Postopek izluževanja s cianidom v rudarstvu zlata: Celoten postopek od raztapljanja do pridobivanja

Uvod

Pridobivanje zlata iz rud je že stoletja predmet velikega zanimanja. Med različnimi razpoložljivimi metodami se je izluževanje s cianidom uveljavilo kot ena najpogosteje uporabljenih tehnik v komercialnem rudarstvu zlata . Ta postopek omogoča učinkovito raztapljanje zlata iz njegovih matičnih materialov, kar omogoča pridobivanje plemenite kovine v bolj koncentrirani obliki. Ta članek se bo poglobil v celoten postopek izluževanja s cianidom pri rudarjenju zlata, od začetnega raztapljanja zlata v raztopinah cianida do končnega pridobivanja kovine.

Raztapljanje zlata v raztopinah cianida

Vključene kemične reakcije

Raztapljanje zlata v raztopinah cianida temelji na zapletenem nizu kemičnih reakcij. Celotno reakcijo lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

V tej reakciji zlato (Au) reagira z natrijevim cianidom (NaCN) v prisotnosti kisika (O₂) in vode (H₂O), pri čemer nastane natrijev dicianoaurat (Na[Au(CN)₂]) in natrijev hidroksid (NaOH). Vloga kisika v tej reakciji je ključna, saj deluje kot oksidant in olajša raztapljanje zlata.

Pogoji za optimalno raztapljanje

Za učinkovito raztapljanje zlata je treba skrbno nadzorovati več pogojev. Koncentracija cianida v raztopini je kritičen dejavnik. Običajno se v procesu luženja uporablja koncentracija 0.05 - 0.1 % NaCN. Višja koncentracija lahko povzroči povečano porabo cianida brez sorazmernega povečanja raztapljanja zlata, medtem ko lahko nižja koncentracija povzroči počasno in nepopolno izpiranje.

Pomembno vlogo ima tudi pH raztopine. Postopek luženja je najučinkovitejši v rahlo alkalnem mediju, s pH območjem od 9.5 do 11. Pri tem pH so cianidni ioni prisotni v svoji nedisociirani obliki (HCN), ki je bolj reaktivna na zlato. Prilagoditev pH običajno dosežemo z dodajanjem apna (CaO) raztopini za izpiranje.

Temperatura je še en pomemben parameter. Čeprav lahko reakcija poteka pri sobni temperaturi, lahko rahlo povišana temperatura okoli 25 - 35 °C poveča hitrost raztapljanja zlata. Vendar lahko preveliko zvišanje temperature privede do razgradnje cianida, kar zmanjša njegovo učinkovitost.

Predobdelava rud

Drobljenje in mletje

Preden se lahko začne postopek izluževanja s cianidom, je treba rude, ki vsebujejo zlato, predhodno obdelati. Prvi korak v tej predobdelavi je običajno drobljenje in mletje . Rude se zdrobijo, da se zmanjša njihova velikost, nato pa se zmeljejo v drobne delce. To poveča površino rude, kar omogoča učinkovitejši stik med delci zlata in raztopino cianida med postopkom izluževanja.

Stopnja mletja je skrbno nadzorovana. Prekomerno mletje lahko povzroči nastanek finih sluzi, ki lahko povzročijo težave med nadaljnjimi koraki ločevanja trdno-tekoče. Po drugi strani pa lahko premajhno mletje povzroči nezadostno izpostavljenost delcev zlata, kar povzroči nepopolno izpiranje.

Praženje in biooksidacija

V nekaterih primerih lahko zlate rude vsebujejo ognjevzdržne minerale, ki preprečujejo neposredno raztapljanje zlata s cianidom. Za takšne rude so morda potrebne dodatne metode predobdelave, kot sta praženje ali biooksidacija.

Praženje vključuje segrevanje rude v prisotnosti zraka, da se oksidirajo ognjevzdržni minerali, kot so sulfidi. Ta proces oksidacije razgradi minerale, sprosti zlate delce in jih naredi bolj dostopne za raztopino cianida.

Po drugi strani pa biooksidacija uporablja mikroorganizme za oksidacijo ognjevzdržnih mineralov. To je okolju prijaznejša alternativa praženju, saj deluje pri nižjih temperaturah in proizvaja manj škodljivih emisij. Mikroorganizmi, običajno bakterije ali glive, so izbrani glede na njihovo sposobnost oksidacije specifičnih ognjevzdržnih mineralov, ki so prisotni v rudi.

