Ціанування золота: глибоке занурення в процес ціанування з перемішуванням

У сфері видобутку золота ціанування займає чільне місце вже понад століття. З моменту свого появи в 1887 році для видобутку золотих та срібних руд цей метод постійно розвивався, залишаючись одним з найбільш широко використовуваних завдяки високому коефіцієнту видобутку, адаптивності до різних типів руд та можливості місцевого виробництва.

1. Розуміння ціанування у видобутку золота

Ціанізація – це хімічний процес, який використовує здатність іонів ціаніду утворювати розчинні комплекси із золотом. У присутності кисню та води іони ціаніду реагують з атомами золота. Ця реакція призводить до утворення розчинної сполуки, де золото зв'язується з іонами ціаніду, що дозволяє золоту розчинятися в розчині. Хоча цей процес є дуже ефективним для вилучення золота, він також створює значні екологічні та безпекові проблеми, оскільки ціанід є токсичною речовиною.

2. Типи методів ціанування

Методи ціанування можна загалом класифікувати на дві основні категорії: ціанування перемішуванням та ціанування перколяцією.

• Ціанування з перемішуванням : цей метод в основному використовується для обробки флотаційних золотих концентратів або у сценаріях ціанування повністю шламом. Він передбачає енергійне перемішування рудної пульпи з розчином ціаніду. Таким чином, забезпечується максимальний контакт золотовмісних частинок у руді з іонами ціаніду, що сприяє вилученню золота.

• Перколяційне ціанування : підходить для низькосортних золотих руд, перколяційне ціанування працює, дозволяючи розчину ціаніду просочуватися через шар руди. Цей метод споживає менше енергії порівняно з ціануванням з перемішуванням. Однак його застосування обмежене рудами з хорошою проникністю, що дозволяє розчину ціаніду легко протікати.

3. Процес ціанування та вилучення золота з перемішуванням

Процес екстракції золота ціануванням з перемішуванням охоплює два основні підпроцеси: процес ціанування із заміщенням цинку та процес ціанування вугільної суспензії без фільтрації.

3.1 Ціанізація - процес заміщення цинку (методи CCD та CCF)

• Підготовка сировини для вилуговування : Перший крок включає підготовку руди до процесу вилуговування. Часто це включає дроблення руди на дрібніші шматки, а потім її подрібнення до дрібної консистенції. У деяких випадках також проводиться попередня обробка, щоб зробити частинки золота в руді більш доступними. Метою є створення пульпи з оптимальним розміром частинок, що сприяє кращій взаємодії між рудою та розчином ціаніду.

• Перемішування Ціанування Вилуговування : Підготовлену рудну пульпу потім перемішують у резервуари з перемішуванням, куди додають розчин ціаніду. Ці резервуари оснащені мішалками, які добре перемішують пульпу та розчин ціаніду. Кисень подається в резервуари або шляхом аерації, або шляхом додавання окислювачів. Цей кисень допомагає протікати хімічну реакцію, яка розчиняє золото в розчині ціаніду.

• Протитечійне промивання для розділення твердих і рідких речовин : Після процесу вилуговування отримана суспензія складається з твердих залишків і рідкої фази, відомої як «плідний розчин», який містить розчинене золото. Для розділення цих двох компонентів у установці протитечійного промивання використовується серія загусників або фільтрів. Такі методи, як безперервна протитечійна декантація (CCD) або безперервна протитечійна фільтрація (CCF), використовуються для вилучення якомога більшої кількості розчину, що містить золото, мінімізуючи кількість золота, що втрачається з твердими залишками.

• Очищення рідини вилуговування та розкислення : Розчин, отриманий на етапі розділення твердої та рідкої речовин, може містити домішки та розчинений кисень. Процедури очищення застосовуються для видалення зважених твердих речовин та інших забруднюючих речовин, які можуть порушити подальший процес вилучення золота. Розкислення не менш важливе, оскільки кисень може спричинити повторне окислення сполуки золота та ціаніду, знижуючи ефективність подальшого процесу заміщення цинку.

• Заміна та травлення цинкового порошку (шовку) : Цинковий порошок або цинковий шовк додають до очищеного та деоксидованого розчину. Цинк є більш реакційноздатним, ніж золото, тому він витісняє золото зі сполуки, що утворюється під час процесу вилуговування. Це призводить до утворення твердого осаду, що містить золото та цинк, який зазвичай називають золотим шламом. Після реакції заміщення золотий шлам зазвичай обробляють розчином кислоти для видалення надлишку цинку та інших домішок.

• Плавка злитків : Заключним етапом процесу ціанування – заміщення цинку є плавка золотого шламу для отримання чистих золотих злитків. Золотий шлам плавиться за високих температур у печі, і через серію етапів рафінування видаляються залишки домішок, що призводить до отримання золотих злитків високої чистоти.

