กระบวนการคลอรีนสำหรับบำบัดตะกอนทองคำไซยาไนด์

บทนำ

ในอุตสาหกรรมการสกัดทองคำ ตะกอนทองคำไซยาไนด์ เป็นผลพลอยได้ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการไซยาไนด์ ตะกอนนี้ไม่เพียงแต่มีโลหะมีค่า เช่น ทองคำและเงินเท่านั้น แต่ยังมีสารอันตราย เช่น ไซยาไนด์การบำบัดตะกอนทองคำไซยาไนด์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกู้คืนทรัพยากรและการปกป้องสิ่งแวดล้อม กระบวนการคลอรีนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดตะกอนนี้ โดยเป็นวิธีแยกโลหะมีค่าและกำจัดสารพิษที่มีไซยาไนด์

หลักการของกระบวนการคลอรีน

ออกซิเดชันและการละลายแบบเลือก

การขอ กระบวนการคลอรีน ใช้ประโยชน์จากศักยภาพออกซิเดชัน-รีดักชันที่แตกต่างกันของโลหะในตัวกลางบางชนิด ในบริบทของการบำบัดตะกอนทองคำไซยาไนด์ เมื่อเติมสารคลอรีน (เช่น โซเดียมคลอเรตในตัวกลางที่เป็นกรด) โลหะที่มีศักยภาพออกซิเดชัน-รีดักชันที่ต่ำกว่า เช่น สังกะสี เหล็ก ตะกั่ว และทองแดง จะถูกออกซิไดซ์และละลายในสารละลายโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ในสื่อกรดไฮโดรคลอริก โลหะในตะกอนทองคำจะทำปฏิกิริยากับสารละลาย ในเวลาต่อมา เมื่อเติมโซเดียมคลอเรตเข้าไป ศักยภาพของสารละลายจะเพิ่มขึ้น ทำให้ทองแดงและสิ่งเจือปนอื่นๆ ที่ไม่ละลายในกรดไฮโดรคลอริกถูกออกซิไดซ์และละลายได้อย่างสมบูรณ์ โดยการควบคุมศักยภาพของสารละลายอย่างแม่นยำ โลหะมีค่า เช่น เงินและทอง จะถูกทิ้งไว้ในสารตกค้าง

การทำลายไซยาไนด์

ไซยาไนด์ในตะกอนทองคำมีพิษร้ายแรง การเติมคลอรีนยังมีบทบาทในการทำลายไซยาไนด์อีกด้วย ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เมื่อเติมสารออกซิไดเซอร์ที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบ (เช่น ก๊าซคลอรีน โซเดียมไฮโปคลอไรต์ เป็นต้น) ไซยาไนด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นไซยาเนตก่อน จากนั้นจึงถูกออกซิไดซ์ต่อเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจน กลไกการเกิดปฏิกิริยาโดยทั่วไปมีดังนี้: ในสารละลายด่าง สารออกซิไดเซอร์ที่มีคลอรีนที่เติมเข้าไปจะก่อให้เกิดสารชนิดต่างๆ เช่น OCl⁻ ไซยาไนด์ (CN⁻) ทำปฏิกิริยากับ OCl⁻ และผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันหลายชุด ไซยาไนด์จะถูกแปลงเป็นสารที่เป็นอันตรายน้อยลง

ขั้นตอนการประยุกต์ใช้กระบวนการคลอรีนในการบำบัดตะกอนทองคำไซยาไนด์

การปรับสภาพ

ก่อนกระบวนการคลอรีน ตะกอนทองไซยาไนด์มักต้องผ่านการบำบัดเบื้องต้น ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น การบดเพื่อลดขนาดอนุภาคของตะกอน ซึ่งอาจเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างตะกอนและสารคลอรีน จึงทำให้ปฏิกิริยามีประสิทธิภาพดีขึ้น นอกจากนี้ หากตะกอนมีสิ่งเจือปนจำนวนมากที่อาจรบกวนปฏิกิริยาคลอรีน เช่น ออกไซด์ของโลหะหรือซัลไฟด์บางชนิดในปริมาณมากเกินไป อาจทำการชะล้างเบื้องต้นด้วยรีเอเจนต์ที่เหมาะสมเพื่อกำจัดสารรบกวนเหล่านี้

