Siyanür Altın Çamurunun Arıtılmasında Klorlama Prosesi

Giriş

Altın çıkarma endüstrisinde, siyanür altın çamuru siyanürleme işlemi sırasında oluşan bir yan üründür. Bu çamur sadece altın ve gümüş gibi değerli metalleri değil aynı zamanda zararlı maddeleri de içerir siyanürSiyanürlü altın çamurunun arıtımı hem kaynak geri kazanımı hem de çevre koruma açısından hayati öneme sahiptir. Klorlama işlemi, bu çamuru arıtmak için etkili bir yöntem olarak ortaya çıkmış olup, değerli metalleri ayırmanın ve siyanür içeren maddeleri detoksifiye etmenin bir yolunu sunmaktadır.

Klorlama İşleminin Prensipleri

Oksidasyon ve Seçici Çözünme

MKS klorlama işlemi Belirli bir ortamda metallerin farklı oksidasyon-redüksiyon potansiyellerinden yararlanır. Siyanürlü altın çamurunun işlenmesi bağlamında, bir klorlama maddesi (asidik bir ortamda sodyum klorat gibi) eklendiğinde, çinko, demir, kurşun ve bakır gibi daha düşük oksidasyon-redüksiyon potansiyeline sahip metaller tercihen oksitlenir ve çözeltide çözülür. Örneğin, bir hidroklorik asit ortamında, altın çamurundaki metaller çözeltiyle reaksiyona girer. Daha sonra, sodyum klorat eklendiğinde, çözelti potansiyeli artar ve hidroklorik asitte çözünmeyen bakır ve diğer safsızlıkların tamamen oksitlenmesine ve çözülmesine olanak tanır. Çözelti potansiyelini hassas bir şekilde kontrol ederek, gümüş ve altın gibi değerli metaller kalıntıda bırakılabilir.

Siyanür İmhası

Altın çamurundaki siyanür oldukça toksiktir. Klorlama da siyanürün yok edilmesinde rol oynayabilir. Alkali bir ortamda, klor bazlı bir oksidan (klor gazı, sodyum hipoklorit vb.) eklendiğinde, siyanür önce siyanata oksitlenir ve daha sonra karbondioksit ve nitrojene oksitlenir. Genel reaksiyon mekanizması şu şekildedir: Alkali bir çözeltinin varlığında, eklenen klor içeren oksidan OCl⁻ gibi türler üretir. Siyanür (CN⁻), OCl⁻ ile reaksiyona girer ve bir dizi oksidasyon reaksiyonu yoluyla daha az zararlı maddelere dönüşür.

Siyanür Altın Çamurunun Arıtılmasında Klorlama İşleminin Uygulama Adımları

Tedavi öncesi

Klorlama işleminden önce, siyanür altın çamuru genellikle ön işleme ihtiyaç duyar. Bu, çamurun parçacık boyutunu küçültmek için öğütme gibi işlemleri içerebilir, bu da çamur ile klorlama maddesi arasındaki temas alanını artırabilir ve böylece reaksiyon verimliliğini iyileştirebilir. Ek olarak, çamur, klorlama reaksiyonuna müdahale edebilecek çok miktarda safsızlık içeriyorsa, örneğin aşırı miktarda belirli metal oksit veya sülfür, bu müdahale eden maddeleri gidermek için uygun reaktiflerle ön yıkama yapılabilir.

Klorlama Reaksiyonu

1.Birinci Aşama Klorlama (Kirlilik Giderimi)

• Klorlama reaksiyonunun ilk aşamasında, asıl amaç siyanür altın çamurundan baz metalleri uzaklaştırmaktır. Çamur, uygun bir asidik ortam (genellikle hidroklorik asit) içeren bir reaksiyon kabına yerleştirilir. Daha sonra, sodyum klorat gibi bir klorlama maddesi kademeli olarak eklenir. Reaksiyon sıcaklığı, asitlik ve klorlama maddesinin eklenme oranı dikkatlice kontrol edilmelidir. Örneğin, reaksiyon sıcaklığı belirli bir aralıkta, tipik olarak yaklaşık 40 - 60 °C'de tutulabilir ve hidroklorik asit çözeltisinin asitliği uygun bir konsantrasyona, genellikle yaklaşık 1 - 3 mol/L'ye ayarlanır.

