Reactivi pentru a inhiba leșierea cuprului în cianurarea minereului de aur purtător de cupru

Introducere

Cianurarea este o metodă utilizată pe scară largă și eficientă pentru extracția aurului din minereurile aurifere, în special în cazul minereurilor aurifere purtătoare de cupru. Se bazează pe capacitatea de ion de cianurăs să formeze complexe stabile cu aurul, permițând dizolvarea aurului din matricea minereului. Reacția chimică fundamentală în procesul de cianurare a aurului este 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Acest proces a fost piatra de temelie a industriei miniere de aur de peste un secol datorită eficienței sale relativ ridicate și tehnologiei bine înțelese.

Cu toate acestea, atunci când aveți de-a face cu minereuri de aur purtătoare de cupru, prezența mineral de cuprus pune provocări semnificative. Mineralele comune de cupru asociate cu aurul, cum ar fi calcopirita (CuFeS_2), calcocitul (Cu_2S), malachitul (Cu_2(OH)_2CO_3) și azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), sunt destul de reactive în soluțiile de cianură. De exemplu, într-un mediu care conține cianuri, calcocitul poate reacționa după cum urmează: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Aceste reacții duc la consumarea unei cantități mari de cianuri. Consumul excesiv de cianura nu numai ca creste costul de productie, dar are si implicatii asupra mediului datorita toxicitatii cianurii.

Mai mult, dizolvarea cuprului poate interfera cu procesele ulterioare de recuperarea aurului. Nivelurile ridicate de cupru în soluția de cianură pot reduce eficiența formării complexului aur - cianură, scăzând astfel aurul rata de leşiere. Acest lucru se datorează faptului că cuprul concurează cu aurul pentru ionii de cianură și oxigenul din soluție, perturbând echilibrul chimic necesar pentru dizolvarea eficientă a aurului. În unele cazuri, prezența cuprului poate cauza probleme și în procesele din aval, cum ar fi zincul - cimentarea sau carbonul în celuloză (CIP) pentru recuperarea aurului, ceea ce duce la rate mai scăzute de recuperare a aurului și la o calitate slabă a produsului.

Prin urmare, găsirea de reactivi eficienți pentru a inhiba scurgerea cuprului în timpul cianurarii minereurilor de aur purtătoare de cupru este de mare importanță. Astfel de reactivi pot ajuta la optimizarea procesului de cianurare, reducerea consumul de cianurăși să îmbunătățească eficiența generală a extracției aurului, făcând operațiunile miniere mai viabile din punct de vedere economic și mai ecologice. În secțiunile următoare, vom explora diverși reactivi care au fost studiați și utilizați în acest scop.

Caracteristicile de leșiere ale cuprului în soluțiile de cianură

În soluțiile de cianură, mineralele de cupru asociate cu aurul prezintă comportamente distincte de leșiere. Mineralele primare comune de cupru, cum ar fi calcopirita (CuFeS_2) și calcocitul (Cu_2S), împreună cu malachitul (Cu_2(OH)_2CO_3), azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornita (Cu_5FeS_4), cuprita (Cu_2O) și cuprul nativ sunt relativ solubile.

Aceste minerale de cupru pot fi levigate la temperatura camerei (25^{\circ}C). Rata de leșiere a cuprului variază foarte mult, variind de la 5 - 10% până la peste 90%. De exemplu, malachitul și azuritul, care sunt minerale de cupru - carbonat, sunt destul de reactive în soluțiile de cianură. Reacția chimică a malachitului cu cianura poate fi exprimată ca Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Aceasta arată că sub acțiunea cianurii, cuprul din malachit poate fi dizolvat eficient.

