Činidlá na inhibíciu vylúhovania medi pri kyanidácii zlatej rudy nesúcej meď

úvod

Kyanidácia je široko používaná a účinná metóda získavania zlata zo zlatonosných rúd, najmä v prípade medenonosných zlatých rúd. Je založená na schopnosti kyanidový iónvytvára stabilné komplexy so zlatom, ktoré umožňujú rozpustenie zlata z matrice rudy. Základná chemická reakcia v procese kyanizácie zlata je 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Tento proces je základným kameňom ťažobného priemyslu zlata už viac ako storočie vďaka svojej relatívne vysokej účinnosti a dobre pochopenej technológii.

Pri nakladaní s medenonosnými zlatými rudami však prítomnosť minerál medis predstavuje významné výzvy. Bežné minerály medi spojené so zlatom, ako je chalkopyrit (CuFeS_2), chalkocit (Cu_2S), malachit (Cu_2(OH)_2CO_3) a azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), sú v kyanidových roztokoch celkom reaktívne. Napríklad v médiu obsahujúcom kyanid môže chalkocit reagovať nasledovne: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Tieto reakcie vedú k spotrebe veľkého množstva kyanidu. Nadmerná spotreba kyanidu nielen zvyšuje výrobné náklady, ale má aj environmentálne dôsledky v dôsledku toxicity kyanidu.

Okrem toho môže rozpúšťanie medi interferovať s následnými procesmi zotavenie zlata. Vysoké hladiny medi v kyanidovom roztoku môžu znížiť účinnosť tvorby komplexu zlato-kyanid, čím sa zníži obsah zlata rýchlosť vylúhovania. Je to preto, že meď súťaží so zlatom o kyanidové ióny a kyslík v roztoku, čím sa narušuje chemická rovnováha potrebná na účinné rozpúšťanie zlata. V niektorých prípadoch môže prítomnosť medi spôsobiť problémy aj v následných procesoch, ako je zinok – cementácia alebo uhlík v buničine (CIP) pri získavaní zlata, čo vedie k nižšej miere získavania zlata a nízkej kvalite produktov.

Preto je veľmi dôležité nájsť účinné činidlá na inhibíciu vylúhovania medi počas kyanizácie zlatých rúd obsahujúcich meď. Takéto činidlá môžu pomôcť optimalizovať proces kyanidácie, znížiť spotreba kyanidua zlepšiť celkovú efektívnosť ťažby zlata, vďaka čomu je ťažba ekonomicky životaschopnejšia a šetrnejšia k životnému prostrediu. V nasledujúcich častiach preskúmame rôzne činidlá, ktoré boli študované a používané na tento účel.

Vylúhovacie charakteristiky medi v kyanidových roztokoch

V kyanidových roztokoch vykazujú minerály medi spojené so zlatom odlišné správanie pri vylúhovaní. Bežné primárne minerály medi, ako je chalkopyrit (CuFeS_2) a chalkocit (Cu_2S), spolu s malachitom (Cu_2(OH)_2CO_3), azuritom (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornitom (Cu_5FeS_4), prírodnou meďou a meďou sú relatívne rozpustné

Tieto medené minerály je možné vylúhovať pri izbovej teplote (25^{\circ}C). Rýchlosť vylúhovania medi sa veľmi líši, v rozmedzí od 5 – 10 % do viac ako 90 %. Napríklad malachit a azurit, čo sú minerály uhličitanu medi, sú v kyanidových roztokoch dosť reaktívne. Chemická reakcia malachitu s kyanidom môže byť vyjadrená ako Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. To ukazuje, že pôsobením kyanidu môže byť meď v malachite účinne rozpustená.

Pri nakladaní s koncentrátmi zlata s vysokým obsahom medi má proces lúhovania počas kyanizácie niektoré „klinické“ príznaky. Spotreba kyanidu je extrémne vysoká. Vo všeobecnosti pre rôzne minerály medi vyžaduje rozpustenie 1 gramu medi spotrebu 2.3 ​​– 3.4 gramov Kyanid sodný. Súčasne sa rozpúšťaním medi spotrebúva aj kyslík v roztoku. Napríklad pri procese lúhovania chalkocitu dochádza k reakcii 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, pri ktorej sa spotrebuje nielen veľké množstvo kyanidu, ale aj značné množstvo kyslíka.

