Процес хлорування для обробки ціанідного золотого шламу

Вступ

У золотодобувній промисловості, ціанідний золотошлам є побічним продуктом, що утворюється під час процесу ціанування. Цей мул містить не лише цінні метали, такі як золото та срібло, але й шкідливі речовини, такі як ціанід. Обробка ціанідного золотого шламу має вирішальне значення як для відновлення ресурсів, так і для захисту навколишнього середовища. Процес хлорування став ефективним методом обробки цього шламу, пропонуючи спосіб відокремлення цінних металів і детоксикації речовин, що містять ціанід.

Принципи процесу хлорування

Окислення та селективне розчинення

Команда процес хлорування використовує різні окисно-відновні потенціали металів у певному середовищі. У контексті обробки ціанідного золотистого шламу, коли додається хлоруючий агент (наприклад, хлорат натрію в кислому середовищі), метали з нижчими окислювально-відновними потенціалами, такі як цинк, залізо, свинець і мідь, переважно окислюються та розчиняються в розчині. Наприклад, у солянокислому середовищі метали у золотому шламі реагують із розчином. Згодом, коли додається хлорат натрію, це збільшує потенціал розчину, дозволяючи міді та іншим домішкам, нерозчинним у соляній кислоті, повністю окислюватися та розчинятися. Завдяки точному контролю потенціалу розчину дорогоцінні метали, такі як срібло та золото, можна залишити в залишку.

Знищення ціанідів

Ціанід у золотому шламі є високотоксичним. Хлорування також може відігравати певну роль у руйнуванні ціаніду. У лужному середовищі, коли додається окислювач на основі хлору (наприклад, газоподібний хлор, гіпохлорит натрію тощо), ціанід спочатку окислюється до ціанату, а потім додатково окислюється до Вуглець діоксид та азот. Загальний механізм реакції такий: у присутності лужного розчину доданий окислювач, що містить хлор, генерує такі речовини, як OCl⁻. Ціанід (CN⁻) реагує з OCl⁻ і через серію реакцій окислення перетворюється на менш шкідливі речовини.

Етапи застосування процесу хлорування при обробці ціанідного золотого шламу

Попередня обробка

Перед процесом хлорування шлам ціанідного золота зазвичай потребує попередньої обробки. Це може включати такі процеси, як подрібнення для зменшення розміру частинок осаду, що може збільшити площу контакту між шламом і хлоруючим агентом, тим самим покращуючи ефективність реакції. Крім того, якщо шлам містить велику кількість домішок, які можуть заважати реакції хлорування, наприклад, надмірні кількості певних оксидів або сульфідів металів, можна провести попереднє вилуговування відповідними реагентами для видалення цих заважаючих речовин.

Реакція хлорування

1.Перша стадія хлорування (видалення домішок)

• На першій стадії реакції хлорування основною метою є видалення неблагородних металів із шламу ціанідного золота. Осад поміщають в реакційну ємність з відповідним кислим середовищем (зазвичай соляною кислотою). Потім поступово додається хлоруючий агент, наприклад хлорат натрію. Необхідно ретельно контролювати температуру реакції, кислотність і швидкість додавання хлоруючого агента. Наприклад, температуру реакції можна підтримувати в межах певного діапазону, як правило, близько 40-60 °C, а кислотність розчину соляної кислоти доводять до відповідної концентрації, зазвичай близько 1-3 моль/л.

• Під час цього процесу контролюється окислювально-відновний потенціал реакційної системи. Коли потенціал досягає певного діапазону (наприклад, для видалення певних неблагородних металів, потенціал можна контролювати в межах 400–450 мВ), неблагородні метали, такі як цинк, залізо та частково мідь, окислюються та розчиняються в розчині. Час реакції змінюється залежно від складу та розміру частинок осаду, зазвичай коливаючись від 2 до 4 годин.

2. Друга стадія хлорування (розділення золота та срібла)

• Після першого етапу видалення домішок залишок містить переважно золото, срібло та деякі домішки, що залишилися. На другій - стадії хлорування регулюють умови для вибіркового розчинення золота або срібла. Якщо метою є розчинення золота, умови реакції коригують для підвищення окислювально-відновного потенціалу. Наприклад, додавши більше хлорату натрію та відповідним чином відрегулювавши кислотність і температуру, потенціал можна збільшити до діапазону, в якому золото може окислюватися та розчинятися (зазвичай близько 1000–1050 мВ).

• Під час реакції золото перетворюється в розчинні комплекси хлориду золота в розчині. Срібло може утворювати нерозчинний хлорид срібла за певних умов і залишатися в залишку. Час реакції на цій стадії може становити приблизно 0.5-1 годину, залежно від кількості золота в шламі.

Відновлення металу

1. Відновлення золота

• Після розчинення золота в розчині у вигляді комплексів хлориду золота його можна відновити відновленням. Можна використовувати такі відновники, як сульфіт натрію, щавлева кислота або гідразин. При використанні сульфіту натрію як відновника розчин доводять до відповідного значення pH (зазвичай близько 1-2), а потім поступово додають сульфіт натрію. Рівняння реакції відновлення комплексів хлориду золота сульфітом натрію таке: 3H₂O + 3Na₂SO2+3HAuCl₄ = 8Na₂SO₄ + 2HCl + XNUMXAu.