Când aveți de-a face cu concentrate de aur cu conținut ridicat de cupru, procesul de leșiere în timpul cianurarii are unele simptome „clinice”. Consumul de cianura devine extrem de mare. În general, pentru diferite minerale de cupru, dizolvarea a 1 gram de cupru necesită consumul a 2.3 - 3.4 grame de cupru. Cianura de sodiu. În același timp, dizolvarea cuprului consumă și oxigen în soluție. De exemplu, în procesul de leșiere a calcocitului, are loc reacția 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, care nu numai că consumă o cantitate mare de cianuri, ci și o cantitate semnificativă de oxigen.

Mai mult, efectul de leșiere devine relativ slab. Nivelurile ridicate de cupru în soluția de cianură pot reduce eficiența formării complexului aur - cianură. Cuprul concurează cu aurul pentru ionii de cianură și oxigenul din soluție. Ca rezultat, echilibrul chimic necesar pentru dizolvarea eficientă a aurului este perturbat. Acest lucru duce la o scădere a ratei de leșiere a aurului și poate cauza, de asemenea, probleme în procesele ulterioare de recuperare a aurului, cum ar fi zincul - cimentarea sau carbonul în celuloză (CIP), rezultând în cele din urmă rate mai scăzute de recuperare a aurului și calitatea redusă a produsului.

Reactivi comuni pentru inhibarea leșierii cuprului

Săruri de plumb

Sărurile de plumb sunt adesea folosite ca reactivi pentru a inhiba scurgerea cuprului în cianurarea minereurilor de aur purtătoare de cupru. Sărurile de plumb utilizate în mod obișnuit includ nitrat de plumb (Pb(NO_3)_2), acetat de plumb (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) și oxidul de plumb (PbO).

Luați ca exemplu acetatul de plumb. Cercetările au arătat că adăugarea de acetat de plumb înainte de leșierea cu cianură poate inhiba eficient scurgerea cuprului, poate îmbunătăți scurgerea aurului și argintului și poate reduce consumul de Cianura de sodiu. Pentru un anumit concentrat de aur cu un conținut de cupru de 4.92%, când se adaugă direct 150 g/t de acetat de plumb înainte de leșiere, în condițiile unei finețe de măcinare de -0.037 mm dimensiunea particulelor reprezentând 95%, un timp de leșiere de 48 h, o concentrație de cianură de sodiu de 0.5%, o concentrație de aur de 12% și o concentrație de 40% pulp 1.20. reziduul de leșiere poate fi redus la 97.55 g/t, rata de leșiere a aurului ajunge la 60.28%, rata de recuperare a argintului este de 14.37%, iar consumul de cianură de sodiu este de XNUMX kg/t. Acest lucru demonstrează în mod clar efectul pozitiv al acetatului de plumb în acest proces.

Mecanismul inhibitor al sărurilor de plumb poate fi legat de formarea de compuși insolubili. De exemplu, plumbul poate reacționa cu substanțele care conțin sulf din minereu pentru a forma sulfură de plumb insolubilă. Această reacție reduce cantitatea de substanțe care conțin sulf care pot reacționa cu mineralele de cupru, inhibând astfel dizolvarea mineralelor de cupru. În plus, sărurile de plumb pot afecta și proprietățile de suprafață ale mineralelor de cupru, reducând reactivitatea acestora în soluția de cianură.

Agenți de chelare (de exemplu, acid citric)

Agenții de chelare, cum ar fi acidul citric, pot juca, de asemenea, un rol în inhibarea leșierii cuprului în timpul cianurarii. Agenții auxiliari de chelatizare - de tip leșiere - precum acidul citric funcționează printr-un mecanism unic. Acidul citric conține grupări carboxil și hidroxil, care se pot chela cu ioni dăunători, cum ar fi Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} și Fe^{3+} în pulpă pentru a forma chelați stabili.

