Διαδικασία έκπλυσης κυανιδίου στην εξόρυξη χρυσού: Η πλήρης διαδικασία από τη διάλυση στην ανάκτηση

Εισαγωγή

Η εξόρυξη χρυσού από τα μεταλλεύματά του αποτελεί αντικείμενο μεγάλου ενδιαφέροντος εδώ και αιώνες. Ανάμεσα στις διάφορες διαθέσιμες μεθόδους, Έκπλυση κυανίου έχει αναδειχθεί ως μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες τεχνικές στο διαφημιστικό Εξόρυξη χρυσού βιομηχανία. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την αποτελεσματική διάλυση του χρυσού από τα υλικά υποδοχής του, καθιστώντας δυνατή την ανάκτηση του πολύτιμου μετάλλου σε πιο συμπυκνωμένη μορφή. Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στην πλήρη διαδικασία έκπλυσης κυανιδίου στην εξόρυξη χρυσού, από την αρχική διάλυση του χρυσού σε διαλύματα κυανίου έως την τελική ανάκτηση του μετάλλου.

Η διάλυση του χρυσού σε διαλύματα κυανίου

Εμπλεκόμενες χημικές αντιδράσεις

Η διάλυση του χρυσού σε διαλύματα κυανίου βασίζεται σε μια σύνθετη σειρά χημικών αντιδράσεων. Η συνολική αντίδραση μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εξίσωση:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)XNUMX] + XNUMXNaOH

Σε αυτή την αντίδραση, ο χρυσός (Au) αντιδρά με Κυανιούχο νάτριο (NaCN) παρουσία οξυγόνου (O2) και νερού (H2O) για να σχηματιστεί δικυανοαυρικό νάτριο (Na[Au(CN)2]) και υδροξείδιο του νατρίου (NaOH). Ο ρόλος του οξυγόνου σε αυτή την αντίδραση είναι καθοριστικός καθώς δρα ως οξειδωτικός παράγοντας, διευκολύνοντας τη διάλυση του χρυσού.

Προϋποθέσεις Βέλτιστης Διάλυσης

Για αποτελεσματική διάλυση του χρυσού, πρέπει να ελέγχονται προσεκτικά διάφορες συνθήκες. Η συγκέντρωση κυανίου στο διάλυμα είναι ένας κρίσιμος παράγοντας. Τυπικά, μια συγκέντρωση 0.05 - 0.1% NaCN χρησιμοποιείται στη διαδικασία έκπλυσης. Μια υψηλότερη συγκέντρωση μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη κατανάλωση κυανίου χωρίς ανάλογη αύξηση στη διάλυση του χρυσού, ενώ μια χαμηλότερη συγκέντρωση μπορεί να οδηγήσει σε αργή και ατελή έκπλυση.

Σημαντικό ρόλο παίζει και το pH του διαλύματος. Η διαδικασία έκπλυσης είναι πιο αποτελεσματική σε ένα ελαφρώς αλκαλικό μέσο, ​​με εύρος pH 9.5 - 11. Σε αυτό το pH, τα κυανιούχα ιόντα είναι παρόντα στην αδιάσπαστη μορφή τους (HCN), η οποία είναι πιο αντιδραστικά προς τον χρυσό. Η ρύθμιση του pH συνήθως επιτυγχάνεται με την προσθήκη ασβέστη (CaO) στο διάλυμα έκπλυσης.

Η θερμοκρασία είναι μια άλλη σημαντική παράμετρος. Αν και η αντίδραση μπορεί να συμβεί σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, μια ελαφρώς αυξημένη θερμοκρασία περίπου 25 - 35°C μπορεί να ενισχύσει τον ρυθμό διάλυσης του χρυσού. Ωστόσο, η υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει στην αποσύνθεση του κυανίου, μειώνοντας την αποτελεσματικότητά του.

Προεπεξεργασία μεταλλευμάτων

Θρυμματισμός και Τρίψιμο

Πριν ξεκινήσει η διαδικασία έκπλυσης κυανιδίου, τα μεταλλεύματα που φέρουν χρυσό πρέπει να υποβληθούν σε προεπεξεργασία. Το πρώτο βήμα σε αυτή την προ-θεραπεία είναι συνήθως Σύνθλιψη και Άλεση. Τα μεταλλεύματα συνθλίβονται για να μειωθεί το μέγεθός τους και στη συνέχεια αλέθονται σε λεπτά σωματίδια. Αυτό αυξάνει την επιφάνεια του μεταλλεύματος, επιτρέποντας πιο αποτελεσματική επαφή μεταξύ των σωματιδίων χρυσού και του διαλύματος κυανίου κατά τη διαδικασία έκπλυσης.

