Aktivačné a pasivačné účinky solí olova na proces kyanizácie zlata

úvod

Kyanidácia zlata je v ťažobnom priemysle široko používaný proces na extrakciu zlata z rúd. Pridanie určitých chemikálií môže významne ovplyvniť účinnosť tohto procesu. Spomedzi týchto prísad preukázali soli olova komplexné účinky, aktivačné aj deaktivačné, na reakciu kyanidácie zlata . Pochopenie týchto účinkov je kľúčové pre optimalizáciu procesov extrakcie zlata , znižovanie nákladov a minimalizáciu vplyvov na životné prostredie.

Základy procesu kyanácie zlata

Kyanidácia zlata, známa aj ako MacArthur-Forrestov proces, zahŕňa reakciu zlata s kyanidovými iónmi v prítomnosti kyslíka. Táto chemická reakcia umožňuje rozpustenie zlata z rudnej matrice do roztoku, čo umožňuje jeho následné získavanie. Prítomnosť rôznych nečistôt v rude a reakčné podmienky však môžu ovplyvniť rýchlosť a úplnosť rozpustenia zlata.

Aktivačné účinky solí olova

Mechanizmus aktivácie

Katalytická úloha v elektrochemických reakciách

Soli olova môžu pôsobiť ako katalyzátory v procese kyanidácie zlata. V oblasti nízkeho prepätia (–0.35 V oproti Ag/AgCl) sa ukázalo, že pridanie soli olova urýchľuje proces lúhovania zlata v kyanidových roztokoch. Experimenty s cyklickou voltametriou (CV) naznačujú, že olovo sa zúčastňuje elektrochemických reakcií prebiehajúcich na povrchu zlata. Za podmienok kyanidácie zlato tvorí zliatiny s olovom. Tieto zliatiny vytvárajú na povrchu zlata drobné elektrochemické články, kde súčasne prebiehajú oxidačné a redukčné reakcie. Oxidačná reakcia na rozhraní zlato - zliatina podporuje rozklad zlata, zatiaľ čo redukčná reakcia zahŕňa kyslík alebo iné oxidačné látky v roztoku. Táto elektrochemická reakcia výrazne urýchľuje celkovú rýchlosť rozpúšťania zlata.

Inhibícia reakcií s nečistotami

V rudách obsahujúcich meď a iné nečistoty hrajú olovnaté soli priaznivú úlohu. Medené minerály v rude môžu konzumovať kyanid a kyslík, čím súťažia s kyanidačnou reakciou zlata. Olovnaté soli interagujú s iónmi medi alebo minerálmi obsahujúcimi meď a vytvárajú nerozpustné zlúčeniny, ktoré bránia rozpúšťaniu medených minerálov. To znižuje množstvo kyanidu spotrebovaného meďou, čím zostáva viac kyanidu k dispozícii pre kyanidačnú reakciu zlata, a tým sa zvyšuje rýchlosť vylúhovania zlata. V rudách s vysokým obsahom medi a zlata sa pozorovalo, že pridanie olovnatých solí znižuje množstvo medi rozpustenej v kyanidovom roztoku, čím sa udržiava priaznivý pomer pre rozpúšťanie zlata.

Experimentálny dôkaz aktivácie

Laboratórne aj priemyselné štúdie potvrdili aktivačné účinky olovnatých solí. V jednej štúdii so zlatonosnou rudou s 0.25 % galenitu pridanie olovnatej soli výrazne zlepšilo rýchlosť vylúhovania zlata. Tieto zistenia podporujú aj priemyselné postupy. V niektorých zlatých baniach pri spracovaní špecifických typov rúd pridanie správneho množstva olovnatých solí znížilo spotrebu kyanidu sodného z viac ako 12 kg/t na až 5 kg/t a zvýšilo mieru výťažnosti zlata na viac ako 98 %.

Deaktivačné účinky olovnatých solí

Podmienky deaktivácie

Prítomnosť silikátov a niektorých minerálov obsahujúcich olovo

Za určitých okolností, najmä v prítomnosti kremičitanov a špecifických minerálov obsahujúcich olovo, môže pridanie olova spomaliť oxidáciu zlata. Pri potenciáli –0.35 V (oproti Ag/AgCl) sa rýchlosť rozpúšťania zlata znižuje. Presný dôvod je zložitý, ale môže zahŕňať tvorbu povrchových filmov alebo interakciu látok obsahujúcich olovo s povrchom zlata, čo blokuje prístup kyanidových iónov a kyslíka k zlatu. Napríklad niektoré minerály obsahujúce olovo reagujú s roztokom kyanidu za vzniku zlúčenín, ktoré pokrývajú povrch zlata a bránia normálnemu priebehu kyanidačnej reakcie.