De exemplu, gruparea carboxil din acidul citric se poate coordona cu ionii metalici prin perechile de electroni ai atomilor de oxigen, formând o structură asemănătoare inelului. Prin chelarea acestor ioni metalici, acidul citric poate elimina impactul lor negativ asupra procesului de leșiere prin cianurare, cum ar fi reducerea consumului lor de oxigen în soluție. Mai mult, acidul citric poate inhiba dizolvarea mineralelor gangue, cum ar fi mineralele care conțin calciu și magneziu. Poate interacționa cu suprafața acestor minerale gangă, modificându-le încărcarea de suprafață și proprietățile hidrofile - hidrofobe, făcându-le mai dificil de dizolvat în soluția de cianură. Această inhibare a mineralelor de gangă poate îmbunătăți, de asemenea, „oxigenul activ eficient” din pulpă. Când mineralele de gangă sunt mai puțin probabil să se dizolve, ele consumă mai puțin oxigen și este disponibil mai mult oxigen pentru cianurarea aurului, ceea ce este benefic pentru leșierea aurului. În general, adăugarea de acid citric poate ajuta la crearea unui mediu chimic mai favorabil pentru cianurarea aurului, reducând interferența altor ioni metalici și îmbunătățind eficiența extracției aurului.

Altele (Scurtă introducere)

Pe lângă reactivii menționați mai sus, controlul concentrației ionilor de cianură poate fi și o modalitate eficientă de a slăbi dizolvarea cuprului. Când concentrația ionilor de cianură este controlată corespunzător într-un anumit interval, viteza de reacție a mineralelor de cupru cu cianura poate fi redusă. De exemplu, pentru unele minereuri de aur cu un conținut relativ ridicat de minerale de cupru ușor solubile, prin menținerea concentrației de ioni CN^ liberi la un nivel relativ scăzut (cum ar fi 0.05% - 0.10%), viteza de dizolvare a mineralelor de cupru poate fi încetinită semnificativ, în timp ce viteza de dizolvare a mineralelor de aur este încă relativ ridicată, astfel încât dizolvarea mineralelor aurului acționează în principal asupra cianurilor.

O altă metodă este utilizarea sistemului amoniac - cianuri. În sistemul amoniac - cianura, amoniacul poate forma complexe cu ionii de cupru, care pot inhiba scurgerea cuprului într-o anumită măsură. Cu toate acestea, din cauza volatilității ridicate a amoniacului, este dificil să se mențină o concentrație stabilă în procesul de producție industrială, ceea ce limitează aplicarea industrială la scară largă a acestuia. Deși această metodă are avantajul de a reduce scurgerea cuprului, provocările în funcționarea practică și eficiența costurilor trebuie abordate în continuare.

Factori care afectează efectul reactivilor

Eficacitatea reactivilor utilizați pentru a inhiba leșierea cuprului în timpul cianurarii minereurilor de aur purtătoare de cupru este influențată de mai mulți factori, care sunt cruciali de înțeles pentru optimizarea procesului de cianurare.

Proprietăţile minereului

1. Tipul de minerale de cupru

1. Diferitele minerale de cupru au reactivități distincte în soluțiile de cianură. De exemplu, mineralele de cupru - carbonat, cum ar fi malachitul (Cu_2(OH)_2CO_3) și azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) sunt relativ mai reactive în comparație cu unele minerale primare de cupru sulfurat, cum ar fi calcopirita (CuFeS_2). Malachitul reacționează ușor cu cianura conform reacției Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Această reactivitate ridicată înseamnă că, atunci când se utilizează reactivi pentru a inhiba scurgerea cuprului, ar putea fi necesară o doză mai mare pentru minereurile bogate în astfel de minerale reactive de cupru.

2. În schimb, calcopirita are o structură mai complexă și necesită mai multă energie și condiții de reacție specifice pentru a se dizolva în soluții de cianură. Cu toate acestea, în anumite condiții, poate contribui în continuare la un consum semnificativ de cianură. Înțelegerea tipului dominant de cupru - mineral în minereu este primul pas în determinarea reactivului adecvat și a dozei acestuia.