Okrem toho sa účinok vylúhovania stáva relatívne slabým. Vysoké hladiny medi v roztoku kyanidu môžu znížiť účinnosť tvorby komplexu zlato - kyanid. Meď súťaží so zlatom o kyanidové ióny a kyslík v roztoku. V dôsledku toho je narušená chemická rovnováha potrebná na efektívne rozpúšťanie zlata. To vedie k zníženiu rýchlosti lúhovania zlata a môže tiež spôsobiť problémy v následných procesoch získavania zlata, ako je zinok - cementácia alebo uhlík v buničine (CIP), čo v konečnom dôsledku vedie k nižšej miere získavania zlata a zníženiu kvality produktu.

Bežné činidlá na inhibíciu vylúhovania medi

Olovnaté soli

Olovené soli sa často používajú ako činidlá na inhibíciu vylúhovania medi pri kyanidácii zlatých rúd obsahujúcich meď. Bežne používané soli olova zahŕňajú dusičnan olovnatý (Pb(NO_3)_2), octan olovnatý (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) a oxid olovnatý (PbO).

Ako príklad si vezmite octan olovnatý. Výskum ukázal, že pridanie octanu olovnatého pred kyanidovým lúhovaním môže účinne inhibovať lúhovanie medi, zvýšiť lúhovanie zlata a striebra a znížiť spotrebu Kyanid sodný. Pre určitý zlatý koncentrát s obsahom medi 4.92 %, keď sa pred lúhovaním priamo pridá 150 g/t octanu olovnatého, za podmienok jemnosti mletia -0.037 mm, veľkosť častíc predstavuje 95 %, doba lúhovania 48 h, koncentrácia kyanidu sodného 0.5 %, koncentrácia zvyšku v dužine 12 % a lúhovanie zlata možno znížiť na 40 g/t, miera vylúhovania zlata dosahuje 1.20 %, miera výťažnosti striebra je 97.55 % a spotreba kyanidu sodného je 60.28 kg/t. To jasne demonštruje pozitívny účinok octanu olovnatého v tomto procese.

Inhibičný mechanizmus solí olova môže súvisieť s tvorbou nerozpustných zlúčenín. Olovo môže napríklad reagovať s látkami obsahujúcimi síru v rude za vzniku nerozpustného sulfidu olovnatého. Táto reakcia znižuje množstvo látok obsahujúcich síru, ktoré môžu reagovať s minerálmi medi, čím sa inhibuje rozpúšťanie minerálov medi. Okrem toho soli olova môžu tiež ovplyvniť povrchové vlastnosti minerálov medi, čím sa zníži ich reaktivita v roztoku kyanidu.

Chelatačné činidlá (napr. kyselina citrónová)

Chelatačné činidlá, ako je kyselina citrónová, môžu tiež hrať úlohu pri inhibícii vylúhovania medi počas kyanizácie. Chelatačné činidlá typu lúhovania, ako je kyselina citrónová, fungujú prostredníctvom jedinečného mechanizmu. Kyselina citrónová obsahuje karboxylové a hydroxylové skupiny, ktoré môžu chelátovať so škodlivými iónmi, ako sú Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} a Fe^{3+} v buničine za vzniku stabilných chelátov.