ปฏิกิริยาการเติมคลอรีน

1.ขั้นตอนแรกการเติมคลอรีน (การขจัดสิ่งเจือปน)

• ในขั้นตอนแรกของปฏิกิริยาคลอรีน เป้าหมายหลักคือการกำจัดโลหะพื้นฐานออกจากตะกอนทองไซยาไนด์ ตะกอนจะถูกวางในภาชนะปฏิกิริยาที่มีตัวกลางที่เป็นกรดที่เหมาะสม (โดยปกติคือกรดไฮโดรคลอริก) จากนั้นจึงค่อยๆ เติมสารคลอรีน เช่น โซเดียมคลอเรต ลงไป อุณหภูมิปฏิกิริยา ความเป็นกรด และอัตราการเติมสารคลอรีนต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิปฏิกิริยาอาจรักษาไว้ในช่วงหนึ่ง โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 40 - 60 °C และความเป็นกรดของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกจะถูกปรับให้มีความเข้มข้นที่เหมาะสม โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1 - 3 โมลต่อลิตร

• ในระหว่างกระบวนการนี้ จะมีการตรวจสอบศักย์ออกซิเดชัน-รีดักชันของระบบปฏิกิริยา เมื่อศักย์ไปถึงช่วงที่กำหนด (ตัวอย่างเช่น สำหรับการกำจัดโลหะพื้นฐานบางชนิด ศักย์อาจถูกควบคุมไว้ระหว่าง 400 - 450 mV) โลหะพื้นฐาน เช่น สังกะสี เหล็ก และส่วนหนึ่งของทองแดง จะถูกออกซิไดซ์และละลายในสารละลาย เวลาปฏิกิริยาจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและขนาดอนุภาคของตะกอน โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 2 - 4 ชั่วโมง

2.ขั้นตอนที่ XNUMX การคลอรีน (การแยกทองและเงิน)

• หลังจากขั้นตอนแรกของการกำจัดสิ่งเจือปนแล้ว สิ่งตกค้างจะประกอบด้วยทอง เงิน และสิ่งเจือปนบางส่วนเป็นหลัก ในขั้นตอนที่สองของการเติมคลอรีน สภาวะต่างๆ จะถูกปรับเพื่อละลายทองหรือเงินอย่างเลือกเฟ้น หากเป้าหมายคือการละลายทอง สภาวะปฏิกิริยาจะถูกปรับเพื่อเพิ่มศักย์ออกซิเดชัน-รีดักชัน ตัวอย่างเช่น การเติมโซเดียมคลอเรตเพิ่มเติมและปรับความเป็นกรดและอุณหภูมิให้เหมาะสม จะทำให้ศักย์เพิ่มขึ้นจนถึงช่วงที่สามารถออกซิไดซ์และละลายทองได้ (โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1000 - 1050 มิลลิโวลต์)

• เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป ทองจะถูกเปลี่ยนเป็นสารเชิงซ้อนของทองคำคลอไรด์ที่ละลายน้ำได้ในสารละลาย เงินอาจก่อตัวเป็นเงินคลอไรด์ที่ไม่ละลายน้ำได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการและยังคงอยู่ในสารตกค้าง เวลาปฏิกิริยาสำหรับขั้นตอนนี้อาจอยู่ที่ประมาณ 0.5 - 1 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับปริมาณทองคำในตะกอน

การกู้คืนโลหะ

1.การกู้คืนทองคำ

• หลังจากที่ทองคำละลายในสารละลายในรูปของสารเชิงซ้อนของทองคำคลอไรด์แล้ว ก็สามารถกู้คืนได้โดยการรีดักชัน สามารถใช้ตัวรีดักชัน เช่น โซเดียมซัลไฟต์ กรดออกซาลิก หรือไฮดราซีนได้ เมื่อใช้โซเดียมซัลไฟต์เป็นตัวรีดักชัน สารละลายจะถูกปรับให้มีค่า pH ที่เหมาะสม (โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1 - 2) จากนั้นจึงค่อยๆ เติมโซเดียมซัลไฟต์ลงไป สมการปฏิกิริยารีดักชันของสารเชิงซ้อนของทองคำคลอไรด์โดยโซเดียมซัลไฟต์คือ: 3H₂O + 3Na₂SO₃+2HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 8HCl + 2Au