Postopek luženja

Izpiranje rezervoarja z mešanjem

Izpiranje rezervoarja z mešanjem je ena najpogostejših metod, ki se uporabljajo za izpiranje s cianidom. Pri tem postopku se predhodno obdelana ruda zmeša z raztopino cianida v velikih rezervoarjih z mešanjem. Rezervoarji so opremljeni z mešali, ki zagotavljajo temeljito mešanje rude in raztopine, kar spodbuja stik med delci zlata in cianidnimi ioni.

Čas luženja se lahko razlikuje glede na naravo rude in delovne pogoje. Na splošno lahko postopek luženja traja od nekaj ur do nekaj dni. V tem času se občasno odvzamejo vzorci izcedne vode in analizirajo, da se spremlja napredek raztapljanja zlata.

Heap Leaching

Kopalno izpiranje je še ena pogosto uporabljena metoda, zlasti za zlate rude z nizko vsebnostjo. Pri tem postopku se zdrobljena ruda zloži v velike kupe na neprepustno oblogo. Raztopino cianida nato razpršimo na vrh kupa in pustimo, da pronica skozi rudo. Ko gre raztopina skozi kup, raztopi zlate delce in nastala plodna raztopina se zbere na dnu kupa.

Izluževanje na kupu je stroškovno učinkovitejša metoda v primerjavi z izluževanjem v mešalnem rezervoarju , saj zahteva manj kapitalskih naložb v opremo. Vendar je to počasnejši postopek in je primernejši za rude z relativno nizko vsebnostjo zlata.

Ločitev trdne tekočine

Filtracija

Po končanem procesu luženja je naslednji korak ločitev trdnega ostanka (jalovine) od bremenitev raztopine, ki vsebuje raztopljeno zlato. Filtracija je ena najpogosteje uporabljenih metod za ločevanje trdnih in tekočih snovi. V tem procesu se gošča (mešanica trdne in tekoče) spusti skozi filtrirni medij, kot je filtrirna tkanina ali filtrirna stiskalnica. Trdni delci se zadržijo na filtrirnem mediju, medtem ko tekočina (nosečna raztopina) prehaja skozi in se zbira.

Izbira filtrskega medija je odvisna od narave trdnih delcev in delovnih pogojev. Na primer, v primerih, ko so trdni delci zelo drobni, bo morda potrebna filtrirna tkanina z bolj fino mrežico.

Dekantacija

Dekantacija je še ena metoda, ki se lahko uporablja za ločevanje trdne in tekočine, zlasti kadar so trdni delci razmeroma veliki in se zlahka usedejo. Pri tem postopku se gnojevka pusti nekaj časa stati v usedalni posodi. Trdni delci se zaradi gravitacije usedejo na dno posode, bistra supernatantna tekočina (noseča raztopina) pa se nato previdno odlije.

Dekantacija je enostavnejša in energetsko manj intenzivna metoda v primerjavi s filtracijo. Vendar morda ne bo tako učinkovito pri ločevanju zelo drobnih trdnih delcev.

Pridobivanje zlata iz noseče rešitve

Adsorpcija z aktivnim ogljem

Ena najpogostejših metod za pridobivanje zlata iz nosilne raztopine je adsorpcija z aktivnim ogljem . Pri tem postopku se nosilni raztopini doda aktivno oglje. Kompleks zlata in cianida ima močno afiniteto do površine aktivnega oglja, zato se zlato adsorbira na ogljikove delce.

Ogljikovi delci se nato ločijo od raztopine, običajno s presejanjem ali filtracijo. Z zlatom napolnjen ogljik se nato nadalje obdela, da se zlato desorbira. To običajno naredimo tako, da ogljik izpostavimo obdelavi s paro pri visoki temperaturi ali uporabimo kemično desorpcijsko sredstvo.