Napríklad karboxylová skupina v kyseline citrónovej sa môže koordinovať s kovovými iónmi prostredníctvom osamelých párových elektrónov atómov kyslíka, čím sa vytvorí štruktúra podobná kruhu. Chelátovaním týchto kovových iónov môže kyselina citrónová eliminovať ich negatívny vplyv na proces kyanidačného lúhovania, ako je zníženie spotreby kyslíka v roztoku. Okrem toho môže kyselina citrónová inhibovať rozpúšťanie minerálov z gangu, ako sú minerály obsahujúce vápnik a horčík. Môže interagovať s povrchom týchto minerálov hlušiny, meniť ich povrchový náboj a hydrofilno-hydrofóbne vlastnosti, čo sťažuje ich rozpúšťanie v roztoku kyanidu. Táto inhibícia minerálov gangu môže tiež zlepšiť "účinný aktívny kyslík" v buničine. Keď je menej pravdepodobné, že sa minerály hlušiny rozpustia, spotrebujú menej kyslíka a viac kyslíka je k dispozícii na kyanidáciu zlata, čo je prospešné pre lúhovanie zlata. Vo všeobecnosti môže pridanie kyseliny citrónovej pomôcť vytvoriť priaznivejšie chemické prostredie pre kyanidáciu zlata, znížiť interferenciu iných kovových iónov a zlepšiť účinnosť extrakcie zlata.

Iné (krátky úvod)

Okrem vyššie uvedených činidiel môže byť účinným spôsobom na oslabenie rozpúšťania medi aj kontrola koncentrácie kyanidových iónov. Keď je koncentrácia kyanidových iónov správne kontrolovaná v určitom rozsahu, rýchlosť reakcie minerálov medi s kyanidom sa môže znížiť. Napríklad pri niektorých zlatých rudách s relatívne vysokým obsahom ľahko rozpustných minerálov medi sa udržiavaním koncentrácie voľných iónov CN^ - na relatívne nízkej úrovni (napríklad 0.05 % – 0.10 %) môže výrazne spomaliť rýchlosť rozpúšťania minerálov medi, zatiaľ čo rýchlosť rozpúšťania minerálov zlata je stále relatívne vysoká, takže rozpúšťanie kyanidov pôsobí hlavne na minerály.

Ďalšou metódou je použitie systému amoniak - kyanid. V systéme amoniak - kyanid môže amoniak vytvárať komplexy s iónmi medi, ktoré môžu do určitej miery brzdiť vyplavovanie medi. Avšak kvôli vysokej prchavosti amoniaku je ťažké udržať stabilnú koncentráciu v procese priemyselnej výroby, čo obmedzuje jeho priemyselné použitie vo veľkom meradle. Aj keď má táto metóda výhodu v znížení vylúhovania medi, je potrebné ďalej riešiť výzvy v praktickej prevádzke a nákladovej efektívnosti.

Faktory ovplyvňujúce účinok činidiel

Účinnosť činidiel používaných na inhibíciu vylúhovania medi počas kyanizácie zlatých rúd obsahujúcich meď je ovplyvnená niekoľkými faktormi, ktorých pochopenie je kľúčové pre optimalizáciu procesu kyanizácie.

Vlastnosti rudy

1. Druh medených minerálov

1. Rôzne minerály medi majú v roztokoch kyanidu odlišné reaktivity. Napríklad minerály uhličitanu medi ako malachit (Cu_2(OH)_2CO_3) a azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) sú relatívne reaktívnejšie v porovnaní s niektorými primárnymi minerálmi sulfidovej medi, ako je chalkopyrit (CuFeS_2). Malachit ľahko reaguje s kyanidom podľa reakcie Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Táto vysoká reaktivita znamená, že pri použití činidiel na inhibíciu vylúhovania medi môže byť potrebná vyššia dávka pre rudy bohaté na takéto reaktívne minerály medi.

2. Na rozdiel od toho má chalkopyrit zložitejšiu štruktúru a vyžaduje viac energie a špecifické reakčné podmienky na rozpustenie v roztokoch kyanidu. Za určitých podmienok však stále môže prispieť k významnej spotrebe kyanidu. Pochopenie dominantného typu medi – minerálu v rude je prvým krokom pri určovaní vhodného činidla a jeho dávkovania.

