สารเคมีที่ยับยั้งการชะล้างของทองแดงในแร่ทองคำที่มีทองแดงในกระบวนการไซยาไนด์

บทนำ

การสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประสิทธิภาพในการสกัดทองคำจากแร่ที่มีทองคำเป็นองค์ประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของแร่ทองคำที่มีทองแดงเป็นองค์ประกอบ วิธีการนี้อาศัยความสามารถของไอออนไซยาไนด์ในการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่เสถียรกับทองคำ ทำให้ทองคำละลายออกจากเนื้อแร่ได้ ปฏิกิริยาเคมีพื้นฐานในกระบวนการสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์คือ 4Au + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2] + 4NaOH กระบวนการนี้เป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ทองคำมานานกว่าศตวรรษ เนื่องจากมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงและเทคโนโลยีที่เข้าใจได้ง่าย

อย่างไรก็ตาม เมื่อต้องจัดการกับแร่ทองคำที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบ การมีอยู่ของแร่ทองแดงก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมาก แร่ทองแดงทั่วไปที่พบร่วมกับทองคำ เช่น แชลโคไพไรต์ (CuFeS_2) แชลโคไซต์ (Cu_2S) มาลาไคต์ (Cu_2(OH)_2CO_3) และอะซูไรต์ (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) มีปฏิกิริยาค่อนข้างสูงในสารละลายไซยาไนด์ ตัวอย่างเช่น ในตัวกลางที่มีไซยาไนด์ แชลโคไซต์สามารถทำปฏิกิริยาได้ดังนี้: Cu_2S + 4NaCN = 2Na[Cu(CN)_2] + Na_2S ปฏิกิริยาเหล่านี้ทำให้ต้องใช้ไซยาไนด์ในปริมาณมาก การใช้ไซยาไนด์มากเกินไปไม่เพียงแต่เพิ่มต้นทุนการผลิตเท่านั้น แต่ยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากความเป็นพิษของไซยาไนด์ด้วย

นอกจากนี้ การละลายของทองแดงยังอาจรบกวนกระบวนการกู้คืนทองคำ ในขั้นตอนต่อไป ได้ ระดับทองแดงที่สูงในสารละลายไซยาไนด์สามารถลดประสิทธิภาพการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนระหว่างทองคำและไซยาไนด์ ทำให้ลดอัตราการชะล้าง ทองคำลง เนื่องจากทองแดงจะแย่งจับไอออนไซยาไนด์และออกซิเจนในสารละลายกับทองคำ ทำให้สมดุลทางเคมีที่จำเป็นสำหรับการละลายทองคำอย่างมีประสิทธิภาพเสียไป ในบางกรณี การมีอยู่ของทองแดงยังอาจก่อให้เกิดปัญหาในกระบวนการขั้นต่อไป เช่น การตกตะกอนด้วยสังกะสี หรือการสกัดทองคำด้วยคาร์บอนในเยื่อกระดาษ (CIP) ส่งผลให้อัตราการกู้คืนทองคำลดลงและคุณภาพของผลิตภัณฑ์แย่ลง

ดังนั้น การค้นหาสารเคมีที่มีประสิทธิภาพในการยับยั้งการชะล้างของทองแดงระหว่างกระบวนการไซยาไนเดชันของแร่ทองคำที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง สารเคมีดังกล่าวสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการไซยาไนเดชัน ลดการใช้ไซยาไนด์และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของการสกัดทองคำ ทำให้การทำเหมืองมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ในส่วนต่อไปนี้ เราจะสำรวจสารเคมีต่างๆ ที่ได้รับการศึกษาและนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้

ลักษณะการชะล้างของทองแดงในสารละลายไซยาไนด์

ในสารละลายไซยาไนด์ แร่ทองแดงที่เกี่ยวข้องกับทองคำจะแสดงพฤติกรรมการชะล้างที่แตกต่างกัน แร่ทองแดงหลักทั่วไป เช่น แคลโคไพไรต์ (CuFeS_2) และแคลโคไซต์ (Cu_2S) ร่วมกับมาลาไคต์ (Cu_2(OH)_2CO_3) อะซูไรต์ (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) บอร์ไนต์ (Cu_5FeS_4) คูไพรต์ (Cu_2O) และทองแดงแท้ ละลายได้ค่อนข้างดี

