Natrijev cianid proti okolju prijaznim sredstvom za izpiranje: primerjalna analiza

I. Uvod

Na področju zlato rudarstvo, izbira sredstvo za izpiranje igra ključno vlogo v procesu ekstrakcije. Natrijev cianid je že dolgo najbolj priljubljena možnost za pridobivanje zlata zaradi njegove učinkovitosti pri raztapljanju zlata iz rud. Vendar pa se z vse večjim poudarkom na varstvu okolja in trajnostnem razvoju pojavljajo nove vrste okolju prijazna sredstva za izpiranje so se pojavile kot alternative. Namen tega članka je celovita primerjava natrijev cianid in sredstva za izpiranje iz okolja z več vidikov, vključno z njihovo sestavo, hitrost luženja, poraba, stopnja okrevanja, vpliv na okolje in transportne zahteve. S tem upamo, da bomo rudarski industriji zlata zagotovili dragocene vpoglede, da bo lahko sprejemala bolj informirane odločitve glede izbire sredstva za izpiranje.

II. Sestava

2.1 Natrijev cianid

Natrijev cianid je kemična spojina s formulo NaCN. Vsebuje 98 % čist natrijev cianid. Kot močno bazična in šibko kisla sol ima več pomembnih lastnosti. Fizično je videti kot bela kristalinična trdna snov, ki je nagnjena k raztapljanju, kar pomeni, da zlahka absorbira vlago iz zraka. Ima tudi rahel vonj po grenkih mandljih. Kemično je zelo reaktiven. V vodi hidrolizira, da nastane vodikov cianid (HCN) in natrijev hidroksid, pri čemer je raztopina močno alkalna. Natrijev cianid lahko reagira z različnimi kovinami, kot so železo, cink, nikelj, baker, kobalt, srebro in kadmij, da tvori ustrezne kovinske cianide. V prisotnosti kisika lahko učinkovito raztopi plemenite kovine, kot sta zlato in srebro, ter tvori stabilne kompleksne soli, kar je osnova za njegovo široko uporabo v rudarski industriji za pridobivanje zlata. Vendar je izjemno strupen. Celo majhna količina, ko se absorbira v stiku s kožo, vdihavanjem ali zaužitjem, je lahko usodna za ljudi in druge organizme.

2.2 Okolju prijazna sredstva za izpiranje

Okolju prijazna sredstva za izpiranje so na voljo v različnih formulacijah, njihove sestave pa so zasnovane tako, da dosežejo učinkovito ekstrakcijo zlata ob čim manjšem vplivu na okolje. Na primer, nekatera običajna okolju prijazna sredstva za izpiranje vsebujejo visoke koncentracije glicina in natrijevega jodida. Glicin je kot najenostavnejša aminokislina nestrupen za okolje in človeka. V procesu luženja lahko tvori stabilne komplekse z zlatimi ioni, kar olajša raztapljanje zlata iz rud. Pomembno vlogo ima tudi natrijev jodid. Jodidni ioni lahko sodelujejo v redoks reakcijah in procesih nastajanja kompleksov, s čimer povečajo učinkovitost izpiranja zlata. Te komponente delujejo sinergistično za izboljšanje splošne učinkovitosti sredstva za izpiranje. Prisotnost takšnih sestavin ne omogoča samo učinkovitega pridobivanja zlata, ampak tudi zmanjša potencialno škodo za okolje v primerjavi s tradicionalnim natrijevim cianidom. Poleg tega lahko nekatera okolju prijazna sredstva za izpiranje vsebujejo druge dodatke ali kelatna sredstva, ki so skrbno izbrana za optimizacijo postopka izluževanja, kot so snovi, ki lahko prilagodijo pH vrednost raztopine za izpiranje, nadzirajo topnost kovinskih ionov ali povečajo selektivnost izlužilnega sredstva za zlato.