Rudy s vysokým obsahom síry

V rudách s vysokým obsahom síry nemusí byť pridanie olova prospešné a môže dokonca viesť k deaktivácii. Keď je obsah síry v rude vysoký, sulfidové minerály sa počas kyanidácie oxidujú na elementárnu síru. Táto elementárna síra tvorí na povrchu zlata vrstvu, ktorá mu bráni v reakcii s roztokom kyanidu a kyslíka. Olovo môže podporovať oxidáciu sulfidových minerálov na síru, čím ďalej inhibuje kyanidovú reakciu zlata a spôsobuje významný pokles rýchlosti rozpúšťania zlata.

Analytický dôkaz deaktivácie

Analýza röntgenovou fotoelektrónovou spektroskopiou (XPS) poskytuje dôkazy o deaktivačných účinkoch. Vo vzorkách z procesov kyanidácie rúd s vysokým obsahom síry s pridaním olova, XPS spektrá ukazujú prítomnosť látok obsahujúcich síru na povrchu zlata, čo naznačuje tvorbu pasivačnej vrstvy síry. Elektrochemické testy tiež potvrdzujú, že rýchlosť oxidácie zlata sa znižuje v prítomnosti kremičitanov a minerálov obsahujúcich olovo.

Faktory ovplyvňujúce rovnováhu medzi aktiváciou a deaktiváciou

Koncentrácia olovnatých solí

Množstvo olovnatých solí pridaných do kyanidačného systému je kľúčové. Pri nízkych koncentráciách majú olovnaté soli zvyčajne aktivačný účinok, ktorý podporuje rozpúšťanie zlata. Ak je však koncentrácia príliš vysoká, môže to viesť k tvorbe nadmerného množstva reakčných produktov, ktoré spôsobujú deaktiváciu. Napríklad príliš vysoká koncentrácia olovnatých iónov môže viesť k vyzrážaniu komplexov olova a kyanidu, ktoré pokrývajú povrch zlata a zastavujú kyanidačnú reakciu.

Zloženie rudy

Zloženie rudy vrátane typov a množstva sulfidových minerálov, kremičitanov a iných nečistôt určuje, či soli olova pôsobia ako aktivátory alebo deaktivátory. Rudy s vysokým obsahom určitých sulfidových minerálov, ako je pyrit v rudách s vysokým obsahom síry, s väčšou pravdepodobnosťou zaznamenajú deaktiváciu po pridaní olova. Naopak, rudy s významným množstvom medených minerálov môžu profitovať z aktivačného účinku solí olova.

Reakčné podmienky

Reakčné podmienky, ako je teplota, pH a koncentrácia kyslíka a kyanidu v roztoku, tiež ovplyvňujú aktivačné a deaktivačné účinky solí olova. Vyššia teplota môže urýchliť prospešné aj škodlivé reakcie súvisiace s olovom. Hodnota pH roztoku ovplyvňuje existenciu iónov olova a iných kovov, čo ovplyvňuje ich interakcie so zlatom a inými minerálmi. Pre normálny priebeh reakcie kyanidy zlata je nevyhnutná dostatočná koncentrácia kyslíka a soli olova môžu interagovať s kyslíkom rôznymi spôsobmi v závislosti od podmienok, pričom reakciu buď zosilňujú, alebo inhibujú.

Záver

Soli olova majú aktivačné aj deaktivačné účinky na proces kyanidácie zlata. Aktivačné účinky, ako je katalýza elektrochemických reakcií a zníženie interferencie nečistôt, môžu výrazne zlepšiť účinnosť extrakcie zlata. Avšak za určitých podmienok, napríklad v prítomnosti kremičitanu, špecifických minerálov obsahujúcich olovo alebo rúd s vysokým obsahom síry, môžu soli olova spôsobiť deaktiváciu spomalením oxidácie zlata alebo vytvorením blokujúcich vrstiev na povrchu zlata. Pochopenie faktorov, ktoré ovplyvňujú tieto účinky, vrátane koncentrácie soli olova, zloženia rudy a reakčných podmienok, je nevyhnutné pre úspešné použitie solí olova pri kyanidácii zlata. Starostlivou kontrolou týchto faktorov môže ťažobný priemysel optimalizovať extrakciu zlata, znížiť spotrebu činidiel, zvýšiť ziskovosť a minimalizovať vplyvy na životné prostredie. Budúci výskum by sa mohol zamerať na vytváranie presnejších modelov na predpovedanie správania sa solí olova v rôznych situáciách spracovania rudy a na hľadanie nových spôsobov, ako pôsobiť proti deaktivačným účinkom.