2. Conținut de minerale de cupru

1. Cu cât este mai mare conținutul de cupru - mineral în minereu, cu atât este mai mare potențialul de leșiere a cuprului și consumul corespunzător de cianură. De exemplu, într-un minereu purtător de aur cu un conținut de cupru de 5%, cantitatea de cianură consumată de reacțiile de leșiere cu cupru va fi mult mai mare decât într-un minereu cu un conținut de cupru de 1%. Ca rezultat, reactivul necesar pentru a inhiba scurgerea cuprului trebuie ajustat proporțional. Un minereu cu conținut mai mare de cupru poate necesita o cantitate mai mare de săruri de plumb sau agenți de chelare pentru a suprima eficient dizolvarea cuprului. Cercetările au arătat că pentru fiecare creștere cu 1% a conținutului de cupru ușor solubil din minereu, consumul unui inhibitor pe bază de plumb - sare poate fi necesar să fie crescut cu 10 - 20 g/t pentru a menține același nivel de inhibiție a cupru - leșiere.

Condiții de proces

1. Concentrația de cianuri

1. Concentrația de cianură în soluție joacă un rol dublu în leșierea cuprului și eficacitatea inhibitorilor. Când concentrația de cianură este scăzută, viteza reacțiilor cupru-leșiere este redusă. De exemplu, dacă concentrația de cianură liberă (CN^ -) este menținută la 0.05% - 0.10%, viteza de dizolvare a mineralelor de cupru poate fi încetinită semnificativ. Cu toate acestea, dacă concentrația de cianură este prea mică, rata de leșiere a aurului poate fi, de asemenea, afectată negativ.

2. Când se utilizează reactivi precum sărurile de plumb, concentrația optimă de cianuri pentru eficacitatea lor poate varia. În unele cazuri, poate fi necesară o concentrație de cianură puțin mai mare (în jur de 0.15% - 0.20%) pentru a se asigura că inhibitorul de plumb - sare poate forma compuși insolubili cu substanțele care conțin sulf în minereu, inhibând eficient levigarea cuprului. Dar dacă concentrația de cianură este prea mare, aceasta poate favoriza dizolvarea mineralelor de cupru în ciuda prezenței inhibitorilor.

2. Valoarea pH-ului

1. pH-ul soluției de cianură este critic atât pentru leșierea cuprului, cât și pentru acțiunea inhibitorilor. În general, procesul de cianurare se desfășoară într-un mediu alcalin, de obicei cu un pH în intervalul 10 - 11. În acest interval de pH, stabilitatea ionului de cianura este menținută, iar hidroliza cianurii este minimizată.

2. Pentru agenții de chelare precum acidul citric, pH-ul soluției afectează capacitatea lor de chelare. Acidul citric conține grupări carboxil și hidroxil care se chelează cu ioni metalici. Într-un mediu alcalin, se promovează disocierea acestor grupări funcționale, sporind capacitatea lor de chelare cu ionii de cupru. Cu toate acestea, dacă pH-ul este prea mare (peste 12), poate provoca reacții secundare care pot reduce eficacitatea agentului de chelare. De exemplu, într-o soluție foarte alcalină, unii complecși metal-chelat se pot descompune, eliberând ionii de cupru chelați înapoi în soluție.

3. Timp de leșiere

1. Timpul de leșiere poate influența gradul de leșiere a cuprului și performanța inhibitorilor. Pe măsură ce timpul de scurgere crește, mai mult cupru se poate dizolva dacă nu este inhibat eficient. De exemplu, într-un proces de leșiere pe termen scurt (mai puțin de 12 ore), cantitatea de cupru leșiat poate fi relativ mică, iar inhibitorul poate controla mai ușor rata de leșiere cupru. Dar dacă timpul de leșiere este extins la 48 de ore sau mai mult, efectul cumulativ al reacțiilor cupru - leșiere poate deveni mai semnificativ.

