Procesul de leșiere a cianurilor în minerit de aur: Procesul complet de la dizolvare la recuperare

Introducere

Extragerea aurului din minereurile sale a fost un subiect de mare interes de secole. Dintre diferitele metode disponibile, Leşierea cu cianuri a apărut ca una dintre cele mai utilizate tehnici în reclamă Exploatarea aurului industrie. Acest proces permite dizolvarea eficientă a aurului din materialele gazdă, făcând posibilă recuperarea metalului prețios într-o formă mai concentrată. Acest articol va aprofunda în procesul complet de leșiere a cianurii în exploatarea aurului, de la dizolvarea inițială a aurului în soluții de cianură până la recuperarea finală a metalului.

Dizolvarea aurului în soluții de cianură

Reacții chimice implicate

Dizolvarea aurului în soluții de cianură se bazează pe o serie complexă de reacții chimice. Reacția globală poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

În această reacție, aurul (Au) reacționează cu Cianura de sodiu (NaCN) în prezența oxigenului (O₂) și a apei (H₂O) pentru a forma dicianoaurat de sodiu (Na[Au(CN)₂]) și hidroxid de sodiu (NaOH). Rolul oxigenului în această reacție este crucial, deoarece acționează ca un agent oxidant, facilitând dizolvarea aurului.

Condiții pentru dizolvarea optimă

Pentru dizolvarea eficientă a aurului, mai multe condiții trebuie controlate cu atenție. Concentrația de cianură în soluție este un factor critic. În mod obișnuit, în procesul de leșiere este utilizată o concentrație de 0.05 - 0.1% NaCN. O concentrație mai mare poate duce la un consum crescut de cianură fără o creștere proporțională a dizolvării aurului, în timp ce o concentrație mai mică poate duce la leșiere lentă și incompletă.

pH-ul soluției joacă, de asemenea, un rol semnificativ. Procesul de leșiere este cel mai eficient într-un mediu ușor alcalin, cu un interval de pH de 9.5 - 11. La acest pH, ionii de cianură sunt prezenți în forma lor nedisociată (HCN), care este mai reactiv față de aur. Ajustarea pH-ului se realizează de obicei prin adăugarea de var (CaO) la soluția de leșiere.

Temperatura este un alt parametru important. Deși reacția poate avea loc la temperaturi ambientale, o temperatură ușor ridicată de aproximativ 25 - 35°C poate crește viteza de dizolvare a aurului. Cu toate acestea, creșterea prea mare a temperaturii poate duce la descompunerea cianurii, reducând eficacitatea acesteia.

Pretratarea minereurilor

Zdrobire și măcinare

Înainte ca procesul de leșiere cu cianură să poată începe, minereurile purtătoare de aur trebuie să fie pre-tratate. Primul pas în acest pre-tratament este de obicei Zdrobitor și Măcinare. Minereurile sunt zdrobite pentru a-și reduce dimensiunea și apoi măcinate în particule fine. Acest lucru mărește suprafața minereului, permițând un contact mai eficient între particulele de aur și soluția de cianură în timpul procesului de leșiere.

Gradul de măcinare este atent controlat. Măcinarea excesivă poate duce la formarea de slimuri fine, care pot cauza probleme în timpul etapelor ulterioare de separare solid-lichid. Pe de altă parte, sub-măcinarea poate duce la o expunere insuficientă a particulelor de aur, ceea ce duce la leșiere incompletă.

Prăjire și bio-oxidare

În unele cazuri, minereurile de aur pot conține minerale refractare care împiedică dizolvarea directă a aurului prin cianură. Pentru astfel de minereuri, pot fi necesare metode suplimentare de pretratare, cum ar fi prăjirea sau bio-oxidarea.

Prăjirea implică încălzirea minereului în prezența aerului pentru a oxida mineralele refractare, cum ar fi sulfurile. Acest proces de oxidare descompune mineralele, eliberând particulele de aur și făcându-le mai accesibile soluției de cianură.

