Milline on naatriumtsüaniidi optimaalne kontsentratsioonivahemik kulla leostamiseks?

Kullakaevandamise tööstuses on tsüaniidiga leostamine endiselt üks enimkasutatavaid meetodeid kulla maagist eraldamiseks. Eelkõige eelistatakse naatriumtsüaniidi selle efektiivsuse, stabiilsuse ja suhteliselt madala hinna tõttu. Optimaalse naatriumtsüaniidi kontsentratsiooni määramine on ülioluline, kuna see mõjutab otseselt kulla eraldamise efektiivsust, tegevuskulusid ja keskkonnakaalutlusi.

Teoreetilised kaalutlused

Teoreetiliselt toimub kulla lahustumine tsüaniidilahuses spetsiifilise keemilise reaktsiooni tulemusena. Elektrokeemiliste reaktsioonide põhjal on iga grammi kulla lahustamiseks vaja ligikaudu 0.92 grammi naatriumtsüaniidi . Tegelikkuses on naatriumtsüaniidi tegelik tarbimine aga oluliselt suurem, sageli 50–100 korda suurem kui teoreetiline kogus.

Optimaalset kontsentratsiooni mõjutavad tegurid

Maagi omadused

1. Kulla mineraloogia : Maagis esinevate kulla mineraalide tüüp mängib olulist rolli. Kui kuld on peeneteralises, vabalt jahvatatud vormis, vajab see teistsugust tsüaniidi kontsentratsiooni võrreldes kullaga, mis on seotud sulfiidmineraalide või muude tulekindlate materjalidega. Näiteks mõnes kulda sisaldavas kvartsisoones, kus kuld on suhteliselt vabalt jahvatatud, võib piisata madalamast tsüaniidi kontsentratsioonist.

2. Osakeste suurus ja läbilaskvus : Peeneteralistel maakidel on üldiselt suurem pindala, mis võimaldab naatriumtsüaniidi lahuse ja kullaosakeste vahel tõhusamat kontakti. Selle tulemusel võib madalam tsüaniidi kontsentratsioon olla efektiivne. Seevastu jämedateralised maagid võivad täieliku leostumise tagamiseks vajada suuremat kontsentratsiooni. Lisaks mõjutab maagi osakeste läbilaskvus tsüaniidi lahuse voolamist läbi maagi, mis omakorda mõjutab vajalikku kontsentratsiooni.

3. Teiste metallide olemasolu : Eelkõige vask reageerib tugevalt naatriumtsüaniidiga. See võib leostumisprotsessi käigus tarbida märkimisväärse koguse tsüaniidi. Iga grammi lahustunud vase kohta on tavaliselt vaja 2.3–3.4 grammi tsüaniidi. Suure vasesisaldusega maakide puhul võib olla vajalik suurem naatriumtsüaniidi kontsentratsioon, et tagada kulla lahustamiseks piisav tsüaniidi hulk. Ka teised metallid, näiteks tsink, plii ja raud, võivad tsüaniidi tarbimist mõjutada, ehkki vähemal määral.

Protsessi tingimused

1. pH tase : Leostuslahuse pH on kriitilise tähtsusega tegur. Naatriumtsüaniid hüdrolüüsub lahuses, moodustades vesiniktsüaniidhapet (HCN), mis on väga mürgine gaas. Hüdrolüüsi aste sõltub lahuse pH-st. pH väärtusel 10.5 tekib ainult 6.1% vesiniktsüaniidhapet, samas kui pH väärtusel 9.0 tekib 67.1%. Tsüaniidi kadu minimeerimiseks hüdrolüüsi teel ja tsüaniidilahuse stabiilsuse tagamiseks hoitakse kulla CIP (süsinik tselluloosis) tehastes pH-d tavaliselt vahemikus 11–12. See mõjutab ka naatriumtsüaniidi optimaalset kontsentratsiooni, kuna aluselisem keskkond võib kulla efektiivseks leostamiseks vajada veidi kõrgemat kontsentratsiooni.