2. În cazul inhibitorilor de plumb - sare, un timp mai lung de leșiere poate necesita o doză inițială mai mare a inhibitorului. Acest lucru se datorează faptului că, în timp, compușii insolubili care conțin plumb formați pot fi consumați treptat sau eficacitatea lor poate scădea din cauza prezenței continue a substanțelor reactive în soluția de cianură. Așadar, timpul de leșiere trebuie luat în considerare cu atenție atunci când se determină cantitatea și tipul de reactiv de utilizat pentru inhibarea cuprului - leșiere.

Studii de caz și aplicații practice

Cazul 1: Aplicarea sărurilor de plumb într-o mină de aur din Africa de Sud

O mină de aur din Africa de Sud procesa un minereu de aur purtător de cupru cu un conținut de cupru de aproximativ 3%. Înainte de a utiliza sărurile de plumb ca inhibitor, procesul de cianurare s-a confruntat cu mai multe provocări. Consumul de cianură a fost extrem de mare, ajungând până la 15 kg/t minereu, iar rata de levigare a aurului a fost de doar în jur de 80%. Conținutul ridicat de cupru din minereu a condus la dizolvarea semnificativă a cuprului în timpul cianurarii, care nu numai că a consumat o cantitate mare de cianuri, dar a interferat și cu procesul de leșiere a aurului.

După adăugarea azotatului de plumb (Pb(NO_3)_2) la o doză de 200 g/t minereu, s-au observat modificări remarcabile. Consumul de cianură a fost redus la 8 kg/t minereu, o scădere de circa 47%. Rata de leșiere a aurului a crescut la 90%. Beneficiile economice au fost semnificative. Având în vedere prețul cianurii și valoarea aurului suplimentar recuperat, mina a economisit aproximativ 50 USD pe tonă de minereu prelucrat. Din punct de vedere al mediului, consumul redus de cianură a însemnat un risc mai mic de mediu asociat cu scurgerea și eliminarea cianurii. S-a redus și cantitatea de deșeuri cu conținut de cianură, ceea ce a fost benefic pentru mediul ecologic local.

Cazul 2: Aplicarea agentului de chelare (acid citric) într-o mină de aur din Australia

Într-o mină de aur din Australia, minereul conținea o cantitate semnificativă de minerale de cupru, în principal calcopirită și unele minerale de cupru - carbonat. Procesul inițial de cianurare fără utilizarea unui agent de chelare a avut o rată de leșiere a aurului de 75% și o rată de leșiere a cuprului de 30%. Rata mare de leșiere a cuprului a dus la un consum mare de cianură, aproximativ 12 kg/t minereu.

Când acid citric a fost adăugat la procesul de cianurare la o doză de 1 kg/t de minereu, situația s-a îmbunătățit. Rata de leșiere a cuprului a fost redusă la 10%, iar rata de leșiere a aurului a crescut la 85%. Consumul de cianură a scăzut la 6 kg/t minereu. Din punct de vedere economic, costul adăugării de acid citric a fost relativ scăzut în comparație cu economiile în consumul de cianură și cu recuperarea crescută a aurului. Mina a estimat că și-ar putea crește profitul anual cu aproximativ 300,000 de dolari. Din punct de vedere al mediului, scurgerea redusă a cuprului a însemnat mai puține ape uzate cu conținut de cupru, care a fost mai ușor de tratat și a avut un impact mai mic asupra resurselor de apă din zona înconjurătoare.

Cazul 3: Aplicarea unui nou inhibitor (MZY) într-o mină de aur din China

O mină de aur din China avea de-a face cu un minereu de aur din cupru refractar. Procesul tradițional de cianurare a avut o rată de leșiere a aurului de numai 70% și o rată mare de leșiere a cuprului, ceea ce a cauzat un consum mare de cianuri. După adăugarea unui nou inhibitor MZY la o anumită doză, împreună cu condițiile de proces optimizate, inclusiv adăugarea a 18 kg/t de var și 1.2 kg/t de cianura de sodiu, rata de leșiere a aurului a ajuns la 83% - 84%, iar rata de leșiere a cuprului a fost redusă la 4% - 5%.

