Реагенти за инхибиране на излугване на мед при цианидиране на златна руда, съдържаща мед

Въведение

Цианидирането е широко използван и ефективен метод за извличане на злато от златосъдържащи руди, особено в случай на златни руди, съдържащи мед. Тя се основава на способността на цианиден йонs за образуване на стабилни комплекси със злато, което позволява разтварянето на златото от рудната матрица. Основната химическа реакция в процеса на цианиране на златото е 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Този процес е бил крайъгълният камък на златодобивната индустрия повече от век поради своята относително висока ефективност и добре разбрана технология.

Въпреки това, когато се работи с медни златни руди, наличието на меден минералs поставя значителни предизвикателства. Обичайните медни минерали, свързани със златото, като халкопирит (CuFeS_2), халкоцит (Cu_2S), малахит (Cu_2(OH)_2CO_3) и азурит (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), са доста реактивни в цианидни разтвори. Например в среда, съдържаща цианид, халкоцитът може да реагира както следва: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Тези реакции водят до консумация на голямо количество цианид. Прекомерната консумация на цианид не само увеличава производствените разходи, но също така има последици за околната среда поради токсичността на цианида.

Освен това разтварянето на медта може да попречи на последващите процеси на възстановяване на злато. Високите нива на мед в цианидния разтвор могат да намалят ефективността на образуването на злато-цианиден комплекс, като по този начин се намали златото скорост на излугване. Това е така, защото медта се конкурира със златото за цианидни йони и кислород в разтвора, нарушавайки химическото равновесие, необходимо за ефективно разтваряне на златото. В някои случаи наличието на мед може също да причини проблеми в процесите надолу по веригата, като циментиране на цинк или въглерод в пулпа (CIP) за възстановяване на златото, което води до по-ниски нива на възстановяване на златото и лошо качество на продукта.

Следователно намирането на ефективни реагенти за инхибиране на излугването на мед по време на цианирането на медни златни руди е от голямо значение. Такива реагенти могат да помогнат за оптимизиране на процеса на цианиране, намаляване консумация на цианид, и подобряване на цялостната ефективност на добива на злато, което прави минната операция по-икономически жизнеспособна и екологична. В следващите раздели ще разгледаме различни реактиви, които са били изследвани и използвани за тази цел.

Характеристики на извличане на мед в цианидни разтвори

В цианидните разтвори медните минерали, свързани със златото, проявяват различно поведение при излугване. Обичайните първични медни минерали като халкопирит (CuFeS_2) и халкоцит (Cu_2S), заедно с малахит (Cu_2(OH)_2CO_3), азурит (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), борнит (Cu_5FeS_4), куприт (Cu_2O) и самородна мед, са относително разтворими.

Тези медни минерали могат да бъдат излужени при стайна температура (25^{\circ}C). Степента на излужване на медта варира в широки граници, варираща от 5 - 10% до над 90%. Например малахитът и азуритът, които са медно-карбонатни минерали, са доста реактивоспособни в цианидни разтвори. Химическата реакция на малахит с цианид може да се изрази като Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Това показва, че под действието на цианида медта в малахита може ефективно да се разтвори.

Когато става дума за златни концентрати с високо съдържание на мед, процесът на излугване по време на цианидиране има някои "клинични" симптоми. Консумацията на цианид става изключително висока. Обикновено за различни медни минерали разтварянето на 1 грам мед изисква консумацията на 2.3 - 3.4 грама Натриев цианид. В същото време при разтварянето на медта се изразходва и кислород в разтвора. Например, в процеса на излугване на халкоцит протича реакцията 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, която не само изразходва голямо количество цианид, но и значително количество кислород.

Освен това ефектът на излугване става относително слаб. Високите нива на мед в цианидния разтвор могат да намалят ефективността на образуването на комплекс злато - цианид. Медта се конкурира със златото за цианидни йони и кислород в разтвора. В резултат на това химичното равновесие, необходимо за ефективното разтваряне на златото, се нарушава. Това води до намаляване на степента на извличане на златото и може също така да причини проблеми в последващи процеси на възстановяване на злато, като циментиране на цинк или въглерод в целулоза (CIP), което в крайна сметка води до по-ниски нива на възстановяване на злато и намалено качество на продукта.