Ο βαθμός λείανσης ελέγχεται προσεκτικά. Το υπερβολικό άλεσμα μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό λεπτών γλοιών, οι οποίες μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα κατά τη διάρκεια των επόμενων σταδίων διαχωρισμού στερεού-υγρού. Από την άλλη πλευρά, η ελλιπής λείανση μπορεί να οδηγήσει σε ανεπαρκή έκθεση των σωματιδίων χρυσού, οδηγώντας σε ατελή έκπλυση.

Καβούρδισμα και βιοοξείδωση

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα μεταλλεύματα χρυσού μπορεί να περιέχουν πυρίμαχα ορυκτά που εμποδίζουν την άμεση διάλυση του χρυσού από το κυάνιο. Για τέτοια μεταλλεύματα, ενδέχεται να απαιτούνται πρόσθετες μέθοδοι προεπεξεργασίας όπως το ψήσιμο ή η βιοοξείδωση.

Το ψήσιμο περιλαμβάνει τη θέρμανση του μεταλλεύματος παρουσία αέρα για την οξείδωση των πυρίμαχων ορυκτών, όπως τα σουλφίδια. Αυτή η διαδικασία οξείδωσης διασπά τα ορυκτά, απελευθερώνοντας τα σωματίδια χρυσού και καθιστώντας τα πιο προσιτά στο διάλυμα κυανίου.

Η βιοοξείδωση, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιεί μικροοργανισμούς για την οξείδωση των πυρίμαχων ορυκτών. Αυτή είναι μια πιο φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στο ψήσιμο, καθώς λειτουργεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και παράγει λιγότερες επιβλαβείς εκπομπές. Οι μικροοργανισμοί, συνήθως βακτήρια ή μύκητες, επιλέγονται με βάση την ικανότητά τους να οξειδώνουν τα συγκεκριμένα πυρίμαχα ορυκτά που υπάρχουν στο μετάλλευμα.

Η διαδικασία έκπλυσης

Αναδευόμενη έκπλυση δεξαμενής

Η έκπλυση με ανάδευση δεξαμενής είναι μία από τις πιο κοινές μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την έκπλυση με κυάνιο. Σε αυτή τη διαδικασία, το προκατεργασμένο μετάλλευμα αναμιγνύεται με το διάλυμα κυανίου σε μεγάλες αναδευόμενες δεξαμενές. Οι δεξαμενές είναι εξοπλισμένες με αναδευτήρες που εξασφαλίζουν την πλήρη ανάμιξη του μεταλλεύματος και του διαλύματος, προάγοντας την επαφή μεταξύ των σωματιδίων χρυσού και των ιόντων κυανίου.

Ο χρόνος έκπλυσης μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη φύση του μεταλλεύματος και τις συνθήκες λειτουργίας. Γενικά, η διαδικασία έκπλυσης μπορεί να διαρκέσει από αρκετές ώρες έως αρκετές ημέρες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, λαμβάνονται περιοδικά δείγματα του στραγγίσματος και αναλύονται για την παρακολούθηση της προόδου της διάλυσης του χρυσού.

Εκπλύσεις Σωρών

Η έκπλυση σωρών είναι μια άλλη ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος, ειδικά για μεταλλεύματα χρυσού χαμηλής ποιότητας. Σε αυτή τη διαδικασία, το θρυμματισμένο μετάλλευμα στοιβάζεται σε μεγάλους σωρούς σε μια αδιαπέραστη επένδυση. Το διάλυμα κυανίου στη συνέχεια ψεκάζεται στην κορυφή του σωρού και αφήνεται να διεισδύσει μέσα από το μετάλλευμα. Καθώς το διάλυμα περνά μέσα από το σωρό, διαλύει τα σωματίδια χρυσού και το προκύπτον έγκυο διάλυμα συλλέγεται στον πυθμένα του σωρού.

Η έκπλυση σωρού είναι μια πιο οικονομική μέθοδος σε σύγκριση με Έκπλυση με ανάδευση δεξαμενής καθώς απαιτεί λιγότερες επενδύσεις κεφαλαίου σε εξοπλισμό. Ωστόσο, είναι πιο αργή διαδικασία και είναι πιο κατάλληλη για μεταλλεύματα με σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε χρυσό.

Διαχωρισμός στερεών-υγρών

Διήθηση

Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία έκπλυσης, το επόμενο βήμα είναι ο διαχωρισμός του στερεού υπολείμματος (υπολειμμάτων) από το έγκυο διάλυμα, το οποίο περιέχει τον διαλυμένο χρυσό. Η διήθηση είναι μια από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μεθόδους διαχωρισμού στερεού-υγρού. Σε αυτή τη διαδικασία, ο πολτός (μείγμα στερεού και υγρού) περνά μέσα από ένα μέσο φίλτρου, όπως ένα ύφασμα φίλτρου ή μια πρέσα φίλτρου. Τα στερεά σωματίδια συγκρατούνται στο μέσο διήθησης, ενώ το υγρό (διάλυμα εγκύου) διέρχεται και συλλέγεται.

