Hiệu quả lọc natri xyanua: Các yếu tố ảnh hưởng và chiến lược tối ưu hóa

Giới thiệu

Sự rò rỉ xyanua, đặc biệt là với natri xyanua, từ lâu đã là nền tảng trong việc khai thác kim loại quý, đặc biệt là vàng và bạc, từ các khối quặng. Kể từ khi ra đời vào năm 1887, phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi do hiệu quả và hiệu quả về chi phí tương đối cao. Tuy nhiên, quy trình này phức tạp và hiệu quả của nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Việc hiểu các yếu tố này rất quan trọng để tối đa hóa việc thu hồi kim loại và giảm thiểu chi phí vận hành trong các ngành khai thác và luyện kim.

Nguyên lý của quá trình thẩm thấu natri xyanua

Sodium Cyanide, một hợp chất không màu và cực độc, đóng vai trò quan trọng trong quá trình thẩm thấu. Trong dung dịch nước, dưới kiềm

điều kiện e (thường được duy trì bằng cách thêm vôi), xyanua ion (CN⁻) phản ứng với vàng (Au) và bạc (Ag) khi có oxy. Phản ứng hóa học chung của quá trình xyanua hóa vàng có thể được biểu diễn như sau:

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

Phản ứng này xảy ra theo cách giống như ăn mòn điện hóa. Oxy hoạt động như một chất oxy hóa, tạo điều kiện cho vàng hòa tan vào dung dịch dưới dạng ion xyanua phức hợp, [Au(CN)₂]⁻. Tương tự như vậy, bạc tuân theo cơ chế phản ứng tương tự.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc xyanua

Đặc điểm của quặng

1.Kích thước hạt

• Kích thước hạt nghiền của quặng là vô cùng quan trọng. Trước khi rửa trôi xyanua, quặng cần được xử lý trước thông qua nghiền, sàng, nghiền và phân loại. Đối với quặng có kim loại quý dạng hạt mịn hoặc được bao bọc, việc nghiền đúng cách là điều cần thiết để đạt được sự phân ly monome. Nếu quặng được nghiền quá mức, nó không chỉ làm tăng chi phí nghiền mà còn có nguy cơ đưa tạp chất có thể thẩm thấu vào nước rỉ rác. Ngoài ra, nghiền quá mức có thể cản trở quá trình tách rắn - lỏng, dẫn đến chất thải xyanua và mất vàng hòa tan. Ví dụ, khi xử lý quặng vàng có vàng tự nhiên được bao bọc và nhúng mịn, kích thước hạt nghiền là - 38 μm với tỷ lệ hàm lượng là 75% thường đảm bảo sự cân bằng tốt giữa hiệu ứng thẩm thấu và chi phí.

• Mặt khác, nếu các hạt quá thô, diện tích bề mặt để xyanua phản ứng với các kim loại quý sẽ bị hạn chế, dẫn đến quá trình chiết xuất không hoàn toàn và giảm hiệu quả.

2.Khoáng vật học

• Các loại quặng khác nhau có thành phần khoáng vật riêng biệt. Quặng chứa hàm lượng đồng, asen, antimon, lưu huỳnh hoặc cacbon cao có thể gây ra thách thức cho quá trình rửa xyanua. Ví dụ, đồng có thể tạo thành các hợp chất xyanua phức tạp, cạnh tranh với vàng và bạc để lấy ion xyanua. Asen và antimon cũng có thể phản ứng với xyanua và oxy, tiêu thụ thuốc thử và ức chế quá trình rửa kim loại quý. Quặng giàu sulfua có thể cần xử lý trước, chẳng hạn như nung hoặc oxy hóa sinh học, để lộ các kim loại quý được bao bọc và loại bỏ lưu huỳnh, nếu không thì có thể gây trở ngại cho quá trình xyanua hóa.

Thuốc thử hóa học

1. Nồng độ xyanua

• Lượng Natri Xyanua thêm vào tác động đáng kể đến hiệu quả rửa trôi. Trong một phạm vi nhất định, nồng độ xyanua tỷ lệ thuận với tốc độ thẩm thấu của bột quặng. Nếu hàm lượng xyanua quá thấp, hiệu ứng thẩm thấu vàng và bạc kém, quá trình chậm, phát sinh chi phí thời gian không cần thiết. Ngược lại, khi lượng xyanua quá nhiều, sau khi hiệu quả thẩm thấu của kim loại quý đạt đến một mức nhất định, việc tăng thêm nồng độ xyanua không dẫn đến cải thiện đáng kể trong quá trình thẩm thấu, dẫn đến lãng phí xyanua và tăng chi phí sản xuất. Ví dụ, khi chiết xuất vàng cô đặc từ quặng vàng có kích thước hạt mịn, Natri xyanua liều lượng 1.5 - 3.0 kg/t thường phù hợp hơn. Tuy nhiên, trong sản xuất thực tế, liều lượng tối ưu nên được xác định dựa trên các đặc điểm cụ thể của quặng và các thử nghiệm tuyển quặng.

