inkludert tilsetning av 18 kg/t kalk og 1.2 kg/t natriumcyanid, nådde gullutlutningshastigheten 83 % - 84 %, og kobberutlutningshastigheten ble redusert til 4 % - 5 %.

Denne nye prosessen forbedret ikke bare gull-utlutingseffektiviteten, men reduserte også cyanidforbruket betydelig. De økonomiske fordelene var todelt: den økte gullutvinningen ga mer verdi til produksjonen, og det reduserte cyanidforbruket sparte kostnader. Når det gjelder miljøvern, reduserte det lavere cyanidforbruket og mindre kobberholdig avfall miljøbelastningen, noe som gjorde gruvedriften mer bærekraftig. Disse casestudiene viser tydelig den praktiske verdien av å bruke reagenser for å hemme kobberutlekking i cyanidering av kobberholdige gullmalmer, både når det gjelder økonomiske fordeler og miljøvern.

Konklusjon

I cyanideringsprosessen av kobberholdige gullmalmer, fører utlekking av kobber ikke bare til høyt forbruk av cyanid, men har også en negativ innvirkning på utlekkingshastigheten til gull og påfølgende gullgjenvinningsprosesser. Derfor er bruk av reagenser for å hemme kobberutvasking av stor betydning.

Blysalter, som blynitrat, blyacetat og blyoksid, kan effektivt hemme kobberutvasking ved å danne uløselige forbindelser med svovelholdige stoffer i malmen eller endre overflateegenskapene til kobbermineraler. Chelaterende midler som sitronsyre kan chelatere med kobberioner og andre skadelige metallioner, og redusere deres negative innvirkning på cyanideringsprosessen. I tillegg kan kontroll av cyanidkonsentrasjon og bruk av ammoniakk-cyanid-systemet også spille en rolle i å svekke kobberoppløsningen til en viss grad.

Effektiviteten til disse reagensene påvirkes av ulike faktorer. Malmegenskaper, inkludert type og innhold av kobbermineraler, bestemmer reaktiviteten til kobber i malmen og påvirker dermed mengden reagens som kreves. Prosessforhold som cyanidkonsentrasjon, pH-verdi og utvaskingstid har også en betydelig innvirkning på ytelsen til reagenser. For eksempel kan en passende cyanidkonsentrasjon og pH-verdi sikre stabiliteten til cyanidløsningen og effektiviteten til reagenset, mens utlutningstiden kan påvirke den kumulative effekten av kobber-utlutingsreaksjoner.

Gjennom casestudier har vi sett den praktiske bruksverdien av disse reagensene. I Sør-Afrika reduserte bruken av blynitrat i en gullgruve cyanidforbruket og økte gullutvaskingshastigheten, noe som ga betydelige økonomiske fordeler og miljømessige fordeler. I Australia reduserte tilsetningen av sitronsyre i en gullgruve effektivt kobberutvasking og cyanidforbruk samtidig som gullutlutingshastigheten økte, noe som var gunstig både for økonomiske og miljømessige aspekter. I en kinesisk gullgruve forbedret bruken av en ny inhibitor MZY, sammen med optimaliserte prosessforhold, gull-utlutingseffektiviteten og reduserte kobber-utlutingshastigheten, og oppnådde gode økonomiske og miljømessige resultater.

Generelt, når man arbeider med cyanidering av kobberholdige gullmalmer, er det nødvendig å vurdere malmens egenskaper og kravene til prosessen grundig, og velge passende reagens- og driftsforhold. Fremtidig forskning kan fokusere på å utforske mer effektive og miljøvennlige reagenser, samt å optimalisere kombinasjonen av reagenser og prosessparametere for å oppnå mer effektive, økonomiske og miljømessig bærekraftige gullutvinningsprosesser.