Активирующее и пассивирующее действие солей свинца на процесс цианирования золота

Введение

Цианирование золота — широко используемый в горнодобывающей промышленности процесс извлечения золота из руды. Добавление определенных химических веществ может существенно повлиять на эффективность этого процесса. Среди таких добавок соли свинца продемонстрировали сложное воздействие, как активирующее, так и деактивирующее, на реакцию цианирования золота . Понимание этих эффектов имеет решающее значение для оптимизации процессов извлечения золота , снижения затрат и минимизации воздействия на окружающую среду.

Основы процесса цианирования золота

Цианирование золота, также известное как процесс Макартура-Форреста, включает реакцию золота с цианидными ионами в присутствии кислорода. Эта химическая реакция позволяет золоту растворяться из рудной матрицы в растворе, что обеспечивает его последующее извлечение. Однако наличие различных примесей в руде и условия реакции могут влиять на скорость и полноту растворения золота.

Активирующее действие солей свинца

Механизм активации

Каталитическая роль в электрохимических реакциях

Соли свинца могут выступать в качестве катализаторов в процессе цианирования золота. В области низкого перенапряжения (– 0.35 В против Ag/AgCl) добавление соли свинца, как было показано, ускоряет процесс выщелачивания золота в растворах цианида. Эксперименты с циклической вольтамперометрией (CV) показывают, что свинец участвует в электрохимических реакциях, происходящих на поверхности золота. В условиях цианирования золото образует сплавы со свинцом. Эти сплавы создают крошечные электрохимические ячейки на поверхности золота, где реакции окисления и восстановления происходят одновременно. Реакция окисления на границе раздела золото-сплав способствует разрушению золота, в то время как реакция восстановления включает кислород или другие окисляющие вещества в растворе. Это электрохимическое действие значительно ускоряет общую скорость растворения золота.

Ингибирование реакций примесей

В рудах, содержащих медь и другие примеси, соли свинца играют полезную роль. Медные минералы в руде могут потреблять цианид и кислород, конкурируя с реакцией цианирования золота. Соли свинца взаимодействуют с ионами меди или минералами, содержащими медь, образуя нерастворимые соединения, которые препятствуют растворению минералов меди. Это уменьшает количество цианида, потребляемого медью, оставляя больше цианида доступным для реакции цианирования золота и, таким образом, увеличивая скорость выщелачивания золота. В рудах с высоким содержанием меди и золота добавление солей свинца, как было замечено, уменьшает количество меди, растворенной в растворе цианида, поддерживая благоприятное соотношение для растворения золота.

Экспериментальное доказательство активации

Как лабораторные, так и промышленные исследования подтвердили активационный эффект солей свинца. В одном исследовании золотосодержащей руды с содержанием галенита 0.25% добавление соли свинца значительно улучшило скорость выщелачивания золота. Промышленная практика также подтверждает эти результаты. На некоторых золотодобывающих рудниках при переработке определенных типов руд добавление необходимого количества солей свинца снизило потребление цианида натрия с более чем 12 кг/т до 5 кг/т и увеличило коэффициент извлечения золота до более чем 98%.

Эффекты дезактивации солей свинца

Условия деактивации

Присутствие силикатов и некоторых свинецсодержащих минералов

При определенных обстоятельствах, особенно в присутствии силиката и определенных свинецсодержащих минералов, добавление свинца может замедлить окисление золота. При потенциале –0.35 В (против Ag/AgCl) скорость растворения золота уменьшается. Точная причина сложна, но она может включать образование поверхностных пленок или взаимодействие свинцовых веществ с поверхностью золота, что блокирует ионы цианида и кислород от достижения золота. Например, некоторые свинецсодержащие минералы реагируют с раствором цианида, образуя соединения, которые покрывают поверхность золота, препятствуя нормальному ходу реакции цианирования.

Высокосернистые руды

В рудах с высоким содержанием серы добавление свинца может быть невыгодным и даже может привести к дезактивации. Когда содержание серы в руде высокое, сульфидные минералы окисляются до элементарной серы в процессе цианирования. Эта элементарная сера образует слой на поверхности золота, который не дает ему реагировать с раствором цианида и кислорода. Свинец может способствовать окислению сульфидных минералов до серы, что еще больше ингибирует реакцию цианирования золота и приводит к значительному снижению скорости растворения золота.

Аналитическое доказательство дезактивации

Анализ рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) подтверждает эффекты дезактивации. В образцах из процессов цианирования высокосернистых руд с добавлением свинца спектры XPS показывают наличие серосодержащих веществ на поверхности золота, что указывает на образование пассивирующего слоя серы. Электрохимические тесты также подтверждают, что скорость окисления золота снижается в присутствии силикатных и свинецсодержащих минералов.

Факторы, влияющие на баланс между активацией и дезактивацией

Концентрация солей свинца

Количество солей свинца, добавляемых в систему цианирования, имеет решающее значение. При низких концентрациях соли свинца обычно оказывают активирующее действие, способствуя растворению золота. Но если концентрация слишком высока, это может привести к образованию избыточных продуктов реакции, которые вызывают дезактивацию. Например, слишком высокая концентрация ионов свинца может привести к осаждению комплексов свинца с цианидом, которые покрывают поверхность золота и останавливают реакцию цианирования.

Состав руды

Состав руды, включая типы и количество сульфидных минералов, силикатов и других примесей, определяет, действуют ли соли свинца как активаторы или дезактиваторы. Руды с высоким содержанием определенных сульфидных минералов, таких как пирит в рудах с высоким содержанием серы, с большей вероятностью будут испытывать дезактивацию при добавлении свинца. Наоборот, руды со значительным количеством медных минералов могут выиграть от активационного эффекта солей свинца.

Условия реакции

Условия реакции, такие как температура, pH и концентрация кислорода и цианида в растворе, также влияют на эффекты активации и дезактивации солей свинца. Более высокая температура может ускорить как полезные, так и вредные реакции, связанные со свинцом. pH раствора влияет на то, как существуют ионы свинца и других металлов, влияя на их взаимодействие с золотом и другими минералами. Для нормального протекания реакции цианирования золота необходима достаточная концентрация кислорода, а соли свинца могут взаимодействовать с кислородом по-разному в зависимости от условий, либо усиливая, либо ингибируя реакцию.

Заключение

Соли свинца оказывают как активирующее, так и дезактивирующее действие на процесс цианирования золота. Эффекты активации, такие как катализ электрохимических реакций и снижение помех со стороны примесей, могут значительно повысить эффективность извлечения золота. Однако при определенных условиях, таких как присутствие силиката, определенных свинецсодержащих минералов или руд с высоким содержанием серы, соли свинца могут вызывать дезактивацию, замедляя окисление золота или образуя блокирующие слои на поверхности золота. Понимание факторов, влияющих на эти эффекты, включая концентрацию соли свинца, состав руды и условия реакции, имеет важное значение для успешного использования солей свинца при цианировании золота. Тщательно контролируя эти факторы, горнодобывающая промышленность может оптимизировать извлечение золота, сократить расход реагентов, повысить рентабельность и минимизировать воздействие на окружающую среду. Будущие исследования могут быть сосредоточены на создании более точных моделей для прогнозирования поведения соли свинца в различных ситуациях переработки руды и поиске новых способов противодействия эффектам дезактивации.