Влияние сопутствующих минералов на процесс выщелачивания цианидом

Введение

Цианидное выщелачивание — широко используемый процесс извлечения золота и серебра из руды. Однако присутствие различных сопутствующих минералов в руде может существенно влиять на эффективность этого процесса. Понимание этих воздействий имеет решающее значение для оптимизации операций цианидного выщелачивания и повышения извлечения ценных металлов.

Железные минералы

пирит

Пирит — распространённый железосодержащий сульфидный минерал в золотосодержащих рудах. В процессе цианидного выщелачивания, когда пирит находится в пульпе, он может окисляться с образованием сульфата железа(II). Затем этот сульфат железа(II) реагирует с цианидом, образуя ферроцианат. Эта реакция потребляет большое количество цианида натрия , который является ключевым реагентом для выщелачивания золота. Кроме того, под действием извести и воздуха пирит может также превращаться в растворимый сульфид, коллоидную серу или тиосульфат. Этот процесс трансформации расходует кислород, необходимый для растворения золота в системе цианидного выщелачивания. В целом, это негативно сказывается на эффективности выщелачивания золота.

пирротин

Пирротин — еще один минерал сульфида железа, который влияет на выщелачивание цианидом. Он легко реагирует с цианидом, образуя тиоцианат. Кроме того, сульфат железа, образующийся при его окислении, также реагирует с цианидом, образуя ферроцианат. Исследования показали, что пирротин может вызывать значительное снижение скорости растворения золота, например, снижая ее на 28.1% в некоторых случаях. Это также приводит к существенному увеличению потребления цианида, часто в четыре раза.

Медные минералы

Халькопирит и халькозин

Медные минералы, такие как халькопирит и халькоцит, оказывают заметное влияние на выщелачивание цианидом. Цианистый раствор может растворять медные минералы, но скорость растворения варьируется. Халькопирит относительно стабилен среди минералов сульфида меди, в то время как халькоцит более реактивен. В цианистом растворе медь в этих минералах, обычно в двухвалентном состоянии, нестабильна. Двухвалентная медь окисляет цианид, превращаясь в одновалентную медь и образуя комплексы с цианидом в пульпе. Для халькозита это может вызвать значительное снижение скорости растворения золота, до 36.81% в некоторых экспериментах, и десятикратное увеличение расхода цианида.

Малахит (минерал оксида меди)

Малахит - распространенный минерал оксида меди. Он легко растворяется в растворе цианида натрия, что приводит к значительному увеличению потребления цианида. Реакция между малахитом и цианидом расходует большое количество ионов цианида. В результате как сульфид меди, так и оксид меди могут оказывать существенное негативное влияние на процесс извлечения цианида - золота.

Минералы мышьяка

Реальгар и Аурипигмент

Реальгар и аурипигмент очень вредны для выщелачивания цианидом. В сильнощелочном растворе, используемом для погружения в цианид, они образуют такие соединения, как тиоарсенит. Тиоарсенит может реагировать с кислородом в растворе, образуя арсенит, потребляя большое количество кислорода в минеральной суспензии. Кроме того, когда мышьяковые минералы окисляются в растворе, на поверхности золотых частиц образуется пленка из соединений мышьяка. Эта пленка напрямую препятствует контакту золота с цианидом, что серьезно влияет на растворение золота. Исследования показали, что реальгар и аурипигмент могут снизить скорость растворения золота на 41.95% и 49.90% соответственно, и увеличить расход цианида в 13.8 и 15.0 раз.

Арсенопирит

Арсенопирит — распространенный минерал, содержащий мышьяк. В отличие от реальгара и аурипигмента, арсенопирит относительно стабилен в цианидной системе. Хотя он содержит мышьяк, при нормальных условиях выщелачивания цианидом он не распадается легко и, таким образом, оказывает относительно небольшое влияние на выщелачивание цианидом по сравнению с другими минералами, содержащими мышьяк.