• Bu işlem sırasında reaksiyon sisteminin oksidasyon-redüksiyon potansiyeli izlenir. Potansiyel belirli bir aralığa ulaştığında (örneğin, belirli baz metallerin giderilmesi için potansiyel 400 - 450 mV arasında kontrol edilebilir), çinko, demir ve bakırın bir kısmı gibi baz metaller oksitlenir ve çözeltiye çözülür. Reaksiyon süresi çamurun bileşimine ve parçacık boyutuna bağlı olarak değişir ve genellikle 2 - 4 saat arasında değişir.

2.İkinci Aşama Klorlama (Altın ve Gümüş Ayırma)

• Birinci safsızlık giderme aşamasından sonra, kalıntı esas olarak altın, gümüş ve bazı kalan safsızlıkları içerir. İkinci klorlama aşamasında, koşullar altın veya gümüşü seçici olarak çözmek için ayarlanır. Amaç altını çözmekse, reaksiyon koşulları oksidasyon - redüksiyon potansiyelini artıracak şekilde ayarlanır. Örneğin, daha fazla sodyum klorat ekleyerek ve asitliği ve sıcaklığı uygun şekilde ayarlayarak, potansiyel altının oksitlenebileceği ve çözülebileceği bir aralığa (genellikle 1000 - 1050 mV civarı) yükseltilebilir.

• Reaksiyon ilerledikçe altın, çözeltide çözünebilir altın klorür komplekslerine dönüşür. Gümüş, belirli koşullar altında çözünmeyen gümüş klorür oluşturabilir ve kalıntıda kalabilir. Bu aşama için reaksiyon süresi, çamurdaki altın miktarına bağlı olarak yaklaşık 0.5 - 1 saat olabilir.

Metal Geri Kazanımı

1. Altın Kurtarma

• Altın, çözeltide altın klorür kompleksleri olarak çözüldükten sonra indirgeme yoluyla geri kazanılabilir. Sodyum sülfit, oksalik asit veya hidrazin gibi indirgeyici maddeler kullanılabilir. İndirgeyici madde olarak sodyum sülfit kullanıldığında, çözelti uygun bir pH değerine (genellikle 1 - 2 civarı) ayarlanır ve ardından sodyum sülfit kademeli olarak eklenir. Altın klorür komplekslerinin sodyum sülfit tarafından indirgenmesi için reaksiyon denklemi şöyledir: 3H₂O + 3Na₂SO₃+2HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 8HCl + 2Au.

• İndirgeme süreci ayrıca çözeltinin oksidasyon-indirgeme potansiyeli ölçülerek izlenir. İndirgemenin son noktası, potansiyel belirli bir değere ulaştığında belirlenebilir (örneğin, sodyum sülfit kullanılarak indirgemenin ilk aşaması için son nokta potansiyeli 590-730 mV civarında olabilir). Çökeltilen altın daha sonra filtrelenir, yıkanır ve kurutularak saf altın ürünleri elde edilir.

2.Gümüş Kurtarma

• Klorlamanın ikinci aşamasından sonra kalıntıda gümüş kalırsa, gümüşü geri kazanmak için daha fazla işlenebilir. Yaygın bir yöntem, gümüşü çözmek için kalıntıyı uygun bir reaktifle işlemektir, örneğin gümüş klorürü çözmek için nitrik asit kullanmak ve gümüş nitrat çözeltisi oluşturmaktır. Daha sonra, gümüş, elektroliz veya uygun bir indirgeyici maddeyle indirgeme gibi yöntemlerle gümüş nitrat çözeltisinden geri kazanılabilir.

Siyanür İçeren Atıksu Arıtımı

Siyanür altın çamurunun klorlama işlemi sırasında oluşan atık su, artık siyanür içerir. Çevresel deşarj standartlarını karşılamak için bu atık suyun arıtılması gerekir. Alkali klorlama, bu tür atık suyun arıtılması için yaygın bir yöntemdir. Alkali bir ortamda (pH > 10), atık suya klor bazlı bir oksidan eklenir. Atık sudaki siyanür önce siyanata oksitlenir ve ardından toksik olmayan karbondioksit ve nitrojene daha fazla oksitlenir. Reaksiyon, siyanürün tam oksidasyonunu sağlamak için uygun karıştırma ve reaksiyon süresi koşulları altında gerçekleştirilir.