• Процес відновлення також контролюють шляхом вимірювання окисно-відновного потенціалу розчину. Кінцеву точку відновлення можна визначити, коли потенціал досягає певного значення (наприклад, для першої стадії відновлення за допомогою сульфіту натрію кінцевий потенціал може становити близько 590 - 730 мВ). Золото, що випало в осад, потім фільтрують, промивають і сушать, щоб отримати продукти з чистого золота.

2. Відновлення срібла

• Якщо срібло залишається в залишку після другого етапу хлорування, його можна додатково обробити для відновлення срібла. Одним із поширених методів є обробка залишку відповідним реагентом для розчинення срібла, наприклад використання азотної кислоти для розчинення хлориду срібла з утворенням розчину нітрату срібла. Потім срібло можна виділити з розчину нітрату срібла за допомогою таких методів, як електроліз або відновлення відповідним відновником.

Очищення стічних вод, що містять ціанід

Стічні води, що утворюються під час процесу хлорування шламу ціанідного золота, містять залишковий ціанід. Щоб відповідати екологічним стандартам скидів, ці стічні води потребують очищення. Лужне хлорування є поширеним методом очищення цього типу стічних вод. У лужному середовищі (pH > 10) у стічні води додається окислювач на основі хлору. Ціанід у стічних водах спочатку окислюється до ціанату, а потім далі окислюється до нетоксичного вуглекислого газу та азоту. Реакцію проводять за належних умов змішування та часу реакції, щоб забезпечити повне окислення ціаніду.

Переваги процесу хлорування

Висока швидкість відновлення металу

Процес хлорування може досягти високого рівня відновлення цінних металів у ціанідному золотому шламі. Завдяки точному контролю умов реакції та окислювально-відновного потенціалу можна селективно розчиняти та відновлювати золото та срібло, одночасно ефективно видаляючи домішки неблагородних металів. Наприклад, у добре оптимізованих процесах коефіцієнт вилучення золота може досягати понад 95%, а коефіцієнт вилучення срібла також може бути відносно високим, залежно від початкового складу шламу.

Ефективне руйнування ціанідів

Як згадувалося вище, процес хлорування може ефективно знищити високотоксичний ціанід у золотому шламі. Це має велике значення для захисту навколишнього середовища, оскільки може запобігти викиду ціаніду в навколишнє середовище, зменшуючи потенційну шкоду для здоров’я людини та навколишнього середовища.

Адаптація до різних складів мулу

Процес хлорування показує хорошу пристосованість до ціанідних золотошламів різного складу. Незалежно від того, чи має осад високий або низький вміст золота, срібла та різних неблагородних металів, для досягнення ефективного очищення можна зробити відповідне регулювання умов реакції, таких як тип і кількість хлоруючого агента, температура реакції, кислотність і потенціал відновлення.

Проблеми та рішення в процесі хлорування

Корозія обладнання

Кисле й окисне середовище в процесі хлорування може спричинити сильну корозію обладнання. Використання окислювачів, що містять хлор, і кислих середовищ, особливо соляної кислоти, може викликати корозію реакційних ємностей, трубопроводів та іншого обладнання. Щоб вирішити цю проблему, необхідно вибрати стійкі до корозії матеріали. Наприклад, реакційні посудини можуть бути виготовлені з таких матеріалів, як високоякісна нержавіюча сталь, титанові сплави, або покриті корозійно-стійкими матеріалами, такими як гума чи графіт. Регулярний огляд і технічне обслуговування обладнання також необхідні для своєчасного виявлення та усунення проблем, пов’язаних з корозією.

Утворення токсичних побічних продуктів

Під час процесу хлорування, особливо під час обробки речовин, що містять ціанід, існує ризик утворення токсичних побічних продуктів. Наприклад, коли ціанід окислюється, може утворюватися хлорціан, який є токсичним. Щоб вирішити цю проблему, необхідно суворо контролювати відповідні умови реакції. У разі окислення ціанідом підтримання лужного середовища може запобігти утворенню хлорціану. Крім того, у виробничій зоні повинні бути встановлені належні системи вентиляції та очищення газу, щоб уникнути накопичення токсичних газів.

Високе споживання енергії та реагентів

Процес хлорування часто вимагає певної кількості енергії для нагрівання, перемішування та роботи обладнання. Крім того, використання хлоруючих агентів та інших реагентів також спричиняє витрати. Щоб зменшити споживання енергії та реагентів, можна провести оптимізацію процесу. Наприклад, завдяки підвищенню ефективності реакції шляхом оптимізації умов реакції, скорочення непотрібного часу нагрівання та перемішування, а також підвищення коефіцієнта використання реагентів завдяки кращому плануванню та контролю процесу.

Висновок

Процес хлорування є перспективним методом обробки ціанідного золотошламу. Він поєднує в собі відновлення цінних металів і детоксикацію речовин, що містять ціанід. Незважаючи на певні труднощі в його застосуванні, з постійним удосконаленням технології та прийняттям відповідних рішень, процес хлорування може відігравати все більш важливу роль у промисловості видобутку золота, сприяючи як економічним вигодам, так і захисту навколишнього середовища.