Цианиране на златото: Фокус върху процеса на перколиране и цианиране

Въведение

Златото винаги е имало значителна стойност през цялата човешка история, не само заради употребата му в бижутерията, но и в различни индустрии като електроника, стоматология и аерокосмическа индустрия. Извличането на злато от рудите му е сложен процес, като цианирането е един от най-широко използваните методи. Извличането на злато чрез цианиране включва използването на... цианид разтвори за разтваряне на злато от рудата. Този процес работи, защото златото има способността да образува стабилни комплекси с цианидни йони. Тази статия разглежда задълбочено процеса на цианидиране, с особен акцент върху Перколационно цианиране метод.

Разбиране на цианидирането при добиване на злато

Принцип на цианирането

Основният принцип на цианирането се основава на реакцията на златото с цианид в присъствието на кислород. Когато златото влезе в контакт с цианиден разтвор и има наличен кислород, протича химическа реакция. Чрез тази реакция златото се окислява и образува разтворим комплекс. Цианидните йони играят ключова роля в този процес, като се свързват със златните йони, което ги разтваря в разтвора. Тази разтворимост позволява отделянето на златото от рудната матрица, което е първата стъпка в извличането на злато от суровата руда.

Общ процес на цианиране

Процесът на цианиране обикновено се състои от няколко ключови стъпки:

1. Подготовка на рудаРудата първо се раздробява и смила до подходящ размер на частиците. Тази стъпка е от съществено значение, тъй като увеличава повърхностната площ на рудата, което позволява по-добър контакт с цианидния разтвор. Процесът може да включва няколко етапа на раздробяване и смилане, за да се постигне желаната финост.

2. Излугване с цианидСлед като рудата е подготвена, тя се подлага на излужване с цианиден разтвор. Съществуват различни методи за излужване, като два основни вида са цианидиране чрез разбъркване и перколационно цианидиране. При цианидирането чрез разбъркване рудата се смесва с цианидния разтвор в резервоари с разбъркване. Перколационното цианидиране, което е фокусът на тази статия, включва перколиране на цианидния разтвор през рудния слой.

3. Разделяне на злато - разтвор за лагериСлед като процесът на излужване приключи, златосъдържащият разтвор трябва да се отдели от твърдия остатък. Това може да се постигне чрез методи като филтрация или утаяване.

4. Възстановяване на златотоСлед отделяне на златосъдържащия разтвор се използват различни техники за извличане на златото от него. Често срещани методи включват цинково утаяване, при което цинкът се добавя към разтвора, за да измести златото от комплекса, образувайки твърди златни частици. Друг метод е адсорбцията с активен въглен, при която активният въглен се използва за адсорбиране на златния комплекс от разтвора, който след това се обработва допълнително за получаване на чисто злато.

Процес на перколационно цианиране

Как работи перколационното цианиране

Перколационното цианидиране е процес, при който разреден цианиден разтвор се оставя да премине през слой от натрошена или агломерирана руда. Рудата обикновено се поставя в голям контейнер, като например вана за излужване или купчина. Цианидният разтвор се разпределя равномерно по повърхността на рудния слой и след това бавно се стича надолу през рудата поради гравитацията. Докато разтворът преминава през рудата, цианидът реагира със златото, присъстващо в рудата, образувайки разтворим злато-цианиден комплекс. Този комплекс след това се събира на дъното на контейнера.

Ключови компоненти и стъпки в перколационното цианиране

1. Подготовка на руда за перколационно цианиране:

• Натрошаване и пресяванеРудата първо се раздробява до относително едър размер на частиците, обикновено в диапазона от няколко сантиметра до няколко милиметра. Това се прави, за да се гарантира, че в рудния слой има достатъчно кухини, през които цианидният разтвор да може да проникне. След раздробяване рудата може да се пресява, за да се отстранят всички частици с по-голям размер.

• Агломерация (по избор)В някои случаи, особено за руди с високо съдържание на глина или финозърнести материали, може да се наложи агломерация. Агломерацията включва добавяне на свързващ агент, като цимент или вар, към рудата и смесването ѝ с вода. Това спомага за образуването на по-големи, по-стабилни частици, подобрявайки пропускливостта на рудния слой и предотвратявайки запушването на порите по време на процеса на просмукване.

2. Настройка за излужване:

• Излужване в вани или купчинно излужване:

• Излужващи ваниЗа по-малки операции или руди с по-високо качество обикновено се използват вани за излужване. Това са големи, облицовани контейнери, където се поставя рудата. Ваните са снабдени с двойно дъно, което позволява на цианидния разтвор да се събира под рудния слой, без да отнася твърдите частици. Цианидният разтвор се въвежда в горната част на ваната, или чрез система за пръскане, или просто чрез изливане върху рудата.