III. Stopnja izpiranja

3.1 Delovanje natrijevega cianida

Hitrost izpiranja natrijevega cianida je relativno počasna. V procesu pridobivanja zlata z uporabo natrijevega cianida na reakcijo med natrijevim cianidom in zlatom v rudi vpliva več dejavnikov. Na primer, kompleksna kemična sestava rude lahko ovira hitrost reakcije. Če ruda vsebuje znatno količino sulfidnih mineralov, kot je pirit ( ), lahko sulfid reagira s kisikom v zraku in vodi ter tvori žveplovo kislino in druge snovi. To kislo okolje lahko pospeši hidrolizo natrijevega cianida, pri čemer nastane plin vodikov cianid ( ), ki ne povzroči le izgube natrijevega cianida, ampak tudi zmanjša učinkovito koncentracijo sredstva za izpiranje v raztopini in tako upočasni stopnjo izpiranja zlata. Poleg tega ima pomemben vpliv tudi velikost delcev rude. Večji delci rude imajo manjše razmerje med površino in prostornino, kar pomeni, da je kontaktna površina med natrijevim cianidom in zlatom v rudi omejena. Posledično se zmanjša hitrost reakcije in traja dlje časa, da se doseže določena stopnja ekstrakcije zlata. Na primer, v nekaterih tradicionalnih rudnikih zlata, ki uporabljajo izpiranje z natrijevim cianidom, lahko postopek izluževanja traja od nekaj dni do tednov, kar ne le podaljša proizvodni cikel, ampak tudi poveča proizvodne stroške.

3.2 Delovanje okolju prijaznih sredstev za izpiranje

Okolju prijazna sredstva za izpiranje na splošno kažejo hitrejšo stopnjo izpiranja v primerjavi z natrijevim cianidom. Za primer vzemimo nekatera sredstva za izpiranje, ki vsebujejo glicin in natrijev jodid. Glicin lahko tvori relativno stabilne komplekse z zlatimi ioni preko svojih amino in karboksilnih skupin. Nastajanje teh kompleksov je razmeroma hiter proces. V prisotnosti kisika lahko glicin hitro reagira z zlatom v rudi in ga raztopi. Natrijev jodid ima tudi ključno vlogo. Jodidni ioni lahko sodelujejo v redoks reakcijah in spodbujajo oksidacijo zlata. Kombinacija teh dveh snovi lahko bistveno pospeši proces luženja. Raziskave so pokazale, da je v mnogih poskusih pri uporabi takšnih okolju prijaznih lužilnih sredstev čas, potreben za doseganje visoke stopnje ekstrakcije zlata, veliko krajši kot pri natrijevem cianidu. Na primer, v določenih primerih se lahko čas luženja skrajša za polovico ali celo več. Ta hitrejša stopnja izpiranja ne samo izboljša učinkovitost proizvodnje, ampak tudi rudarskim podjetjem omogoča, da hitreje pridobijo zlate izdelke, kar pospeši cikel obrata kapitala. Poleg tega so nekatera okolju prijazna sredstva za luženje zasnovana tako, da so bolj prilagodljiva različnim vrstam rud. Učinkovito lahko izpirajo zlato iz rud s kompleksno sestavo, pri čemer ohranjajo relativno visoko stopnjo izpiranja, kar je prednost, ki je natrijev cianid nima.

IV. Stopnja porabe

Po stopnji porabe sta natrijev cianid in okolju prijazna izlužilna sredstva precej primerljiva.

4.1 Poraba natrijevega cianida

V procesu pridobivanja zlata z uporabo natrijevega cianida na porabo vpliva več dejavnikov. Kemična sestava rude je odločilen dejavnik. Na primer, če ruda vsebuje veliko količino kovin, ki lahko reagirajo z natrijevim cianidom, kot so baker, cink in železo, bodo te kovine tekmovale z zlatom za natrijev cianid. Bakrovi ioni v rudi lahko reagirajo z natrijevim cianidom in tvorijo komplekse bakrovega cianida. Enačba reakcije je. To ne vodi le do porabe natrijevega cianida, ampak tudi zmanjša njegovo učinkovito koncentracijo za izpiranje zlata. V nekaterih primerih, ko ima ruda visoko vsebnost takih motečih kovin, se lahko poraba natrijevega cianida znatno poveča. Poleg tega lahko prisotnost nekaterih mineralov, kot so sulfidi, prav tako vpliva na porabo natrijevega cianida. Sulfidni minerali lahko reagirajo s kisikom v zraku in vodi ter tvorijo žveplovo kislino in druge snovi v okolju izpiranja. To kislo okolje lahko pospeši hidrolizo natrijevega cianida, pri čemer nastane plin vodikov cianid ( ), ki povzroči izgubo natrijevega cianida. Vendar je bila stopnja porabe natrijevega cianida v normalnih pogojih delovanja in za rude z razmeroma stabilno sestavo dobro raziskana in uveljavljena v industriji. Na primer, pri običajnem rudarjenju zlata z določeno vrsto rude je lahko poraba natrijevega cianida približno določena vrednost na tono predelane rude, ki rudarskim podjetjem služi kot referenca za načrtovanje in upravljanje porabe reagenta.

