Efekty aktywacji i pasywacji soli ołowiu w procesie cyjankowania złota

Wprowadzenie

Cyjanizacja złota to powszechnie stosowany proces w przemyśle wydobywczym, służący do ekstrakcji złota z rud. Dodatek niektórych substancji chemicznych może znacząco wpłynąć na wydajność tego procesu. Wśród tych dodatków, sole ołowiu wykazują złożony wpływ, zarówno aktywujący, jak i dezaktywujący, na reakcję cyjanizacji złota . Zrozumienie tych efektów jest kluczowe dla optymalizacji procesów ekstrakcji złota , redukcji kosztów i minimalizacji wpływu na środowisko.

Podstawy procesu cyjanizacji złota

Cyjanizacja złota, znana również jako proces MacArthura-Forresta, polega na reakcji złota z jonami cyjanku w obecności tlenu. Ta reakcja chemiczna umożliwia rozpuszczenie złota z matrycy rudy do roztworu, umożliwiając jego późniejszy odzysk. Jednak obecność różnych zanieczyszczeń w rudzie oraz warunki reakcji mogą wpływać na szybkość i stopień rozpuszczenia złota.

Efekty aktywacji soli ołowiu

Mechanizm aktywacji

Rola katalityczna w reakcjach elektrochemicznych

Sole ołowiu mogą działać jako katalizatory w procesie cyjankowania złota. W obszarze niskiego nadpotencjału (– 0.35 V w porównaniu z Ag/AgCl) wykazano, że dodanie soli ołowiu przyspiesza proces wypłukiwania złota w roztworach cyjanku. Eksperymenty z cykliczną woltamperometrią (CV) wskazują, że ołów uczestniczy w reakcjach elektrochemicznych zachodzących na powierzchni złota. W warunkach cyjankowania złoto tworzy stopy z ołowiem. Stopy te tworzą maleńkie ogniwa elektrochemiczne na powierzchni złota, gdzie jednocześnie zachodzą reakcje utleniania i redukcji. Reakcja utleniania na styku stopu złota sprzyja rozkładowi złota, podczas gdy reakcja redukcji obejmuje tlen lub inne substancje utleniające w roztworze. To działanie elektrochemiczne znacznie przyspiesza ogólną szybkość rozpuszczania złota.

Hamowanie reakcji zanieczyszczeń

W rudach zawierających miedź i inne zanieczyszczenia sole ołowiu odgrywają korzystną rolę. Minerały miedzi w rudzie mogą zużywać cyjanek i tlen, konkurując z reakcją cyjanizacji złota. Sole ołowiu wchodzą w interakcje z jonami miedzi lub minerałami zawierającymi miedź, tworząc nierozpuszczalne związki, które zapobiegają rozpuszczaniu się minerałów miedzi. Zmniejsza to ilość cyjanku zużywanego przez miedź, pozostawiając więcej cyjanku dostępnego dla reakcji cyjanizacji złota, a tym samym zwiększając szybkość wypłukiwania złota. W rudach zawierających dużo miedzi i złota zaobserwowano, że dodawanie soli ołowiu zmniejsza ilość miedzi rozpuszczonej w roztworze cyjanku, utrzymując korzystny stosunek do rozpuszczania złota.

Dowody eksperymentalne na aktywację

Zarówno badania laboratoryjne, jak i przemysłowe potwierdziły efekt aktywacji soli ołowiu. W jednym z badań rudy złotonośnej z 0.25% galeny, dodanie soli ołowiu znacząco poprawiło szybkość wypłukiwania złota. Praktyki przemysłowe również potwierdzają te wyniki. W niektórych kopalniach złota, podczas przetwarzania określonych rodzajów rud, dodanie odpowiedniej ilości soli ołowiu zmniejszyło zużycie cyjanku sodu z ponad 12 kg/t do zaledwie 5 kg/t i zwiększyło wskaźnik odzysku złota do ponad 98%.

Efekty dezaktywacji soli ołowiu

Warunki dezaktywacji

Obecność krzemianów i niektórych minerałów ołowionośnych

W pewnych okolicznościach, zwłaszcza w obecności krzemianów i określonych minerałów zawierających ołów, dodanie ołowiu może spowolnić utlenianie złota. Przy potencjale – 0.35 V (w porównaniu z Ag/AgCl) szybkość rozpuszczania się złota spada. Dokładny powód jest złożony, ale może obejmować tworzenie się warstw powierzchniowych lub interakcję substancji ołowiowych z powierzchnią złota, co blokuje jony cyjanku i tlen przed dotarciem do złota. Na przykład niektóre minerały zawierające ołów reagują z roztworem cyjanku, tworząc związki pokrywające powierzchnię złota, utrudniając normalny przebieg reakcji cyjanizacji.

