Ekstrakcja złota metodą cyjanizacji: dogłębne spojrzenie na proces cyjanizacji w mieszaniu

W dziedzinie wydobycia złota cyjanizacja zajmuje czołowe miejsce od ponad wieku. Od momentu powstania w 1887 r. do wydobycia rud złota i srebra, metoda ta stale ewoluowała, pozostając jedną z najczęściej stosowanych technik ze względu na wysoki wskaźnik odzysku, możliwość dostosowania do różnych typów rud i wykonalność w lokalnej produkcji.

1. Zrozumienie cyjanizacji w ekstrakcji złota

Cyjanizacja to proces chemiczny wykorzystujący zdolność jonów cyjankowych do tworzenia rozpuszczalnych kompleksów ze złotem. W obecności tlenu i wody jony cyjankowe reagują z atomami złota. W wyniku tej reakcji powstaje rozpuszczalny związek, w którym złoto łączy się z jonami cyjankowymi, umożliwiając rozpuszczenie złota w roztworze. Chociaż proces ten jest wysoce skuteczny w ekstrakcji złota, wiąże się on również z poważnymi problemami środowiskowymi i bezpieczeństwem, ponieważ cyjanek jest substancją toksyczną.

2. Rodzaje metod cyjankowania

Metody cyjanizacji można ogólnie podzielić na dwie główne kategorie: cyjanizację agitacyjną i cyjanizację perkolacyjną.

• Cyjanizacja mieszana : Ta metoda jest stosowana głównie do oczyszczania koncentratów złota z flotacji lub w przypadku cyjanizacji szlamowej. Polega ona na energicznym mieszaniu pulpy rudy z roztworem cyjanku. Zapewnia to maksymalny kontakt cząstek zawierających złoto w rudzie z jonami cyjanku, ułatwiając ekstrakcję złota.

• Cyjanizacja perkolacyjna : Cyjanizacja perkolacyjna, odpowiednia do rud złota o niskiej zawartości złota, polega na przepuszczaniu roztworu cyjanku przez złoże rudy. Metoda ta zużywa mniej energii w porównaniu z cyjanizacją mieszającą. Jej zastosowanie jest jednak ograniczone do rud o dobrej przepuszczalności, umożliwiającej swobodny przepływ roztworu cyjanku.

3. Proces ekstrakcji złota metodą cyjanowania i mieszania

Proces ekstrakcji złota metodą cyjanizacji obejmuje dwa główne podprocesy: proces cyjanizacji z zastąpieniem cynku oraz proces cyjanizacji z niefiltrowaną zawiesiną węgla .

3.1 Cyjanowanie - Proces zastępowania cynku (metody CCD i CCF)

• Przygotowanie surowca do ługowania : Pierwszy etap polega na przygotowaniu rudy do procesu ługowania. Często obejmuje to kruszenie rudy na mniejsze kawałki, a następnie mielenie jej do uzyskania drobnej konsystencji. W niektórych przypadkach przeprowadza się również wstępną obróbkę, aby ułatwić dostęp do cząstek złota w rudzie. Celem jest uzyskanie pulpy o optymalnej wielkości cząstek, co sprzyja lepszej interakcji między rudą a roztworem cyjanku.

• Ługowanie cyjankowe z mieszaniem : Przygotowana pulpa rudowa jest następnie przenoszona do zbiorników mieszających, gdzie dodawany jest roztwór cyjanku. Zbiorniki te są wyposażone w mieszadła, które utrzymują dokładne wymieszanie pulpy z roztworem cyjanku. Do zbiorników wprowadzany jest tlen, poprzez napowietrzanie lub dodawanie środków utleniających. Tlen ten wspomaga reakcję chemiczną, która rozpuszcza złoto w roztworze cyjanku.