Η επιλογή του μέσου φίλτρου εξαρτάται από τη φύση των στερεών σωματιδίων και τις συνθήκες λειτουργίας. Για παράδειγμα, σε περιπτώσεις όπου τα στερεά σωματίδια είναι πολύ λεπτά, μπορεί να απαιτείται ένα πιο λεπτό πλέγμα φίλτρου.

Μετάγγιση

Η απόχυση είναι μια άλλη μέθοδος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το διαχωρισμό στερεού-υγρού, ειδικά όταν τα στερεά σωματίδια είναι σχετικά μεγάλα και καθιζάνουν εύκολα. Σε αυτή τη διαδικασία, ο πολτός αφήνεται να παραμείνει σε μια δεξαμενή καθίζησης για ένα χρονικό διάστημα. Τα στερεά σωματίδια κατακάθονται στον πυθμένα της δεξαμενής λόγω της βαρύτητας και το διαυγές υπερκείμενο υγρό (διάλυμα κυοφορίας) στη συνέχεια αποχύνεται προσεκτικά.

Η μετάγγιση είναι μια πιο απλή και λιγότερο ενεργοβόρα μέθοδος σε σύγκριση με τη διήθηση. Ωστόσο, μπορεί να μην είναι τόσο αποτελεσματικό στο διαχωρισμό πολύ λεπτών στερεών σωματιδίων.

Ανάκτηση χρυσού από το διάλυμα εγκύου

Προσρόφηση Ενεργού Άνθρακα

Μία από τις πιο κοινές μεθόδους για την ανάκτηση χρυσού από το έγκυο διάλυμα είναι Προσρόφηση ενεργού άνθρακα. Σε αυτή τη διαδικασία, προστίθεται ενεργός άνθρακας στο έγκυο διάλυμα. Το σύμπλεγμα χρυσού - κυανιδίου έχει ισχυρή συγγένεια με την επιφάνεια του ενεργού άνθρακα και ως αποτέλεσμα ο χρυσός προσροφάται στα σωματίδια άνθρακα.

Τα σωματίδια άνθρακα στη συνέχεια διαχωρίζονται από το διάλυμα, συνήθως με κόσκινο ή διήθηση. Ο άνθρακας με χρυσό στη συνέχεια υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία για την εκρόφηση του χρυσού. Αυτό συνήθως γίνεται με την υποβολή του άνθρακα σε επεξεργασία με ατμό υψηλής θερμοκρασίας ή με τη χρήση ενός χημικού παράγοντα εκρόφησης.

Κατακρήμνιση ψευδαργύρου

Η κατακρήμνιση ψευδαργύρου, γνωστή και ως διαδικασία Merrill - Crowe, είναι μια άλλη μέθοδος για την ανάκτηση χρυσού. Σε αυτή τη διαδικασία, σκόνη ψευδάργυρου προστίθεται στο έγκυο διάλυμα. Ο ψευδάργυρος είναι πιο ηλεκτροθετικός από τον χρυσό, και ως αποτέλεσμα, εκτοπίζει τον χρυσό από το σύμπλεγμα χρυσού - κυανίου. Η αντίδραση μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εξίσωση:

2Na[Au(CN)2] + Zn → XNUMXAu + NaXNUMX[Zn(CN)XNUMX]

Ο κατακρημνισμένος χρυσός, μαζί με τυχόν ψευδάργυρο που δεν αντέδρασε, σχηματίζει μια στερεή λάσπη. Αυτή η λάσπη στη συνέχεια διαχωρίζεται από το διάλυμα και ο χρυσός καθαρίζεται περαιτέρω για να ληφθεί ένα καθαρό προϊόν.

Διύλιση Χρυσού

Τήξη

Μόλις ανακτηθεί ο χρυσός από το έγκυο διάλυμα, συνήθως χρειάζεται να καθαριστεί για να αφαιρεθούν τυχόν εναπομείνασες ακαθαρσίες. Η τήξη είναι μια από τις πιο κοινές μεθόδους διύλισης χρυσού. Σε αυτή τη διαδικασία, το υλικό που περιέχει χρυσό θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία παρουσία μιας ροής, όπως ο βόρακας. Η ροή βοηθά στη μείωση του σημείου τήξης του χρυσού και επίσης αντιδρά με τις ακαθαρσίες, σχηματίζοντας μια σκωρία που μπορεί να διαχωριστεί από τον λιωμένο χρυσό.

