Оптимизация эффективности цианида натрия при чановом выщелачивании

Введение

Выщелачивание в чанах является важнейшим процессом в горнодобывающей промышленности, особенно для извлечения ценных металлов, таких как золото, из бедных руд. Натрий цианид играет ключевую роль в этом процессе, поскольку образует комплекс с золотом, что позволяет его растворять и затем извлекать. Однако эффективность цианид натрия На выщелачивание в чанах могут влиять многочисленные факторы. Оптимизация этих факторов имеет важное значение не только для повышения скорости извлечения металла, но и для снижения затрат и минимизации воздействия на окружающую среду, связанного с использованием этого высокотоксичного химиката.

Роль цианида натрия в чановом выщелачивании

При чановом выщелачивании, Цианид натрия взаимодействует с золотом в присутствии кислорода и воды. Ионы цианида в Цианид натрия соединяются с атомами золота, превращая золото в растворимое комплексное соединение. Эту растворимую форму золота затем можно отделить от рудной матрицы и подвергнуть дальнейшей обработке для получения чистого золота.

Факторы, влияющие на эффективность цианида натрия при чановом выщелачивании

Характеристики руды

1. Размер частицы: Размер частиц руды существенно влияет на эффективность выщелачивания. Более мелкие частицы обеспечивают большую площадь поверхности для реакции между цианидом натрия и золотосодержащими минералами. Например, если руда недостаточно измельчена, раствор цианида может не проникнуть эффективно, оставляя значительное количество золота непрореагировавшим. Исследования показали, что уменьшение размера частиц золотосодержащей руды с более грубой фракции до более мелкой может значительно увеличить скорость растворения золота. Более мелкие частицы обеспечивают гораздо более быстрое и полное растворение по сравнению с более грубыми частицами.

2. минералогия: Присутствие определенных минералов может либо усиливать, либо замедлять процесс выщелачивания. Такие минералы, как пирит и арсенопирит, могут потреблять кислород и цианид, снижая доступность этих реагентов для реакции золота с цианидом. С другой стороны, некоторые жильные минералы могут оказывать каталитическое действие, способствуя растворению золота. Кроме того, наличие золота в руде, будь то свободное измельчение (легко высвобождаемое) или инкапсулированное в других минералах, влияет на доступность золота для раствора цианида. Например, золото, которое заключено в сульфидных минералах, может потребовать предварительной обработки, такой как обжиг или биоокисление, для обнажения золота и повышения эффективности выщелачивания.

Условия процесса

1. Концентрация цианида: Поддержание соответствующей концентрации цианида имеет решающее значение. Слишком низкая концентрация может не обеспечить достаточного количества ионов цианида для реакции со всем доступным золотом, что приведет к неполному выщелачиванию. И наоборот, чрезмерно высокая концентрация может привести к образованию нежелательных побочных продуктов, таких как комплексы металлов и цианида с другими неценными металлами в руде, а также увеличивает стоимость и экологический риск. Оптимальная концентрация цианида часто варьируется в зависимости от типа руды и наличия мешающих минералов. В целом, для типичных золотых руд на разных стадиях выщелачивания используются различные диапазоны концентраций цианида, чтобы сбалансировать эффективность и стоимость.

2. Контроль pH: pH выщелачивающего раствора оказывает значительное влияние на стабильность цианида и реакцию выщелачивания. Цианид нестабилен в кислых условиях и может разлагаться с образованием высокотоксичного газа цианистого водорода. Чтобы предотвратить это, pH выщелачивающего раствора обычно поддерживают в диапазоне 10 - 11 с помощью извести или других щелочных реагентов. В этом диапазоне pH цианид остается в своей ионной форме, что способствует образованию комплекса золото - цианид. Кроме того, щелочная среда также может помочь в растворении некоторых минералов, которые могут мешать процессу выщелачивания.

3. Температура: Скорость реакции цианирования зависит от температуры. Более высокие температуры обычно увеличивают скорость реакции, но на практике поддержание чрезвычайно высоких температур может быть дорогостоящим и может также привести к увеличению разложения цианида. В холодном климате температура выщелачивания может быть ограничивающим фактором. Ниже 10 °C скорость растворения золота значительно падает. Некоторые рудники в Канаде использовали отходящее тепло для нагрева выщелачивающего раствора, что не только помогает преодолеть температурный предел, но и продлевает сезон выщелачивания.

