Odkrywamy proces ekstrakcji złota przy użyciu cyjanku sodu

I. Wstęp

W nowoczesnym Wydobywanie złota przemysł, Cyjanek sodowy odgrywa kluczową rolę. W przeciwieństwie do staromodnych metod płukania złota, dzisiejsze komercyjne procesy wydobywcze złota mogą wydobywać złoto z rud skalnych o ekstremalnie niskiej zawartości złota, czasami tak niewielkiej jak 0.005%, gdzie złoto jest niewidoczne gołym okiem. Cyjanek sodu jest kluczowym czynnikiem chemicznym w tym złożonym procesie ekstrakcji, umożliwiającym wydajne oddzielanie złota od rud. W tym artykule szczegółowo zbadamy, jak Cyjanek sodowy jest wykorzystywany w wydobyciu złota.

II. Podstawy cyjanku sodu

A. Właściwości chemiczne

Cyjanek sodu o wzorze chemicznym NaCN jest białą krystaliczną substancją stałą. Występuje w postaci granulek lub proszku i jest podatny na rozpływanie się. Związek ten ma słaby zapach gorzkich migdałów. Pod względem rozpuszczalności jest wysoce rozpuszczalny w wodzie, podczas gdy w etanolu rozpuszcza się tylko nieznacznie. Chemicznie, cyjanek sodowy jest mocną zasadą i słabą solą kwasową. Jego wodny roztwór hydrolizuje, wytwarzając kwas pruski, co sprawia, że ​​roztwór jest silnie zasadowy. Warto zauważyć, że cyjanek sodu jest niezwykle toksyczny. Nawet niewielka ilość, czy to poprzez kontakt ze skórą, wdychanie, czy spożycie, może prowadzić do poważnego zatrucia i potencjalnie być śmiertelna. Wywiera swój śmiertelny wpływ poprzez uwalnianie jonów cyjankowych (CN-), które mają silniejsze powinowactwo wiązania do jonów żelaza niż tlen. Zaburza to normalne procesy utleniania komórek, co ostatecznie prowadzi do uduszenia komórek i niedotlenienia tkanek.

B. Znaczenie przemysłowe

Oprócz roli w wydobyciu złota, cyjanek sodu ma duże znaczenie w różnych sektorach przemysłu. W przemyśle galwanicznym jest kluczowym składnikiem do powlekania miedzią, srebrem, kadmem i cynkiem. Pomaga zmniejszyć polaryzację anodową, zapewniając normalne rozpuszczanie anody, stabilizując roztwór powlekający i wzmacniając polaryzację katodową w celu uzyskania jednolitych i wysokiej jakości warstw powlekających. W metalurgii jest szeroko stosowany w wydobywaniu metali szlachetnych, takich jak złoto i srebro. Ponadto jest podstawowym surowcem w przemyśle chemicznym do produkcji różnorodnej gamy cyjanków nieorganicznych i generowania kwasu pruskiego. Odgrywa również istotną rolę w syntezie materiałów organicznych, takich jak szkło organiczne, różne materiały syntetyczne, kauczuk nitrylowy i kopolimery włókien syntetycznych. W przemyśle farbiarskim jest stosowany w produkcji chlorku cyjanurowego, niezbędnego półproduktu do barwników reaktywnych i prekursora środków wybielających. Ponadto przemysł farmaceutyczny wykorzystuje cyjanek sodu w syntezie związków takich jak ester metylowy kwasu cyjanooctowego i malonian dietylu. Ogólnie rzecz biorąc, wszechstronność i reaktywność cyjanku sodu sprawiają, że jest on niezbędnym związkiem chemicznym w nowoczesnych procesach przemysłowych.

III. Proces wydobywania złota przy użyciu cyjanku sodu

A. Przygotowanie rudy

Pierwszym krokiem w wykorzystaniu cyjanku sodu jest Ekstrakcja złota przygotowuje rudę. Duże bryły rudy zawierającej złoto są początkowo kruszone na mniejsze kawałki za pomocą ciężkich kruszarek. To pierwotne kruszenie zmniejsza rozmiar rudy do bardziej poręcznego wymiaru, zwykle około 150-300 milimetrów. Następnie kruszona ruda jest poddawana wtórnemu kruszeniu, często za pomocą kruszarek stożkowych lub udarowych, co dodatkowo zmniejsza rozmiar cząstek do około 20-50 milimetrów. Następnie ruda jest mielona na drobny proszek za pomocą młynów kulowych lub prętowych, co zapewnia, że ​​większość cząstek ma mniej niż 0.074 milimetra. To drobne mielenie jest kluczowe, ponieważ znacznie zwiększa powierzchnię rudy, ułatwiając lepszy kontakt i reakcję z roztworem cyjanku w późniejszym procesie ługowania. Ponadto ruda może przejść przez proces przesiewania w celu oddzielenia różnych rozmiarów cząstek, co pozwala na dokładniejszą kontrolę obróbki chemicznej i maksymalizację wydajności ekstrakcji.