Ο λιωμένος χρυσός στη συνέχεια χύνεται σε καλούπια για να σχηματιστούν πλινθώματα. Αυτά τα πλινθώματα μπορούν να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία ή να πωληθούν ως ημικατεργασμένο προϊόν.

Ηλεκτρολυτική Διύλιση

Η ηλεκτρολυτική διύλιση είναι μια πιο προηγμένη μέθοδος διύλισης χρυσού. Σε αυτή τη διαδικασία, η άνοδος που περιέχει χρυσό τοποθετείται σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο μαζί με μια κάθοδο καθαρού χρυσού. Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως διάλυμα χλωριούχου χρυσού ή άλλων αλάτων χρυσού. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από το στοιχείο, ο χρυσός από την άνοδο διαλύεται στον ηλεκτρολύτη και στη συνέχεια εναποτίθεται στην κάθοδο.

Οι ακαθαρσίες που είναι πιο ηλεκτροθετικές από τον χρυσό διαλύονται στον ηλεκτρολύτη αλλά δεν εναποτίθενται στην κάθοδο, ενώ οι ακαθαρσίες που είναι λιγότερο ηλεκτροθετικές από τον χρυσό παραμένουν ως λάσπη στο κάτω μέρος της κυψέλης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα προϊόν χρυσού πολύ υψηλής καθαρότητας.

Περιβαλλοντικές εκτιμήσεις

Διαχείριση Κυανίου

Το κυάνιο είναι μια εξαιρετικά τοξική ουσία και η σωστή διαχείριση του κυανίου στη διαδικασία εξόρυξης χρυσού είναι υψίστης σημασίας. Η χρήση κυανίου στην εξόρυξη χρυσού ρυθμίζεται αυστηρά σε πολλές χώρες για να ελαχιστοποιηθεί ο αντίκτυπός του στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία.

Μία από τις βασικές πτυχές της διαχείρισης κυανίου είναι η πρόληψη των διαρροών κυανίου. Οι εργασίες εξόρυξης απαιτείται να διαθέτουν κατάλληλα συστήματα περιορισμού για να αποτρέπεται η διαρροή διαλυμάτων που περιέχουν κυάνιο στο περιβάλλον. Επιπλέον, η επεξεργασία των λυμάτων που περιέχουν κυάνιο είναι επίσης κρίσιμη. Υπάρχουν διάφορες διαθέσιμες μέθοδοι για την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν κυάνιο, όπως η χημική οξείδωση, η βιολογική επεξεργασία και η ανταλλαγή ιόντων.

Διάθεση απορριμμάτων

Τα στερεά υπολείμματα (υπολείμματα) που παράγονται μετά τη διαδικασία ανάκτησης χρυσού πρέπει επίσης να απορριφθούν σωστά. Τα απορρίμματα μπορεί να περιέχουν ίχνη κυανίου και άλλων βαρέων μετάλλων, τα οποία μπορούν να αποτελέσουν απειλή για το περιβάλλον εάν δεν διαχειρίζονται σωστά.

Μια κοινή μέθοδος για την απόρριψη των απορριμμάτων είναι η αποθήκευσή τους σε φράγματα απορριμμάτων. Αυτά τα φράγματα έχουν σχεδιαστεί για να συγκρατούν τα απορρίμματα και να αποτρέπουν την απελευθέρωση ρύπων στο περιβάλλον. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα απορρίμματα μπορεί επίσης να υποβληθούν σε επανεπεξεργασία για την ανάκτηση τυχόν εναπομεινάντων πολύτιμων ορυκτών ή για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων.

Συμπέρασμα

Η διαδικασία έκπλυσης κυανιδίου στην εξόρυξη χρυσού είναι μια πολύπλοκη και πολλαπλών σταδίων διαδικασία που περιλαμβάνει τη διάλυση του χρυσού σε διαλύματα κυανίου, την προεπεξεργασία μεταλλευμάτων, την έκπλυση, τον διαχωρισμό στερεού - υγρού, την ανάκτηση χρυσού, τη διύλιση και την περιβαλλοντική διαχείριση. Κάθε βήμα αυτής της διαδικασίας ελέγχεται προσεκτικά για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική εξόρυξη και ανάκτηση χρυσού, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Παρά τις προκλήσεις που σχετίζονται με τη χρήση του κυανίου, η διαδικασία παραμένει μια σημαντική και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος στην εμπορική βιομηχανία εξόρυξης χρυσού λόγω της υψηλής απόδοσης και του σχετικά χαμηλού κόστους της. Ωστόσο, διεξάγεται συνεχής έρευνα και ανάπτυξη για την ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων που είναι πιο φιλικές προς το περιβάλλον και βιώσιμες.