แร่ทองแดงเหล่านี้สามารถชะล้างได้ที่อุณหภูมิห้อง (25°C) อัตราการชะล้างของทองแดงจะแตกต่างกันมาก ตั้งแต่ 5 - 10% ไปจนถึงมากกว่า 90% ตัวอย่างเช่น มาลาไคต์และอะซูไรต์ ซึ่งเป็นแร่ทองแดง-คาร์บอเนต มีปฏิกิริยาค่อนข้างดีในสารละลายไซยาไนด์ ปฏิกิริยาเคมีระหว่างมาลาไคต์กับไซยาไนด์สามารถแสดงเป็น Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH ซึ่งแสดงให้เห็นว่าภายใต้การกระทำของไซยาไนด์ ทองแดงในมาลาไคต์สามารถละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อต้องจัดการกับแร่ทองคำที่มีทองแดงสูง กระบวนการชะล้างด้วยไซยาไนด์จะมีอาการ "ผิดปกติ" บางประการ การใช้ไซยาไนด์จะสูงมาก โดยทั่วไปแล้ว สำหรับแร่ทองแดงชนิดต่างๆ การละลายทองแดง 1 กรัม จะต้องใช้โซเดียมไซยาไนด์ 2.3 - 3.4 กรัม ในขณะเดียวกัน การละลายทองแดงยังใช้ปริมาณออกซิเจนในสารละลายด้วย ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการชะล้างแร่แชลโคไซต์ ปฏิกิริยา 2Cu_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2] + 2Na_2S + 4NaOH เกิดขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่ใช้ไซยาไนด์จำนวนมากเท่านั้น แต่ยังใช้ปริมาณออกซิเจนจำนวนมากอีกด้วย

นอกจากนี้ ผลการชะล้างยังค่อนข้างแย่ ทองแดงในระดับสูงในสารละลายไซยาไนด์สามารถลดประสิทธิภาพของการก่อตัวของสารประกอบทองคำ-ไซยาไนด์ได้ ทองแดงแข่งขันกับทองคำเพื่อแย่งไอออนไซยาไนด์และออกซิเจนในสารละลาย ส่งผลให้สมดุลทางเคมีที่จำเป็นสำหรับการละลายทองคำอย่างมีประสิทธิภาพถูกทำลาย ส่งผลให้อัตราการชะล้างทองคำลดลง และอาจทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการกู้คืนทองคำในภายหลัง เช่น การยึดสังกะสีด้วยซีเมนต์หรือคาร์บอนในเยื่อกระดาษ (CIP) ซึ่งส่งผลให้อัตราการกู้คืนทองคำลดลงและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ลดลงในที่สุด

สารเคมีทั่วไปในการยับยั้งการชะล้างของทองแดง

เกลือตะกั่ว

เกลือตะกั่วมักใช้เป็นสารเคมีเพื่อยับยั้งการชะล้างของทองแดงในกระบวนการไซยาไนด์ของแร่ทองคำที่มีทองแดง เกลือตะกั่วที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ตะกั่วไนเตรต (Pb(NO_3)_2), ตะกั่วอะซิเตท (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) และตะกั่วออกไซด์ (PbO)

