Ефектите на активиране и пасивиране на оловните соли върху процеса на цианиране на златото

Въведение

Цианирането на злато е широко използван процес в минната индустрия за извличане на злато от рудите. Добавянето на определени химикали може значително да повлияе на ефективността на този процес. Сред тези добавки, оловните соли са показали сложни ефекти, както активиращи, така и деактивиращи, върху реакцията на цианиране на златото . Разбирането на тези ефекти е от решаващо значение за оптимизиране на процесите на извличане на злато , намаляване на разходите и минимизиране на въздействието върху околната среда.

Основи на процеса на цианиране на злато

Цианирането на злато, известно още като процес на МакАртър-Форест, включва реакция на злато с цианидни йони в присъствието на кислород. Тази химическа реакция позволява на златото да се разтвори от рудната матрица в разтвора, което позволява последващото му извличане. Наличието на различни примеси в рудата и условията на реакцията обаче могат да повлияят на това колко бързо и напълно се разтваря златото.

Активиращи ефекти на оловните соли

Механизъм на активиране

Каталитична роля в електрохимичните реакции

Оловните соли могат да действат като катализатори в процеса на цианиране на злато. В областта на ниското свръхнапрежение (–0.35 V спрямо Ag/AgCl), добавянето на оловна сол е доказано, че ускорява процеса на излужване на златото в цианидни разтвори. Експерименти с циклична волтамперометрия (CV) показват, че оловото участва в електрохимичните реакции, протичащи на повърхността на златото. При условия на цианиране златото образува сплави с оловото. Тези сплави създават малки електрохимични клетки на повърхността на златото, където едновременно протичат окислителни и редукционни реакции. Окислителната реакция на границата злато - сплав насърчава разграждането на златото, докато редукционната реакция включва кислород или други окисляващи вещества в разтвора. Това електрохимично действие значително ускорява общата скорост на разтваряне на златото.

Инхибиране на реакциите на примеси

В руди, съдържащи мед и други примеси, оловните соли играят благоприятна роля. Медните минерали в рудата могат да консумират цианид и кислород, конкурирайки се с реакцията на злато-цианиране. Оловните соли взаимодействат с медни йони или мед-съдържащи минерали, образувайки неразтворими съединения, които предотвратяват разтварянето на медните минерали. Това намалява количеството цианид, консумирано от медта, оставяйки повече цианид наличен за реакцията злато-цианиране и по този начин увеличава скоростта на излужване на златото. В руди с високо съдържание на мед и злато, добавянето на оловни соли е наблюдавано, че намалява количеството мед, разтворена в цианидния разтвор, поддържайки благоприятно съотношение за разтваряне на златото.

Експериментални доказателства за активиране

Както лабораторни, така и промишлени изследвания са потвърдили активиращия ефект на оловните соли. В едно проучване върху златосъдържаща руда с 0.25% галенит, добавянето на оловна сол значително е подобрило скоростта на излужване на златото. Промишлените практики също подкрепят тези открития. В някои златни мини, при обработката на специфични видове руди, добавянето на точното количество оловни соли е намалило консумацията на натриев цианид от над 12 кг/т до едва 5 кг/т и е увеличило степента на извличане на златото до над 98%.

Деактивиращи ефекти на оловните соли

Условия за деактивиране

Наличие на силикат и някои минерали, съдържащи олово

При определени обстоятелства, особено в присъствието на силикат и специфични оловно-съдържащи минерали, добавянето на олово може да забави окислението на златото. При потенциал от –0.35 V (спрямо Ag/AgCl), скоростта, с която златото се разтваря, намалява. Точната причина е сложна, но може да включва образуването на повърхностни филми или взаимодействието на оловни вещества със златната повърхност, което блокира цианидните йони и кислорода да достигнат до златото. Например, някои оловно-съдържащи минерали реагират с цианидния разтвор, за да образуват съединения, които покриват златната повърхност, възпрепятствайки нормалното протичане на реакцията на цианиране.