2. Vôi (Tính kiềm)

• Vôi được thêm vào dung dịch xyanua như một chất kiềm bảo vệ. Vì các ion xyanua trong dung dịch có tính chất hóa học không ổn định và có thể dễ dàng bay hơi thành khí hydro xyanua, nên việc duy trì độ kiềm thích hợp là rất quan trọng. Thêm vôi vào dung dịch xyanua giúp giữ cho bột giấy ở độ pH phù hợp. Theo phân tích thử nghiệm, tốc độ rửa trôi vàng cũng được cải thiện đáng kể sau khi thêm vôi. Khi lượng vôi được thêm vào là 2 kg/tấn trở lên, giá trị pH của bột giấy thường nằm trong khoảng từ 11 - 12. và tốc độ rửa trôi vàng trong bột giấy đạt đến mức tương đối ổn định và cao.

Các điều kiện thực hiện

1. Nồng độ bùn

• Nồng độ bột giấy ngâm chiết ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và hiệu quả ngâm chiết của các chất cô đặc kim loại quý. Nhìn chung, bột giấy ngâm chiết có nồng độ thấp hơn với độ lưu động tốt cho phép hiệu quả ngâm chiết cao hơn của các chất cô đặc vàng và bạc. Tuy nhiên, điều này có thể đòi hỏi phải tăng lượng thuốc thử bổ sung, cũng như kích thước thiết bị lớn hơn và chi phí đầu tư cao hơn. Để cân bằng hiệu quả ngâm chiết kim loại quý và chi phí sản xuất, cần xác định nồng độ bùn thích hợp. Đối với quặng có kích thước hạt mịn nhúng, việc duy trì nồng độ bột giấy ở mức khoảng 20% ​​- 33% thường đảm bảo hiệu quả ngâm chiết tốt. Nếu nồng độ cao hơn phạm vi này, hiệu quả ngâm chiết của kim loại quý có thể giảm thay vì tăng. Trong sản xuất thực tế, nồng độ có thể được điều chỉnh theo các trường hợp cụ thể, nhưng không nên đặt quá cao.

2. Thời gian ngâm

• Thời gian ngâm là một yếu tố quan trọng trong quá trình xyanua hóa. Việc lựa chọn thời gian ngâm thích hợp là cần thiết để hòa tan hoàn toàn các hạt kim loại quý. Tuy nhiên, trong khi các kim loại quý đang hòa tan, các tạp chất khác trong bột giấy cũng tiếp tục hòa tan, điều này có thể ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan của vàng và bạc. Việc kéo dài thời gian ngâm không chỉ có thể không có lợi cho việc hòa tan các hạt kim loại quý mà còn đòi hỏi thiết bị ngâm lớn hơn và nhiều không gian hơn, do đó làm tăng chi phí sản xuất. Đối với quặng có kích thước hạt nhúng mịn, việc duy trì thời gian ngâm xyanua hóa ở mức khoảng 4 giờ thường là tối ưu. Nếu thời gian ngâm vượt quá 24 giờ, quá trình ngâm kim loại quý có thể bị ức chế và nồng độ các ion kim loại quý trong dung dịch có thể giảm.

3. Cung cấp oxy

• Như thể hiện trong phương trình phản ứng hóa học, oxy là chất phản ứng thiết yếu trong quá trình xyanua hóa. Nguồn cung cấp oxy đầy đủ thúc đẩy quá trình oxy hóa vàng và bạc, đẩy nhanh phản ứng xyanua hóa. Trong môi trường công nghiệp, không khí thường được sục qua bột giấy ngâm để cung cấp oxy. Nếu nguồn cung cấp oxy không đủ, tốc độ phản ứng sẽ chậm lại, làm giảm hiệu quả ngâm chung.