ยกตัวอย่างเช่น ตะกั่วอะซิเตท งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเติมตะกั่วอะซิเตทก่อนการสกัดด้วยไซยาไนด์สามารถยับยั้งการสกัดทองแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มประสิทธิภาพการสกัดทองคำและเงิน และลดการใช้โซเดียมไซยาไนด์สำหรับแร่ทองคำเข้มข้นที่มีปริมาณทองแดง 4.92% เมื่อเติมตะกั่วอะซิเตท 150 กรัมต่อตันก่อนการสกัดโดยตรง ภายใต้เงื่อนไขความละเอียดของการบดที่ -0.037 มม. คิดเป็น 95% ระยะเวลาการสกัด 48 ชั่วโมง ความเข้มข้นของโซเดียมไซยาไนด์ 0.5% ค่า pH 12 และความเข้มข้นของสารละลาย 40% ปริมาณทองคำในกากที่เหลือจากการสกัดจะลดลงเหลือ 1.20 กรัมต่อตัน อัตราการสกัดทองคำสูงถึง 97.55% อัตราการฟื้นตัวของเงินอยู่ที่ 60.28% และปริมาณการใช้โซเดียมไซยาไนด์อยู่ที่ 14.37 กก. ต่อตัน สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงผลดีของตะกั่วอะซิเตทในกระบวนการนี้

กลไกการยับยั้งของเกลือตะกั่วอาจเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่างเช่น ตะกั่วสามารถทำปฏิกิริยากับสารที่มีกำมะถันในแร่เพื่อสร้างตะกั่วซัลไฟด์ที่ไม่ละลายน้ำ ปฏิกิริยานี้จะลดปริมาณของสารที่มีกำมะถันซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับแร่ทองแดงได้ จึงยับยั้งการละลายของแร่ทองแดง นอกจากนี้ เกลือตะกั่วยังอาจส่งผลต่อคุณสมบัติพื้นผิวของแร่ทองแดง ทำให้ปฏิกิริยาในสารละลายไซยาไนด์ลดลง

สารคีเลต (เช่น กรดซิตริก)

สารคีเลต เช่น กรดซิตริก สามารถมีบทบาทในการยับยั้งการชะล้างของทองแดงในระหว่างการไซยาไนด์ได้เช่นกัน สารช่วยการชะล้างประเภทคีเลต เช่น กรดซิตริก ทำงานผ่านกลไกเฉพาะตัว กรดซิตริกประกอบด้วยกลุ่มคาร์บอกซิลและไฮดรอกซิล ซึ่งสามารถคีเลตกับไอออนที่เป็นอันตราย เช่น Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} และ Fe^{3+} ในเยื่อกระดาษเพื่อสร้างคีเลตที่เสถียร

ตัวอย่างเช่น กลุ่มคาร์บอกซิลในกรดซิตริกสามารถประสานกับไอออนโลหะผ่านอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของอะตอมออกซิเจน ทำให้เกิดโครงสร้างคล้ายวงแหวน โดยการคีเลตไอออนโลหะเหล่านี้ กรดซิตริกสามารถขจัดผลกระทบเชิงลบต่อกระบวนการสกัดไซยาไนด์ เช่น ลดการใช้ออกซิเจนในสารละลาย นอกจากนี้ กรดซิตริกยังสามารถยับยั้งการละลายของแร่ธาตุที่เป็นก้อน เช่น แร่ธาตุที่มีแคลเซียมและแมกนีเซียม กรดซิตริกสามารถทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของแร่ธาตุที่เป็นก้อนเหล่านี้ โดยเปลี่ยนประจุบนพื้นผิวและคุณสมบัติชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ทำให้ละลายในสารละลายไซยาไนด์ได้ยากขึ้น การยับยั้งแร่ธาตุที่เป็นก้อนนี้ยังช่วยเพิ่ม "ออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ" ในเยื่อกระดาษอีกด้วย เมื่อแร่ธาตุที่เป็นก้อนมีแนวโน้มที่จะละลายน้อยลง แร่ธาตุดังกล่าวจะบริโภคออกซิเจนน้อยลง และจะมีออกซิเจนมากขึ้นสำหรับการสกัดไซยาไนด์ของทองคำ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการสกัดทองคำ โดยทั่วไปการเติมกรดซิตริกสามารถช่วยสร้างสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เอื้ออำนวยต่อการไซยาไนด์ทองมากยิ่งขึ้น ลดการรบกวนจากไอออนโลหะอื่นๆ และเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดทองคำ

อื่นๆ (แนะนำสั้นๆ)