4.2 Poraba okolju prijaznih sredstev za izpiranje

Okolju prijazna sredstva za izpiranje imajo kljub različni kemični sestavi porabo podobno kot natrijev cianid. Za primer vzemimo sredstva za izpiranje na osnovi glicina in natrijevega jodida. Glicin, čeprav ni strupen in ima drugačen reakcijski mehanizem v primerjavi z natrijevim cianidom, reagira stehiometrično z zlatom v rudi. Karboksilne in amino skupine glicina lahko tvorijo komplekse z zlatimi ioni. Reakcijski proces je razmeroma stabilen, količina glicina, ki je potrebna za raztapljanje določene količine zlata, pa je določena z enačbo kemijske reakcije. V reakciji sodeluje tudi natrijev jodid, njegova poraba pa je povezana z redoks reakcijami in procesi nastajanja kompleksov, v katere je vključen. Celotna poraba okolju prijaznega izlužilnega sredstva je vsota porabe posamezne komponente. V številnih praktičnih aplikacijah in poskusih je bilo ugotovljeno, da je pri obdelavi enake količine rude s podobno vsebnostjo zlata in značilnostmi količina porabljenega okolju prijaznega sredstva za izpiranje enaka količini natrijevega cianida. Ta podobnost v stopnji porabe je koristna za rudarska podjetja, saj omogoča razmeroma nemotene prehode v smislu načrtovanja proizvodnje in ocene stroškov pri razmišljanju o prehodu z natrijevega cianida na okolju prijazne alternative. To pomeni, da jim zaradi velikih razlik v stopnjah porabe ni treba narediti drastičnih sprememb v svojih strategijah upravljanja reagentov – nabave in zalog.

V. Stopnja okrevanja

5.1 Stopnja izkoristka natrijevega cianida

Stopnja izkoristka natrijevega cianida pri pridobivanju zlata je bila dobro uveljavljena v rudarski industriji z dolgotrajno prakso in raziskavami. V optimalnih pogojih in za posebne vrste rud lahko natrijev cianid doseže relativno visoke stopnje pridobivanja zlata. Na primer, v nekaterih dobro upravljanih rudnikih zlata z rudami, ki so relativno primerne za izpiranje z natrijevim cianidom, lahko stopnja izkoristka doseže do 95 % ali celo več. Vendar pa je lahko v mnogih scenarijih iz resničnega sveta dejanska stopnja izterjave nižja. Kot smo že omenili, lahko prisotnost drugih kovin v rudi bistveno vpliva na stopnjo izkoristka. Če ruda vsebuje veliko količino bakra, cinka ali železa, bodo te kovine reagirale z natrijevim cianidom, porabile sredstvo za izpiranje in zmanjšale količino, ki je na voljo za izpiranje zlata. Posledično se lahko stopnja izkoristka zlata zmanjša. Poleg tega lahko nepravilni delovni pogoji, kot je nepravilna kontrola vrednosti pH, nezadostna oskrba s kisikom ali neustrezna hitrost mešanja med postopkom luženja, prav tako povzročijo zmanjšanje stopnje predelave. Na primer, če je pH-vrednost lužilne raztopine prenizka, se hidroliza natrijevega cianida pospeši, kar povzroči izgubo lužilnega sredstva in zmanjšanje učinkovite koncentracije za raztapljanje zlata, kar vpliva na stopnjo predelave.

5.2 Stopnja izkoristka okolju prijaznih sredstev za izpiranje

Stopnja izkoristka okolju prijaznih izpiralnih sredstev je povsem primerljiva s stopnjo natrijevega cianida. Okolju prijazna sredstva za izpiranje lahko dosežejo stopnjo izkoristka, ki je približno 90-95 % stopnje natrijevega cianida. Za primer vzemimo sredstva za izpiranje na osnovi glicina in natrijevega jodida. V laboratorijskih poskusih in nekaterih terenskih poskusih pri obdelavi rud s podobnimi lastnostmi so ta okolju prijazna sredstva za luženje pokazala visoko učinkovitost pri pridobivanju zlata. Čeprav so njihove stopnje izkoristka v nekaterih primerih nekoliko nižje od stopenj natrijevega cianida, so še vedno v sprejemljivem območju. Na primer, v določenem rudniku zlata, kjer ima ruda razmeroma preprosto sestavo, se je po prehodu z natrijevega cianida na okolju prijazno lužilno sredstvo stopnja izkoristka zlata zmanjšala s 93 % (z natrijevim cianidom) na 90 % (z okolju prijaznim lužilnim sredstvom), zmanjšanje le za 3 odstotne točke. Ta majhna razlika v stopnji izkoristka je pogosto izravnana s številnimi prednostmi okolju prijaznih izpiralnih sredstev, kot so njihova prijaznost do okolja, večja hitrost izpiranja in podobna stopnja porabe. Poleg tega se z nenehnimi raziskavami in razvojem učinkovitost okolju prijaznih izpiralnih sredstev nenehno izboljšuje. Znanstveniki delajo na optimizaciji sestave teh lužilnih sredstev, dodajajo nove aditive ali prilagajajo razmerja obstoječih komponent, da bi še povečali stopnje pridobivanja zlata. Posledično naj bi se vrzel v stopnjah predelave med okolju prijaznimi sredstvi za izpiranje in natrijevim cianidom v prihodnosti še bolj zmanjšala.

