Naatriumtsüaniidiga kullamaagi leostamise efektiivsust mõjutavad tegurid

Kullakaevandustööstuses Tsüanidamine protsessi kasutades Naatriumtsüaniid kasutatakse laialdaselt kulla eraldamiseks maakidest. Selle protsessi efektiivsust võivad aga mõjutada arvukad tegurid. Nende tegurite mõistmine on ülioluline kulla eraldamise protsessi optimeerimiseks, saagikuse määra parandamiseks ja tegevuskulude vähendamiseks. See artikkel süveneb peamistesse teguritesse, mis mõjutavad protsessi efektiivsust. Kullamaagi leostumine koos Naatriumtsüaniid.

Maagi omadused

Mineraalne koostis

Kullamaagi mineraalne koostis mängib tsüanisatsiooniprotsessis olulist rolli. Mõned mineraalid võivad kulla leostumisele kahjulikku mõju avaldada. Näiteks maagis esinev vask, arseen, antimon ja vismut võivad suurendada tsüaniidi tarbimist või vähendada suspensioonis hapniku hulka, vähendades seeläbi kulla leostumise kiirust. Kui vase mineraalid on olemas, võib vask reageerida tsüaniidiga, moodustades vask-tsüaniidi komplekse, mis tarbivad suures koguses tsüaniidi. Arseeni sisaldavate mineraalide puhul võivad need tsüaniidilahuses oksüdeeruda, tarbides hapnikku ja moodustades arseeniühendeid, mis võivad katta kullaosakeste pinda, takistades kulla ja tsüaniidi vahelist kontakti. Lisaks, kui maagis on palju süsinikku, võib süsinik adsorbeerida lahustunud kulla, mis viib kulla kadudeni settejääkides. Nende probleemide leevendamiseks saab nende kahjulike lisandite eemaldamiseks või mõju vähendamiseks kasutada eeltöötlusmeetodeid, näiteks röstimist või flotatsiooni.

Kullaosakeste suurus

Kullaosakeste suurus mõjutab otseselt leostumisaega ja efektiivsust. Jämedate kullaosakeste (suurem kui 74 μm) lahustumiskiirus on aeglasem, kuna nende tsüaniidiga reageerimiseks saadaolev pindala on väiksem. Tsüaniidimisprotsessis on oluline tagada, et kullaosakesed oleksid aherainest piisavalt eraldatud. Selle saavutamiseks on maagi jahvatamine sobivaks peenuseks ülioluline. Osakeste suuruse vähendamisega paljastub rohkem kullapindu, mis hõlbustab reaktsiooni tsüaniidiga. Ülejahvatamist tuleks siiski vältida, kuna see võib kaasa tuua suuremaid kulusid, näiteks suurema energiatarbimise ja jahvatusseadmete kulumise. Lisaks võib ülejahvatamine põhjustada peente aheraine mineraalide vabanemist, mis võivad häirida leostumisprotsessi või raskendada tahke ja vedela aine eraldamist. Peeneteralise kullaga maakide puhul võib sobiva jahvatuspeene saavutamine, tavaliselt suure protsendiga teatud suurusest (nt -38 μm) väiksemaid osakesi, leostuefekti oluliselt parandada.

Maagi struktuur ja tekstuur

Maagi sisemine struktuur ja tekstuur võivad samuti tsüanisatsiooniprotsessi mõjutada. Keerulise struktuuriga maagid, näiteks need, millel on peened inklusioonid või kapseldatud kuld, võivad vajada intensiivsemat jahvatamist või täiendavaid eeltöötlusetappe, et kuld leostumiseks avada. Poorsed maagid võivad võimaldada tsüaniidilahusel kergemini tungida, suurendades leostumise efektiivsust. Teisest küljest võivad tihedad või kompaktsed maagid piirata tsüaniidi ja hapniku difusiooni, mille tulemuseks on aeglasem leostumiskiirus. Maagi struktuuri mõistmine selliste tehnikate abil nagu mikroskoopia aitab välja töötada tõhusamaid leostumisstrateegiaid.