นอกจากสารเคมีที่กล่าวข้างต้นแล้ว การควบคุมความเข้มข้นของไอออนไซยาไนด์ยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการทำให้การละลายของทองแดงลดลงอีกด้วย เมื่อควบคุมความเข้มข้นของไอออนไซยาไนด์ได้อย่างเหมาะสมภายในช่วงที่กำหนด อัตราการเกิดปฏิกิริยาของแร่ทองแดงกับไซยาไนด์ก็จะลดลงได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับแร่ทองคำบางชนิดที่มีปริมาณแร่ทองแดงที่ละลายได้ง่ายค่อนข้างสูง โดยการรักษาความเข้มข้นของไอออน CN^ อิสระไว้ที่ระดับค่อนข้างต่ำ (เช่น 0.05% - 0.10%) อัตราการละลายของแร่ทองแดงสามารถชะลอลงได้อย่างมาก ในขณะที่อัตราการละลายของแร่ทองคำยังคงค่อนข้างสูง ดังนั้น ไซยาไนด์จึงทำหน้าที่หลักในการละลายแร่ทองคำ

อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ระบบแอมโมเนีย-ไซยาไนด์ ในระบบแอมโมเนีย-ไซยาไนด์ แอมโมเนียสามารถสร้างสารเชิงซ้อนกับไอออนของทองแดง ซึ่งสามารถยับยั้งการชะล้างของทองแดงได้ในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแอมโมเนียมีความผันผวนสูง จึงยากที่จะรักษาความเข้มข้นที่เสถียรในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม ซึ่งจำกัดการใช้งานในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แม้ว่าวิธีนี้จะมีข้อดีคือช่วยลดการชะล้างของทองแดงได้ แต่ยังต้องแก้ไขความท้าทายในการปฏิบัติงานจริงและความคุ้มทุนต่อไป

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของสารเคมี

ประสิทธิภาพของสารเคมีที่ใช้ในการยับยั้งการชะละลายของทองแดงในระหว่างการไซยาไนด์แร่ทองคำที่มีทองแดงนั้นได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจเพื่อปรับกระบวนการไซยาไนด์ให้เหมาะสมที่สุด

คุณสมบัติของแร่

1. ชนิดของแร่ทองแดง

1. แร่ทองแดงต่างชนิดกันมีปฏิกิริยาที่แตกต่างกันในสารละลายไซยาไนด์ ตัวอย่างเช่น แร่ทองแดง-คาร์บอเนต เช่น มาลาไคต์ (Cu_2(OH)_2CO_3) และอะซูไรต์ (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) มีปฏิกิริยาค่อนข้างมากเมื่อเทียบกับแร่ทองแดงซัลไฟด์หลักบางชนิด เช่น แคลโคไพไรต์ (CuFeS_2) มาลาไคต์ทำปฏิกิริยากับไซยาไนด์ได้ง่ายตามปฏิกิริยา Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH ปฏิกิริยาที่สูงนี้หมายความว่า เมื่อใช้รีเอเจนต์เพื่อยับยั้งการชะล้างทองแดง อาจต้องใช้ปริมาณที่สูงกว่าสำหรับแร่ที่มีแร่ทองแดงที่มีปฏิกิริยาดังกล่าวในปริมาณมาก

2. ในทางตรงกันข้าม แคลโคไพไรต์มีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าและต้องใช้พลังงานและสภาวะปฏิกิริยาเฉพาะมากกว่าเพื่อละลายในสารละลายไซยาไนด์ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะบางอย่าง แคลโคไพไรต์ยังสามารถทำให้มีการใช้ไซยาไนด์ในปริมาณมากได้ การทำความเข้าใจประเภทแร่ทองแดงหลักในแร่เป็นขั้นตอนแรกในการกำหนดรีเอเจนต์ที่เหมาะสมและปริมาณการใช้