3.2 Процес ціанування вуглецевої пульпи нефільтрованими вуглецями (методи CIP та CIL)

• Підготовка матеріалу для вилуговування : Подібно до процесу ціанування – заміщення цинку, першим завданням є підготовка руди до вилуговування. Це вимагає зменшення розміру частинок руди до відповідного розміру шляхом дроблення та подрібнення.

• Вилуговування з перемішуванням та протитечійна адсорбція вуглецю : У методі вилуговування вуглецем у пульпі (CIP) процес ціанідного вилуговування спочатку відбувається в серії резервуарів з перемішуванням. Після розчинення золота в розчині до пульпи додають активоване вугілля . Активоване вугілля має сильну спорідненість до сполуки золота та ціаніду та адсорбує розчинене золото на своїй поверхні. У методі вилуговування вуглецем у пульпі (CIL) активоване вугілля додається до резервуару для вилуговування одночасно з розчином ціаніду, тому процеси вилуговування та адсорбції відбуваються одночасно. Як у CIP, так і в CIL підтримується протитечійний потік вуглецю та пульпи для максимізації кількості золота, адсорбованого вуглецем.

• Десорбція золота з вуглецем : Після процесу адсорбції золото з вуглецем необхідно відокремити від пульпи. Потім золото видаляють з вуглецю за допомогою гарячого розчину каустичної ціанідної кислоти. Цей розчин розриває зв'язок між сполукою золота з ціанідом та вуглецем, вивільняючи золото назад у розчин.

• Електроліз : Розчин, багатий на золото, отриманий в процесі десорбції, піддається електролізу. Під час цього процесу через розчин пропускається електричний струм. Це призводить до відновлення іонів золота в розчині та їх осадження на катоді, утворюючи твердий осад золота, який можна додатково рафінувати.

• Плавка злитків : Золото, отримане в результаті електролізу, є відносно чистим, але все ще може містити деякі домішки. Плавка проводиться для подальшого очищення золота та відливання його у злитки бажаної чистоти.

• Регенерація вугілля : Відпрацьоване вугілля після десорбції золота може бути регенероване та використане повторно. Це передбачає обробку вугілля високою температурою для видалення будь-яких адсорбованих домішок та відновлення його здатності адсорбувати золото.

4. Порівняння процесів CIP та CIL

• Тривалість процесу : Як правило, процес CIP займає більше часу порівняно з CIL. Це пояснюється тим, що в CIP вилуговування та адсорбція є окремими операціями. Оскільки в CIL вилуговування та адсорбція відбуваються одночасно, весь процес може бути завершений за коротший час. Однак, процес CIL вимагає складнішого контролю, оскільки обидва процеси відбуваються одночасно.

• Управління вуглецем та шламом : У процесі CIL (хлорованого осаду) в циркуляції знаходиться більший об'єм вуглецю, а концентрація вуглецю в шламі нижча, ніж у безперебійному миття (CIP). Як результат, об'єм шламу, який необхідно транспортувати для перенесення вуглецю в CIL, зазвичай у кілька разів більший, ніж у CIP (приблизно в чотири рази). Це впливає на розмір обладнання та споживання енергії.

• Залишки металу та вміст золота в розчині : У процесі CIP у системі залишається значна кількість металу (залишки металу), і цей метал досить рівномірно розподіляється між активованим вугіллям та розчином. У CIL більша частина металу адсорбується на активованому вугіллі. Крім того, концентрація золота в розчині в процесі CIL вища, ніж у CIP. Це пояснюється тим, що в CIL, під час вилуговування золота, воно також безперервно адсорбується, що поповнює розчинене золото в розчині. У CIP, з іншого боку, це одностадійний процес адсорбції з обмеженим поповненням розчиненого золота.

5. Екологічні міркування та міркування безпеки

Незважаючи на свою ефективність, ціанування, особливо ціанування з перемішуванням, створює значні екологічні та безпекові ризики. Ціанід є високотоксичним, і будь-який витік або неправильне поводження може призвести до серйозного забруднення навколишнього середовища та становити загрозу для здоров'я людини. Щоб вирішити ці ризики, золотодобувні підприємства дотримуються суворих протоколів безпеки. Вони включають належне зберігання та поводження з ціанідом, встановлення систем утримання для запобігання витокам та очищення стічних вод, що містять ціанід. Крім того, поточні дослідження спрямовані на розробку альтернативних, менш токсичних вилуговуючих агентів для заміни ціаніду під час видобутку золота.

6. Висновок

Ціанування з перемішуванням відіграє життєво важливу роль у сучасній золотодобувній промисловості, забезпечуючи високошвидкісне вилучення золота з різних типів руд. Два основні підпроцеси, ціанування із заміщенням цинку та ціанування вугільною суспензією без фільтрації, мають свої переваги та обираються на основі таких факторів, як властивості руди, масштаб виробництва та економічна доцільність. Однак, галузь повинна продовжувати вирішувати екологічні та безпекові проблеми, пов'язані з використанням ціанідів, щоб забезпечити стале майбутнє видобутку золота.