Bio-oxidarea, pe de altă parte, folosește microorganisme pentru a oxida mineralele refractare. Aceasta este o alternativă mai ecologică la prăjire, deoarece funcționează la temperaturi mai scăzute și produce mai puține emisii nocive. Microorganismele, de obicei bacterii sau ciuperci, sunt selectate pe baza capacității lor de a oxida mineralele refractare specifice prezente în minereu.

Procesul de leșiere

Leşierea rezervorului agitat

Leșierea cu agitare a rezervorului este una dintre cele mai comune metode utilizate pentru leșierea cu cianură. În acest proces, minereul pretratat este amestecat cu soluția de cianură în rezervoare mari agitate. Rezervoarele sunt echipate cu agitatoare care asigură amestecarea minuțioasă a minereului și a soluției, favorizând contactul dintre particulele de aur și ionii de cianură.

Timpul de levigare poate varia în funcție de natura minereului și de condițiile de exploatare. În general, procesul de leșiere poate dura de la câteva ore la câteva zile. În acest timp, probele de levigat sunt prelevate periodic și analizate pentru a monitoriza progresul dizolvării aurului.

Lixiviare în grămada

Leșierea în grămada este o altă metodă utilizată pe scară largă, în special pentru minereurile de aur de calitate scăzută. În acest proces, minereul zdrobit este stivuit în grămezi mari pe o căptușeală impermeabilă. Soluția de cianură este apoi pulverizată pe partea de sus a mormanei și lăsată să se filtreze prin minereu. Pe măsură ce soluția trece prin grămadă, ea dizolvă particulele de aur, iar soluția gravidă rezultată este colectată în partea de jos a mormanei.

Lixiviarea în grămada este o metodă mai rentabilă în comparație cu Leşierea rezervorului agitat deoarece necesită mai puține investiții de capital în echipamente. Cu toate acestea, este un proces mai lent și este mai potrivit pentru minereurile cu conținut relativ scăzut de aur.

Separarea solid-lichid

Filtrare

După ce procesul de leșiere este complet, următorul pas este separarea reziduului solid (deșeuri) de soluția gravidă, care conține aurul dizolvat. Filtrarea este una dintre cele mai frecvent utilizate metode de separare solid-lichid. În acest proces, suspensia (amestec de solid și lichid) este trecută printr-un mediu de filtrare, cum ar fi o pânză filtrantă sau o presă de filtru. Particulele solide sunt reținute pe mediul de filtrare, în timp ce lichidul (soluția gravidă) trece și este colectat.

Alegerea mediului de filtrare depinde de natura particulelor solide și de condițiile de funcționare. De exemplu, în cazurile în care particulele solide sunt foarte fine, poate fi necesară o pânză filtrantă cu ochiuri mai fine.

Decantare

Decantarea este o altă metodă care poate fi utilizată pentru separarea solid-lichid, în special atunci când particulele solide sunt relativ mari și se depun ușor. În acest proces, suspensia este lăsată să stea într-un rezervor de decantare pentru o perioadă de timp. Particulele solide se depun pe fundul rezervorului din cauza gravitației, iar lichidul supernatant limpede (soluția gravidă) este apoi decantat cu grijă.

Decantarea este o metodă mai simplă și mai puțin consumatoare de energie în comparație cu filtrarea. Cu toate acestea, poate să nu fie la fel de eficient în separarea particulelor solide foarte fine.

Recuperarea aurului din soluția gravidă

Adsorbția cărbunelui activat

Una dintre cele mai comune metode de recuperare a aurului din soluția gravidă este Adsorbție de cărbune activ. În acest proces, se adaugă cărbune activ la soluția gravidă. Complexul aur - cianuri are o afinitate puternică pentru suprafața cărbunelui activat și, ca urmare, aurul este adsorbit pe particulele de carbon.

Particulele de carbon sunt apoi separate din soluție, de obicei prin cernere sau filtrare. Carbonul încărcat cu aur este apoi procesat în continuare pentru a desorbi aurul. Acest lucru se face de obicei prin supunerea carbonului la un tratament cu abur la temperatură înaltă sau prin utilizarea unui agent de desorbție chimică.