2. ปริมาณแร่ธาตุทองแดง

1. ยิ่งปริมาณทองแดงในแร่มีปริมาณมากขึ้นเท่าใด ศักยภาพในการชะล้างทองแดงและการบริโภคไซยาไนด์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในแร่ที่มีปริมาณทองแดง 5% ปริมาณไซยาไนด์ที่ปฏิกิริยาการชะล้างทองแดงใช้จะสูงกว่าในแร่ที่มีปริมาณทองแดง 1% มาก ดังนั้น จะต้องปรับรีเอเจนต์ที่จำเป็นในการยับยั้งการชะล้างทองแดงตามสัดส่วน แร่ที่มีปริมาณทองแดงสูงขึ้นอาจต้องใช้เกลือตะกั่วหรือสารคีเลตในปริมาณมากขึ้นเพื่อยับยั้งการละลายของทองแดงอย่างมีประสิทธิภาพ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าสำหรับปริมาณทองแดงที่ละลายได้ง่ายในแร่ที่เพิ่มขึ้น 1% อาจต้องเพิ่มการบริโภคสารยับยั้งที่มีเกลือตะกั่ว 10-20 กรัมต่อตันเพื่อรักษาระดับการยับยั้งการชะล้างทองแดงให้เท่าเดิม

เงื่อนไขกระบวนการ

1. ความเข้มข้นของไซยาไนด์

1. ความเข้มข้นของไซยาไนด์ในสารละลายมีบทบาทสองประการในการชะล้างทองแดงและประสิทธิภาพของสารยับยั้ง เมื่อความเข้มข้นของไซยาไนด์ต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาการชะล้างทองแดงจะลดลง ตัวอย่างเช่น หากความเข้มข้นของไซยาไนด์อิสระ (CN^-) คงที่ที่ 0.05% - 0.10% อัตราการละลายของแร่ทองแดงอาจลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม หากความเข้มข้นของไซยาไนด์ต่ำเกินไป อัตราการชะล้างของทองคำอาจได้รับผลกระทบในทางลบด้วยเช่นกัน

2. เมื่อใช้สารเคมี เช่น เกลือตะกั่ว ความเข้มข้นของไซยาไนด์ที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันไป ในบางกรณี อาจต้องใช้ความเข้มข้นของไซยาไนด์ที่สูงกว่าเล็กน้อย (ประมาณ 0.15% - 0.20%) เพื่อให้แน่ใจว่าสารยับยั้งเกลือตะกั่วสามารถสร้างสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำได้กับสารที่มีกำมะถันในแร่ ซึ่งจะช่วยยับยั้งการชะล้างของทองแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่หากความเข้มข้นของไซยาไนด์สูงเกินไป อาจทำให้แร่ทองแดงละลายได้แม้จะมีสารยับยั้งอยู่ก็ตาม

2. ค่า pH

1. ค่า pH ของสารละลายไซยาไนด์มีความสำคัญต่อการชะล้างทองแดงและการทำงานของสารยับยั้ง โดยทั่วไป กระบวนการไซยาไนด์จะดำเนินการในสื่อที่มีฤทธิ์เป็นด่าง โดยปกติจะมีค่า pH อยู่ในช่วง 10 - 11 ที่ค่า pH นี้ ความเสถียรของไอออนไซยาไนด์จะคงอยู่ และการไฮโดรไลซิสของไซยาไนด์จะลดลง

2. สำหรับสารคีเลต เช่น กรดซิตริก ค่า pH ของสารละลายจะส่งผลต่อความสามารถในการคีเลตของสารดังกล่าว กรดซิตริกประกอบด้วยกลุ่มคาร์บอกซิลและไฮดรอกซิลที่คีเลตกับไอออนของโลหะ ในตัวกลางที่มีฤทธิ์เป็นด่าง การแยกตัวของหมู่ฟังก์ชันเหล่านี้จะเกิดขึ้น ทำให้ความสามารถในการคีเลตกับไอออนของทองแดงเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม หากค่า pH สูงเกินไป (สูงกว่า 12) อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงที่อาจลดประสิทธิภาพของสารคีเลตได้ ตัวอย่างเช่น ในสารละลายที่มีฤทธิ์เป็นด่างสูง สารเชิงซ้อนของโลหะคีเลตบางชนิดอาจสลายตัว ทำให้ไอออนของทองแดงที่ถูกคีเลตกลับเข้าไปในสารละลาย

