Tsüaniidi leostumisprotsess kullakaevanduses: täielik protsess lahustumisest taastumiseni

Sissejuhatus

Kullamaagist kaevandamine on sajandeid pakkunud suurt huvi. Erinevate saadaolevate meetodite hulgast on tsüaniidi leostus kujunenud üheks enimkasutatavaks tehnikaks kaubanduslikus kullakaevandamises . See protsess võimaldab kulla tõhusalt lahustada selle lähtematerjalidest, võimaldades väärismetalli kontsentreeritumal kujul eraldada. See artikkel käsitleb tsüaniidi leostamise täielikku protsessi kullakaevandamises, alates kulla esialgsest lahustamisest tsüaniidilahustes kuni metalli lõpliku eraldamiseni.

Kulla lahustumine tsüaniidilahustes

Kaasatud keemilised reaktsioonid

Kulla lahustumine tsüaniidilahustes põhineb keerukatel keemiliste reaktsioonide seerial. Üldreaktsiooni saab esitada järgmise võrrandiga:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H4O → 4Na[Au(CN)₂] + XNUMXNaOH

Selles reaktsioonis reageerib kuld (Au) naatriumtsüaniidiga (NaCN) hapniku (O₂) ja vee (H₂O) juuresolekul, moodustades naatriumditsüanoauraadi (Na[Au(CN)₂]) ja naatriumhüdroksiidi (NaOH). Hapniku roll selles reaktsioonis on oluline, kuna see toimib oksüdeerijana, hõlbustades kulla lahustumist.

Optimaalse lahustumise tingimused

Kulla tõhusaks lahustamiseks tuleb hoolikalt kontrollida mitmeid tingimusi. Tsüaniidi kontsentratsioon lahuses on kriitiline tegur. Tavaliselt kasutatakse leostusprotsessis NaCN kontsentratsiooni 0.05–0.1%. Suurem kontsentratsioon võib põhjustada tsüaniidi tarbimise suurenemist ilma kulla lahustumise proportsionaalse suurenemiseta, samas kui madalam kontsentratsioon võib põhjustada aeglase ja mittetäieliku leostumise.

Olulist rolli mängib ka lahuse pH. Leostamisprotsess on kõige tõhusam kergelt leeliselises keskkonnas, mille pH on vahemikus 9.5–11. Sellel pH-tasemel on tsüaniidiioonid dissotsieerumata kujul (HCN), mis on kulla suhtes aktiivsem. PH reguleerimine saavutatakse tavaliselt lubja (CaO) lisamisega leostuslahusele.

Temperatuur on veel üks oluline parameeter. Kuigi reaktsioon võib toimuda ümbritseva keskkonna temperatuuril, võib veidi kõrgem temperatuur umbes 25–35 °C suurendada kulla lahustumise kiirust. Liigne temperatuuri tõstmine võib aga viia tsüaniidi lagunemiseni, mis vähendab selle efektiivsust.

Maakide eeltöötlus

Purustamine ja jahvatamine

Enne tsüaniidi leostusprotsessi alustamist tuleb kulla sisaldavaid maake eeltöödelda. Selle eeltöötluse esimene etapp on tavaliselt purustamine ja jahvatamine . Maagid purustatakse, et vähendada nende suurust, ja seejärel jahvatatakse peeneks osakesteks. See suurendab maagi pindala, võimaldades leostusprotsessi ajal kullaosakeste ja tsüaniidilahuse vahelist tõhusamat kontakti.

Jahvatusastet kontrollitakse hoolikalt. Liigne jahvatamine võib põhjustada peente limade moodustumist, mis võib järgnevate tahke-vedeliku eraldamisetappide käigus probleeme tekitada. Teisest küljest võib alajahvatamine põhjustada kullaosakeste ebapiisavat kokkupuudet, mis viib mittetäieliku leostumiseni.

Röstimine ja biooksüdatsioon

Mõnel juhul võivad kullamaagid sisaldada tulekindlaid mineraale, mis takistavad kulla otsest lahustumist tsüaniidi toimel. Selliste maakide puhul võib olla vajalik kasutada täiendavaid eeltöötlusmeetodeid, nagu röstimine või biooksüdatsioon.

Röstimine hõlmab maagi kuumutamist õhu juuresolekul, et oksüdeerida tulekindlad mineraalid, näiteks sulfiidid. See oksüdatsiooniprotsess lagundab mineraalid, vabastades kullaosakesed ja muutes need tsüaniidilahusele paremini ligipääsetavaks.