Обичайни реагенти за инхибиране на излужването на мед

Оловни соли

Оловните соли често се използват като реагенти за инхибиране на излужването на мед при цианирането на златни руди, съдържащи мед. Често използваните оловни соли включват оловен нитрат (Pb(NO_3)_2), оловен ацетат (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) и оловен оксид (PbO).

Вземете оловен ацетат като пример. Изследванията показват, че добавянето на оловен ацетат преди излугване с цианид може ефективно да инхибира излугването на мед, да подобри излугването на злато и сребро и да намали потреблението на Натриев цианид. За определен златен концентрат със съдържание на мед от 4.92%, когато 150 g/t оловен ацетат се добавя директно преди излугване, при условия на финост на смилане от -0.037 mm размер на частиците, което представлява 95%, време на излугване от 48 часа, концентрация на натриев цианид от 0.5%, рН от 12 и концентрация на пулпа от 40%, златото в остатъкът от излугване може да бъде намален до 1.20 g/t, степента на излугване на златото достига 97.55%, степента на възстановяване на среброто е 60.28%, а консумацията на натриев цианид е 14.37 kg/t. Това ясно показва положителния ефект на оловния ацетат в този процес.

Инхибиторният механизъм на оловните соли може да е свързан с образуването на неразтворими съединения. Например, оловото може да реагира със съдържащи сяра вещества в рудата, за да образува неразтворим оловен сулфид. Тази реакция намалява количеството съдържащи сяра вещества, които могат да реагират с медните минерали, като по този начин инхибират разтварянето на медните минерали. В допълнение, оловните соли могат също да повлияят на повърхностните свойства на медните минерали, намалявайки тяхната реактивност в цианидния разтвор.

Хелатиращи агенти (напр. лимонена киселина)

Хелатиращи агенти, като лимонена киселина, също могат да играят роля в инхибирането на излужването на мед по време на цианидиране. Хелатиращите - тип излугване - помощни агенти като лимонената киселина действат чрез уникален механизъм. Лимонената киселина съдържа карбоксилни и хидроксилни групи, които могат да хелатират с вредни йони като Cu^{2+}, Zn^{2+}, Fe^{2+} и Fe^{3+} в пулпата, за да образуват стабилни хелати.

Например, карбоксилната група в лимонената киселина може да се координира с метални йони чрез несподелената двойка електрони на кислородни атоми, образувайки структура, подобна на пръстен. Чрез хелатиране на тези метални йони, лимонената киселина може да елиминира техните отрицателни въздействия върху процеса на излугване чрез цианидиране, като например намаляване на консумацията им на кислород в разтвора. Нещо повече, лимонената киселина може да инхибира разтварянето на минерали от пустинната порода като минерали, съдържащи калций и магнезий. Той може да взаимодейства с повърхността на тези пустинни минерали, променяйки техния повърхностен заряд и хидрофилни - хидрофобни свойства, правейки ги по-трудни за разтваряне в цианидния разтвор. Това инхибиране на минералите от пуста треска може също да подобри "ефективния активен кислород" в пулпа. Когато е по-малко вероятно пустинните минерали да се разтворят, те консумират по-малко кислород и повече кислород е наличен за цианирането на златото, което е от полза за излугването на златото. Като цяло, добавянето на лимонена киселина може да помогне за създаването на по-благоприятна химическа среда за цианидирането на златото, намалявайки намесата на други метални йони и подобрявайки ефективността на извличането на злато.

Други (Кратко въведение)

В допълнение към гореспоменатите реагенти, контролирането на концентрацията на цианидни йони също може да бъде ефективен начин за отслабване на разтварянето на медта. Когато концентрацията на цианидни йони се контролира правилно в определен диапазон, скоростта на реакцията на медните минерали с цианида може да бъде намалена. Например, за някои златни руди с относително високо съдържание на лесно разтворими медни минерали, чрез поддържане на концентрацията на свободни CN^- йони на относително ниско ниво (като 0.05% - 0.10%), скоростта на разтваряне на медните минерали може значително да се забави, докато скоростта на разтваряне на златните минерали е все още относително висока, така че цианидът действа главно върху разтварянето на златните минерали.