B. Proces ługowania

Gdy ruda jest już dokładnie przygotowana, przechodzi ona do etapu ługowania, który jest sercem procesu ekstrakcji złota za pomocą cyjanku sodu. Sproszkowana ruda jest mieszana ze starannie opracowanym roztworem cyjanku, zwykle o stężeniu cyjanku sodu w zakresie od 0.05% do 0.1%. Na tym etapie zachodzi reakcja chemiczna, w której złoto w rudzie reaguje z jonami cyjanku (CN-) w obecności tlenu. Całkowitą reakcję można przedstawić za pomocą równania: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH. Tutaj atomy złota tworzą rozpuszczalny kompleks z jonami cyjanku, tworząc cyjanek sodowo-złoty (Na[Au(CN)₂]), który rozpuszcza się w roztworze. Proces ługowania wymaga ścisłej kontroli różnych parametrów. pH roztworu utrzymuje się na poziomie około 10-11, aby zapewnić stabilność cyjanku i zapobiec tworzeniu się toksycznego gazu cyjanku wodoru. Temperatura również odgrywa istotną rolę; zwykle utrzymuje się ją w zakresie 20-30°C. Zbyt niska temperatura spowalnia szybkość reakcji, podczas gdy nadmierne ciepło może prowadzić do szybkiego odparowania roztworu i potencjalnej korozji sprzętu. Odpowiednie mieszanie i napowietrzanie są stale zapewniane, aby zapewnić równomierne mieszanie rudy i roztworu cyjanku, co sprzyja wydajnemu rozpuszczaniu złota.

C. Etap opadów

Po procesie ługowania złoto jest teraz w postaci rozpuszczalnych kompleksów cyjanku złota w roztworze. Aby odzyskać złoto, przeprowadza się etap wytrącania. Zazwyczaj obejmuje to dodanie proszku cynkowego lub węgla aktywnego do roztworu. Gdy używany jest proszek cynkowy, zachodzi reakcja wypierania. Cynk, będąc bardziej reaktywny niż złoto, wypiera złoto z kompleksu cyjanku złota. Reakcję chemiczną można wyrazić jako: 2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au. Atomy złota są następnie redukowane do formy metalicznej i wytrącają się z roztworu. Jeśli używany jest węgiel aktywny, w grę wchodzą jego duża powierzchnia i właściwości adsorpcyjne. Kompleksy cyjanku złota adsorbują się na powierzchni węgla aktywnego, skutecznie oddzielając złoto od roztworu. Następnie załadowany węgiel aktywny jest dalej przetwarzany w celu odzyskania zaadsorbowanego złota. Po zakończeniu wytrącania, powstałą zawiesinę filtruje się lub wiruje w celu oddzielenia stałego osadu złota od pozostałej cieczy, która może zawierać resztki cyjanku i inne zanieczyszczenia.

D. Proces rafinacji

Złoto uzyskane w etapie wytrącania nadal zawiera pewne zanieczyszczenia i musi zostać oczyszczone, aby osiągnąć wysoką czystość wymaganą na rynku. Proces rafinacji zazwyczaj rozpoczyna się od wytopu, w którym osad złota jest podgrzewany do wysokiej temperatury w piecu. To topi złoto, pozwalając gęstszym zanieczyszczeniom opaść na dno, podczas gdy stopione złoto można oddzielić lub wlać do form. Następnie elektrolizę można zastosować w celu dalszego oczyszczenia. W ogniwie elektrolitycznym zanieczyszczone złoto staje się anodą, a cienka warstwa czystego złota służy jako katoda. Gdy przez ogniwo przepływa prąd elektryczny, jony złota z anody migrują w kierunku katody i osadzają się jako czyste złoto, pozostawiając pozostałe zanieczyszczenia na anodzie. Poprzez te etapy rafinacji złoto może osiągnąć poziom czystości do 99.99%, spełniając standardy dla różnych zastosowań przemysłowych, jubilerskich i inwestycyjnych.