2. Obsah medených minerálov

1. Čím vyšší je obsah medi - minerálov v rude, tým väčší je potenciál pre vylúhovanie medi a zodpovedajúcu spotrebu kyanidu. Napríklad v zlatonosnej rude s obsahom medi 5 % bude množstvo kyanidu spotrebovaného pri lúhovacích reakciách medi oveľa vyššie ako v rude s obsahom medi 1 %. V dôsledku toho musí byť činidlo potrebné na inhibíciu vylúhovania medi proporcionálne upravené. Ruda s vyšším obsahom medi môže vyžadovať väčšie množstvo olovnatých solí alebo chelatačných činidiel na účinné potlačenie rozpúšťania medi. Výskum ukázal, že na každé 1% zvýšenie obsahu ľahko rozpustnej medi v rude môže byť potrebné zvýšiť spotrebu inhibítora na báze olova a soli o 10 - 20 g/t, aby sa zachovala rovnaká úroveň inhibície vylúhovania medi.

Podmienky procesu

1. Koncentrácia kyanidu

1. Koncentrácia kyanidu v roztoku hrá dvojakú úlohu pri vylúhovaní medi a účinnosť inhibítorov. Keď je koncentrácia kyanidu nízka, rýchlosť reakcie vylúhovania medi sa zníži. Napríklad, ak sa koncentrácia voľného kyanidu (CN^-) udržiava na 0.05 % - 0.10 %, rýchlosť rozpúšťania minerálov medi sa môže výrazne spomaliť. Ak je však koncentrácia kyanidu príliš nízka, môže byť negatívne ovplyvnená aj rýchlosť vylúhovania zlata.

2. Pri použití činidiel, ako sú olovené soli, sa optimálna koncentrácia kyanidu pre ich účinnosť môže meniť. V niektorých prípadoch môže byť potrebná mierne vyššia koncentrácia kyanidu (okolo 0.15 % - 0.20 %), aby sa zabezpečilo, že inhibítor olova a soli môže vytvárať nerozpustné zlúčeniny s látkami obsahujúcimi síru v rude, čím sa účinne inhibuje vylúhovanie medi. Ak je však koncentrácia kyanidu príliš vysoká, môže podporovať rozpúšťanie minerálov medi napriek prítomnosti inhibítorov.

2. Hodnota pH

1. pH roztoku kyanidu je kritické pre vylúhovanie medi aj pre pôsobenie inhibítorov. Vo všeobecnosti sa kyanidačný proces uskutočňuje v alkalickom prostredí, zvyčajne s pH v rozsahu 10 - 11. Pri tomto rozsahu pH je stabilita kyanidového iónu zachovaná a hydrolýza kyanidu je minimalizovaná.

2. V prípade chelatačných činidiel, ako je kyselina citrónová, pH roztoku ovplyvňuje ich chelatačné schopnosti. Kyselina citrónová obsahuje karboxylové a hydroxylové skupiny, ktoré chelátujú s kovovými iónmi. V alkalickom prostredí sa podporuje disociácia týchto funkčných skupín, čím sa zvyšuje ich chelatačná schopnosť s iónmi medi. Ak je však pH príliš vysoké (nad 12), môže to spôsobiť vedľajšie reakcie, ktoré môžu znížiť účinnosť chelatačného činidla. Napríklad vo vysoko alkalickom roztoku sa niektoré kov-chelátové komplexy môžu rozpadnúť, čím sa uvoľnia chelátové ióny medi späť do roztoku.

3. Doba lúhovania

1. Doba lúhovania môže ovplyvniť stupeň lúhovania medi a účinnosť inhibítorov. So zvyšujúcim sa časom vylúhovania sa môže rozpustiť viac medi, ak nie je účinne inhibovaná. Napríklad pri krátkodobom procese lúhovania (menej ako 12 hodín) môže byť množstvo lúhovanej medi relatívne malé a inhibítor môže ľahšie kontrolovať rýchlosť lúhovania medi. Ak sa však doba lúhovania predĺži na 48 hodín alebo viac, kumulatívny účinok lúhovacích reakcií medi môže byť výraznejší.