Друг метод е използването на системата амоняк - цианид. В системата амоняк - цианид, амонякът може да образува комплекси с медни йони, които могат да инхибират излужването на медта до известна степен. Въпреки това, поради високата летливост на амоняка, е трудно да се поддържа стабилна концентрация в процеса на промишлено производство, което ограничава широкомащабното му промишлено приложение. Въпреки че този метод има предимството да намалява излужването на мед, предизвикателствата в практическата работа и ефективността на разходите трябва да бъдат разгледани допълнително.

Фактори, влияещи върху действието на реагентите

Ефективността на реагентите, използвани за инхибиране на излугването на мед по време на цианидирането на съдържащи мед златни руди, се влияе от няколко фактора, които са решаващи за разбиране за оптимизиране на процеса на цианидиране.

Свойства на рудата

1. Видове медни минерали

1. Различните медни минерали имат различна реактивност в цианидни разтвори. Например, медно-карбонатни минерали като малахит (Cu_2(OH)_2CO_3) и азурит (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) са относително по-реактивни в сравнение с някои първични сулфидни медни минерали като халкопирит (CuFeS_2). Малахитът лесно реагира с цианид съгласно реакцията Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Тази висока реактивност означава, че когато се използват реагенти за инхибиране на излугването на мед, може да е необходима по-висока доза за руди, богати на такива реактивни медни минерали.

2. Обратно, халкопиритът има по-сложна структура и изисква повече енергия и специфични реакционни условия, за да се разтвори в цианидни разтвори. Въпреки това, при определени условия, той все още може да допринесе за значителна консумация на цианид. Разбирането на доминиращия тип меден минерал в рудата е първата стъпка в определянето на подходящия реагент и неговата дозировка.

2. Съдържание на медни минерали

1. Колкото по-високо е съдържанието на медни минерали в рудата, толкова по-голям е потенциалът за излужване на мед и съответното потребление на цианид. Например, в златосъдържаща руда със съдържание на мед от 5%, количеството цианид, консумирано от реакциите на излугване на мед, ще бъде много по-високо, отколкото в руда със съдържание на мед от 1%. В резултат на това реагентът, необходим за инхибиране на излугването на мед, трябва да бъде пропорционално коригиран. Руда с по-високо съдържание на мед може да изисква по-голямо количество оловни соли или хелатиращи агенти за ефективно потискане на разтварянето на медта. Изследванията показват, че за всеки 1% увеличение на съдържанието на лесно разтворима мед в рудата, може да се наложи потреблението на инхибитор на основата на олово и сол да се увеличи с 10 - 20 g/t, за да се поддържа същото ниво на инхибиране на излугването на мед.

Условия на процеса

1. Концентрация на цианид

1. Концентрацията на цианид в разтвора играе двойна роля в излугването на мед и ефективността на инхибиторите. Когато концентрацията на цианид е ниска, скоростта на реакциите на излугване на мед се намалява. Например, ако концентрацията на свободен цианид (CN^ -) се поддържа на 0.05% - 0.10%, скоростта на разтваряне на медните минерали може значително да се забави. Въпреки това, ако концентрацията на цианид е твърде ниска, скоростта на излугване на златото също може да бъде отрицателно засегната.

2. Когато използвате реагенти като оловни соли, оптималната концентрация на цианид за тяхната ефективност може да варира. В някои случаи може да е необходима малко по-висока концентрация на цианид (около 0.15% - 0.20%), за да се гарантира, че инхибиторът на оловната сол може да образува неразтворими съединения със съдържащи сяра вещества в рудата, като ефективно инхибира излугването на мед. Но ако концентрацията на цианид е твърде висока, тя може да насърчи разтварянето на медни минерали въпреки наличието на инхибитори.

2. pH стойност

1. pH на цианидния разтвор е критично както за излужването на медта, така и за действието на инхибиторите. Като цяло процесът на цианидиране се извършва в алкална среда, обикновено с рН в диапазона 10 - 11. При този диапазон на рН се поддържа стабилността на цианидния йон и хидролизата на цианида е сведена до минимум.

