Kyanidační extrakce zlata: Hluboký pohled na proces kyanidační agitace

V oblasti těžby zlata zaujímá kyanidace významné postavení již více než století. Od svého vzniku v roce 1887 pro těžbu zlatých a stříbrných rud se tato metoda neustále vyvíjela a díky vysoké míře výtěžnosti, přizpůsobivosti různým typům rud a proveditelnosti pro místní produkci zůstává jednou z nejpoužívanějších technik.

1. Pochopení kyanidace při extrakci zlata

Kyanidace je chemický proces, který využívá schopnosti kyanidových iontů tvořit rozpustné komplexy se zlatem. V přítomnosti kyslíku a vody reagují kyanidové ionty s atomy zlata. Tato reakce vede k vytvoření rozpustné sloučeniny, kde se zlato váže s kyanidovými ionty, což umožňuje jeho rozpuštění v roztoku. I když je tento proces vysoce účinný pro extrakci zlata, přináší také značné environmentální a bezpečnostní problémy, protože kyanid je toxická látka.

2. Typy kyanidačních metod

Metody kyanidace lze obecně rozdělit do dvou hlavních kategorií: agitační kyanidace a perkolační kyanidace.

• Kyanidace s mícháním : Tato metoda se používá především k úpravě flotačních zlatých koncentrátů nebo ve scénářích kyanidace čistého kalu. Zahrnuje energické míchání rudné drti s roztokem kyanidu. Tím se zajistí, že částice obsahující zlato v rudě se dostanou do maximálního kontaktu s kyanidovými ionty, což usnadňuje extrakci zlata.

• Perkolační kyanidace : Perkolační kyanidace, vhodná pro rudy s nízkým obsahem zlata, funguje tak, že umožňuje kyanidovému roztoku protékat vrstvou rudy. Tato metoda spotřebovává méně energie ve srovnání s kyanidací za míchání. Její použití je však omezeno na rudy s dobrou propustností, což umožňuje kyanidovému roztoku snadný průtok.

3. Proces extrakce zlata kyanidací a agitací

Proces extrakce zlata kyanidací za míchání zahrnuje dva hlavní dílčí procesy: proces kyanidace s náhradou zinku a proces kyanidace s uhlíkovou suspenzí z nefiltrovaného uhlíku .

3.1 Kyanidace - proces nahrazování zinku (metody CCD a CCF)

• Příprava suroviny pro loužení : Prvním krokem je příprava rudy k loužení. To často zahrnuje drcení rudy na menší kousky a následné mletí na jemnou konzistenci. V některých případech se provádí také předběžná úprava, aby se částice zlata v rudě staly přístupnějšími. Cílem je vytvořit buničinu s optimální velikostí částic, která podporuje lepší interakci mezi rudou a kyanidovým roztokem.

• Míchání Kyanidace Louhování : Připravená rudná drť se poté přenese do míchací nádrže, kde se přidá roztok kyanidu. Tyto nádrže jsou vybaveny míchadly, která udržují drť a roztok kyanidu dobře promíchané. Do nádrží se přivádí kyslík, buď provzdušňováním, nebo přidáním oxidačních činidel. Tento kyslík pomáhá s chemickou reakcí, která rozpouští zlato v roztoku kyanidu.

• Protiproudé promývání pro separaci pevných a kapalných látek : Po procesu loužení se výsledná suspenze skládá z pevných zbytků a kapalné fáze známé jako těhotný roztok, který obsahuje rozpuštěné zlato. K oddělení těchto dvou složek se v protiproudém promývání používá řada zahušťovadel nebo filtrů. K získání co největšího množství roztoku obsahujícího zlato a zároveň k minimalizaci množství zlata ztraceného s pevnými zbytky se používají metody jako kontinuální protiproudá dekantace (CCD) nebo kontinuální protiproudá filtrace (CCF).

• Čištění louhovací kapaliny a deoxidace : Roztok získaný z kroku separace pevných látek a kapalin může obsahovat nečistoty a rozpuštěný kyslík. Provádějí se čisticí postupy k odstranění suspendovaných pevných látek a dalších kontaminantů, které by mohly narušit následný proces regenerace zlata. Deoxidace je stejně důležitá, protože kyslík může způsobit reoxidaci sloučeniny zlata a kyanidu, což snižuje účinnost následného procesu nahrazování zinku.

• Náhrada a moření zinkového prášku (hedvábí) : Do vyčištěného a deoxidovaného těhotného roztoku se přidává zinkový prášek nebo zinkové hedvábí. Zinek je reaktivnější než zlato, takže vytěsňuje zlato ze sloučeniny vzniklé během loužení. To vede k tvorbě pevné sraženiny obsahující zlato a zinek, běžně označované jako zlatý kal. Po náhradní reakci se zlatý kal obvykle ošetří kyselým roztokem, aby se odstranil přebytečný zinek a další nečistoty.

• Tavení ingotů : Poslední fází procesu kyanidace a nahrazení zinku je tavení zlatého kalu za účelem výroby čistých zlatých ingotů. Zlatý kal se taví při vysokých teplotách v peci a řadou rafinačních kroků se odstraní zbývající nečistoty, čímž se získají vysoce čistí zlaté ingoty.