• นอกจากนี้ กระบวนการรีดักชันยังได้รับการติดตามโดยการวัดศักยภาพออกซิเดชัน-รีดักชันของสารละลาย จุดสิ้นสุดของรีดักชันสามารถกำหนดได้เมื่อศักยภาพถึงค่าที่กำหนด (ตัวอย่างเช่น สำหรับขั้นตอนแรกของรีดักชันโดยใช้โซเดียมซัลไฟต์ ศักยภาพจุดสิ้นสุดอาจอยู่ที่ประมาณ 590 - 730 mV) จากนั้นทองคำที่ตกตะกอนจะถูกกรอง ล้าง และทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ทองคำบริสุทธิ์

2.การกู้คืนเงิน

• หากเงินยังคงอยู่ในสารตกค้างหลังการเติมคลอรีนขั้นที่สอง สามารถนำไปผ่านกระบวนการเพิ่มเติมเพื่อแยกเงินออกได้ วิธีหนึ่งที่นิยมใช้คือการบำบัดสารตกค้างด้วยสารรีเอเจนต์ที่เหมาะสมเพื่อละลายเงิน เช่น การใช้กรดไนตริกเพื่อละลายซิลเวอร์คลอไรด์เพื่อสร้างสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต จากนั้นจึงสามารถแยกเงินออกจากสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตได้โดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น อิเล็กโทรไลซิสหรือการรีดักชันด้วยตัวรีดักชันที่เหมาะสม

การบำบัดน้ำเสียที่มีไซยาไนด์

น้ำเสียที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเติมคลอรีนของตะกอนทองคำไซยาไนด์มีไซยาไนด์ตกค้าง เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยของเสียจากสิ่งแวดล้อม น้ำเสียประเภทนี้จำเป็นต้องได้รับการบำบัด การเติมคลอรีนด้วยด่างเป็นวิธีการทั่วไปในการบำบัดน้ำเสียประเภทนี้ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง (pH > 10) จะมีการเติมสารออกซิไดเซอร์ที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบลงในน้ำเสีย ไซยาไนด์ในน้ำเสียจะถูกออกซิไดซ์เป็นไซยาเนตก่อน จากนั้นจึงถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจนที่ไม่เป็นพิษ ปฏิกิริยานี้ดำเนินการภายใต้สภาวะการผสมและเวลาปฏิกิริยาที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าไซยาไนด์ถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์

ข้อดีของกระบวนการคลอรีน

อัตราการกู้คืนโลหะสูง

กระบวนการคลอรีนสามารถบรรลุอัตราการกู้คืนโลหะมีค่าในตะกอนทองไซยาไนด์ได้สูง ด้วยการควบคุมเงื่อนไขปฏิกิริยาและศักยภาพออกซิเดชัน-รีดักชันอย่างแม่นยำ ทำให้สามารถละลายและกู้คืนทองและเงินได้อย่างเลือกสรร ขณะเดียวกันก็กำจัดสิ่งเจือปนโลหะพื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการที่ปรับให้เหมาะสม อัตราการกู้คืนทองสามารถสูงถึง 95% และอัตราการกู้คืนเงินยังค่อนข้างสูงได้ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเริ่มต้นของตะกอน

การทำลายไซยาไนด์อย่างมีประสิทธิภาพ

ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว กระบวนการคลอรีนสามารถทำลายไซยาไนด์ที่มีพิษสูงในตะกอนทองคำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องสิ่งแวดล้อม เนื่องจากสามารถป้องกันการปล่อยไซยาไนด์สู่สิ่งแวดล้อม ลดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมทางระบบนิเวศ

ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับองค์ประกอบของตะกอนที่แตกต่างกัน

กระบวนการคลอรีนแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวที่ดีกับตะกอนทองคำไซยาไนด์ที่มีองค์ประกอบต่างกัน ไม่ว่าตะกอนจะมีปริมาณทองคำ เงิน และโลหะพื้นฐานต่างๆ สูงหรือต่ำ การปรับสภาพปฏิกิริยาให้เหมาะสม เช่น ชนิดและปริมาณของสารคลอรีน อุณหภูมิปฏิกิริยา ความเป็นกรด และศักยภาพออกซิเดชัน-รีดักชัน สามารถทำได้เพื่อให้การบำบัดมีประสิทธิภาพ

ความท้าทายและแนวทางแก้ไขในกระบวนการคลอรีน

การกัดกร่อนของอุปกรณ์

สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและออกซิไดซ์ในกระบวนการคลอรีนอาจทำให้เครื่องมือเกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง การใช้สารออกซิไดเซอร์และสื่อที่เป็นกรดที่มีคลอรีน โดยเฉพาะกรดไฮโดรคลอริก สามารถกัดกร่อนภาชนะปฏิกิริยา ท่อ และอุปกรณ์อื่นๆ ได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องเลือกใช้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน ตัวอย่างเช่น ภาชนะปฏิกิริยาอาจทำจากวัสดุ เช่น สเตนเลสคุณภาพสูง โลหะผสมไททาเนียม หรือบุด้วยวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน เช่น ยางหรือกราไฟท์ นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องตรวจสอบและบำรุงรักษาเครื่องมือเป็นประจำเพื่อตรวจจับและซ่อมแซมปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนอย่างทันท่วงที

การก่อกำเนิดสารพิษจากผลิตภัณฑ์

ในระหว่างกระบวนการคลอรีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบำบัดสารที่มีไซยาไนด์ มีความเสี่ยงที่จะเกิดผลพลอยได้ที่เป็นพิษ ตัวอย่างเช่น เมื่อไซยาไนด์ถูกออกซิไดซ์ อาจเกิดไซยาโนเจนคลอไรด์ซึ่งเป็นพิษได้ เพื่อแก้ปัญหานี้ จำเป็นต้องควบคุมเงื่อนไขปฏิกิริยาที่เหมาะสมอย่างเคร่งครัด ในกรณีของการเกิดออกซิเดชันของไซยาไนด์ การรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างสามารถป้องกันการก่อตัวของไซยาโนเจนคลอไรด์ได้ นอกจากนี้ ควรติดตั้งระบบระบายอากาศและบำบัดก๊าซที่เหมาะสมในพื้นที่การผลิตเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของก๊าซพิษ

การใช้พลังงานและสารเคมีสูง

กระบวนการคลอรีนมักต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่งในการทำความร้อน การกวน และการทำงานของอุปกรณ์ นอกจากนี้ การใช้สารคลอรีนและสารเคมีอื่นๆ ยังทำให้เกิดต้นทุนอีกด้วย เพื่อลดการใช้พลังงานและสารเคมี สามารถดำเนินการปรับปรุงกระบวนการได้ ตัวอย่างเช่น การปรับปรุงประสิทธิภาพการเกิดปฏิกิริยาโดยปรับสภาพการเกิดปฏิกิริยาให้เหมาะสม ลดเวลาในการให้ความร้อนและการกวนที่ไม่จำเป็น และปรับปรุงอัตราการใช้สารเคมีผ่านการออกแบบและควบคุมกระบวนการที่ดีขึ้น

สรุป

กระบวนการคลอรีนเป็นวิธีที่มีแนวโน้มดีสำหรับการบำบัดตะกอนทองคำไซยาไนด์ โดยผสมผสานการกู้คืนโลหะมีค่าและการล้างพิษสารที่มีไซยาไนด์ แม้ว่าจะมีความท้าทายบางประการในการใช้งาน แต่ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการนำสารละลายที่เหมาะสมมาใช้ กระบวนการคลอรีนสามารถมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในอุตสาหกรรมการสกัดทองคำ โดยมีส่วนสนับสนุนทั้งประโยชน์ทางเศรษฐกิจและการปกป้องสิ่งแวดล้อม