2. За хелатиращи агенти като лимонена киселина рН на разтвора влияе върху тяхната хелатираща способност. Лимонената киселина съдържа карбоксилни и хидроксилни групи, които хелатират с метални йони. В алкална среда се насърчава дисоциацията на тези функционални групи, повишавайки тяхната хелатна способност с медни йони. Въпреки това, ако pH е твърде високо (над 12), това може да причини странични реакции, които могат да намалят ефективността на хелатиращия агент. Например, в силно алкален разтвор, някои метални хелатни комплекси могат да се разпаднат, освобождавайки хелатните медни йони обратно в разтвора.

3. Време за излугване

1. Времето за излугване може да повлияе на степента на излугване на медта и ефективността на инхибиторите. Тъй като времето за излужване се увеличава, повече мед може да се разтвори, ако не се инхибира ефективно. Например, при краткотраен процес на излугване (по-малко от 12 часа), количеството излугвана мед може да бъде относително малко и инхибиторът може по-лесно да контролира скоростта на излугване на медта. Но ако времето за излугване се удължи до 48 часа или повече, кумулативният ефект на медните реакции на излугване може да стане по-значим.

2. В случай на оловно-солни инхибитори, по-дългото време на излугване може да изисква по-висока начална доза от инхибитора. Това е така, защото с течение на времето образуваните неразтворими съединения, съдържащи олово, могат постепенно да се изразходват или тяхната ефективност може да намалее поради непрекъснатото присъствие на реактивни вещества в цианидния разтвор. Така че времето за излугване трябва да бъде внимателно обмислено, когато се определя количеството и вида на реагента, който да се използва за инхибиране на излугването на мед.

Казуси и практически приложения

Случай 1: Приложение на оловни соли в златна мина в Южна Африка

Златна мина в Южна Африка обработваше златна руда, съдържаща мед, със съдържание на мед приблизително 3%. Преди използването на оловни соли като инхибитор, процесът на цианиране е изправен пред няколко предизвикателства. Потреблението на цианид беше изключително високо, достигайки до 15 kg/t руда, а степента на извличане на златото беше само около 80%. Високото съдържание на мед в рудата доведе до значително разтваряне на медта по време на цианидирането, което не само изразходва голямо количество цианид, но и пречи на процеса на излугване на златото.

След добавяне на оловен нитрат (Pb(NO_3)_2) в доза от 200 g/t руда се наблюдават забележителни промени. Потреблението на цианид е намалено до 8 kg/t руда, спад от около 47%. Степента на извличане на златото се увеличи до 90%. Икономическите ползи бяха значителни. Като се има предвид цената на цианида и стойността на допълнителното извлечено злато, мината спести приблизително $50 на тон преработена руда. От гледна точка на околната среда намаленото потребление на цианид означаваше по-малък риск за околната среда, свързан с изтичане и изхвърляне на цианид. Количеството отпадъци, съдържащи цианид, също беше намалено, което беше от полза за местната екологична среда.

Случай 2: Приложение на хелатиращ агент (лимонена киселина) в златна мина в Австралия

В австралийска златна мина рудата съдържа значително количество медни минерали, главно халкопирит и някои медно-карбонатни минерали. Първоначалният процес на цианидиране без използване на хелатиращ агент имаше степен на излугване на злато от 75% и степен на излугване на мед от 30%. Високата скорост на излужване на мед доведе до висока консумация на цианид, около 12 kg/t руда.

Когато лимонената киселина беше добавена към процеса на цианиране в доза от 1 kg/t руда, ситуацията се подобри. Степента на излугване на мед беше намалена до 10%, а степента на излугване на злато се увеличи до 85%. Разходът на цианид намалява до 6 кг/т руда. Икономически разходите за добавяне на лимонена киселина са сравнително ниски в сравнение със спестяванията от потреблението на цианид и повишеното възстановяване на златото. Мината изчисли, че може да увеличи годишната си печалба с около 300,000 XNUMX долара. От гледна точка на околната среда намаленото излужване на мед означава по-малко отпадъчни води, съдържащи мед, които са по-лесни за пречистване и имат по-малко въздействие върху водните ресурси в околността.

