Ефективність вилуговування ціаніду натрію: фактори впливу та стратегії оптимізації

Вступ

Ціанідне вилуговування, зокрема с ціанід натрію, здавна був наріжним каменем у видобутку дорогоцінних металів, особливо золота та срібла, з рудних тіл. З моменту свого промислового створення в 1887 році цей метод отримав широке поширення завдяки своїй відносно високій ефективності та економічності. Однак процес складний, і на його ефективність впливають численні фактори. Розуміння цих факторів має вирішальне значення для максимального відновлення металу та мінімізації експлуатаційних витрат у гірничодобувній та металургійній промисловості.

Принцип вилуговування ціанідом натрію

Натрій ціанід, безбарвна та високотоксична сполука, відіграє ключову роль у процесі вилуговування. У водному розчині під лугом

умови (зазвичай підтримуються додаванням вапна), ціанід іони (CN⁻) реагують із золотом (Au) і сріблом (Ag) у присутності кисню. Загальну хімічну реакцію ціанування золота можна представити у вигляді:

4Au + 8CN⁻+ O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻ + 4OH⁻

Ця реакція відбувається подібно до електрохімічної корозії. Кисень діє як окислювач, сприяючи розчиненню золота в розчині у вигляді комплексного іона ціаніду [Au(CN)₂]⁻. Подібним чином срібло має аналогічний механізм реакції.

Фактори, що впливають на ефективність ціанідного вилуговування

Характеристика руди

1. Розмір частинок

• Величезне значення має розмір подрібнених частинок руди. Раніше ціанідне вилуговування, руди необхідно попередньо обробити шляхом дроблення, просіювання, подрібнення та сортування. Для руд з дрібнозернистими або інкапсульованими дорогоцінними металами правильне подрібнення має важливе значення для досягнення дисоціації мономерів. Якщо руда перемелена, це не тільки збільшує витрати на подрібнення, але й створює ризик потрапляння в фільтрат домішок, які можна вимити. Крім того, надмірне подрібнення може перешкоджати розділенню твердої та рідини, що призводить до утворення відходів ціаніду та втрати розчиненого золота. Наприклад, при роботі із золотими рудами, що мають дрібне вбудоване та інкапсульоване природне золото, розмір подрібнених частинок - 38 мкм із співвідношенням вмісту 75% часто забезпечує хороший баланс між ефектом вилуговування та вартістю.

• З іншого боку, якщо частинки занадто грубі, площа поверхні, доступна для взаємодії ціаніду з дорогоцінними металами, обмежена, що призводить до неповного вилуговування та зниження ефективності екстракції.

2.Мінералогія

• Різні типи руд мають різний мінералогічний склад. Руди з високим вмістом міді, миш'яку, сурми, сірки або вуглецю можуть створювати проблеми для вилуговування ціанідом. Наприклад, мідь може утворювати складні ціанідні сполуки, конкуруючи із золотом і сріблом за ціанідні іони. Миш'як і сурма також можуть реагувати з ціанідом і киснем, споживаючи реагенти і перешкоджаючи вилуговування дорогоцінних металів. Збагачені сульфідами руди можуть вимагати попередньої обробки, такої як випалювання або біоокислення, щоб оголити вкладені дорогоцінні метали та видалити сірку, яка інакше може перешкоджати процесу ціанування.

Хімічні реагенти

1. Концентрація ціаніду

• Кількість Ціанід натрію доданий істотно впливає на ефективність вилуговування. У певному діапазоні концентрація ціаніду пропорційна швидкості вилуговування рудної пульпи. Якщо вміст ціаніду надто низький, ефект вилуговування золота та срібла буде поганим, а процес відбувається повільно, що спричиняє непотрібні витрати часу. І навпаки, коли кількість ціаніду є надмірною, після того, як ефективність вилуговування дорогоцінних металів досягає певного рівня, подальше збільшення концентрації ціаніду не призводить до значного поліпшення вилуговування, що призводить до втрати ціаніду та збільшення виробничих витрат. Наприклад, при видобутку золотого концентрату з тонкодисперсних золотих руд, Ціанід натрію Дозування 1.5-3.0 кг/т часто є більш прийнятним. Однак у фактичному виробництві оптимальне дозування слід визначати на основі конкретних характеристик руди та випробувань на збагачення.

2.Лайм (лужність)

• Як захисний луг до розчину ціаніду додають вапно. Оскільки іони ціаніду в розчині мають нестабільні хімічні властивості та можуть легко випаровуватися у вигляді ціаністого водню, підтримка відповідної лужності є надзвичайно важливою. Додавання вапна до розчину ціанідування допомагає підтримувати відповідний рН целюлози. Згідно з аналізом випробувань, швидкість вилуговування золота також суттєво покращується після додавання вапна. Коли кількість доданого вапна становить 2 кг/т і більше, значення рН целюлози зазвичай становить 11-12, а швидкість вилуговування золота в целюлозі досягає відносно стабільного та високого рівня.

Умови процесу

1. Концентрація шламу

• Концентрація пульпи вилуговування безпосередньо впливає на швидкість вилуговування та ефективність концентратів дорогоцінних металів. Як правило, пульпа для вилуговування з нижчою концентрацією з хорошою текучістю забезпечує більш високу ефективність вилуговування концентратів золота та срібла. Однак це може вимагати збільшення кількості доданих реагентів, а також більшого розміру обладнання та вищих інвестиційних витрат. Щоб збалансувати ефективність вилуговування дорогоцінного металу та вартість виробництва, необхідно визначити відповідну концентрацію суспензії. Для руд із дрібними частинками, що мають вбудовані розміри, підтримання концентрації пульпи приблизно на рівні 20% - 33% часто забезпечує хороший ефект вилуговування. Якщо концентрація вища за цей діапазон, ефективність вилуговування дорогоцінних металів може зменшитися, а не збільшитися. У реальному виробництві концентрацію можна регулювати відповідно до конкретних обставин, але її не слід встановлювати занадто високою.