Precipitații de zinc

Precipitarea zincului, cunoscută și sub numele de procesul Merrill - Crowe, este o altă metodă de recuperare a aurului. În acest proces, praf de zinc este adăugat la soluția gravidă. Zincul este mai electropozitiv decât aurul și, prin urmare, înlocuiește aurul din complexul aur - cianura. Reacția poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]

Aurul precipitat, împreună cu orice zinc nereacționat, formează un nămol solid. Acest nămol este apoi separat din soluție, iar aurul este ulterior rafinat pentru a obține un produs pur.

Rafinarea aurului

Topirea

Odată ce aurul a fost recuperat din soluția gravidă, de obicei trebuie să fie rafinat pentru a elimina orice impurități rămase. Topirea este una dintre cele mai comune metode de rafinare a aurului. În acest proces, materialul care conține aur este încălzit la o temperatură ridicată în prezența unui flux, cum ar fi boraxul. Fluxul ajută la scăderea punctului de topire al aurului și, de asemenea, reacționează cu impuritățile, formând o zgură care poate fi separată de aurul topit.

Aurul topit este apoi turnat în forme pentru a forma lingouri. Aceste lingouri pot fi prelucrate în continuare sau vândute ca produs semi-finit.

Rafinare electrolitică

Rafinarea electrolitică este o metodă mai avansată de rafinare a aurului. În acest proces, anodul care conține aur este plasat într-o celulă electrolitică împreună cu un catod de aur pur. Electrolitul este de obicei o soluție de clorură de aur sau alte săruri de aur. Când un curent electric trece prin celulă, aurul din anod se dizolvă în electrolit și apoi se depune pe catod.

Impuritățile care sunt mai electropozitive decât aurul se dizolvă în electrolit, dar nu se depun pe catod, în timp ce impuritățile care sunt mai puțin electropozitive decât aurul rămân sub formă de nămol în partea de jos a celulei. Acest lucru are ca rezultat un produs de aur de foarte mare puritate.

Considerații de mediu

Managementul Cianurii

Cianura este o substanță foarte toxică, iar gestionarea adecvată a cianurii în procesul de extracție a aurului este de cea mai mare importanță. Utilizarea cianurii în exploatarea aurului este strict reglementată în multe țări pentru a minimiza impactul acesteia asupra mediului și sănătății umane.

Unul dintre aspectele cheie ale managementului cianurii este prevenirea scurgerilor de cianură. Operațiunile miniere trebuie să aibă sisteme de izolare adecvate pentru a preveni scurgerea soluțiilor care conțin cianură în mediu. În plus, tratarea apelor uzate care conțin cianuri este de asemenea crucială. Există mai multe metode disponibile pentru tratarea apelor uzate care conțin cianură, cum ar fi oxidarea chimică, tratarea biologică și schimbul de ioni.

Eliminarea sterilului

Reziduul solid ( steril) produs după procesul de recuperare a aurului trebuie, de asemenea, să fie eliminat în mod corespunzător. Iazul de decantare poate conține urme de cianură și alte metale grele, care pot reprezenta o amenințare pentru mediu dacă nu sunt gestionate corect.

O metodă obișnuită pentru eliminarea sterilului este depozitarea acestora în baraje de steril. Aceste baraje sunt concepute pentru a reține sterilul și a preveni eliberarea de contaminanți în mediu. În unele cazuri, sterilul poate fi, de asemenea, reprocesat pentru a recupera orice minerale valoroase rămase sau pentru a reduce impactul asupra mediului.

Concluzie

Procesul de leșiere a cianurii în mineritul aurului este un proces complex și în mai multe etape care implică dizolvarea aurului în soluții de cianură, pretratarea minereurilor, leșierea, separarea solid - lichid, recuperarea aurului, rafinarea și managementul mediului. Fiecare pas din acest proces este atent controlat pentru a asigura extracția și recuperarea eficientă a aurului, minimizând în același timp impactul asupra mediului. În ciuda provocărilor asociate cu utilizarea cianurii, procedeul rămâne o metodă importantă și utilizată pe scară largă în industria extractivă comercială a aurului datorită eficienței sale ridicate și costului relativ scăzut. Cu toate acestea, se desfășoară cercetări și dezvoltare continue pentru a dezvolta metode alternative care sunt mai ecologice și mai durabile.