Каков оптимальный диапазон концентраций цианида натрия для выщелачивания золота?

В золотодобывающей промышленности цианидное выщелачивание остается одним из наиболее широко используемых методов извлечения золота из руды. В частности, цианид натрия предпочтителен благодаря своей эффективности, стабильности и относительно низкой стоимости. Определение оптимальной концентрации цианида натрия имеет решающее значение, поскольку оно напрямую влияет на эффективность извлечения золота, эксплуатационные расходы и экологические аспекты.

Теоретические соображения

Теоретически, растворение золота в цианидном растворе происходит в результате определённой химической реакции. Для растворения каждого грамма золота требуется приблизительно 0.92 грамма цианида натрия , исходя из электрохимических реакций. Однако в реальных условиях фактическое потребление цианида натрия значительно выше, часто в 50-100 раз превышает теоретическое количество.

Факторы, влияющие на оптимальную концентрацию

Характеристики руды

1. Минералогия золота : Тип присутствующих в руде золотых минералов играет важную роль. Если золото находится в мелкозернистой, легко измельчаемой форме, потребуется иная концентрация цианида по сравнению с золотом, связанным с сульфидными минералами или другими тугоплавкими материалами. Например, в некоторых золотосодержащих кварцевых жилах, где золото относительно легко измельчается, могут быть достаточны более низкие концентрации цианида.

2. Размер частиц и проницаемость : Более мелкие руды, как правило, имеют большую площадь поверхности, что обеспечивает более эффективный контакт раствора цианида натрия с частицами золота. В результате может быть эффективна более низкая концентрация цианида. Напротив, для более крупных руд может потребоваться более высокая концентрация для обеспечения полного выщелачивания. Кроме того, проницаемость частиц руды влияет на поток раствора цианида через руду, влияя на требуемую концентрацию.

3. Наличие других металлов : Медь, в частности, сильно реагирует с цианидом натрия. Она может потреблять значительное количество цианида в процессе выщелачивания. На каждый грамм растворенной меди обычно требуется от 2.3 до 3.4 грамма цианида. В рудах с высоким содержанием меди может потребоваться более высокая концентрация цианида натрия, чтобы обеспечить достаточное количество цианида для растворения золота. Другие металлы, такие как цинк, свинец и железо, также могут влиять на потребление цианида, хотя и в меньшей степени.

Условия процесса

1. Уровень pH : pH раствора для выщелачивания является критическим фактором. Цианид натрия гидролизуется в растворе, образуя синильную кислоту (HCN), которая является высокотоксичным газом. Степень гидролиза зависит от pH раствора. При pH 10.5 образуется только 6.1% синильной кислоты, тогда как при pH 9.0 образуется 67.1%. Для минимизации потерь цианида в результате гидролиза и обеспечения стабильности раствора цианида, pH обычно поддерживается в диапазоне от 11 до 12 на золотодобывающих установках CIP (углерод в пульпе). Это также влияет на оптимальную концентрацию цианида натрия, поскольку в более щелочной среде для эффективного выщелачивания золота может потребоваться несколько более высокая концентрация.

2. Концентрация растворенного кислорода : Кислород необходим для растворения золота в цианидном растворе. Для реакции необходимы как цианид-ионы (CN⁻), так и кислород (O₂). Максимальная растворимость кислорода при комнатной температуре и давлении составляет 8.2 мг/л. Если концентрация растворенного кислорода в суспензии меньше 4 мг/л, это может ограничить скорость растворения золота. В таких случаях для повышения концентрации кислорода в суспензию можно ввести воздух или добавить перекись водорода. Соотношение кислорода и цианида имеет решающее значение; дисбаланс может привести к снижению скорости выщелачивания. Поскольку концентрация кислорода влияет на кинетику реакции, она также влияет на оптимальную концентрацию цианида натрия. Более высокая концентрация кислорода может позволить немного снизить концентрацию цианида, и наоборот.

Типичные диапазоны концентраций на практике

1. В процессах CIP и CIL (выщелачивание углеродом) : В типичной схеме CIP или CIL, где золотосодержащая руда находится в виде суспензии, а углерод используется для адсорбции растворенного золота, концентрация цианида натрия обычно поддерживается в диапазоне 0.3–0.4 грамма на литр (0.03–0.04%). Этот диапазон концентраций оказался эффективным для широкого спектра типов руды в нормальных условиях эксплуатации. Однако для более сложных руд или руд с высоким содержанием примесей концентрация может быть увеличена, иногда достигая 0.6–0.8 грамма на литр (0.06–0.08%).

2. При кубовом выщелачивании : кубовое выщелачивание часто используется для крупнозернистых руд или при обработке руды партиями. В этом процессе концентрация цианида натрия обычно выше, около 1.0 грамма на литр (0.1%). Более высокая концентрация компенсирует потенциально меньшую площадь поверхности более крупных частиц руды и помогает обеспечить проникновение раствора цианида в руду и эффективное растворение золота.

3. Цианирование отходов обогащения : При цианировании отходов обогащения, оставшихся после предыдущих этапов переработки (например, после гравитационной сепарации), концентрация цианида может варьироваться в зависимости от содержания оставшегося золота и характера отходов. Как правило, концентрация цианида составляет от 0.5 до 2 кг/т руды, что в пересчете на концентрацию в растворе может составлять от 0.05 до 0.2 грамма на литр (0.005–0.02%). Более низкая концентрация часто достаточна, поскольку отходы могли быть уже предварительно обработаны, и оставшееся золото более доступно.

Последствия для окружающей среды и безопасности

При определении оптимальной концентрации цианида натрия для выщелачивания золота важно учитывать экологические и охранные аспекты. Цианид является высокотоксичным веществом, и любой выброс в окружающую среду может иметь серьезные последствия. Поддержание надлежащей концентрации не только способствует эффективному извлечению золота, но и минимизирует количество цианида, которое может присутствовать в потоках отходов. Кроме того, правильное обращение и хранение цианида натрия имеют решающее значение для предотвращения случайных разливов или выбросов.

Заключение

Оптимальный диапазон концентрации цианида натрия для золотовыщелачивания варьируется в зависимости от множества факторов, включая характеристики руды и условия процесса. В целом, для большинства распространенных операций золотовыщелачивания, таких как CIP, CIL и чановое выщелачивание , концентрация составляет от 0.03% до 0.1% (0.3–1.0 грамма на литр). Однако для каждого конкретного рудного тела рекомендуется проводить подробные лабораторные исследования, такие как испытания в бутылочном и колонном растворах, чтобы точно определить наиболее подходящую концентрацию цианида натрия. Это обеспечит максимальное извлечение золота при минимизации затрат и воздействия на окружающую среду.