Процес вилуговування ціанідом у видобутку золота: повний процес від розчинення до відновлення

Вступ

Видобуток золота з його руд протягом століть був предметом великого інтересу. Серед різних доступних методів ціанідне вилуговування стало одним з найбільш широко використовуваних методів у промисловій золотодобувній промисловості. Цей процес дозволяє ефективно розчиняти золото з його матеріалів, що дає змогу видобувати дорогоцінний метал у більш концентрованій формі. У цій статті буде розглянуто повний процес ціанідного вилуговування у золотодобувній промисловості, від початкового розчинення золота в ціанідних розчинах до остаточного видобутку металу.

Розчинення золота в ціанідних розчинах

Залучені хімічні реакції

Розчинення золота в ціанідних розчинах засноване на складній серії хімічних реакцій. Загальну реакцію можна представити наступним рівнянням:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

У цій реакції золото (Au) реагує з ціанідом натрію (NaCN) у присутності кисню (O₂) та води (H₂O) з утворенням диціаноаурату натрію (Na[Au(CN)₂]) та гідроксиду натрію (NaOH). Роль кисню в цій реакції є вирішальною, оскільки він діє як окислювач, сприяючи розчиненню золота.

Умови оптимального розчинення

Для ефективного розчинення золота необхідно ретельно контролювати кілька умов. Концентрація ціаніду в розчині є критичним фактором. Як правило, у процесі вилуговування використовується концентрація 0.05-0.1% NaCN. Більш висока концентрація може призвести до збільшення споживання ціаніду без пропорційного збільшення розчинення золота, тоді як нижча концентрація може призвести до повільного та неповного вилуговування.

Значну роль відіграє і рН розчину. Процес вилуговування є найбільш ефективним у слаболужному середовищі з діапазоном рН 9.5-11. При цьому рН ціанідні іони присутні у своїй недисоційованій формі (HCN), яка є більш реакційною по відношенню до золота. Регулювання pH зазвичай досягається додаванням вапна (CaO) до розчину для вилуговування.

Температура - ще один важливий параметр. Хоча реакція може відбуватися за температури навколишнього середовища, дещо підвищена температура приблизно 25–35°C може збільшити швидкість розчинення золота. Однак надмірне підвищення температури може призвести до розкладання ціаніду, що зменшить його ефективність.

Попередня обробка руд

Дроблення та подрібнення

Перш ніж розпочати процес ціанідного вилуговування, золотовмісні руди необхідно попередньо обробити. Першим кроком у цій попередній обробці зазвичай є дроблення та подрібнення . Руди подрібнюють, щоб зменшити їх розмір, а потім перемелюють на дрібні частинки. Це збільшує площу поверхні руди, що забезпечує ефективніший контакт між частинками золота та розчином ціаніду під час процесу вилуговування.

Ступінь помелу ретельно контролюється. Надмірне подрібнення може призвести до утворення дрібного шламу, що може спричинити проблеми під час наступних етапів розділення твердої та рідинної фаз. З іншого боку, недостатнє подрібнення може призвести до недостатнього впливу частинок золота, що призведе до неповного вилуговування.

Обсмажування та біоокислення

У деяких випадках золоті руди можуть містити тугоплавкі мінерали, які перешкоджають прямому розчиненню золота ціанідом. Для таких руд можуть знадобитися додаткові методи попередньої обробки, такі як випал або біоокислення.

Випалювання передбачає нагрівання руди в присутності повітря для окислення тугоплавких мінералів, таких як сульфіди. Цей процес окислення розщеплює мінерали, вивільняючи частинки золота та роблячи їх більш доступними для розчину ціаніду.

Біоокислення, з іншого боку, використовує мікроорганізми для окислення вогнетривких мінералів. Це більш екологічна альтернатива смаженню, оскільки вона працює при нижчих температурах і виробляє менше шкідливих викидів. Мікроорганізми, як правило, бактерії або гриби, вибираються на основі їх здатності окислювати специфічні вогнетривкі мінерали, присутні в руді.

Процес вилуговування

Вилуговування в резервуарі з перемішуванням

Вилуговування резервуаром з перемішуванням є одним із найпоширеніших методів вилуговування ціанідом. У цьому процесі попередньо оброблена руда змішується з розчином ціаніду у великих резервуарах для перемішування. Резервуари оснащені мішалками, які забезпечують ретельне перемішування руди та розчину, сприяючи контакту між частинками золота та іонами ціаніду.

Тривалість вилуговування може змінюватись залежно від природи руди та умов експлуатації. Загалом процес вилуговування може тривати від кількох годин до кількох днів. Протягом цього часу періодично відбирають і аналізують зразки фільтрату для моніторингу процесу розчинення золота.

Кучне вилуговування

Кучне вилуговування є ще одним широко використовуваним методом, особливо для низькоякісних золотих руд. У цьому процесі подрібнена руда укладається у великі купи на непроникний вкладиш. Розчин ціаніду потім розпилюють на верхню частину купи і дозволяють просочитися крізь руду. Коли розчин проходить крізь купу, він розчиняє частинки золота, і отриманий корисний розчин збирається на дні купи.

Купне вилуговування є більш економічно ефективним методом порівняно з вилуговуванням у резервуарі з перемішуванням, оскільки вимагає менших капіталовкладень в обладнання. Однак, це повільніший процес, який більше підходить для руд з відносно низьким вмістом золота.

Розділення твердої рідини

Фільтрація

Після завершення процесу вилуговування наступним етапом є відділення твердого залишку (хвостів) від концентрованого розчину, який містить розчинене золото. Фільтрація є одним із найпоширеніших методів розділення твердої та рідини. У цьому процесі суспензія (суміш твердого і рідкого) пропускається через фільтруюче середовище, таке як фільтрувальна тканина або фільтр-прес. Тверді частинки затримуються на фільтруючому середовищі, тоді як рідина (насичений розчин) проходить і збирається.