Случай 3: Приложение на нов инхибитор (MZY) в китайска златна мина

Златна мина в Китай се занимаваше с огнеупорна медна руда, съдържаща злато. Традиционният процес на цианидиране имаше степен на излугване на злато от само 70% и висока степен на излугване на мед, което доведе до голямо потребление на цианид. След добавяне на нов инхибитор MZY в определена доза, заедно с оптимизирани условия на процеса, включително добавяне на 18 kg/t вар и 1.2 kg/t натриев цианид, скоростта на излугване на злато достигна 83% - 84%, а скоростта на излугване на мед беше намалена до 4% - 5%.

Този нов процес не само подобри ефективността на извличане на златото, но също така значително намали консумацията на цианид. Икономическите ползи бяха двойни: повишеното извличане на злато добави повече стойност към производството, а намаленото потребление на цианид спести разходи. По отношение на опазването на околната среда, по-ниското потребление на цианид и по-малкото съдържащи мед отпадъци намалиха тежестта върху околната среда, което направи минната дейност по-устойчива. Тези казуси ясно демонстрират практическата стойност на използването на реагенти за инхибиране на излугването на мед при цианидирането на съдържащи мед златни руди, както по отношение на икономическите ползи, така и по отношение на опазването на околната среда.

Заключение

В процеса на цианиране на златни руди, съдържащи мед, излугването на мед не само води до висока консумация на цианид, но също така има отрицателно въздействие върху скоростта на излугване на златото и последващите процеси на възстановяване на златото. Следователно използването на реагенти за инхибиране на излугването на мед е от голямо значение.

Оловни соли, като оловен нитрат, оловен ацетат и оловен оксид, могат ефективно да инхибират излужването на мед чрез образуване на неразтворими съединения със съдържащи сяра вещества в рудата или промяна на повърхностните свойства на медните минерали. Хелатиращите агенти като лимонената киселина могат да хелатират с медни йони и други вредни метални йони, намалявайки тяхното отрицателно въздействие върху процеса на цианиране. В допълнение, контролирането на концентрацията на цианид и използването на системата амоняк - цианид също може да играе роля в отслабването на разтварянето на медта до известна степен.

Ефективността на тези реагенти се влияе от различни фактори. Свойствата на рудата, включително вида и съдържанието на медни минерали, определят реактивоспособността на медта в рудата и по този начин влияят на необходимото количество реагент. Условията на процеса като концентрация на цианид, стойност на pH и време за излугване също имат значително влияние върху работата на реагентите. Например, подходяща концентрация на цианид и стойност на pH може да осигури стабилността на цианидния разтвор и ефективността на реагента, докато времето за излугване може да повлияе на кумулативния ефект на реакциите на излугване на мед.

Чрез казуси видяхме стойността на практическото приложение на тези реагенти. В Южна Африка използването на оловен нитрат в златна мина намали потреблението на цианид и увеличи скоростта на извличане на златото, носейки значителни икономически ползи и предимства за околната среда. В Австралия добавянето на лимонена киселина в златна мина ефективно намали излужването на мед и консумацията на цианид, като същевременно увеличи скоростта на излугване на злато, което беше от полза както за икономическите, така и за екологичните аспекти. В китайска златна мина използването на нов инхибитор MZY, заедно с оптимизирани условия на процеса, подобри ефективността на излугване на злато и намали скоростта на излугване на мед, постигайки добри икономически и екологични резултати.

Като цяло, когато се занимаваме с цианидиране на златни руди, съдържащи мед, е необходимо да се разгледат цялостно характеристиките на рудата и изискванията на процеса и да се изберат подходящият реагент и работни условия. Бъдещите изследвания могат да се съсредоточат върху по-нататъшно проучване на по-ефективни и екологично чисти реагенти, както и оптимизиране на комбинацията от реагенти и параметри на процеса за постигане на по-ефективни, икономични и екологично устойчиви процеси за извличане на злато.