Cinkove padavine

Obarjanje cinka, znano tudi kot postopek Merrill-Crowe, je še ena metoda za pridobivanje zlata. Pri tem postopku se nosečni raztopini doda cinkov prah. Cink je bolj elektropozitiven kot zlato in posledično izpodriva zlato iz zlato-cianidnega kompleksa. Reakcijo lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]

Oborjeno zlato skupaj z nezreagiranim cinkom tvori trdno blato. To blato nato ločimo od raztopine, zlato pa nadalje prečistimo, da dobimo čisti produkt.

Rafinacija zlata

Taljenje

Ko je zlato pridobljeno iz obstoječe raztopine, ga je običajno treba prečistiti, da se odstranijo morebitne preostale nečistoče. Taljenje je ena najpogostejših metod za prečiščevanje zlata. V tem procesu se material, ki vsebuje zlato, segreje na visoko temperaturo v prisotnosti fluksa, kot je boraks. Talilo pomaga znižati tališče zlata in tudi reagira z nečistočami ter tvori žlindro, ki jo je mogoče ločiti od staljenega zlata.

Staljeno zlato se nato vlije v kalupe za oblikovanje ingotov. Te ingote je mogoče nadalje predelati ali prodati kot polizdelke.

Elektrolitsko rafiniranje

Elektrolitsko rafiniranje je naprednejša metoda za rafiniranje zlata. V tem procesu je anoda, ki vsebuje zlato, nameščena v elektrolitsko celico skupaj s katodo iz čistega zlata. Elektrolit je običajno raztopina zlatega klorida ali drugih zlatih soli. Ko skozi celico teče električni tok, se zlato z anode raztopi v elektrolitu in nato odloži na katodo.

Nečistoče, ki so bolj elektropozitivne od zlata, se raztopijo v elektrolitu, vendar se ne odložijo na katodo, medtem ko nečistoče, ki so manj elektropozitivne od zlata, ostanejo kot blato na dnu celice. Posledica tega je zlati izdelek zelo visoke čistosti.

Okoljski vidiki

Ravnanje s cianidom

Cianid je zelo strupena snov, zato je pravilno ravnanje s cianidom v procesu pridobivanja zlata izrednega pomena. Uporaba cianida pri pridobivanju zlata je v mnogih državah strogo regulirana, da bi zmanjšali njegov vpliv na okolje in zdravje ljudi.

Eden od ključnih vidikov ravnanja s cianidom je preprečevanje razlitja cianida. Rudarska dela morajo imeti ustrezne zadrževalne sisteme, ki preprečujejo uhajanje raztopin, ki vsebujejo cianid, v okolje. Poleg tega je ključnega pomena tudi čiščenje odpadnih voda, ki vsebujejo cianid. Na voljo je več metod za obdelavo odpadnih voda, ki vsebujejo cianid, kot so kemična oksidacija, biološka obdelava in ionska izmenjava.

Odlaganje jalovine

Trdni ostanek (jalovina), ki nastane po postopku pridobivanja zlata, je prav tako treba ustrezno odstraniti. Jalovina lahko vsebuje sledi cianida in drugih težkih kovin, ki lahko predstavljajo nevarnost za okolje, če z njimi ne ravnamo pravilno.

Eden pogostih načinov za odlaganje jalovine je njeno shranjevanje v jezovih za jalovino. Ti jezovi so zasnovani tako, da zadržujejo jalovino in preprečujejo izpust onesnaževalcev v okolje. V nekaterih primerih se lahko jalovina tudi ponovno predela, da se pridobijo preostali dragoceni minerali ali zmanjša vpliv na okolje.

zaključek

Postopek izpiranja s cianidom pri rudarjenju zlata je kompleksen in večstopenjski postopek, ki vključuje raztapljanje zlata v raztopinah cianida, predhodno obdelavo rud, izpiranje, ločevanje med trdno in tekočo snovjo, pridobivanje zlata, rafiniranje in ravnanje z okoljem. Vsak korak v tem procesu je skrbno nadzorovan, da se zagotovi učinkovito pridobivanje in pridobivanje zlata ob čim manjšem vplivu na okolje. Kljub izzivom, povezanim z uporabo cianida, postopek ostaja pomembna in pogosto uporabljena metoda v komercialni industriji pridobivanja zlata zaradi visoke učinkovitosti in relativno nizkih stroškov. Vendar pa se izvajajo nenehne raziskave in razvoj za razvoj alternativnih metod, ki so bolj okolju prijazne in trajnostne.