3.2 Proces nefiltrované kyanidační uhlíkové suspenze (metody CIP a CIL)

• Příprava materiálu pro loužení : Podobně jako u procesu kyanidace - nahrazení zinku je prvním úkolem připravit rudu k loužení. To vyžaduje redukci rudy na vhodnou velikost částic drcením a mletím.

• Míchací loužení a protiproudá adsorpce uhlíku : U metody uhlík v buničině (CIP) probíhá proces kyanidového loužení nejprve v sérii míchací nádrží. Jakmile se zlato rozpustí v roztoku, přidá se do buničiny aktivní uhlí . Aktivní uhlí má silnou afinitu ke sloučenině zlato-kyanid a adsorbuje rozpuštěné zlato na svůj povrch. U metody uhlík v loužení (CIL) se aktivní uhlí přidává do loužicí nádrže současně s roztokem kyanidu, takže loužení a adsorpce probíhají současně. V metodě CIP i CIL se udržuje protiproudý tok uhlíku a buničiny, aby se maximalizovalo množství zlata adsorbovaného uhlíkem.

• Desorpce zlata a uhlíku : Po procesu adsorpce je třeba oddělit zlatem nasycený uhlík od buničiny. Poté se zlato z uhlíku odstraní pomocí horkého roztoku hydroxidu kyanidu. Tento roztok rozruší vazbu mezi sloučeninou zlata a kyanidu a uhlíkem, čímž se zlato uvolní zpět do roztoku.

• Elektrolýza : Roztok bohatý na zlato získaný desorpčním procesem podléhá elektrolytickému získávání. Během tohoto procesu prochází roztokem elektrický proud. To způsobuje redukci iontů zlata v roztoku a jejich usazování na katodě, čímž vzniká pevná usazenina zlata, kterou lze dále rafinovat.

• Tavení ingotů : Zlato získané elektrolytickou rafinací je relativně čisté, ale může stále obsahovat určité nečistoty. Tavení se provádí za účelem dalšího čištění zlata a jeho odlévání do ingotů požadované čistoty.

• Regenerace uhlíku : Použitý uhlík lze po desorbci zlata regenerovat a znovu použít. To zahrnuje vystavení uhlíku vysokoteplotnímu zpracování, aby se odstranily veškeré adsorbované nečistoty a obnovila se jeho schopnost adsorbovat zlato.

4. Porovnání procesů CIP a CIL

• Délka procesu : Proces CIP obecně trvá celkově déle ve srovnání s CIL. Je to proto, že v CIP jsou loužení a adsorpce oddělené operace. V CIL, protože loužení a adsorpce probíhají současně, lze celý proces dokončit za kratší dobu. Proces CIL však vyžaduje složitější řízení, protože oba procesy probíhají souběžně.

• Řízení uhlíku a kalu : V procesu CIL cirkuluje větší objem uhlíku a koncentrace uhlíku v kalu je nižší než v CIP. V důsledku toho je objem kalu, který je třeba přepravit pro přenos uhlíku v CIL, obvykle několikanásobně větší než v CIP (přibližně čtyřikrát). To má vliv na dimenzování zařízení a spotřebu energie.

• Zásoba kovu a obsah zlata v roztoku : V procesu CIP zůstává v systému značné množství kovu (zásoba kovu) a tento kov je poměrně rovnoměrně rozložen mezi aktivním uhlím a roztokem. V procesu CIL je většina kovu adsorbována na aktivní uhlí. Koncentrace zlata v roztoku v procesu CIL je navíc vyšší než v CIP. Je to proto, že v CIL se zlato při loužení také kontinuálně adsorbuje, což doplňuje rozpuštěné zlato v roztoku. V CIP se naopak jedná o jednostupňový adsorpční proces s omezeným doplňováním rozpuštěného zlata.

5. Environmentální a bezpečnostní hlediska

Navzdory své účinnosti představuje kyanidace, zejména kyanidace za míchání, významná environmentální a bezpečnostní rizika. Kyanid je vysoce toxický a jakýkoli únik nebo nesprávná manipulace může vést k vážnému znečištění životního prostředí a představovat hrozbu pro lidské zdraví. Aby se tato rizika řešila, dodržují těžební provozy zlata přísné bezpečnostní protokoly. Patří mezi ně správné skladování a manipulace s kyanidem, instalace systémů pro zabránění únikům a čištění odpadních vod obsahujících kyanid. Probíhající výzkum si navíc klade za cíl vyvinout alternativní, méně toxická loužicí činidla, která by nahradila kyanid při extrakci zlata.

6. závěr

Kyanidace s agitací hraje zásadní roli v moderním zlatém těžebním průmyslu, protože umožňuje vysokorychlostní extrakci zlata z různých typů rud. Dva hlavní dílčí procesy, kyanidace s náhradou zinku a nefiltrovaná kyanidace s uhlíkovou suspenzí, mají každý své vlastní výhody a jsou voleny na základě faktorů, jako jsou vlastnosti rudy, rozsah provozu a ekonomická životaschopnost. Průmysl se však musí i nadále zabývat environmentálními a bezpečnostními problémy spojenými s používáním kyanidů, aby byla zajištěna udržitelná budoucnost těžby zlata.