• Излугване на купчинаКупчинното излужване е по-подходящо за мащабни операции и нискокачествени руди. При купчинното излужване рудата се натрупва върху непропусклива облицовка на земята. Купчината може да бъде доста голяма, понякога покриваща няколко хектара. Цианидният разтвор се разпределя върху купчината с помощта на мрежа от пръскачки или системи за капково напояване.

• Приготвяне на цианиден разтворЦианидният разтвор, използван при перколационно цианиране, обикновено е разреден разтвор на Натриев цианид или калиев цианид, с концентрация обикновено в диапазона от 0.01% - 0.1% тегловни. Разтворът може да съдържа и други добавки, като например вар, за регулиране на pH на разтвора. Поддържането на правилното pH е от решаващо значение, тъй като влияе върху стабилността на цианида и скоростта на разтваряне на златото. Оптималното pH за цианидиране обикновено е около 10 - 11.

3. Перколация и излужване:

• Разпространение на решенияЦианидният разтвор се разпределя равномерно по повърхността на рудния слой. В случай на излужващи вани, това може да се постигне чрез използване на перфорирана тръба или система от разпръскващи дюзи. При купчинно излужване, пръскачките или системите за капково напояване гарантират, че разтворът достига до всички части на купчината.

• Време за излугванеВремето за излужване при перколационно цианиране може да варира значително в зависимост от фактори като вида на рудата, размера на частиците и концентрацията на цианидния разтвор. Обикновено то може да варира от няколко дни до няколко седмици. През това време цианидният разтвор непрекъснато се просмуква през рудата, реагирайки със златото и разтваряйки го.

• Мониторинг и контролПо време на целия процес на излужване е важно да се следят различни параметри. Това включва редовна проверка на pH на разтвора, концентрацията на цианид в разтвора и количеството злато, разтворено в разтвора. Проби от разтвора се вземат на равни интервали и се анализират в лаборатория. При необходимост могат да се направят корекции на pH или концентрацията на цианид, за да се оптимизира процесът на излужване.

4. Събиране и третиране на разтвор за бременни:

• колекцияЗлатосъдържащият разтвор, известен още като „бременен“ разтвор, се събира на дъното на излужващата вана или от дренажната система при купчинно излужване. При излужващите вани, „бременният“ разтвор се източва през клапан на дъното на фалшивото дъно. При купчинно излужване разтворът се събира в септори или басейни, разположени в основата на купчината.

• лечениеСлед като бъде събран, богатият разтвор се обработва за извличане на златото. Както бе споменато по-рано, обичайните методи включват цинково утаяване и адсорбция с активен въглен. При цинковото утаяване към богатия разтвор се добавят цинков прах или цинкови стружки. Цинкът реагира със злато-цианидния комплекс, измествайки златото и образувайки твърди златни частици, които след това могат да бъдат филтрирани и допълнително обработени. При адсорбция с активен въглен, богатият разтвор се прекарва през колона, напълнена с активен въглен. Злато-цианидният комплекс се адсорбира върху повърхността на въглена, след което въгленът се отстранява от колоната и се обработва за извличане на златото.

Предимства и недостатъци на перколационното цианиране

Предимства

1. Подходящ за нискокачествени рудиПерколационното цианиране, особено купчинното излужване, е високоефективно за обработка на нискокачествени златни руди. Тъй като процесът е сравнително прост и не изисква обширно смилане и скъпо оборудване за обработка на финозърнеста руда, той може да бъде икономически изгоден за руди, чиято обработка не би била рентабилна с други по-сложни методи.

2. Ниски капиталови и оперативни разходиВ сравнение с някои други методи за извличане на злато, като например цианиране чрез разбъркване, което изисква големи, скъпи резервоари за разбъркване и висока консумация на енергия за смесване, перколационното цианиране има по-ниски капиталови разходи. Необходимото оборудване, като например вани за излужване или прости материали за изграждане на купчини, е сравнително евтино. Освен това, експлоатационните разходи също са по-ниски, тъй като консумира по-малко енергия и изисква по-малко труд за ежедневната работа.

3. Ползи за околната среда (относително)По отношение на въздействието върху околната среда, перколационното цианиране може да има някои предимства. Например, при купчинното излугване, рудата не се подлага на интензивно смилане, което намалява образуването на фин прах. Също така, използването на облицовани вани за излугване или облицовки на купчини помага да се предотврати изтичането на разтвори, съдържащи цианид, в околната среда. Трябва да се отбележи обаче, че цианидът все още е силно токсично вещество и правилното управление на околната среда е все още от решаващо значение.

4. Прост процесПроцесът на перколационно цианиране е сравнително прост и лесен за разбиране и изпълнение. Това го прави достъпен за малки минни предприятия с ограничени технически познания.

Недостатъци

1. Бавна скорост на излужванеЕдин от основните недостатъци на перколационното цианиране е относително бавната скорост на излужване. В сравнение с цианирането с разбъркване, при което рудата се смесва непрекъснато с цианидния разтвор, процесът на перколиране разчита на бавното движение на разтвора през рудния слой. Това може да доведе до по-дълго време за излужване, което може да не е подходящо за операции, изискващи висока производителност или бърза обработка.