VI. Okoljski udarec

6.1 Nevarnosti natrijevega cianida

Natrijev cianid je zelo strupen in resno ogroža okolje. Ko se natrijev cianid uporablja pri rudarjenju zlata, nastala jalovina vsebuje določeno količino ostankov natrijevega cianida in drugih škodljivih snovi. Če se ta jalovina ne obravnava pravilno, ima lahko vrsto negativnih učinkov. Na primer, v nekaterih primerih, ko se jalovina izpušča v vodna telesa, se lahko natrijev cianid v jalovini raztopi v vodi in sprošča zelo strupene cianidne ione. Ti cianidni ioni lahko reagirajo s kovinskimi ioni v vodi in tvorijo različne kovinsko-cianidne komplekse, ki so izjemno škodljivi za vodne organizme. Tudi pri zelo nizkih koncentracijah lahko cianid zavre dihalne encime rib in drugih vodnih živali, kar povzroči njihovo smrt. Prav tako lahko poruši normalno ekološko ravnovesje vodnega telesa, kar vpliva na rast in razmnoževanje planktona, vodnih rastlin in drugih organizmov na nižjih ravneh prehranjevalne verige, kar na koncu povzroči znatno zmanjšanje biotske raznovrstnosti celotnega vodnega ekosistema.

Poleg tega, če jalovino, ki vsebuje natrijev cianid, pustimo na prostem, jo ​​lahko erodirata veter in dež. Snovi, ki vsebujejo cianid v jalovini, lahko deževnica prenese v bližnjo zemljo in podtalnico. To lahko onesnaži zemljo, zmanjša rodovitnost tal in vpliva na rast rastlin. Cianid lahko prodre tudi v podtalnico, zaradi česar je ta neprimerna za prehrano ljudi in namakanje kmetijstva. V nekaterih regijah, kjer se nahajajo rudniki zlata, ki uporabljajo natrijev cianid, je dolgoročno spremljanje okolja pokazalo, da so tla in podtalnica v okoliških območjih različno onesnaženi, s povišanimi ravnmi cianida in težkih kovin, kar dolgoročno negativno vpliva na lokalno ekološko okolje in življenjske pogoje ljudi.

6.2 Prednosti okolju prijaznih sredstev za izpiranje

Okolju prijazna sredstva za izpiranje pa nudijo odlično okolju prijaznost. Po postopku pridobivanja zlata s temi sredstvi ima nastala jalovina veliko manjši vpliv na okolje. Na primer, nekatera okolju prijazna sredstva za izpiranje ne vsebujejo zelo strupenih snovi, kot je natrijev cianid. Ko se jalovina izpusti ali dodatno predela, je manj verjetno, da bo povzročila resno onesnaženje okoliškega okolja. Pravzaprav se lahko v nekaterih primerih jalovina, obdelana z določenimi okolju prijaznimi sredstvi za izpiranje, uporabi za izboljšanje tal. Na primer, v nekaterih poskusnih projektih je bilo ugotovljeno, da je jalovina pridobivanja zlata z uporabo okolju prijaznih sredstev za izpiranje primerna za obdelavo tal po ustrezni obdelavi. Te ostanke lahko zmešate z drugimi materiali za izboljšanje tal in nanesete na zemljo. Snovi v jalovini lahko pomagajo izboljšati strukturo tal, povečajo poroznost tal in povečajo sposobnost zadrževanja vode. Posledično lahko naredimo zemljo primerno za rast rastlin in na njej uspešno sadimo različne poljščine in rastline. To ne zmanjšuje le okoljske obremenitve odlaganja jalovine, temveč zagotavlja tudi nov način za celovito izrabo virov jalovine, ki spodbuja trajnostni razvoj ekosistema v rudarskem območju. Kaže, da lahko okolju prijazna sredstva za izpiranje učinkovito zmanjšajo okoljski odtis dejavnosti rudarjenja zlata in prispevajo k harmoničnemu sobivanju rudarstva in okolja.