Ведущие минералы

Галенит и свинцовые квасцы

Галенит и свинцовые квасцы являются основными свинцовосодержащими минералами в золотых рудниках. Галенит может окисляться до свинцовых квасцов. В сильнощелочном растворе свинцовые квасцы могут образовывать щелочную свинцово-кислую соль, которая реагирует с цианидом в растворе, образуя нерастворимый сильнощелочной цианид. Небольшое количество свинцовых минералов может фактически помочь цианидному выщелачиванию золотых рудников. Однако большое количество свинцовых минералов повлияет на эффективность выщелачивания золота, потребляя цианид и, возможно, образуя осадки, которые могут помешать процессу выщелачивания.

Минералы, содержащие сурьму

Стибнит

Стибнит является основным сульфидным минералом, содержащим сурьму. В процессе выщелачивания цианидом его отрицательные эффекты аналогичны эффектам аурипигмента. Он легко растворяется в сильнощелочном растворе, образуя тиоантимонит, который затем окисляется до антимонита. Кроме того, отрицательно заряженные коллоидные частицы стибнита в щелочно-цианистом растворе могут прилипать к поверхности частиц золота, физически препятствуя растворению золота.

Углеродсодержащие вещества

В золотых рудниках могут содержаться углеродсодержащие вещества, включая неорганический углерод и органический углерод, например, гуминовую кислоту. При наличии этих углеродсодержащих веществ они могут поглощать растворенное золото в цианидном растворе. Это снижает скорость выщелачивания золота из раствора, явление, известное как «грабеж золота». Углеродсодержащие вещества конкурируют с процессом извлечения за растворенное золото, что приводит к снижению выхода золота.

Стратегии по смягчению воздействия сопутствующих минералов

Предварительная обработка руд

• Предварительная обработка окислением : Для руд, содержащих железо-сульфидные, мышьяковые или сурьмяные минералы, предварительная обработка окислением может быть эффективной. Окисление разрушает эти минералы, высвобождая заключенное в них золото и уменьшая их вредное воздействие на цианидное выщелачивание. К распространенным методам предварительной обработки окислением относятся обжиг, окисление под давлением и биоокисление.

• Медь – предварительное выщелачивание : В случае руд с высоким содержанием меди можно проводить предварительное выщелачивание меди. Удаление меди перед цианидным выщелачиванием позволяет минимизировать количество цианида, потребляемого медными минералами, тем самым повышая эффективность цианидного выщелачивания золота.

Оптимизация условий выщелачивания цианида

• Корректировка дозировки реагентов : В зависимости от типа и количества сопутствующих минералов, количество цианида и других реагентов можно регулировать. Например, при высоком содержании медных минералов, небольшое увеличение дозировки цианида при одновременном контроле значения pH может помочь обеспечить эффективное растворение золота.

• Контроль условий в пульпе : Важно также контролировать концентрацию пульпы, температуру и скорость перемешивания. Правильная концентрация пульпы обеспечивает эффективное распространение цианида и кислорода в пульпе. Поддержание соответствующей температуры (обычно 15–30 °C) обеспечивает баланс между скоростью растворения золота и стабильностью раствора цианида.

Использование добавок

• Добавки для подавления минеральных реакций : Такие добавки, как соли свинца, могут использоваться для предотвращения реакций некоторых вредных минералов. Например, добавление ацетата свинца может вступать в реакцию с сульфидными ионами, образующимися при распаде серосодержащих минералов, формируя нерастворимые осадки сульфида свинца. Это снижает количество цианида и кислорода, потребляемых серосодержащими минералами.

• Конкурентные адсорбенты : В случае руд с углеродсодержащими веществами добавление конкурентных адсорбентов, таких как активированный уголь, в процессе цианидного выщелачивания может снизить эффект «грабежа золота». Активированный уголь конкурирует с углеродом в руде за растворенное золото, тем самым увеличивая скорость выщелачивания золота.

Заключение

Сопутствующие минералы в золотых и серебряных рудах оказывают разнообразное и значительное влияние на процесс выщелачивания цианидом. Железо, медь, мышьяк, свинец, минералы, содержащие сурьму, и углеродистые вещества могут влиять на эффективность выщелачивания, потребляя реагенты, предотвращая контакт золота с цианидом или поглощая растворенное золото. Однако с помощью соответствующих методов предварительной обработки, оптимизации условий выщелачивания и использования добавок эти негативные воздействия можно уменьшить. Это позволяет более эффективно извлекать золото и серебро из сложных минерализованных руд, повышая экономическую жизнеспособность горнодобывающих работ.