4. Điều kiện khuấy động

• Khuấy được sử dụng để tăng cường tiếp xúc giữa các hạt quặng, dung dịch xyanua và oxy. Các điều kiện khuấy thích hợp có thể cải thiện tốc độ phản ứng bằng cách đảm bảo trộn và phân phối thuốc thử tốt hơn. Tuy nhiên, khuấy quá mức có thể gây hư hỏng cơ học cho các hạt quặng và cũng có thể dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng.

Chiến lược tối ưu hóa

Tiền xử lý quặng

1. Tối ưu hóa quá trình nghiền

• Việc thực hiện nguyên tắc "nghiền nhiều hơn và nghiền ít hơn" có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và nguy cơ nghiền quá mức. Các công nghệ nghiền tiên tiến, chẳng hạn như nghiền nhiều giai đoạn và sử dụng chất trợ nghiền hiệu suất cao, có thể được sử dụng để đạt được sự phân bố kích thước hạt mong muốn chính xác hơn.

2. Xử lý trước các khoáng chất có vấn đề

• Đối với quặng có chứa hàm lượng khoáng chất gây nhiễu cao, cần cân nhắc các phương pháp xử lý trước. Có thể sử dụng phương pháp rang để loại bỏ lưu huỳnh và oxy hóa một số khoáng chất khó cháy, giúp kim loại quý dễ tiếp xúc với xyanua hơn. Quá trình oxy hóa sinh học, sử dụng vi sinh vật để phân hủy khoáng chất sunfua, cũng là một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho một số loại quặng.

Quản lý thuốc thử

1. Tối ưu hóa xyanua

• Việc tiến hành các thử nghiệm tuyển quặng thường xuyên và chính xác để xác định liều lượng xyanua tối ưu cho các lô quặng khác nhau là rất quan trọng. Ngoài ra, có thể khám phá việc sử dụng các thuốc thử gốc xyanua thay thế hoặc bổ sung chất hoạt hóa để tăng hiệu quả thẩm thấu trong khi giảm lượng xyanua tiêu thụ. Ví dụ, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung một số chất hoạt động bề mặt có thể cải thiện khả năng làm ướt và phản ứng của xyanua với các hạt quặng.

2.Kiểm soát độ kiềm

• Liên tục theo dõi và điều chỉnh độ pH của bột giấy ngâm chiết để duy trì phạm vi độ kiềm tối ưu. Có thể lắp đặt hệ thống kiểm soát độ pH tự động để đảm bảo điều chỉnh chính xác và kịp thời, giảm nguy cơ bay hơi xyanua và tối ưu hóa môi trường ngâm chiết.

Tối ưu hóa thông số quy trình

1. Điều chỉnh nồng độ bùn

• Lắp đặt cảm biến để theo dõi nồng độ bùn theo thời gian thực và điều chỉnh tỷ lệ nước/quặng cho phù hợp. Điều này có thể được tích hợp vào hệ thống điều khiển tự động để duy trì nồng độ bùn tối ưu cho quá trình thẩm thấu hiệu quả.

2. Tối ưu hóa thời gian ngâm chiết

• Sử dụng các kỹ thuật giám sát thời gian thực, chẳng hạn như phân tích nồng độ các ion kim loại quý trong dung dịch trong quá trình ngâm chiết, để xác định điểm kết thúc thích hợp của quá trình ngâm chiết. Điều này có thể ngăn ngừa tình trạng ngâm chiết quá mức và tiết kiệm thời gian và tài nguyên.

3. Tối ưu hóa oxy và khuấy

• Lắp đặt cảm biến oxy để đảm bảo cung cấp oxy đầy đủ và ổn định. Điều chỉnh tốc độ khuấy dựa trên đặc điểm của quặng và giai đoạn ngâm chiết để đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất phản ứng và mức tiêu thụ năng lượng.

Kết luận

Hiệu quả của quá trình ngâm chiết natri xyanua trong quá trình chiết xuất kim loại quý chịu ảnh hưởng bởi sự tương tác phức tạp của các yếu tố liên quan đến quặng, liên quan đến thuốc thử và liên quan đến quy trình. Bằng cách hiểu các yếu tố này và triển khai các chiến lược tối ưu hóa phù hợp, các ngành công nghiệp khai khoáng và luyện kim có thể cải thiện hiệu quả ngâm chiết, giảm chi phí sản xuất và giảm thiểu tác động môi trường liên quan đến việc sử dụng xyanua. Nghiên cứu liên tục và đổi mới công nghệ trong lĩnh vực này là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với kim loại quý theo cách bền vững và hiệu quả.