2. Час вилуговування

• Час вилуговування є критичним фактором у процесі ціанування. Вибір відповідного часу вилуговування необхідний для повного розчинення частинок дорогоцінного металу. Однак, поки дорогоцінні метали розчиняються, інші домішки в целюлозі також продовжують розчинятися, що може вплинути на швидкість розчинення золота та срібла. Подовження часу вилуговування не тільки може бути некорисним для розчинення частинок дорогоцінного металу, але також вимагає більшого обладнання для вилуговування та більшого простору, таким чином збільшуючи виробничі витрати. Для руд із дрібними частинками часто оптимальним є утримання часу вилуговування ціануванням приблизно на рівні 4 годин. Якщо час вилуговування перевищує 24 години, вилуговування дорогоцінних металів може бути пригнічено, а концентрація іонів дорогоцінних металів у розчині може зменшитися.

3.Постачання кисню

• Як показано в рівнянні хімічної реакції, кисень є важливим реагентом у процесі ціанування. Достатнє надходження кисню сприяє окисленню золота і срібла, прискорюючи реакцію ціанування. У промислових умовах через целюлозу для вилуговування часто пропускають повітря, щоб забезпечити кисень. Якщо надходження кисню недостатнє, швидкість реакції сповільнюється, знижуючи загальну ефективність вилуговування.

4. Умови агітації

• Перемішування використовується для посилення контакту між частинками руди, ціанідним розчином і киснем. Відповідні умови перемішування можуть покращити швидкість реакції шляхом забезпечення кращого змішування та розподілу реагентів. Однак надмірне перемішування може спричинити механічне пошкодження частинок руди, а також може призвести до збільшення споживання енергії.

Стратегії оптимізації

Попередня обробка руди

1. Оптимізація шліфування

• Реалізація принципу «більше подрібнення та менше подрібнення» може допомогти зменшити споживання енергії та ризик надмірного подрібнення. Удосконалені технології подрібнення, такі як багатоступінчасте подрібнення та використання високоефективних допоміжних засобів для подрібнення, можна використовувати для більш точного досягнення бажаного розподілу частинок за розміром.

2. Попередня обробка проблемних мінералів

• Для руд, що містять високий рівень заважаючих мінералів, слід розглянути методи попередньої обробки. Випалення можна використовувати для видалення сірки та окислення деяких тугоплавких мінералів, що робить дорогоцінні метали більш доступними для ціаніду. Біоокислення, яке використовує мікроорганізми для розщеплення сульфідних мінералів, також є екологічно чистою альтернативою для деяких типів руд.

Управління реагентами

1. Оптимізація ціаніду

• Проведення регулярних і точних випробувань на збагачення для визначення оптимальної дози ціаніду для різних партій руд має вирішальне значення. Крім того, можна досліджувати використання альтернативних реагентів на основі ціаніду або додавання активаторів для підвищення ефективності вилуговування, одночасно зменшуючи споживання ціаніду. Наприклад, деякі дослідження показали, що додавання певних поверхнево-активних речовин може покращити змочування та реакцію ціаніду з частинками руди.

2. Контроль лужності

• Постійно контролюйте та регулюйте pH целюлози для вилуговування, щоб підтримувати оптимальний діапазон лужності. Автоматичні системи контролю pH можуть бути встановлені для забезпечення точного та своєчасного регулювання, зниження ризику випаровування ціаніду та оптимізації середовища вилуговування.

Оптимізація параметрів процесу

1. Регулювання концентрації шламу

• Встановіть датчики для моніторингу концентрації шламу в режимі реального часу та відповідно регулюйте співвідношення води до руди. Це можна інтегрувати в автоматизовану систему керування для підтримки оптимальної концентрації суспензії для ефективного вилуговування.

2. Оптимізація часу вилуговування

• Використовуйте методи моніторингу в режимі реального часу, такі як аналіз концентрації іонів дорогоцінних металів у розчині під час вилуговування, щоб визначити відповідну кінцеву точку процесу вилуговування. Це може запобігти надмірному вилуговуванню та заощадити час і ресурси.

3. Оптимізація кисню та перемішування

• Встановіть датчики кисню, щоб забезпечити достатню та стабільну подачу кисню. Відрегулюйте швидкість перемішування на основі характеристик руди та стадії вилуговування, щоб досягти найкращого балансу між ефективністю реакції та споживанням енергії.

Висновок

На ефективність вилуговування ціанідом натрію при видобутку дорогоцінних металів впливає складна взаємодія факторів, пов’язаних із рудою, реагентами та процесом. Розуміючи ці фактори та впроваджуючи відповідні стратегії оптимізації, гірничодобувна та металургійна промисловість можуть підвищити ефективність вилуговування, знизити витрати на виробництво та мінімізувати вплив на навколишнє середовище, пов’язаний із використанням ціаніду. Постійні дослідження та технологічні інновації в цій галузі необхідні для задоволення зростаючого попиту на дорогоцінні метали стійким та ефективним способом.n