VII. Previdnostni ukrepi pri prevozu

7.1 Natrijev cianid

Prevoz natrijevega cianida je zelo reguliran in previden postopek zaradi njegove izjemne strupenosti. Natrijev cianid zahteva posebne nevarne pomorske - tovorne kanale. Ladjarske družbe, ki ravnajo z natrijevim cianidom, morajo imeti posebna dovoljenja in upoštevati stroge mednarodne pomorske predpise, kot je Mednarodni kodeks o nevarnem blagu v pomorskem prometu (IMDG). Ta koda podrobno opisuje pravilno pakiranje, ravnanje in zlaganje nevarnega blaga med prevozom po morju, da se prepreči morebitno uhajanje ali nesreče.

Kar zadeva pakiranje, mora biti natrijev cianid v zaprti embalaži. Običajno je pakiran v nepredušnih posodah iz materialov, ki lahko prenesejo jedko in reaktivno naravo natrijevega cianida. Te posode so zasnovane tako, da preprečujejo kakršen koli stik z zrakom, vlago ali drugimi snovmi, ki bi lahko sprožile nevarne reakcije. Lahko se na primer pakira v jeklene sode z dvojno podloženimi plastičnimi vrečkami, da se zagotovi največja zaščita. Med prevozom je celoten proces pozorno nadzorovan in veljajo strogi varnostni ukrepi. Za ravnanje in transport natrijevega cianida je odgovorno specializirano osebje, ki mora biti dobro usposobljeno za ravnanje v morebitnih nujnih primerih, povezanih s to zelo strupeno snovjo.

7.2 Okolju prijazna sredstva za izpiranje

Nasprotno pa so okolju prijazna sredstva za izpiranje bolj udobna pri transportu. Prevažajo se lahko po običajnih kemičnih transportnih kanalih. To pomeni, da jih je mogoče prevažati z običajnimi tovornjaki, vlaki ali ladjami, ki se običajno uporabljajo za prevoz ne-izredno nevarnih kemikalij. Ni potrebe po posebnih, zelo omejenih ladijskih poteh kot v primeru natrijevega cianida.

Pakiranje okolju prijaznih sredstev za izluževanje je prav tako bolj preprosto, običajno se uporablja standardna embalaža. Lahko so na primer pakirani v plastične sode ali vreče, ki izpolnjujejo splošne zahteve za pakiranje kemikalij. Ta standardna embalaža ni le stroškovno učinkovita, ampak tudi poenostavlja transportni postopek. Ker so ta sredstva za izpiranje manj nevarna, transportnim podjetjem ni treba vlagati v visoko specializirano opremo ali usposabljanje osebja za njihov prevoz. Zaradi tega je dobavna veriga okolju prijaznih sredstev za izpiranje bolj prožna in dostopna, kar zmanjšuje skupne transportne stroške in logistične težave za rudarska podjetja.

VIII. Zaključek

Skratka, medtem ko je natrijev cianid dolgoletna stalnica v rudarski industriji zlata za pridobivanje zlata, okolju prijazna sredstva za izpiranje ponujajo bolj trajnostno in učinkovito alternativo. Okolju prijazna sredstva za izpiranje imajo hitrejšo stopnjo izluževanja, kar lahko bistveno izboljša učinkovitost proizvodnje. Njihove stopnje izkoristka, primerljive z natrijevim cianidom, zagotavljajo, da količina ekstrahiranega zlata ni bistveno ogrožena. Poleg tega je njihova odlična prijaznost do okolja velika prednost, saj lahko zmanjšajo okoljsko obremenitev, povezano z rudarjenjem zlata, zlasti v smislu odlaganja jalovine. Zahteve po udobnejšem transportu okolju prijaznih sredstev za izpiranje prav tako prispevajo k prihranku stroškov in logistični enostavnosti.

Čeprav se lahko pojavijo izzivi, kot so višji začetni stroški v nekaterih primerih ali potreba po nadaljnji optimizaciji za določene vrste rud, bodo z nenehnimi raziskavami in razvojem te težave verjetno premagane. Ker se globalna osredotočenost na varstvo okolja in trajnostni razvoj krepi, se pričakuje, da bodo okolju prijazna sredstva za izpiranje igrala vse pomembnejšo vlogo v rudarski industriji zlata in postopoma postala glavna izbira za pridobivanje zlata v prihodnosti.