Применение и технологические инновации цианида натрия при добыче золотой руды

Соль цианид (NaCN), как основной реагент для извлечения золота, доминирует в мировой золотодобывающей промышленности благодаря своей способности эффективно растворять золото. Однако с ростом требований по защите окружающей среды и технологическим достижениям традиционный метод цианирования сталкивается с многочисленными проблемами с точки зрения стоимости, безопасности и устойчивости. В этой статье будет подробно проанализирован механизм применения Цианид натрия in Добыча золотой руды и изучите технологические инновации, которые способствовали трансформации отрасли в последние годы.

I. Основные принципы и текущее состояние применения метода цианирования

1. Механизм химического растворения

Цианид натрия растворяет золото по следующей реакции:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4NaAu(CN)₂ + 4NaOH

Эта реакция происходит в щелочной среде (pH 10-11), и для поддержания степени окисления золота требуется постоянная подача кислорода. Хотя степень извлечения золота методом цианирования достигает более 90%, его токсичность и экологические риски побудили отрасль искать пути усовершенствования.

2. Направления технологической оптимизации

• Процесс с использованием цианида низкой концентрации: Снижение концентрации цианида с 0.1% до 0.01%-0.03%, что может уменьшить расход реагентов и риск утечки;

• Повышение эффективности выщелачивания: Предварительная обработка руд с помощью ультразвуковой или микроволновой технологии или добавление катализаторов (например, солей свинца) для ускорения реакции;

• Система циркуляции замкнутого цикла: Достижение степени переработки более 95% раствора цианида и сокращение выбросов.

II. Технологические проблемы, возникающие при использовании метода цианирования

1. Сложность руд

• Огнеупорные руды: Сульфидные руды, содержащие мышьяк и серу, требуют предварительного окисления (например, обжига или окисления под давлением), что увеличивает стоимость;

• Вмешательство примесей: Ионы металлов, таких как медь и железо, потребляют цианид, что приводит к увеличению дозировки реагентов на 30–50%.

2. Экологические и производственные нагрузки

• Риск утечки цианида: В среднем в мире ежегодно происходит около 20 аварий, связанных с утечкой цианида, что ставит под угрозу источники воды и экосистему;

• Высокое потребление энергии при предварительной обработке: Энергопотребление традиционных процессов окисления составляет более 40% от общей стоимости.

III. Технологические инновации: от традиционных к зеленым процессам

1. Прорывы в технологиях выщелачивания без использования цианида

• Метод выщелачивания тиомочевины: Использование кислого раствора тиомочевины (pH 1.5-2.5) для растворения золота, с формулой реакции:

Au + 2CS(NH₂)₂ + Fe³⁺ → Au[CS(NH₂)₂]₂⁺ + Fe²⁺

Преимущества: нетоксичен, подходит для низкосортных окисленных руд;

Ограничения: Кислотная среда может вызвать коррозию оборудования, а стоимость на 15–20 % выше, чем у метода цианирования.

• Метод выщелачивания бромированием: Применение системы бромида натрия/бромата калия со степенью извлечения золота до 92%, а скорость выщелачивания в 3 раза выше, чем при методе цианирования.

2. Биологическое выщелачивание и нанотехнологии

• Микробная предварительная обработка: использование Thiobacillus ferrooxidans для разложения сульфидных руд, высвобождение золота из минеральной инкапсуляции и снижение энергопотребления на предварительное окисление на 30%;

• Адсорбция наноматериалами: Оксид графена способен селективно адсорбировать Au(CN)₂⁻ с адсорбционной емкостью до 500 мг/г, что в 3 раза выше, чем у активированного угля.

3. Цифровые и интеллектуальные обновления

• Прогнозирование концентрации шлама с помощью ИИ: Оптимизация концентрации пульпы с помощью модели машинного обучения, сокращение отходов цианида на 10%-15%;

• Отслеживаемость через блокчейн: Регистрация данных о полном жизненном цикле цианида для повышения прозрачности надзора.

IV.Типичные случаи и отраслевая практика

1. Корпорация Newmont в Канаде

• Инновации: Внедрение технологии "Биологическое выщелачивание + мембранное разделение» для обработки упорных руд;

• Достижения: Сокращение расхода цианида на 60% и увеличение степени извлечения золота до 94%.

2. Zijin Mining Group в Китае

• Технология: Независимая разработка «низкоцианидного и высокоэффективного выщелачивающего агента золота», снижение дозировки цианида на 40%;

• Заполнитель: Продвижение его на определенном золотом руднике в Гуйчжоу, экономящее более 20 миллионов юаней в год.

V. Будущие тенденции и перспективы

1. Доминирование зеленых процессов: Ожидается, что к 2030 году технологии выщелачивания без использования цианида займут 30% доли рынка;

2. Интеллектуальные мины: ИИ и Интернет вещей (IoT) позволят осуществлять мониторинг всего процесса в режиме реального времени, что позволит снизить уровень аварийности на 80%;

3. Модель экономики замкнутого цикла: Увеличение степени извлечения цианида с нынешних 60% до 90% и использование побочных продуктов (таких как сульфат аммония) для вторичной переработки ресурсов.

Заключение

Применение цианид натрия в добыче золотой руды происходит трансформация из подхода «высокого загрязнения» в подход «высоких технологий». Хотя метод цианирования по-прежнему будет доминировать в краткосрочной перспективе, прорывы в выщелачивании без цианида, биологической инженерии и цифровых технологиях указывают на то, что добыча золота вступит в новую эру, которая будет более безопасной, эффективной и устойчивой. В будущем синергетический эффект технологических инноваций и политического руководства изменит ландшафт отрасли, достигнув беспроигрышной ситуации между экономической выгодой и экологической защитой.