Leostumistingimused

Tsüaniidi kontsentratsioon

Kontsentratsioon naatriumtsüaniid leostuslahuses on kriitilise tähtsusega tegur. Kulla lahustumiskiirus suureneb esialgu lineaarselt koos Tsüaniidi kontsentratsioon kuni see saavutab tippväärtuse. Teatud kontsentratsioonist alates ei pruugi tsüaniidi edasine suurendamine kulla lahustumiskiirust oluliselt parandada ja võib isegi viia selle vähenemiseni. Tavaliselt hoitakse kulla tsüaniseerimisel lahuse tsüaniidi sisaldust vahemikus 0.03–0.08%. Kui tsüaniidi kontsentratsioon on liiga madal, on kulla leostumisefekt halb ja leostumiskiirus aeglane, mille tulemuseks on pikem leostumisaeg ja suuremad kulud. Seevastu liigne tsüaniidi kogus mitte ainult ei põhjusta jäätmeid, vaid suurendab ka tsüaniidi käitlemise ja kõrvaldamisega seotud keskkonnariski. Seetõttu on kulla tõhusaks ekstraheerimiseks oluline määrata optimaalne tsüaniidi kontsentratsioon, mis põhineb konkreetsete maagi omadustel.

Hapniku kontsentratsioon

Tsüaniidprotsessis on kulla oksüdeerimiseks vajalik hapnik. Kulla lahustumiskiirus suureneb koos hapniku kontsentratsiooni suurenemisega. Enamikus tsüaniidtehastes kasutatakse hapnikuallikana tavaliselt õhku. Kulla lahustumist saab parandada lahuse hapniku rikastamise või kõrgsurve aeratsiooniga tsüaniideerimise abil. Temperatuuri tõustes aga väheneb hapniku lahustuvus lahuses oluliselt. 100 °C juures langeb hapniku lahustuvus nullini, mis peatab leostumisprotsessi. Seetõttu on leostussuspensioonis sobiva hapniku kontsentratsiooni säilitamine, arvestades selliseid tegureid nagu temperatuur ja segamine, ülioluline tõhusa kulla leostamise tagamiseks.

pH väärtus

Tsüaniidprotsessi jaoks on ülioluline säilitada õige pH väärtus leostusmassis. Tööstuslikus tootmises hoitakse tselluloosi pH väärtust tavaliselt vahemikus 10.0–11.0. Tsüaniidilahusele lisatakse sageli lupja kaitsva leelisena. See aitab vähendada tsüaniidi hüdrolüüsi, minimeerides tsüaniidi kadu vesiniktsüaniidgaasina. Lisaks võib lubi neutraliseerida maagis olevaid happelisi aineid ja sadestada suspensioonis kahjulikke ioone, luues ideaalsed tingimused kulla lahustumiseks. Kui leeliselisus on liiga kõrge (pH > 12) või liiga madal (pH < 9), väheneb kulla leostumiskiirus. Kõrge leeliselisus võib pärssida kulla ja tsüaniidi vahelist reaktsiooni, samas kui madal leeliselisus võib kiirendada tsüaniidi hüdrolüüsi ja suurendada selle tarbimist.

Temperatuur

Leostumisprotsessi temperatuuril on kulla tsüanidatsioonile keeruline mõju. Temperatuuri tõustes suureneb ioonide aktiivsus, mis esialgu kiirendab kulla leostumiskiirust. Kõrgemad temperatuurid aga põhjustavad ka hapniku lahustuvuse olulist vähenemist lahuses. Samal ajal suureneb tsüaniidi enda hüdrolüüs ja baasmetalli reaktsioon tsüaniidid kiireneb, mille tulemuseks on tsüaniidi tarbimise suurenemine. Lisaks väheneb kaltsiumhüdroksiidi (lisatud lubjast) lahustuvus kõrgematel temperatuuridel, mis võib põhjustada tselluloosi pH väärtuse langust. Seetõttu ei ole enamiku kulla tsüaniseerimisprotsesside puhul, kuigi mõõdukas temperatuuri tõus võib teatud määral parandada leostumiskiirust, liigne temperatuur kasulik. Üldiselt viiakse tsüaniseerimine läbi toatemperatuuril või veidi kõrgemal temperatuuril ning optimaalne temperatuur tuleb määrata konkreetse maagi omaduste ja protsessi tingimuste põhjal.