3. เวลาการชะล้าง

1. ระยะเวลาในการชะล้างอาจส่งผลต่อระดับการชะล้างของทองแดงและประสิทธิภาพของสารยับยั้ง เมื่อระยะเวลาในการชะล้างเพิ่มขึ้น ทองแดงอาจละลายได้มากขึ้นหากไม่สามารถยับยั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการชะล้างระยะสั้น (น้อยกว่า 12 ชั่วโมง) ปริมาณทองแดงที่ชะล้างอาจมีค่อนข้างน้อย และสารยับยั้งสามารถควบคุมอัตราการชะล้างของทองแดงได้ง่ายขึ้น แต่หากระยะเวลาในการชะล้างขยายออกไปเป็น 48 ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ผลสะสมของปฏิกิริยาการชะล้างของทองแดงอาจมีความสำคัญมากขึ้น

2. ในกรณีของสารยับยั้งตะกั่ว-เกลือ อาจต้องใช้สารยับยั้งในปริมาณเริ่มต้นที่มากขึ้นหากระยะเวลาในการชะล้างนานขึ้น เนื่องจากเมื่อเวลาผ่านไป สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำที่มีตะกั่วซึ่งก่อตัวขึ้นอาจถูกใช้ไปทีละน้อย หรือประสิทธิภาพของสารประกอบอาจลดลงเนื่องจากมีสารที่ไวต่อปฏิกิริยาอยู่ในสารละลายไซยาไนด์อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น จำเป็นต้องพิจารณาระยะเวลาในการชะล้างอย่างระมัดระวังเมื่อกำหนดปริมาณและประเภทของรีเอเจนต์ที่จะใช้ในการยับยั้งการชะล้างทองแดง

กรณีศึกษาและการประยุกต์เชิงปฏิบัติ

กรณีที่ 1: การใช้เกลือตะกั่วในเหมืองทองคำในแอฟริกาใต้

เหมืองทองคำแห่งหนึ่งในแอฟริกาใต้กำลังแปรรูปแร่ทองคำที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบ โดยมีปริมาณทองแดงประมาณ 3% ก่อนที่จะใช้เกลือตะกั่วเป็นตัวยับยั้ง กระบวนการไซยาไนด์ต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการ โดยปริมาณการใช้ไซยาไนด์สูงมาก โดยอาจสูงถึง 15 กิโลกรัมต่อตันของแร่ และอัตราการชะล้างทองคำอยู่ที่ประมาณ 80% เท่านั้น ปริมาณทองแดงที่สูงในแร่ทำให้ทองแดงละลายอย่างมากในระหว่างการไซยาไนด์ ซึ่งไม่เพียงแต่ใช้ไซยาไนด์ในปริมาณมากเท่านั้น แต่ยังรบกวนกระบวนการชะล้างทองคำอีกด้วย

หลังจากเติมตะกั่วไนเตรต (Pb(NO_3)_2) ในปริมาณ 200 กรัมต่อแร่หนึ่งตัน พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด โดยปริมาณการใช้ไซยาไนด์ลดลงเหลือ 8 กิโลกรัมต่อแร่หนึ่งตัน ซึ่งลดลงประมาณ 47% อัตราการชะล้างทองคำเพิ่มขึ้นเป็น 90% ประโยชน์ทางเศรษฐกิจมีนัยสำคัญ เมื่อพิจารณาจากราคาไซยาไนด์และมูลค่าของทองคำเพิ่มเติมที่กู้คืนได้ เหมืองแห่งนี้ประหยัดเงินได้ประมาณ 50 ดอลลาร์ต่อแร่หนึ่งตันที่แปรรูป จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม ปริมาณการใช้ไซยาไนด์ที่ลดลงหมายถึงความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการรั่วไหลและการกำจัดไซยาไนด์ที่ลดลง นอกจากนี้ ปริมาณขยะที่มีไซยาไนด์ยังลดลงด้วย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น