2. V prípade olovo-solných inhibítorov môže dlhší čas lúhovania vyžadovať vyššie počiatočné dávkovanie inhibítora. V priebehu času sa totiž môžu vzniknuté nerozpustné zlúčeniny obsahujúce olovo postupne spotrebovať alebo ich účinnosť môže klesať v dôsledku neustálej prítomnosti reaktívnych látok v roztoku kyanidu. Pri určovaní množstva a typu činidla, ktoré sa má použiť na inhibíciu vylúhovania medi, je preto potrebné dôkladne zvážiť čas vylúhovania.

Prípadové štúdie a praktické aplikácie

Prípad 1: Aplikácia olovených solí v zlatej bani v Južnej Afrike

Zlatá baňa v Južnej Afrike spracovávala medenonosnú zlatú rudu s obsahom medi približne 3 %. Pred použitím olovených solí ako inhibítora čelil proces kyanidácie niekoľkým výzvam. Spotreba kyanidu bola mimoriadne vysoká, dosahovala až 15 kg/t rudy a miera lúhovania zlata len okolo 80 %. Vysoký obsah medi v rude viedol k výraznému rozpúšťaniu medi pri kyanidácii, čo nielen spotrebovalo veľké množstvo kyanidu, ale narušilo aj proces lúhovania zlata.

Po pridaní dusičnanu olovnatého (Pb(NO_3)_2) v dávke 200 g/t rudy boli pozorované výrazné zmeny. Spotreba kyanidu sa znížila na 8 kg/t rudy, čo predstavuje pokles o približne 47 %. Miera lúhovania zlata sa zvýšila na 90 %. Ekonomické prínosy boli značné. Ak vezmeme do úvahy cenu kyanidu a hodnotu dodatočného získaného zlata, baňa ušetrila približne 50 dolárov za tonu spracovanej rudy. Z environmentálneho hľadiska znamenala znížená spotreba kyanidu menšie environmentálne riziko spojené s únikom a likvidáciou kyanidu. Znížilo sa aj množstvo odpadu obsahujúceho kyanid, čo bolo prospešné pre miestne ekologické prostredie.

Prípad 2: Aplikácia chelatačného činidla (kyselina citrónová) v zlatej bani v Austrálii

V austrálskej zlatej bani ruda obsahovala značné množstvo minerálov medi, najmä chalkopyrit a niektoré minerály medi – uhličitany. Počiatočný kyanidačný proces bez použitia chelatačného činidla mal rýchlosť lúhovania zlata 75 % a rýchlosť lúhovania medi 30 %. Vysoká rýchlosť lúhovania medi viedla k vysokej spotrebe kyanidu, asi 12 kg/t rudy.

Keď sa do kyanidačného procesu pridala kyselina citrónová v dávke 1 kg/t rudy, situácia sa zlepšila. Miera lúhovania medi sa znížila na 10 % a miera lúhovania zlata sa zvýšila na 85 %. Spotreba kyanidu klesla na 6 kg/t rudy. Ekonomicky boli náklady na pridanie kyseliny citrónovej relatívne nízke v porovnaní s úsporami spotreby kyanidu a zvýšeným výťažkom zlata. Baňa odhadovala, že by mohla zvýšiť svoj ročný zisk asi o 300,000 XNUMX dolárov. Z hľadiska životného prostredia znamenalo znížené vylúhovanie medi menej odpadových vôd obsahujúcich meď, ktoré sa ľahšie upravovali a mali menší vplyv na vodné zdroje v okolí.

Prípad 3: Aplikácia nového inhibítora (MZY) v čínskej zlatej bani

Zlatá baňa v Číne sa zaoberala žiaruvzdornou medenou rudou nesúcou zlato. Tradičný kyanidačný proces mal rýchlosť lúhovania zlata iba 70% a vysokú rýchlosť lúhovania medi, čo spôsobilo veľkú spotrebu kyanidu. Po pridaní nového inhibítora MZY v určitom dávkovaní, spolu s optimalizovanými procesnými podmienkami vrátane pridania 18 kg/t vápna a 1.2 kg/t kyanidu sodného, ​​rýchlosť vylúhovania zlata dosiahla 83 % - 84 % a rýchlosť vylúhovania medi sa znížila na 4 % - 5 %.