Високосерни руди

В руди с високо съдържание на сяра, добавянето на олово може да не е от полза и дори да доведе до деактивиране. Когато съдържанието на сяра в рудата е високо, сулфидните минерали се окисляват до елементарна сяра по време на процеса на цианиране. Тази елементарна сяра образува слой върху повърхността на златото, който му пречи да реагира с цианидно-кислородния разтвор. Оловото може да стимулира окисляването на сулфидните минерали до сяра, като допълнително инхибира реакцията на цианиране на златото и причинява значително намаляване на скоростта на разтваряне на златото.

Аналитични доказателства за деактивиране

Рентгено-фотоелектронната спектроскопия (XPS) предоставя доказателства за ефектите на деактивиране. В проби от процеси на цианиране на руди с високо съдържание на сяра с добавяне на олово, XPS спектрите показват наличието на съдържащи сяра вещества върху повърхността на златото, което показва образуването на пасивиращ серен слой. Електрохимичните тестове също потвърждават, че скоростта на окисление на златото намалява в присъствието на силикатни и оловосъдържащи минерали.

Фактори, влияещи върху баланса между активиране и деактивиране

Концентрация на оловни соли

Количеството оловни соли, добавени към системата за цианиране, е от решаващо значение. При ниски концентрации оловните соли обикновено имат активиращ ефект, насърчавайки разтварянето на златото. Но ако концентрацията е твърде висока, това може да доведе до образуването на прекомерно количество реакционни продукти, които причиняват деактивиране. Например, твърде висока концентрация на оловни йони може да доведе до утаяване на оловно-цианидни комплекси, които покриват повърхността на златото и спират реакцията на цианиране.

Състав на рудата

Съставът на рудата, включително видовете и количествата сулфидни минерали, силикати и други примеси, определя дали оловните соли действат като активатори или деактиватори. Рудите с високо съдържание на определени сулфидни минерали, като пирит в рудите с високо съдържание на сяра, са по-склонни да претърпят деактивиране при добавяне на олово. Обратно, рудите със значително количество медни минерали могат да се възползват от активиращия ефект на оловните соли.

Условия на реакцията

Реакционни условия като температура, pH и концентрацията на кислород и цианид в разтвора също влияят върху активационните и деактивиращите ефекти на оловните соли. По-високата температура може да ускори както полезните, така и вредните реакции, свързани с оловото. pH на разтвора влияе върху това как съществуват оловните и други метални йони, влияейки върху взаимодействията им със златото и други минерали. Адекватна концентрация на кислород е необходима, за да протече нормално реакцията на цианиране на злато, а оловните соли могат да взаимодействат с кислорода по различни начини в зависимост от условията, като или усилват, или инхибират реакцията.

Заключение

Оловните соли имат както активиращ, така и деактивиращ ефект върху процеса на цианиране на златото. Активиращите ефекти, като катализиране на електрохимични реакции и намаляване на смущенията от примеси, могат значително да подобрят ефективността на извличането на злато. Въпреки това, при определени условия, като например в присъствието на силикат, специфични оловно-съдържащи минерали или руди с високо съдържание на сяра, оловните соли могат да причинят деактивиране чрез забавяне на окислението на златото или образуване на блокиращи слоеве върху повърхността на златото. Разбирането на факторите, които влияят върху тези ефекти, включително концентрацията на оловни соли, състава на рудата и условията на реакцията, е от съществено значение за успешното използване на оловни соли в цианирането на златото. Чрез внимателен контрол на тези фактори, минната индустрия може да оптимизира извличането на злато, да намали потреблението на реагенти, да увеличи рентабилността и да минимизира въздействието върху околната среда. Бъдещите изследвания биха могли да се съсредоточат върху създаването на по-точни модели за прогнозиране на поведението на оловните соли в различни ситуации на обработка на руда и намирането на нови начини за противодействие на деактивиращите ефекти.