Wysoka - Rudy siarki

W rudach o wysokiej zawartości siarki dodawanie ołowiu może nie być korzystne, a nawet może prowadzić do dezaktywacji. Gdy zawartość siarki w rudzie jest wysoka, minerały siarczkowe są utleniane do siarki pierwiastkowej podczas procesu cyjankowania. Ta siarka pierwiastkowa tworzy warstwę na powierzchni złota, która zapobiega jej reakcji z roztworem cyjanku i tlenu. Ołów może promować utlenianie minerałów siarczkowych do siarki, dodatkowo hamując reakcję cyjankowania złota i powodując znaczny spadek szybkości rozpuszczania złota.

Analityczne dowody dezaktywacji

Analiza rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS) dostarcza dowodów na efekty dezaktywacji. W próbkach z procesów cyjanizacji rudy o wysokiej zawartości siarki z dodatkiem ołowiu widma XPS wykazują obecność substancji zawierających siarkę na powierzchni złota, co wskazuje na tworzenie się pasywującej warstwy siarki. Testy elektrochemiczne potwierdzają również, że szybkość utleniania złota zmniejsza się w obecności minerałów krzemianowych i ołowionośnych.

Czynniki wpływające na równowagę między aktywacją i dezaktywacją

Koncentracja soli ołowiu

Ilość soli ołowiu dodanych do systemu cyjanizacji jest kluczowa. Przy niskich stężeniach sole ołowiu zwykle mają działanie aktywujące, promując rozpuszczanie złota. Jednak jeśli stężenie jest zbyt wysokie, może to prowadzić do tworzenia się nadmiernych produktów reakcji, które powodują dezaktywację. Na przykład, zbyt wysokie stężenie jonów ołowiu może spowodować wytrącanie się kompleksów ołowiu i cyjanku, które pokrywają powierzchnię złota i zatrzymują reakcję cyjanizacji.

Skład rudy

Skład rudy, w tym rodzaje i ilości minerałów siarczkowych, krzemianów i innych zanieczyszczeń, decyduje o tym, czy sole ołowiu działają jako aktywatory czy dezaktywatory. Rudy o wysokiej zawartości niektórych minerałów siarczkowych, takich jak piryt w rudach o wysokiej zawartości siarki, są bardziej narażone na dezaktywację po dodaniu ołowiu. Z kolei rudy o znacznej zawartości minerałów miedzi mogą skorzystać z efektu aktywacji soli ołowiu.

Warunki reakcji

Warunki reakcji, takie jak temperatura, pH i stężenie tlenu i cyjanku w roztworze, również wpływają na efekty aktywacji i dezaktywacji soli ołowiu. Wyższa temperatura może przyspieszyć zarówno korzystne, jak i szkodliwe reakcje związane z ołowiem. pH roztworu wpływa na to, jak istnieją jony ołowiu i innych metali, wpływając na ich interakcje ze złotem i innymi minerałami. Odpowiednie stężenie tlenu jest niezbędne, aby reakcja cyjanizacji złota przebiegała normalnie, a sole ołowiu mogą oddziaływać z tlenem na różne sposoby w zależności od warunków, wzmacniając lub hamując reakcję.

Wniosek

Sole ołowiu mają zarówno efekt aktywacji, jak i dezaktywacji w procesie cyjanizacji złota. Efekty aktywacji, takie jak katalizowanie reakcji elektrochemicznych i redukcja zakłóceń zanieczyszczeń, mogą znacznie poprawić wydajność ekstrakcji złota. Jednak w pewnych warunkach, takich jak obecność krzemianu, określonych minerałów zawierających ołów lub rud o wysokiej zawartości siarki, sole ołowiu mogą powodować dezaktywację poprzez spowolnienie utleniania złota lub tworzenie blokujących warstw na powierzchni złota. Zrozumienie czynników wpływających na te efekty, w tym stężenia soli ołowiu, składu rudy i warunków reakcji, jest niezbędne do skutecznego stosowania soli ołowiu w cyjanizacji złota. Poprzez staranną kontrolę tych czynników przemysł wydobywczy może zoptymalizować ekstrakcję złota, zmniejszyć zużycie odczynników, zwiększyć rentowność i zminimalizować wpływ na środowisko. Przyszłe badania mogą skupić się na tworzeniu dokładniejszych modeli do przewidywania zachowania soli ołowiu w różnych sytuacjach przetwarzania rudy i znajdowaniu nowych sposobów przeciwdziałania efektom dezaktywacji.