Процесс хлорирования для обработки цианидного золотосодержащего шлама

Введение

В золотодобывающей промышленности цианистый золотой шлам является побочным продуктом, образующимся в процессе цианирования. Этот шлам содержит не только ценные металлы, такие как золото и серебро, но и вредные вещества, такие как цианид. Обработка цианидного золотосодержащего шлама имеет решающее значение как для восстановления ресурсов, так и для защиты окружающей среды. Процесс хлорирования стал эффективным методом обработки этого шлама, предлагая способ отделения ценных металлов и детоксикации цианидсодержащих веществ.

Принципы процесса хлорирования

Окисление и селективное растворение

процесс хлорирования использует преимущества различных окислительно-восстановительных потенциалов металлов в определенной среде. В контексте обработки цианидного золотосодержащего шлама, когда добавляется хлорирующий агент (такой как хлорат натрия в кислой среде), металлы с более низким окислительно-восстановительным потенциалом, такие как цинк, железо, свинец и медь, предпочтительно окисляются и растворяются в растворе. Например, в среде соляной кислоты металлы в золотосодержащем шламе реагируют с раствором. Впоследствии, когда добавляется хлорат натрия, он увеличивает потенциал раствора, позволяя меди и другим примесям, которые нерастворимы в соляной кислоте, полностью окисляться и растворяться. Точно контролируя потенциал раствора, драгоценные металлы, такие как серебро и золото, могут оставаться в остатке.

Уничтожение цианида

Цианид в золотом шламе очень токсичен. Хлорирование также может играть роль в разрушении цианида. В щелочной среде при добавлении окислителя на основе хлора (например, газообразного хлора, гипохлорита натрия и т. д.) цианид сначала окисляется до цианата, а затем далее окисляется до диоксида углерода и азота. Общий механизм реакции следующий: в присутствии щелочного раствора добавленный окислитель, содержащий хлор, генерирует такие виды, как OCl⁻. Цианид (CN⁻) реагирует с OCl⁻ и через ряд реакций окисления преобразуется в менее вредные вещества.

Этапы применения процесса хлорирования при обработке цианидного золотосодержащего шлама

предварительная обработка

Перед процессом хлорирования цианидный золотой шлам обычно требует предварительной обработки. Это может включать такие процессы, как измельчение для уменьшения размера частиц шлама, что может увеличить площадь контакта между шламом и хлорирующим агентом, тем самым повышая эффективность реакции. Кроме того, если шлам содержит большое количество примесей, которые могут помешать реакции хлорирования, например, избыточное количество определенных оксидов металлов или сульфидов, может быть проведено предварительное выщелачивание соответствующими реагентами для удаления этих мешающих веществ.

Реакция хлорирования

1.Первая стадия хлорирования (удаление примесей)

• На первом этапе реакции хлорирования основной целью является удаление неблагородных металлов из цианистого золотосодержащего шлама. Шлам помещают в реакционный сосуд с подходящей кислой средой (обычно соляной кислотой). Затем постепенно добавляют хлорирующий агент, такой как хлорат натрия. Температуру реакции, кислотность и скорость добавления хлорирующего агента необходимо тщательно контролировать. Например, температуру реакции можно поддерживать в определенном диапазоне, обычно около 40–60 °C, а кислотность раствора соляной кислоты доводят до соответствующей концентрации, обычно около 1–3 моль/л.

• В ходе этого процесса контролируется окислительно-восстановительный потенциал реакционной системы. Когда потенциал достигает определенного диапазона (например, для удаления определенных неблагородных металлов потенциал может контролироваться в пределах 400–450 мВ), неблагородные металлы, такие как цинк, железо и часть меди, окисляются и растворяются в растворе. Время реакции варьируется в зависимости от состава и размера частиц шлама, обычно в пределах 2–4 часов.

2.Вторая стадия хлорирования (разделение золота и серебра)

• После первой стадии удаления примесей остаток в основном содержит золото, серебро и некоторые оставшиеся примеси. На второй стадии хлорирования условия корректируются для селективного растворения золота или серебра. Если целью является растворение золота, условия реакции корректируются для увеличения окислительно-восстановительного потенциала. Например, добавляя больше хлората натрия и соответствующим образом регулируя кислотность и температуру, потенциал можно увеличить до диапазона, в котором золото может окисляться и растворяться (обычно около 1000 - 1050 мВ).

• По мере протекания реакции золото преобразуется в растворимые комплексы хлорида золота. Серебро может образовывать нерастворимый хлорид серебра при определенных условиях и оставаться в осадке. Время реакции на этом этапе может составлять около 0.5 - 1 часа в зависимости от количества золота в шламе.

Восстановление металлов

1.Извлечение золота

• После того, как золото растворится в растворе в виде комплексов хлорида золота, его можно извлечь путем восстановления. Можно использовать такие восстановители, как сульфит натрия, щавелевая кислота или гидразин. При использовании сульфита натрия в качестве восстановителя раствор доводят до соответствующего значения pH (обычно около 1 - 2), а затем постепенно добавляют сульфит натрия. Уравнение реакции восстановления комплексов хлорида золота сульфитом натрия: 3H₂O + 3Na₂SO₃+2HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 8HCl + 2Au.