• Mycie przeciwprądowe w celu rozdzielenia fazy stałej od ciekłej : Po procesie ługowania, powstała zawiesina składa się z pozostałości stałych oraz fazy ciekłej, zwanej roztworem ciążowym, która zawiera rozpuszczone złoto. Aby oddzielić te dwa składniki, stosuje się szereg zagęszczaczy lub filtrów w układzie mycia przeciwprądowego. Metody takie jak ciągła dekantacja przeciwprądowa (CCD) lub ciągła filtracja przeciwprądowa (CCF) służą do odzyskiwania jak największej ilości roztworu zawierającego złoto, przy jednoczesnym minimalizowaniu strat złota wraz z pozostałościami stałymi.

• Oczyszczanie cieczy ługującej i odtlenianie : Roztwór macierzysty uzyskany w wyniku rozdziału fazy stałej od cieczy może zawierać zanieczyszczenia i rozpuszczony tlen. Procedury oczyszczania są wdrażane w celu usunięcia zawiesin i innych zanieczyszczeń, które mogłyby zakłócić późniejszy proces odzyskiwania złota. Odtlenianie jest równie ważne, ponieważ tlen może powodować ponowne utlenianie związku cyjanku złota, zmniejszając skuteczność następującego po tym procesu zastępowania cynku.

• Wymiana i trawienie proszku cynkowego (jedwabiu) : Do oczyszczonego i odtlenionego roztworu macierzystego dodaje się proszek cynkowy lub jedwab cynkowy. Cynk jest bardziej reaktywny niż złoto, dlatego wypiera złoto ze związku utworzonego podczas procesu ługowania. W rezultacie powstaje stały osad zawierający złoto i cynk, powszechnie nazywany szlamem złotym. Po reakcji wymiany, szlam złoty jest zazwyczaj poddawany działaniu roztworu kwasu w celu usunięcia nadmiaru cynku i innych zanieczyszczeń.

• Wytapianie sztabek : Ostatnim etapem procesu cyjanizacji i zastąpienia cynkiem jest wytopienie złotego szlamu w celu uzyskania czystych sztabek złota. Złoty szlam jest topiony w wysokich temperaturach w piecu, a następnie poprzez szereg etapów rafinacji usuwane są pozostałe zanieczyszczenia, uzyskując sztabki złota o wysokiej czystości.

3.2 Niefiltrowany proces cyjankowania węglowego (metody CIP i CIL)

• Przygotowanie materiału do ługowania : Podobnie jak w procesie cyjanizacji i zastąpienia cynku, pierwszym zadaniem jest przygotowanie rudy do ługowania. Wymaga to rozdrobnienia rudy do odpowiedniej wielkości cząstek poprzez kruszenie i mielenie.

• Ługowanie mieszające i przeciwprądowa adsorpcja węgla : W metodzie Carbon-in-Pulp (CIP) proces ługowania cyjankiem odbywa się najpierw w serii zbiorników mieszających. Po rozpuszczeniu złota w roztworze do pulpy dodaje się węgiel aktywny . Węgiel aktywny wykazuje silne powinowactwo do związku cyjanku złota i adsorbuje rozpuszczone złoto na swojej powierzchni. W metodzie Carbon-in-Leach (CIL) węgiel aktywny jest dodawany do zbiornika ługującego jednocześnie z roztworem cyjanku, dzięki czemu procesy ługowania i adsorpcji zachodzą jednocześnie. Zarówno w CIP, jak i CIL utrzymywany jest przeciwprądowy przepływ węgla i pulpy, aby zmaksymalizować ilość złota zaadsorbowanego przez węgiel.

• Desorpcja węgla zawierającego złoto : Po procesie adsorpcji, węgiel zawierający złoto musi zostać oddzielony od masy celulozowej. Następnie złoto jest usuwane z węgla za pomocą gorącego roztworu wodorotlenku cyjanku. Roztwór ten rozrywa wiązanie między związkiem cyjanku złota a węglem, uwalniając złoto z powrotem do roztworu.

• Elektroliza elektrolityczna : Roztwór bogaty w złoto uzyskany w procesie desorpcji poddawany jest elektrolizie. Podczas tego procesu przez roztwór przepuszcza się prąd elektryczny. Powoduje to redukcję jonów złota w roztworze i osadzanie ich na katodzie, tworząc stały osad złota, który można poddać dalszej rafinacji.