Leostumise aeg

Vajalik leostumisaeg sõltub erinevatest teguritest, näiteks maagi olemusest, tsüanisatsioonimeetodist ja leostumistingimustest. Segatud tsüanisatsiooni korral on leostumisaeg tavaliselt üle 24 tunni ja mõnikord võib see ulatuda 40 tunnini või rohkem. Telluriidi kullamaagi leostamise korral võib see võtta kuni 72 tundi. Perkolatsiooni tsüanisatsiooni korral on leostumisaeg veelgi pikem, sageli üle viie päeva. Kui leostumisaeg on liiga lühike, ei pruugi kullaosakesed täielikult lahustuda, mille tulemuseks on madal taaskasutusmäär. Vastupidiselt, kui leostumisaeg on liiga pikk, suurendab see mitte ainult tootmiskulusid, vaid võib põhjustada ka rohkemate lisandite lahustumist maagis, mis võib häirida järgnevat kulla taaskasutusprotsessi. Seetõttu on tõhusa kulla ekstraheerimise saavutamiseks vaja määrata sobiv leostumisaeg eksperimentaalsete uuringute ja protsessi optimeerimise abil.

Suspensiooni kontsentratsioon

Leostussuspensiooni kontsentratsioon mõjutab otseselt komponentide difusioonikiirust tsüaniideerimisprotsessis. Kõrge suspensiooni kontsentratsioon suurendab suspensiooni viskoossust, mis ei soodusta tsüaniidi ja hapniku difusiooni kullaosakestele, vähendades seeläbi leostumise efektiivsust. Vastupidiselt, kui suspensiooni kontsentratsioon on liiga madal, võib see küll difusioonitingimusi parandada, kuid suurendab tsüaniidi ja muude reagentide tarbimist ning nõuab ka suuremaid seadmemahtusid, mis toob kaasa kulude suurenemise. Sobiv suspensiooni kontsentratsioon tuleb määrata rikastuskatsete abil vastavalt maagi omadustele. Väiksema muda ja lisandite sisaldusega maakide puhul võib leostamiseks kasutada kõrgemat suspensiooni kontsentratsiooni (tavaliselt 40%–50%). Keerulise mineraalkoostise ja suure mudasisaldusega maakide puhul on sageli vaja madalamat suspensiooni kontsentratsiooni (umbes 25%).

Muud tegurid

Lisandite olemasolu lägas

Lisaks maagi enda kahjulikele mineraalidele võivad tsüanidatsiooniprotsessi mõjutada ka muud leostussuspensioonis sisalduvad lisandid. Näiteks võivad peened aheraineosakesed, eriti need, millel on kõrge savisisaldus, suurendada suspensiooni viskoossust, takistades tsüaniidi ja hapniku liikumist. Need peened osakesed võivad ka tsüaniidi adsorbeerida, vähendades selle efektiivset kontsentratsiooni kulla leostamiseks. Lisaks, kui suspensioonis on teatud raskmetallide ioone, võivad need reageerida tsüaniidiga, moodustades komplekse, tarbides tsüaniidi ja häirides kulla leostusreaktsiooni. Suspensiooni regulaarne jälgimine ja asjakohane eeltöötlus nende lisandite eemaldamiseks või vähendamiseks aitab parandada tsüanidatsiooni efektiivsust.

Segamine ja segamine

Leostussuspensiooni õige segamine ja loksutamine on oluline tsüaniidi, hapniku ja maagiosakeste ühtlase jaotumise tagamiseks. Loksutamine aitab reagente tõhusamalt kokku viia, suurendades reaktsioonikiirust. Ebapiisav loksutamine võib põhjustada lokaalseid kontsentratsioonigradiente, kus suspensiooni mõnes piirkonnas on ebapiisavalt tsüaniidi või hapnikku, mis viib kulla mittetäieliku leostumiseni. Liiga intensiivne loksutamine võib aga põhjustada seadmete liigset kulumist ja suspensioonis vahu teket, mis võib mõjutada leostumisprotsessi. Seetõttu on kulla tõhusa tsüanideerimise jaoks oluline optimeerida loksutamise kiirust ja intensiivsust vastavalt konkreetsetele protsessinõuetele.

Kokkuvõtteks võib öelda, et kullamaagi leostamise efektiivsust naatriumtsüaniidiga mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas maagi omadused, leostumistingimused ja muud tööparameetrid. Neid tegureid hoolikalt kaaludes ja optimeerides saavad kaevandusettevõtted parandada kulla taaskasutusmäära, vähendada kulusid ja minimeerida tsüaniseerimisprotsessi keskkonnamõju.