Вибір фільтруючого середовища залежить від природи твердих часток і умов експлуатації. Наприклад, у випадках, коли тверді частки дуже дрібні, може знадобитися більш дрібна сітчаста фільтрувальна тканина.

Декантація

Декантація є ще одним методом, який можна використовувати для розділення твердої та рідини, особливо коли тверді частинки є відносно великими та легко осідають. У цьому процесі суспензія витримується у відстійнику протягом певного часу. Тверді частинки осідають на дно резервуара під дією сили тяжіння, а прозору надосадову рідину (вагітний розчин) потім обережно зливають.

Декантація є більш простим і менш енергоємним способом порівняно з фільтрацією. Однак він може бути не таким ефективним у відділенні дуже дрібних твердих частинок.

Відновлення золота з розчину Pregnant Solution

Адсорбція активованим вугіллям

Одним з найпоширеніших методів вилучення золота з розчину, що містить активоване вугілля, є адсорбція активованим вугіллям . У цьому процесі активоване вугілля додається до розчину, що містить активоване вугілля. Комплекс золота з ціанідом має сильну спорідненість з поверхнею активованого вугілля, і в результаті золото адсорбується на частинках вуглецю.

Частинки вуглецю потім відокремлюють від розчину, зазвичай шляхом просіювання або фільтрації. Наповнений золотом вуглець потім додатково обробляється для десорбції золота. Зазвичай це робиться шляхом піддавання вуглецю високотемпературній обробці парою або використанням хімічного десорбційного агента.

Опади цинку

Осадження цинку, також відоме як процес Меррілла-Кроу, є іншим методом вилучення золота. У цьому процесі до вагітного розчину додається цинковий пил. Цинк більш електропозитивний, ніж золото, і в результаті він витісняє золото із золото-ціанідного комплексу. Реакцію можна представити наступним рівнянням:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]

Золото, що випало в осад, разом із цинком, що не прореагував, утворює твердий осад. Потім цей шлам відокремлюють від розчину, а золото очищають далі, щоб отримати чистий продукт.

Афінація золота

Виплавка

Після вилучення золота з концентрованого розчину його, як правило, потрібно афінувати, щоб видалити залишки домішок. Виплавка є одним з найпоширеніших методів очищення золота. У цьому процесі матеріал, що містить золото, нагрівається до високої температури в присутності флюсу, такого як бура. Флюс допомагає знизити температуру плавлення золота, а також вступає в реакцію з домішками, утворюючи шлак, який можна відокремити від розплавленого золота.

Потім розплавлене золото розливають у форми для формування зливків. Ці злитки можуть бути додатково оброблені або продані як напівфабрикат.

Електролітичне рафінування

Електролітичне рафінування є більш прогресивним методом рафінування золота. У цьому процесі анод, що містить золото, поміщають в електролітичну комірку разом із катодом із чистого золота. Електролітом зазвичай є розчин хлориду золота або інших солей золота. Коли через елемент пропускають електричний струм, золото з анода розчиняється в електроліті, а потім осідає на катоді.

Домішки, які є більш електропозитивними, ніж золото, розчиняються в електроліті, але не осідають на катоді, тоді як домішки, які є менш електропозитивними, ніж золото, залишаються у вигляді осаду на дні комірки. Це призводить до отримання золота дуже високої чистоти.

Екологічні міркування

Керування ціанідами

Ціанід є високотоксичною речовиною, тому правильне поводження з ціанідом у процесі видобутку золота є надзвичайно важливим. Використання ціаніду при видобутку золота суворо регулюється в багатьох країнах, щоб мінімізувати його вплив на навколишнє середовище та здоров’я людини.

Одним із ключових аспектів управління ціанідами є запобігання розливам ціанідів. Гірничодобувні роботи повинні мати належні системи утримання, щоб запобігти витоку розчинів, що містять ціанід, у навколишнє середовище. Крім того, важливе значення має очищення стічних вод, що містять ціанід. Існує кілька доступних методів очищення стічних вод, що містять ціанід, наприклад хімічне окислення, біологічне очищення та іонний обмін.

Утилізація хвостів

Твердий залишок (хвости), що утворюється після процесу вилучення золота, також потребує належної утилізації. Відходи можуть містити сліди ціанідів та інших важких металів, які можуть становити загрозу навколишньому середовищу, якщо не поводитись належним чином.

Одним із поширених методів утилізації хвостів є зберігання їх у хвостосховищах. Ці дамби призначені для утримання хвостів і запобігання викиду забруднюючих речовин у навколишнє середовище. У деяких випадках хвости також можуть бути повторно оброблені, щоб отримати залишки цінних мінералів або зменшити вплив на навколишнє середовище.

Висновок

Процес ціанідного вилуговування при видобутку золота є складним і багатоетапним процесом, який включає розчинення золота в ціанідних розчинах, попередню обробку руд, вилуговування, розділення твердої та рідини, вилучення золота, рафінування та екологічний менеджмент. Кожен етап цього процесу ретельно контролюється, щоб забезпечити ефективний видобуток і відновлення золота при мінімізації впливу на навколишнє середовище. Незважаючи на проблеми, пов’язані з використанням ціаніду, цей процес залишається важливим і широко використовуваним методом у комерційній промисловості золотодобувної промисловості через його високу ефективність і відносно низьку вартість. Проте проводяться безперервні дослідження та розробки для розробки альтернативних методів, які є більш безпечними для навколишнього середовища та сталими.