• Wytapianie sztabek : Złoto uzyskane metodą elektrolizy jest stosunkowo czyste, ale może zawierać pewne zanieczyszczenia. Wytapianie ma na celu dalsze oczyszczenie złota i odlanie go w sztabki o pożądanej czystości.

• Regeneracja węgla : Zużyty węgiel, po desorbcji złota, można zregenerować i ponownie wykorzystać. Polega to na poddaniu węgla obróbce w wysokiej temperaturze w celu usunięcia wszelkich zaadsorbowanych zanieczyszczeń i przywrócenia jego zdolności do adsorpcji złota.

4. Porównanie procesów CIP i CIL

• Czas trwania procesu : Generalnie proces CIP trwa dłużej niż CIL. Wynika to z faktu, że w CIP ługowanie i adsorpcja to oddzielne operacje. W CIL, ponieważ ługowanie i adsorpcja zachodzą jednocześnie, cały proces można ukończyć w krótszym czasie. Jednak proces CIL wymaga bardziej złożonej kontroli, ponieważ oba procesy zachodzą równolegle.

• Zarządzanie węglem i szlamem : W procesie CIL w obiegu znajduje się większa objętość węgla, a jego stężenie w szlamie jest niższe niż w procesie CIP. W rezultacie objętość szlamu, którą należy przetransportować w celu przeniesienia węgla w procesie CIL, jest zazwyczaj kilkakrotnie większa niż w procesie CIP (około czterokrotnie). Ma to wpływ na wielkość urządzeń i zużycie energii.

• Zaleganie metalu i zawartość złota w roztworze : W procesie CIP w układzie pozostaje znaczna ilość metalu (zaleganie metalu), który jest dość równomiernie rozłożony między węglem aktywnym a roztworem. W procesie CIL większość metalu jest adsorbowana na węglu aktywnym. Ponadto stężenie złota w roztworze w procesie CIL jest wyższe niż w procesie CIP. Dzieje się tak, ponieważ w procesie CIL, podczas ługowania złota, jest ono również stale adsorbowane, co uzupełnia rozpuszczone złoto w roztworze. Z kolei w procesie CIP jest to jednoetapowy proces adsorpcji z ograniczonym uzupełnianiem rozpuszczonego złota.

5. Względy ochrony środowiska i bezpieczeństwa

Pomimo swojej skuteczności, cyjanizacja, zwłaszcza cyjanizacja mieszania, stwarza znaczne zagrożenia dla środowiska i bezpieczeństwa. Cyjanek jest wysoce toksyczny, a każdy wyciek lub niewłaściwe obchodzenie się z nim może prowadzić do poważnego zanieczyszczenia środowiska i stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi. Aby sprostać tym zagrożeniom, operacje wydobywcze złota przestrzegają ścisłych protokołów bezpieczeństwa. Obejmują one prawidłowe przechowywanie i obchodzenie się z cyjankiem, instalację systemów zabezpieczających w celu zapobiegania wyciekom oraz oczyszczanie ścieków zawierających cyjanek. Ponadto trwające badania mają na celu opracowanie alternatywnych, mniej toksycznych środków wymywających, które zastąpią cyjanek w procesie wydobywania złota.

6. Wniosek

Cyjanizacja mieszana odgrywa kluczową rolę w nowoczesnym przemyśle wydobywczym złota, umożliwiając wydobycie złota z różnych rodzajów rud o wysokiej wydajności. Dwa główne podprocesy, cyjanizacja - zastąpienie cynku i niefiltrowana zawiesina węgla z cyjanizacji, mają swoje zalety i są wybierane na podstawie takich czynników, jak właściwości rudy, skala działania i opłacalność ekonomiczna. Jednak branża musi nadal stawiać czoła wyzwaniom środowiskowym i bezpieczeństwu związanym ze stosowaniem cyjanku, aby zapewnić zrównoważoną przyszłość wydobycia złota.