2. Lahustunud hapniku kontsentratsioon : Hapnik on kulla lahustumiseks tsüaniidilahuses hädavajalik. Reaktsioon vajab nii tsüaniidioone (CN⁻) kui ka hapnikku (O₂). Hapniku maksimaalne lahustuvus toatemperatuuril ja rõhul on 8.2 mg/l. Kui lahustunud hapniku kontsentratsioon suspensioonis on alla 4 mg/l, võib see piirata kulla lahustumiskiirust. Sellistel juhtudel võib hapniku kontsentratsiooni suurendamiseks suspensiooni süstida õhku või lisada vesinikperoksiidi. Hapniku ja tsüaniidi suhe on ülioluline; tasakaalustamatus võib vähendada leostumiskiirust. Kuna hapniku kontsentratsioon mõjutab reaktsiooni kineetikat, mõjutab see ka optimaalset naatriumtsüaniidi kontsentratsiooni. Kõrgem hapniku kontsentratsioon võib võimaldada veidi madalamat tsüaniidi kontsentratsiooni ja vastupidi.

Tüüpilised kontsentratsioonivahemikud praktikas

1. CIP- ja CIL-protsessides (süsiniku sisse-leostus) : Tüüpilises CIP- või CIL-ringluses, kus kulla sisaldav maak on suspensiooni kujul ja lahustunud kulla adsorbeerimiseks kasutatakse süsinikku , hoitakse naatriumtsüaniidi kontsentratsiooni üldiselt vahemikus 0.3–0.4 grammi liitri kohta (0.03–0.04%). See kontsentratsioonivahemik on osutunud efektiivseks paljude maagitüüpide puhul tavapärastes töötingimustes. Keerukamate maakide või kõrge lisandite sisaldusega maakide puhul võib kontsentratsiooni aga ülespoole reguleerida, ulatudes mõnikord kuni 0.6–0.8 grammini liitri kohta (0.06–0.08%).

2. Tünnileostus : Tünnileostust kasutatakse sageli jämedateralisema maagi puhul või maagi partiidena töötlemisel. Selles protsessis on naatriumtsüaniidi kontsentratsioon tavaliselt kõrgem, umbes 1.0 grammi liitri kohta (0.1%). Kõrgem kontsentratsioon kompenseerib jämedamate maagiosakeste potentsiaalselt väiksemat pindala ja aitab tagada, et tsüaniidilahus saab maaki tungida ja kulda tõhusalt lahustada.

3. Jääkide tsüaniseerimiseks : Eelnevate töötlemisetappide (näiteks pärast gravitatsioonilist eraldamist) jääkide tsüaniseerimisel võib tsüaniidi kontsentratsioon varieeruda sõltuvalt järelejäänud kullasisaldusest ja jääkide iseloomust. Üldiselt võib tsüaniidi kontsentratsioon olla vahemikus 0.5–2 kg/t maagi kohta, mis lahuse kontsentratsiooniks teisendatuna võib olla vahemikus 0.05–0.2 grammi liitri kohta (0.005–0.02%). Madalam kontsentratsioon on sageli piisav, kuna jäägid võivad olla juba eeltöödeldud ja järelejäänud kuld on kättesaadavam.

Mõju keskkonnale ja ohutusele

Kulla leostamise optimaalse naatriumtsüaniidi kontsentratsiooni määramisel on oluline arvestada keskkonna- ja ohutusaspektidega. Tsüaniid on väga mürgine aine ja igasugune keskkonda sattumine võib kaasa tuua tõsiseid tagajärgi. Õige kontsentratsiooni säilitamine mitte ainult ei aita kulla tõhusat ekstraheerimist, vaid vähendab ka jäätmevoogudes esineva tsüaniidi hulka. Lisaks on naatriumtsüaniidi nõuetekohane käitlemine ja ladustamine ülioluline juhuslike lekete või keskkonda sattumise vältimiseks.

Järeldus

Kulla leostamiseks optimaalne naatriumtsüaniidi kontsentratsioonivahemik varieerub sõltuvalt mitmest tegurist, sealhulgas maagi omadustest ja protsessitingimustest. Üldiselt jääb kontsentratsioon enamiku tavaliste kulla leostusprotsesside, näiteks CIP, CIL ja vaadis leostamise puhul vahemikku 0.03–0.1% (0.3–1.0 grammi liitri kohta). Iga konkreetse maagi puhul on siiski soovitatav läbi viia üksikasjalikud laborikatsed, näiteks pudelirullimise ja kolonnkatsed, et täpselt määrata naatriumtsüaniidi kõige sobivam kontsentratsioon. See tagab maksimaalse kulla saagise, minimeerides samal ajal kulusid ja keskkonnamõju.