4. Доступность кислорода: Кислород является важным реагентом в процессе цианирования, поскольку он окисляет золото с образованием растворимого комплекса золота и цианида. Достаточная подача кислорода может повысить скорость выщелачивания. Установка устройств, облегчающих поступление кислорода, таких как системы впрыска воздуха, во время строительства чана может улучшить проницаемость смеси руды и раствора цианида и увеличить скорость выщелачивания. Исследования Института Хазена в США показали, что увеличение содержания кислорода в рудной куче (которое может быть концептуально применено к выщелачиванию в чанах) может не только сократить цикл выщелачивания, но и увеличить скорость выщелачивания золота.

Время выщелачивания

время выщелачивания - еще один важный фактор. Для реакции цианида со всем доступным золотом требуется достаточно времени. Однако слишком длительное время выщелачивания может быть неэкономичным и может также привести к образованию большего количества побочных продуктов. Оптимальное время выщелачивания зависит от таких факторов, как размер частиц руды, концентрация цианида и температура. Например, в некоторых случаях, когда руда мелкозернистая, а условия процесса хорошо оптимизированы, время выщелачивания может быть значительно сокращено по сравнению с более крупнозернистыми рудами или неоптимальными условиями.

Стратегии оптимизации

Предварительная обработка руды

1. Дробление и измельчение: Для обеспечения надлежащего размера частиц руду следует тщательно измельчать и измельчать. Использование современного оборудования для дробления и измельчения может помочь достичь более равномерного распределения размера частиц, увеличивая площадь поверхности, доступную для реакции цианида с золотом.

2. Предварительная обработка тугоплавких руд: Для тугоплавких руд, содержащих золото, заключенное в сульфид или другие минералы, можно использовать методы предварительной обработки, такие как обжиг, биоокисление или окисление под давлением. Обжиг может разрушить сульфидные минералы, высвобождая заключенное золото и делая его более доступным для раствора цианида. Биоокисление использует микроорганизмы для окисления сульфидных минералов, что в некоторых случаях является более экологически чистой альтернативой обжигу.

Контроль над процессом

1. Мониторинг и регулировка концентрации цианида: Постоянно контролируйте концентрацию цианида в выщелачивающем растворе с помощью аналитических методов, таких как титрование или ион-селективные электроды. На основе результатов мониторинга отрегулируйте скорость добавления цианида для поддержания оптимальной концентрации в течение всего процесса выщелачивания.

2. Мониторинг и регулировка pH: Регулярно измеряйте pH выщелачивающего раствора с помощью pH-метра и добавляйте известь или другие щелочные реагенты по мере необходимости для поддержания pH в оптимальном диапазоне 10–11.

3. Контроль температуры: В случаях, когда температура является ограничивающим фактором, рассмотрите возможность использования систем отопления или охлаждения для поддержания соответствующей температуры для реакции выщелачивания. Это может быть особенно важно в регионах с экстремальным климатом.

4. Оптимизация подачи кислорода: Обеспечьте адекватную и постоянную подачу кислорода в систему выщелачивания. Этого можно добиться, используя эффективные системы впрыскивания воздуха или добавляя в выщелачивающий раствор соединения, выделяющие кислород, такие как перекись водорода. Однако следует соблюдать осторожность при использовании перекиси водорода, поскольку она также может реагировать с цианидом, если не контролировать ее должным образом.

Добавление выщелачивающего средства

В цианидный шлам можно добавлять выщелачивающие добавки для повышения эффективности. Обычные выщелачивающие добавки включают окислители, улучшенные выщелачивающие добавки и смачивающие добавки. Например, добавление кислородсодержащего окислителя в процесс цианидного выщелачивания может увеличить эффективный активный кислород в шламе, что повышает эффективность выщелачивания. Смачивающие добавки могут помочь раствору цианида лучше проникать в частицы руды, особенно в случае гидрофобных руд.

Заключение

Оптимизация эффективности цианида натрия при чановом выщелачивании является сложной, но важной задачей в горнодобывающей промышленности. Тщательно учитывая и контролируя такие факторы, как характеристики руды, условия процесса и время выщелачивания, а также внедряя соответствующие стратегии оптимизации, можно значительно улучшить извлечение ценных металлов, сократить потребление химикатов и минимизировать экологические риски, связанные с использованием цианида натрия. Постоянные исследования и инновации в этой области имеют важное значение для того, чтобы сделать процесс чанового выщелачивания более устойчивым и экономически выгодным в долгосрочной перспективе.