Klorlama İşleminin Avantajları

Yüksek Metal Geri Kazanım Oranı

Klorlama işlemi, siyanür altın çamurunda değerli metallerin yüksek bir geri kazanım oranına ulaşabilir. Reaksiyon koşullarının ve oksidasyon-redüksiyon potansiyelinin hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle, temel metal safsızlıklarını etkili bir şekilde giderirken, altın ve gümüşü seçici bir şekilde çözmek ve geri kazanmak mümkündür. Örneğin, iyi optimize edilmiş işlemlerde, altın geri kazanım oranı %95'in üzerine çıkabilir ve gümüş geri kazanım oranı da çamurun ilk bileşimine bağlı olarak nispeten yüksek olabilir.

Verimli Siyanür İmhası

Yukarıda belirtildiği gibi, klorlama işlemi altın çamurundaki son derece toksik siyanürü etkili bir şekilde yok edebilir. Bu, siyanürün çevreye salınmasını önleyebildiği ve insan sağlığına ve ekolojik çevreye olası zararı azaltabildiği için çevre koruma açısından büyük önem taşır.

Farklı Çamur Kompozisyonlarına Uyum Sağlama

Klorlama işlemi, farklı bileşimlere sahip siyanürlü altın çamurlarına iyi uyum sağlar. Çamurun yüksek veya düşük altın, gümüş ve çeşitli baz metaller içeriğine sahip olması fark etmeksizin, klorlama maddesinin türü ve miktarı, reaksiyon sıcaklığı, asitlik ve oksidasyon - indirgeme potansiyeli gibi reaksiyon koşullarının uygun şekilde ayarlanması etkili bir arıtma elde etmek için yapılabilir.

Klorlama Sürecindeki Zorluklar ve Çözümler

Ekipman Korozyonu

Klorlama sürecindeki asidik ve oksitleyici ortam, ekipmanda ciddi korozyona neden olabilir. Klor içeren oksidanların ve asidik ortamların, özellikle hidroklorik asidin kullanımı, reaksiyon kaplarını, boru hatlarını ve diğer ekipmanları aşındırabilir. Bu sorunu çözmek için korozyona dayanıklı malzemeler seçilmelidir. Örneğin, reaksiyon kapları yüksek kaliteli paslanmaz çelik, titanyum alaşımları gibi malzemelerden yapılabilir veya kauçuk veya grafit gibi korozyona dayanıklı malzemelerle kaplanabilir. Korozyonla ilgili sorunları zamanında tespit etmek ve onarmak için ekipmanın düzenli olarak denetlenmesi ve bakımı da gereklidir.

Zehirli Yan Ürünlerin Oluşumu

Klorlama işlemi sırasında, özellikle siyanür içeren maddelerin arıtımında, toksik yan ürünler üretme riski vardır. Örneğin, siyanür oksitlendiğinde, toksik olan siyanojen klorür üretilebilir. Bu sorunu çözmek için, uygun reaksiyon koşullarının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Siyanür oksidasyonu durumunda, alkali bir ortamın korunması siyanojen klorür oluşumunu önleyebilir. Ek olarak, toksik gazların birikmesini önlemek için üretim alanına uygun havalandırma ve gaz arıtma sistemleri kurulmalıdır.

Yüksek Enerji ve Reaktif Tüketimi

Klorlama işlemi genellikle ısıtma, karıştırma ve ekipmanı çalıştırmak için belirli miktarda enerji gerektirir. Ek olarak, klorlama ajanlarının ve diğer reaktiflerin kullanımı da maliyetlere yol açar. Enerji ve reaktif tüketimini azaltmak için proses optimizasyonu yapılabilir. Örneğin, reaksiyon koşullarını optimize ederek reaksiyon verimliliğini artırarak, gereksiz ısıtma ve karıştırma sürelerini azaltarak ve daha iyi proses tasarımı ve kontrolü yoluyla reaktiflerin kullanım oranını iyileştirerek.

Sonuç

Klorlama işlemi, siyanürlü altın çamurunun arıtılması için umut vadeden bir yöntemdir. Değerli metallerin geri kazanımını ve siyanür içeren maddelerin detoksifikasyonunu birleştirir. Uygulamasında bazı zorluklar olsa da, teknolojinin sürekli iyileştirilmesi ve uygun çözümlerin benimsenmesiyle klorlama işlemi, hem ekonomik faydalara hem de çevre korumasına katkıda bulunarak altın çıkarma endüstrisinde giderek daha önemli bir rol oynayabilir.