กรณีที่ 2: การใช้สารคีเลต (กรดซิตริก) ในเหมืองทองคำในออสเตรเลีย

ในเหมืองทองคำของออสเตรเลีย แร่มีแร่ทองแดงจำนวนมาก โดยส่วนใหญ่เป็นแคลโคไพไรต์และแร่ทองแดง-คาร์บอเนตบางส่วน กระบวนการไซยาไนด์เบื้องต้นโดยไม่ใช้สารคีเลตทำให้มีอัตราการชะล้างทองคำ 75% และอัตราการชะล้างทองแดง 30% อัตราการชะล้างทองแดงที่สูงทำให้มีการบริโภคไซยาไนด์สูง ประมาณ 12 กิโลกรัมต่อตันของแร่

เมื่อเติมกรดซิตริกลงในกระบวนการไซยาไนด์ในปริมาณ 1 กก./ตันของแร่ สถานการณ์ก็ดีขึ้น อัตราการชะล้างทองแดงลดลงเหลือ 10% และอัตราการชะล้างทองคำเพิ่มขึ้นเป็น 85% การใช้ไซยาไนด์ลดลงเหลือ 6 กก./ตันของแร่ ในเชิงเศรษฐกิจ ต้นทุนของการเติมกรดซิตริกค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับการประหยัดจากการใช้ไซยาไนด์และการกู้คืนทองคำที่เพิ่มขึ้น เหมืองประเมินว่าสามารถเพิ่มผลกำไรประจำปีได้ประมาณ 300,000 ดอลลาร์ ในด้านสิ่งแวดล้อม การชะล้างทองแดงที่ลดลงหมายถึงน้ำเสียที่มีทองแดงน้อยลง ซึ่งบำบัดได้ง่ายกว่าและส่งผลกระทบต่อทรัพยากรน้ำในบริเวณโดยรอบน้อยลง

กรณีที่ 3: การใช้สารยับยั้งชนิดใหม่ (MZY) ในเหมืองทองคำของจีน

เหมืองทองคำแห่งหนึ่งในประเทศจีนกำลังจัดการกับแร่ทองคำที่ทนไฟซึ่งมีทองแดงเป็นส่วนประกอบ กระบวนการไซยาไนด์แบบดั้งเดิมมีอัตราการชะล้างทองคำเพียง 70% และอัตราการชะล้างทองแดงสูง ซึ่งทำให้มีการใช้ไซยาไนด์ในปริมาณมาก หลังจากเติมสารยับยั้งชนิดใหม่ MZY ในปริมาณที่กำหนด ร่วมกับเงื่อนไขกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด รวมถึงการเติมปูนขาว 18 กก./ตัน และโซเดียมไซยาไนด์ 1.2 กก./ตัน อัตราการชะล้างทองคำเพิ่มขึ้นเป็น 83% - 84% และอัตราการชะล้างทองแดงลดลงเหลือ 4% - 5%

กระบวนการใหม่นี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการสกัดทองคำเท่านั้น แต่ยังลดการใช้ไซยาไนด์ลงอย่างมากอีกด้วย ประโยชน์ทางเศรษฐกิจมีสองเท่า: การเพิ่มปริมาณทองคำที่สกัดได้เพิ่มมูลค่าให้กับการผลิต และการลดการใช้ไซยาไนด์ช่วยประหยัดต้นทุน ในแง่ของการปกป้องสิ่งแวดล้อม การใช้ไซยาไนด์ที่ลดลงและของเสียที่มีทองแดงน้อยลงช่วยลดภาระด้านสิ่งแวดล้อม ทำให้การทำเหมืองมีความยั่งยืนมากขึ้น กรณีศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงคุณค่าในทางปฏิบัติของการใช้สารเคมีเพื่อยับยั้งการสกัดทองแดงในกระบวนการสกัดไซยาไนด์ของแร่ทองคำที่มีทองแดง ทั้งในแง่ของประโยชน์ทางเศรษฐกิจและการปกป้องสิ่งแวดล้อม