Biooksüdatsioon seevastu kasutab tulekindlate mineraalide oksüdeerimiseks mikroorganisme. See on keskkonnasõbralikum alternatiiv röstimisele, kuna see töötab madalamatel temperatuuridel ja tekitab vähem kahjulikke heitmeid. Mikroorganismid, tavaliselt bakterid või seened, valitakse välja nende võime järgi oksüdeerida maagis esinevaid spetsiifilisi tulekindlaid mineraale.

Leostumisprotsess

Segatud paagi leostus

Segamispaagi leostumine on üks levinumaid meetodeid tsüaniidiga leostamiseks. Selle protsessi käigus segatakse eeltöödeldud maak tsüaniidi lahusega suurtes segamispaakides. Mahutid on varustatud segistitega, mis tagavad maagi ja lahuse põhjaliku segunemise, soodustades kullaosakeste ja tsüaniidioonide kontakti.

Leostamisaeg võib varieeruda sõltuvalt maagi iseloomust ja töötingimustest. Üldiselt võib leostumisprotsess kesta mitu tundi kuni mitu päeva. Selle aja jooksul võetakse perioodiliselt nõrgvee proove ja neid analüüsitakse, et jälgida kulla lahustumise edenemist.

Kuhja leostumine

Veel üks laialdaselt kasutatav meetod, eriti madala kvaliteediga kullamaakide puhul, on hunniku leostumine. Selle protsessi käigus laotakse purustatud maak suurte hunnikutena mitteläbilaskvale vooderdisele. Seejärel pihustatakse tsüaniidilahus kuhja ülaosale ja lastakse läbi maagi imbuda. Kui lahus läbib kuhja, lahustab see kullaosakesed ja saadud tiine lahus kogutakse kuhja põhja.

Kuhjaleostus on segatud paagis leostusega võrreldes kulutõhusam meetod, kuna see nõuab vähem kapitaliinvesteeringuid seadmetesse. See on aga aeglasem protsess ja sobib paremini suhteliselt madala kullasisaldusega maakide jaoks.

Tahke-vedeliku eraldamine

Filtreerimine

Pärast leostumisprotsessi lõppu on järgmise sammuna eraldada tahke jääk (jäägid) tiine lahusest, mis sisaldab lahustunud kulda. Filtreerimine on üks kõige sagedamini kasutatavaid meetodeid tahke-vedeliku eraldamiseks. Selle protsessi käigus lastakse suspensioon (tahke ja vedeliku segu) läbi filtrikeskkonna, näiteks filterkanga või filtripressi. Tahked osakesed jäävad filterkeskkonnale, samal ajal kui vedelik (raseda lahus) läbib ja kogutakse.

Filtrikandja valik sõltub tahkete osakeste olemusest ja töötingimustest. Näiteks juhtudel, kui tahked osakesed on väga peened, võib vaja minna peenemate silmadega filtrilappi.

Dekanteerimine

Dekanteerimine on teine ​​meetod, mida saab kasutada tahke ja vedeliku eraldamiseks, eriti kui tahked osakesed on suhteliselt suured ja kergesti settivad. Selle protsessi käigus lastakse lägal teatud aja settimispaagis seista. Tahked osakesed settivad raskusjõu toimel paagi põhja ja selge supernatant (rasedalahus) dekanteeritakse seejärel ettevaatlikult maha.

Dekanteerimine on filtreerimisega võrreldes lihtsam ja vähem energiamahukas meetod. Siiski ei pruugi see olla nii tõhus väga peente tahkete osakeste eraldamisel.

Kulla taastamine rasedatest lahendustest

Aktiivsüsi adsorptsioon

Üks levinumaid meetodeid kulla eraldamiseks rasedatest lahustest on aktiivsöe adsorptsioon . Selle protsessi käigus lisatakse rasedatele lahustele aktiivsütt. Kulla ja tsüaniidi kompleksil on tugev afiinsus aktiivsöe pinna suhtes ja selle tulemusel adsorbeerub kuld süsinikuosakestele.

Seejärel eraldatakse süsinikuosakesed lahusest, tavaliselt sõelumise või filtreerimise teel. Kullaga laetud süsinikku töödeldakse seejärel edasi kulla desorbeerimiseks. Tavaliselt tehakse seda süsiniku töötlemisel kõrgel temperatuuril auruga või keemilise desorptsioonivahendi abil.