Acest nou proces nu numai că a îmbunătățit eficiența de scurgere a aurului, ci și a redus semnificativ consumul de cianură. Beneficiile economice au fost de două ori: creșterea valorificării aurului a adăugat mai multă valoare producției, iar consumul redus de cianură a economisit costurile. În ceea ce privește protecția mediului, consumul mai mic de cianură și mai puține deșeuri care conțin cupru au redus povara mediului, făcând exploatarea minieră mai durabilă. Aceste studii de caz demonstrează în mod clar valoarea practică a utilizării reactivilor pentru a inhiba leșierea cuprului în cianurarea minereurilor de aur purtătoare de cupru, atât în ​​ceea ce privește beneficiile economice, cât și protecția mediului.

Concluzie

În procesul de cianurare a minereurilor de aur purtătoare de cupru, levigarea cuprului nu numai că duce la un consum mare de cianură, dar are și un impact negativ asupra ratei de leșiere a aurului și asupra proceselor ulterioare de recuperare a aurului. Prin urmare, utilizarea de reactivi pentru a inhiba leșierea cuprului este de mare importanță.

Sărurile de plumb, cum ar fi nitratul de plumb, acetatul de plumb și oxidul de plumb, pot inhiba eficient levigarea cuprului prin formarea de compuși insolubili cu substanțe care conțin sulf din minereu sau prin modificarea proprietăților de suprafață ale mineralelor de cupru. Agenții de chelare precum acidul citric se pot chela cu ioni de cupru și alți ioni metalici dăunători, reducând impactul lor negativ asupra procesului de cianurare. În plus, controlul concentrației de cianuri și utilizarea sistemului amoniac - cianuri pot juca, de asemenea, un rol în slăbirea dizolvării cuprului într-o anumită măsură.

Eficacitatea acestor reactivi este influențată de diverși factori. Proprietățile minereului, inclusiv tipul și conținutul de minerale de cupru, determină reactivitatea cuprului în minereu și afectează astfel cantitatea de reactiv necesară. Condițiile de proces, cum ar fi concentrația de cianuri, valoarea pH-ului și timpul de scurgere, au, de asemenea, un impact semnificativ asupra performanței reactivilor. De exemplu, o concentrație adecvată de cianură și o valoare a pH-ului pot asigura stabilitatea soluției de cianură și eficacitatea reactivului, în timp ce timpul de leșiere poate afecta efectul cumulativ al reacțiilor cupru - leșiere.

Prin studii de caz, am văzut valoarea aplicației practice a acestor reactivi. În Africa de Sud, utilizarea azotatului de plumb într-o mină de aur a redus consumul de cianură și a crescut rata de leșiere a aurului, aducând beneficii economice semnificative și avantaje de mediu. În Australia, adăugarea de acid citric într-o mină de aur a redus în mod eficient scurgerea de cupru și consumul de cianură, crescând în același timp rata de leșiere a aurului, ceea ce a fost benefic atât pentru aspectele economice, cât și pentru mediu. Într-o mină de aur din China, utilizarea unui nou inhibitor MZY, împreună cu condițiile optimizate ale procesului, a îmbunătățit eficiența de leșiere a aurului și a redus rata de leșiere a cuprului, obținând rezultate bune economice și de mediu.

În general, atunci când se ocupă de cianurarea minereurilor de aur purtătoare de cupru, este necesar să se ia în considerare cuprinzător caracteristicile minereului și cerințele procesului și să se selecteze reactivul și condițiile de operare adecvate. Cercetările viitoare se pot concentra pe explorarea în continuare a reactivilor mai eficienți și mai ecologici, precum și pe optimizarea combinației de reactivi și parametrii de proces pentru a realiza procese de extracție a aurului mai eficiente, economice și mai sustenabile din punct de vedere ecologic.