• Процесс восстановления также контролируется путем измерения окислительно-восстановительного потенциала раствора. Конечная точка восстановления может быть определена, когда потенциал достигает определенного значения (например, для первой стадии восстановления с использованием сульфита натрия конечный потенциал может быть около 590 - 730 мВ). Осажденное золото затем фильтруют, промывают и сушат для получения чистых золотых продуктов.

2.Извлечение серебра

• Если серебро остается в остатке после второй стадии хлорирования, его можно дополнительно обработать для извлечения серебра. Одним из распространенных методов является обработка остатка подходящим реагентом для растворения серебра, например, азотной кислотой для растворения хлорида серебра с образованием раствора нитрата серебра. Затем серебро можно извлечь из раствора нитрата серебра такими методами, как электролиз или восстановление подходящим восстановителем.

Очистка сточных вод, содержащих цианид

Сточные воды, образующиеся в процессе хлорирования цианидного золотого шлама, содержат остаточный цианид. Для соответствия экологическим стандартам сброса эти сточные воды необходимо очищать. Щелочное хлорирование является распространенным методом очистки этого типа сточных вод. В щелочной среде (pH > 10) в сточные воды добавляется окислитель на основе хлора. Цианид в сточных водах сначала окисляется до цианата, а затем дополнительно окисляется до нетоксичного диоксида углерода и азота. Реакция проводится при надлежащих условиях смешивания и времени реакции, чтобы обеспечить полное окисление цианида.

Преимущества процесса хлорирования

Высокая скорость извлечения металла

Процесс хлорирования может обеспечить высокую степень извлечения ценных металлов из цианидного золотосодержащего шлама. Точно контролируя условия реакции и окислительно-восстановительный потенциал, можно селективно растворять и извлекать золото и серебро, эффективно удаляя примеси цветных металлов. Например, в хорошо оптимизированных процессах степень извлечения золота может достигать более 95%, а степень извлечения серебра также может быть относительно высокой в ​​зависимости от начального состава шлама.

Эффективное уничтожение цианида

Как упоминалось выше, процесс хлорирования может эффективно уничтожить высокотоксичный цианид в золотом шламе. Это имеет большое значение для защиты окружающей среды, поскольку может предотвратить выброс цианида в окружающую среду, снижая потенциальный вред для здоровья человека и экологической среды.

Адаптируемость к различным составам шлама

Процесс хлорирования показывает хорошую приспособляемость к цианидным золотым шламам с различным составом. Независимо от того, содержит ли шлам высокое или низкое количество золота, серебра и различных неблагородных металлов, можно сделать соответствующую корректировку условий реакции, таких как тип и количество хлорирующего агента, температура реакции, кислотность и окислительно-восстановительный потенциал, для достижения эффективной обработки.

Проблемы и решения в процессе хлорирования

Коррозия оборудования

Кислотная и окислительная среда в процессе хлорирования может вызвать сильную коррозию оборудования. Использование хлорсодержащих окислителей и кислотных сред, особенно соляной кислоты, может вызвать коррозию реакционных сосудов, трубопроводов и другого оборудования. Для решения этой проблемы необходимо выбирать коррозионно-стойкие материалы. Например, реакционные сосуды могут быть изготовлены из таких материалов, как высококачественная нержавеющая сталь, титановые сплавы или облицованы коррозионно-стойкими материалами, такими как резина или графит. Регулярный осмотр и техническое обслуживание оборудования также необходимы для своевременного обнаружения и устранения проблем, связанных с коррозией.

Образование токсичных побочных продуктов

В процессе хлорирования, особенно при обработке веществ, содержащих цианид, существует риск образования токсичных побочных продуктов. Например, при окислении цианида может образовываться хлорциан, который является токсичным. Для решения этой проблемы необходимо строго контролировать соответствующие условия реакции. В случае окисления цианида поддержание щелочной среды может предотвратить образование хлорциана. Кроме того, в производственной зоне следует установить надлежащие системы вентиляции и газоочистки, чтобы избежать накопления токсичных газов.

Высокий расход энергии и реагентов

Процесс хлорирования часто требует определенного количества энергии для нагрева, перемешивания и работы оборудования. Кроме того, использование хлорирующих агентов и других реагентов также влечет за собой затраты. Для снижения потребления энергии и реагентов можно провести оптимизацию процесса. Например, путем повышения эффективности реакции путем оптимизации условий реакции, сокращения ненужного времени нагрева и перемешивания и повышения коэффициента использования реагентов за счет лучшего проектирования и контроля процесса.

Заключение

Процесс хлорирования является перспективным методом обработки цианидного золотосодержащего шлама. Он сочетает в себе извлечение ценных металлов и детоксикацию цианидсодержащих веществ. Хотя существуют некоторые проблемы в его применении, при постоянном совершенствовании технологий и принятии соответствующих решений процесс хлорирования может играть все более важную роль в золотодобывающей промышленности, способствуя как экономическим выгодам, так и защите окружающей среды.