2. Ниско добиване на злато в някои случаиСтепента на извличане на златото при перколационно цианиране може да е по-ниска от тази при други методи, особено за руди със сложен минералогичен състав. Ако златото е фино разпръснато или заключено в други минерали, цианидният разтвор може да не е в състояние да достигне ефективно до всички златни частици, което води до по-ниски нива на извличане.

3. Цианидна токсичностЦианидът е силно токсично вещество и употребата му при перколационно цианиране представлява значителни рискове за околната среда и безопасността. Всяко изтичане или неправилно боравене с разтвори, съдържащи цианид, може да има тежки последици за околната среда и човешкото здраве. Трябва да се спазват строги мерки за безопасност и екологични разпоредби, за да се сведат до минимум тези рискове.

4. Чувствителност към свойствата на рудатаУспехът на перколационното цианиране силно зависи от свойствата на рудата. Руди с високо съдържание на глина, например, могат да причинят проблеми с пропускливостта на рудния слой, което води до лош поток на разтвора и неефективно излужване. Освен това, руди, съдържащи определени минерали, които могат да реагират с цианид, като например медносъдържащи минерали, могат да консумират цианид и да намалят ефективността на процеса на излужване.

Сравнение с други методи за добив на злато

Сравнение с цианиране при агитация

1. Ефективност на излугванеЦианирането чрез разбъркване обикновено има по-висока ефективност на излужване в сравнение с перколационното цианиране. При цианирането чрез разбъркване, непрекъснатото смесване на рудата и цианидния разтвор осигурява по-добър контакт между двете, което води до по-бързо разтваряне на златото. Това може да доведе до по-кратко време за излужване и по-високи нива на извличане на злато, особено за руди с високо съдържание на злато или сложна минералогия.

2. Оборудване и ценаЦианирането чрез разбъркване изисква по-сложно и скъпо оборудване, включително големи резервоари за разбъркване, мощни двигатели за смесване и сложни системи за изпомпване на суспензия. Това води до по-високи капиталови разходи. За разлика от това, перколационното цианиране изисква по-просто оборудване, като например вани за излужване или основни строителни материали за купчини, което го прави по-рентабилно от гледна точка на капиталовите инвестиции. Оперативните разходи за цианиране чрез разбъркване обаче не е задължително да са по-високи, тъй като по-краткото време за излужване може да компенсира по-високата консумация на енергия за смесване.

3. Подходящост за видове рудиЦианирането чрез разбъркване е по-подходящо за руди, които изискват фино смилане и интензивна обработка, като например богати на сулфиди златни руди. Перколационното цианиране, от друга страна, е по-подходящо за нискокачествени, окислени руди, които могат да се обработват в по-едро състояние.

Сравнение с методи за екстракция на злато без цианиди

1. Въздействието върху околната средаМетодите за екстракция на злато без цианид, като например излугване с тиокарбамид или биоизлугване, често се считат за по-екологични, тъй като не използват силно токсичен цианид. Тези методи обаче имат и свои собствени екологични предизвикателства. Например, тиокарбамидът може да бъде вреден за околната среда, ако не се управлява правилно, а биоизлугването може да изисква специфични условия на околната среда и по-дълго време за обработка. Перколационното цианиране, въпреки използването на цианид, може да се управлява по екологично отговорен начин с правилно ограничаване и третиране на разтвори, съдържащи цианид.

2. Цена и ефективностНецианидните методи може да имат по-високи разходи по отношение на реагенти или консумация на енергия. Например, тиоуреята е по-скъпа от цианида, а биоизлужването може да изисква специализирани микробни култури и контролирани условия на околната среда, което може да увеличи разходите. По отношение на ефективността, цианидирането, включително перколационното цианидиране, обикновено има по-висок процент на извличане на злато в сравнение с някои нецианидни методи, особено за традиционните златни руди.

Заключение

Перколационното цианиране е важен метод в златодобивната индустрия, особено за обработката на нискокачествени и окислени златни руди. Неговата простота, относително ниска цена и пригодност за определени видове руди го правят ценен процес. Той обаче не е без своите недостатъци, като бавната скорост на излужване, потенциал за по-нисък добив на злато и рисковете за околната среда и безопасността, свързани с употребата на цианид. С развитието на минната индустрия се полагат усилия за подобряване на процеса на перколационно цианиране, например чрез по-добра характеристика на рудата, оптимизиране на параметрите на процеса и разработване на по-ефективни и екологични начини за управление на цианида. Освен това, продължават изследванията на алтернативни методи за добив на злато, които могат да преодолеят ограниченията на цианирането. Въпреки тези предизвикателства, перколационното цианиране вероятно ще продължи да играе значителна роля в производството на злато в обозримо бъдеще, особено в региони с изобилие от нискокачествени златни ресурси.