IV. Zastosowania dotyczące bezpieczeństwa i ochrony środowiska

A. Bezpieczeństwo pracowników

Biorąc pod uwagę ekstremalną toksyczność cyjanku sodu, zapewnienie bezpieczeństwa pracowników ma pierwszorzędne znaczenie. Pracownicy zaangażowani w proces wydobywania złota przy użyciu cyjanku sodu muszą przejść kompleksowe szkolenie w zakresie bezpieczeństwa. Muszą być dobrze zorientowani w obchodzeniu się z tą substancją chemiczną, rozumieć jej potencjalne zagrożenia i znać prawidłowe procedury awaryjne. Środki ochrony osobistej (PPE) nie podlegają negocjacjom. Pracownicy powinni nosić nieprzepuszczalne rękawice, aby zapobiec kontaktowi ze skórą, okulary ochronne, aby chronić oczy, oraz respiratory, aby uniknąć wdychania potencjalnie uwolnionego gazu cyjankowego. Ponadto muszą być wdrożone ścisłe protokoły bezpieczeństwa. Na przykład obszary robocze powinny być dobrze wentylowane, aby zminimalizować stężenie cyjanku w powietrzu. Pracownikom powinno się również zakazać jedzenia, picia lub palenia w miejscach, w których występuje cyjanek sodu, aby zapobiec przypadkowemu połknięciu. Regularne badania lekarskie powinny być obowiązkowe w celu monitorowania stanu zdrowia pracowników, zwłaszcza tych, którzy bezpośrednio mają do czynienia z substancją chemiczną, w celu wykrycia wszelkich wczesnych oznak narażenia na cyjanek.

B. Wpływ na środowisko

Stosowanie cyjanku sodu w górnictwie złota również budzi poważne obawy dotyczące środowiska. Po procesie wydobywania złota, pozostałe materiały odpadowe, znane jako Odpady cyjankowe, zawierają resztkowy cyjanek. Jeśli nie są odpowiednio zarządzane, te odpady mogą stanowić poważne zagrożenie dla środowiska. Cyjanek może przedostać się do gleby i wód gruntowych, zanieczyszczając źródła wody i szkodząc życiu wodnemu. W wodach powierzchniowych nawet niewielkie ilości cyjanku mogą zaburzyć równowagę ekologiczną, co prowadzi do wymierania ryb i innych negatywnych skutków dla bioróżnorodności. Aby złagodzić te zagrożenia dla środowiska, firmy górnicze muszą wdrożyć solidne strategie zarządzania środowiskiem. Jednym ze sposobów jest oczyszczanie odpadów cyjankowych w celu zmniejszenia zawartości cyjanku do bezpiecznego poziomu. Może to obejmować procesy chemicznego oczyszczania, takie jak metody utleniania lub wytrącania, w celu przekształcenia toksycznego cyjanku w mniej szkodliwe związki. Innym ważnym środkiem jest właściwa utylizacja i zabezpieczenie oczyszczonych odpadów. Zabezpieczenie składowisk odpadów lub stawów odpadowych odpowiednimi wyściółkami może zapobiec wyciekaniu wszelkich pozostałych zanieczyszczeń do środowiska. Ponadto ciągłe monitorowanie otaczającego środowiska, w tym jakości wody i warunków glebowych, jest niezbędne do wczesnego wykrywania wszelkich potencjalnych szkód środowiskowych i szybkiego podejmowania działań naprawczych.

V. Wniosek

Cyjanek sodu jest niewątpliwie kluczowym związkiem chemicznym w nowoczesnym górnictwie złota, umożliwiającym wydobywanie złota z rud o niskiej zawartości złota. Jest kamieniem węgielnym wydobycia złota Przemysł wydobywczy od dziesięcioleci, ułatwiając produkcję złota, które napędza różne gałęzie przemysłu, od jubilerstwa po zastosowania high-tech. Jednak jego wykorzystanie wymaga najwyższej uwagi w zakresie bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Firmy górnicze muszą inwestować w najnowocześniejszy sprzęt bezpieczeństwa, zapewniać kompleksowe szkolenia pracownikom i wdrażać ścisłe protokoły bezpieczeństwa w celu ochrony życia. Jednocześnie mają moralny i prawny obowiązek zarządzania wpływem na środowisko, odpowiedzialnego traktowania odpadów cyjankowych i monitorowania ekosystemu w celu zapobiegania długoterminowym szkodom. W miarę postępu technologii badania nad bezpieczniejszymi i bardziej przyjaznymi dla środowiska alternatywami dla cyjanku sodu powinny być kontynuowane. Tylko poprzez osiągnięcie równowagi między wydajnym wydobyciem złota, bezpieczeństwem pracowników i ochroną środowiska przemysł wydobywczy złota może w przyszłości rozwijać się w sposób zrównoważony.