Tento nový proces nielen zlepšil účinnosť lúhovania zlata, ale tiež výrazne znížil spotrebu kyanidu. Ekonomické výhody boli dvojaké: zvýšená ťažba zlata pridala väčšiu hodnotu produkcii a znížená spotreba kyanidu ušetrila náklady. Z hľadiska ochrany životného prostredia nižšia spotreba kyanidu a menej odpadu obsahujúceho meď znížili environmentálnu záťaž, čím sa ťažba stala udržateľnejšou. Tieto prípadové štúdie jasne demonštrujú praktickú hodnotu použitia činidiel na inhibíciu vylúhovania medi pri kyanidácii zlatých rúd obsahujúcich meď, a to z hľadiska ekonomických výhod aj ochrany životného prostredia.

Záver

V procese kyanizácie medenonosných zlatých rúd vedie lúhovanie medi nielen k vysokej spotrebe kyanidu, ale má aj negatívny vplyv na rýchlosť lúhovania zlata a následné procesy získavania zlata. Preto je veľmi dôležité použitie činidiel na inhibíciu vylúhovania medi.

Soli olova, ako je dusičnan olovnatý, octan olovnatý a oxid olovnatý, môžu účinne inhibovať vylúhovanie medi vytváraním nerozpustných zlúčenín s látkami obsahujúcimi síru v rude alebo zmenou povrchových vlastností minerálov medi. Chelatačné činidlá, ako je kyselina citrónová, môžu chelátovať s iónmi medi a inými škodlivými kovovými iónmi, čím sa znižuje ich negatívny vplyv na proces kyanidácie. Okrem toho kontrola koncentrácie kyanidu a použitie systému čpavok-kyanid môže do určitej miery zohrávať úlohu aj pri oslabení rozpúšťania medi.

Účinnosť týchto činidiel je ovplyvnená rôznymi faktormi. Vlastnosti rudy, vrátane typu a obsahu medených minerálov, určujú reaktivitu medi v rude a tým ovplyvňujú množstvo potrebného činidla. Podmienky procesu, ako je koncentrácia kyanidu, hodnota pH a doba lúhovania, majú tiež významný vplyv na výkonnosť činidiel. Napríklad vhodná koncentrácia kyanidu a hodnota pH môže zabezpečiť stabilitu roztoku kyanidu a účinnosť činidla, zatiaľ čo doba lúhovania môže ovplyvniť kumulatívny účinok reakcií lúhovania medi.

Prostredníctvom prípadových štúdií sme videli praktickú aplikačnú hodnotu týchto činidiel. V Južnej Afrike používanie dusičnanu olovnatého v zlatej bani znížilo spotrebu kyanidu a zvýšilo rýchlosť lúhovania zlata, čo prinieslo významné ekonomické výhody a výhody pre životné prostredie. V Austrálii pridanie kyseliny citrónovej do zlatej bane účinne znížilo lúhovanie medi a spotrebu kyanidu a zároveň zvýšilo rýchlosť lúhovania zlata, čo bolo prospešné pre ekonomické aj environmentálne aspekty. V čínskej zlatej bani použitie nového inhibítora MZY spolu s optimalizovanými podmienkami procesu zlepšilo účinnosť lúhovania zlata a znížilo rýchlosť lúhovania medi, čím sa dosiahli dobré ekonomické a environmentálne výsledky.

Vo všeobecnosti, keď sa zaoberáme kyanidáciou medených zlatých rúd, je potrebné komplexne zvážiť vlastnosti rudy a požiadavky procesu a zvoliť vhodné činidlo a prevádzkové podmienky. Budúci výskum sa môže zamerať na ďalšie skúmanie účinnejších a ekologickejších činidiel, ako aj na optimalizáciu kombinácie činidiel a procesných parametrov s cieľom dosiahnuť efektívnejšie, hospodárnejšie a environmentálne udržateľnejšie procesy extrakcie zlata.