สรุป

ในกระบวนการไซยาไนด์ของแร่ทองคำที่มีทองแดง การชะล้างทองแดงไม่เพียงแต่ทำให้มีการบริโภคไซยาไนด์ในปริมาณสูงเท่านั้น แต่ยังส่งผลเสียต่ออัตราการชะล้างของทองคำและกระบวนการกู้คืนทองคำในภายหลังอีกด้วย ดังนั้น การใช้รีเอเจนต์เพื่อยับยั้งการชะล้างทองแดงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

เกลือตะกั่ว เช่น ตะกั่วไนเตรต ตะกั่วอะซิเตท และตะกั่วออกไซด์ สามารถยับยั้งการชะล้างของทองแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการสร้างสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำกับสารที่มีกำมะถันในแร่หรือเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของแร่ทองแดง สารคีเลต เช่น กรดซิตริก สามารถคีเลตกับไอออนของทองแดงและไอออนโลหะที่เป็นอันตรายอื่นๆ ได้ โดยลดผลกระทบเชิงลบต่อกระบวนการไซยาไนด์ นอกจากนี้ การควบคุมความเข้มข้นของไซยาไนด์และการใช้ระบบแอมโมเนีย-ไซยาไนด์ยังสามารถมีบทบาทในการทำให้การละลายของทองแดงอ่อนลงได้ในระดับหนึ่งอีกด้วย

ประสิทธิภาพของรีเอเจนต์เหล่านี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ คุณสมบัติของแร่ รวมถึงชนิดและปริมาณของแร่ทองแดง จะกำหนดปฏิกิริยาของทองแดงในแร่ และส่งผลต่อปริมาณของรีเอเจนต์ที่ต้องการ สภาวะของกระบวนการ เช่น ความเข้มข้นของไซยาไนด์ ค่า pH และระยะเวลาการชะล้าง ก็มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของรีเอเจนต์เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของไซยาไนด์และค่า pH ที่เหมาะสมสามารถรับประกันความเสถียรของสารละลายไซยาไนด์และประสิทธิภาพของรีเอเจนต์ได้ ในขณะที่ระยะเวลาการชะล้างอาจส่งผลต่อผลสะสมของปฏิกิริยาการชะล้างทองแดง

จากกรณีศึกษา เราได้เห็นคุณค่าของการใช้สารเคมีเหล่านี้ในทางปฏิบัติ ในแอฟริกาใต้ การใช้ตะกั่วไนเตรตในเหมืองทองคำช่วยลดการใช้ไซยาไนด์และเพิ่มอัตราการชะล้างทองคำ ซึ่งนำมาซึ่งประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ ในออสเตรเลีย การเติมกรดซิตริกในเหมืองทองคำช่วยลดการชะล้างทองแดงและการใช้ไซยาไนด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งเพิ่มอัตราการชะล้างทองคำ ซึ่งเป็นประโยชน์ทั้งในด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม ในเหมืองทองคำของจีน การใช้สารยับยั้งชนิดใหม่ MZY ร่วมกับเงื่อนไขกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการชะล้างทองคำและลดอัตราการชะล้างทองแดง ทำให้ได้ผลลัพธ์ทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่ดี

โดยทั่วไป เมื่อต้องจัดการกับการไซยาไนด์ของแร่ทองคำที่มีทองแดง จำเป็นต้องพิจารณาคุณลักษณะของแร่และข้อกำหนดของกระบวนการอย่างครอบคลุม และเลือกรีเอเจนต์และเงื่อนไขการทำงานที่เหมาะสม การวิจัยในอนาคตอาจเน้นที่การสำรวจรีเอเจนต์ที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น รวมถึงการปรับปรุงการผสมผสานของรีเอเจนต์และพารามิเตอร์ของกระบวนการเพื่อให้ได้กระบวนการสกัดทองคำที่มีประสิทธิภาพ ประหยัด และยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น