Tsingi sademed

Tsingi sadestamine, tuntud ka kui Merrill-Crowe protsess, on teine ​​kulla taastamise meetod. Selle protsessi käigus lisatakse rasedale lahusele tsingitolmu. Tsink on elektropositiivsem kui kuld ja selle tulemusena tõrjub see kulla kulla-tsüaniidi kompleksist välja. Reaktsiooni saab esitada järgmise võrrandiga:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)XNUMX]

Sadestunud kuld koos reageerimata tsingiga moodustab tahke muda. Seejärel eraldatakse see muda lahusest ja kulda rafineeritakse edasi, et saada puhas toode.

Kulla rafineerimine

Sulamine

Kui kuld on rasedast lahusest kätte saadud, tuleb seda tavaliselt rafineerida, et eemaldada kõik allesjäänud lisandid. Sulatamine on üks levinumaid kulla rafineerimise meetodeid. Selle protsessi käigus kuumutatakse kulda sisaldav materjal räbusti, näiteks booraksi, juuresolekul kõrgel temperatuuril. Räbustik aitab alandada kulla sulamistemperatuuri ja reageerib ka lisanditega, moodustades räbu, mida saab sulakullast eraldada.

Seejärel valatakse sulakuld valuplokkide moodustamiseks valuvormidesse. Neid valuplokke saab edasi töödelda või müüa pooltoodetena.

Elektrolüütiline rafineerimine

Elektrolüütiline rafineerimine on täiustatud meetod kulla rafineerimiseks. Selle protsessi käigus asetatakse kulda sisaldav anood elektrolüütilisse elementi koos puhta kulla katoodiga. Elektrolüüt on tavaliselt kuldkloriidi või muude kullasoolade lahus. Kui elektrivool juhitakse läbi elemendi, lahustub anoodi kuld elektrolüüdis ja ladestub seejärel katoodile.

Lisandid, mis on kullast elektropositiivsemad, lahustuvad elektrolüüti, kuid ei sadestu katoodile, samas kui kullast vähem elektropositiivsed lisandid jäävad mudana raku põhja. Selle tulemuseks on väga kõrge puhtusastmega kuldtoode.

Keskkonnakaalutlused

Tsüaniidi juhtimine

Tsüaniid on väga mürgine aine ja tsüaniidi nõuetekohane haldamine kullakaevandamise protsessis on ülimalt oluline. Tsüaniidi kasutamine kullakaevandamisel on paljudes riikides rangelt reguleeritud, et minimeerida selle mõju keskkonnale ja inimeste tervisele.

Üks tsüaniidi käitlemise põhiaspekte on tsüaniidi lekete vältimine. Kaevandamisel peavad olema korralikud isoleerimissüsteemid, et vältida tsüaniidi sisaldavate lahuste lekkimist keskkonda. Lisaks on ülioluline ka tsüaniidi sisaldava reovee puhastamine. Tsüaniidi sisaldava reovee puhastamiseks on saadaval mitmeid meetodeid, näiteks keemiline oksüdatsioon, bioloogiline puhastus ja ioonivahetus.

Jäätmete kõrvaldamine

Ka kulla taaskasutamise protsessi järel tekkinud tahked jäägid (jäägid) tuleb korralikult utiliseerida. Jäätmed võivad sisaldada vähesel määral tsüaniidi ja muid raskmetalle, mis võivad ebaõige käitlemise korral ohustada keskkonda.

Üks levinumaid jäätmete kõrvaldamise viise on ladustamine aherainetammides. Need tammid on kavandatud aheraine hoidmiseks ja saasteainete keskkonda sattumise vältimiseks. Mõnel juhul võidakse aherainet ka ümber töödelda, et koguda kokku allesjäänud väärtuslikud mineraalid või vähendada keskkonnamõju.

Järeldus

Tsüaniidi leostumise protsess kullakaevanduses on keeruline ja mitmeastmeline protsess, mis hõlmab kulla lahustamist tsüaniidilahustes, maakide eeltöötlust, leostumist, tahke ja vedeliku eraldamist, kulla taastamist, rafineerimist ja keskkonnajuhtimist. Selle protsessi iga etappi kontrollitakse hoolikalt, et tagada kulla tõhus kaevandamine ja taaskasutamine, minimeerides samal ajal keskkonnamõju. Vaatamata tsüaniidi kasutamisega seotud väljakutsetele on see protsess oma kõrge efektiivsuse ja suhteliselt madalate kulude tõttu endiselt oluline ja laialdaselt kasutatav meetod kaubanduslikus kullakaevandustööstuses. Küll aga tehakse pidevat uurimis- ja arendustööd alternatiivsete, keskkonnasõbralikumate ja säästvamate meetodite väljatöötamiseks.