Tsüaniidi leostumise protsessi põhiparameetrid: kuidas need mõjutavad kulla taastumist

Kaevandustööstuses on tsüaniidleostumise protsess jääb üheks enim kasutatavaks meetodiks kulla kaevandamiseks maakidest. See protsess põhineb tsüaniidiioonide võimel moodustada kullaga lahustuvaid komplekse, võimaldades selle eraldada maagi maatriksist. Selle protsessi tõhusus, eriti kulla taastamine, sõltub aga suurel määral mitmest põhiparameetrist. Nende parameetrite ja nende mõju mõistmine kulla taastamine on ülioluline tsüaniidi leostumise protsessi optimeerimiseks ja majandusliku elujõulisuse tagamiseks.

Tsüaniidi kontsentratsioon

Tsüaniidi kontsentratsioon leostuslahuses on põhiparameeter, mis mõjutab oluliselt kulla taastumist. A kõrgem tsüaniidi kontsentratsioon üldiselt viib kulla kiirema lahustumiskiiruseni. Selle põhjuseks on asjaolu, et suurenenud tsüaniidi kontsentratsioon annab rohkem tsüaniidiioone, mis on saadaval kullaga reageerimiseks, juhtides keemilist reaktsiooni edasi. Näiteks tüüpilises tsüaniidi leostussüsteemis võib tsüaniidi kontsentratsiooni suurendamine 0.05%-lt 0.1%-le kaasa tuua kulla lahustumiskiiruse märkimisväärse tõusu. Siiski on olemas optimaalne tsüaniidi kontsentratsioon, millest edasine suurenemine ei suurenda proportsionaalselt kulla taastumist. Tsüaniidi liigne kontsentratsioon võib põhjustada mitmeid probleeme. Esiteks võib see põhjustada soovimatuid kõrvalreaktsioone. Näiteks võivad teised maagis sisalduvad metallid, nagu vask, tsink ja raud, samuti reageerida tsüaniidiga, tarbides tsüaniidi ja vähendades selle kättesaadavust kulla kaevandamiseks. Teiseks tõstab tsüaniidi kõrge kontsentratsioon protsessi maksumust, kuna on vaja rohkem tsüaniidi reaktiivi. Lisaks kujutab see endast ohtu keskkonnale, kuna tsüaniid on väga mürgine aine ja kõrgemad kontsentratsioonid nõuavad rangemaid ohutus- ja keskkonnajuhtimismeetmeid.

PH väärtus

Leostamislahuse pH-l on tsüaniidi leostumisprotsessis ülioluline roll. Kulla tsüaniidimise optimaalne pH on tavaliselt vahemikus 9.5 kuni 11. Sellel aluselise pH-vahemiku juures esineb tsüaniid peamiselt vabade tsüaniidioonide (CN-) kujul, mis on kulla lahustamisel kõige reaktiivsemad liigid. Sobiva pH säilitamine on ülioluline, sest happelistes tingimustes võib tekkida vesiniktsüaniid (HCN). HCN on lenduv ja väga mürgine, mitte ainult ei kujuta endast olulist ohtu töötajatele, vaid vähendab ka kulla kaevandamiseks saadaoleva tsüaniidi kogust. Teisest küljest, kui pH on liiga kõrge, võib osade metallhüdroksiidide lahustuvus suureneda, mis võib viia sademete moodustumiseni, mis võivad kullaosakesi katta, takistades tsüaniidi ja kulla kontakti ning seega vähendades kulla taastumiskiirust. Näiteks maakides, mis sisaldavad märkimisväärses koguses rauda, ​​võivad kõrge pH väärtuse korral tekkida raudhüdroksiidi sademed ja need kapseldada kullaosakesi, muutes need tsüaniidile kättesaamatuks.

Leostumise aeg

Leostamisaja pikkus on veel üks kriitiline parameeter, mis mõjutab otseselt kulla taastumist. Üldiselt, kui leostusaeg pikeneb, lahustub ja taastatakse rohkem kulda. Esialgu on kulla lahustumiskiirus suhteliselt kiire, kuna värske tsüaniid reageerib avatud kullapindadega. Kuid aja jooksul kulla kaevandamise kiirus järk-järgult väheneb. Selle põhjuseks on asjaolu, et reaktsiooni edenedes muutuvad kullaosakesed väiksemaks ja reaktsiooniks kasutatav pindala väheneb. Samuti väheneb tsüaniidi kontsentratsioon lahuses, kui seda reaktsioonis kulub, ning reaktsioonisaaduste kuhjumine võib reaktsiooni kiirust aeglustada. Näiteks hästi läbimõeldud tsüaniidi leostusahelas võib kulla taaskasutamise kõrge taseme saavutamiseks kuluda 24–48 tundi. Kui aga leostumisaeg on liiga lühike, võib märkimisväärne kogus kulda jääda ekstraheerimata. Vastupidiselt, leostumisaja pikendamine üle optimaalse punkti ei pruugi kaasa tuua kulla taaskasutamise olulist suurenemist, vaid suurendab tegevuskulusid, nagu energiakulu segamisel ja pumpamisel, ning võib põhjustada ka tsüaniidilahuse lagunemist pikema kokkupuute tõttu õhu ja muude keskkonnateguritega.

Temperatuur

Leostamisprotsessi temperatuur mõjutab ka kulla taastumiskiirust. Temperatuuri tõstmine kiirendab üldiselt tsüaniidi ja kulla vahelist keemilist reaktsiooni, mille tulemuseks on kulla kiirem lahustumine. Kõrgemad temperatuurid suurendavad reagendi molekulide kineetilist energiat, võimaldades neil sagedamini ja suurema energiaga kokku põrkuda, soodustades seega reaktsiooni. Siiski on temperatuuri mõjul ka piirangud. Praktikas hoitakse temperatuuri tavaliselt mõõdukas vahemikus, tavaliselt umbes 20–30 °C. Seda seetõttu, et temperatuuri märkimisväärselt tõstmine nõuab täiendavat energiasisendit, mis suurendab tegevuskulusid. Veelgi enam, kõrgematel temperatuuridel suureneb tsüaniidi lenduvus, mis põhjustab suuremaid tsüaniidi kadusid aurustumisel. Lisaks võivad kõrged temperatuurid suurendada teiste maagi komponentide reaktsioonivõimet, mille tulemuseks on rohkem kõrvalreaktsioone, mis tarbivad tsüaniidi ja vähendavad kulla ekstraheerimise efektiivsust. Näiteks mõnedes sulfiidmineraale sisaldavates maakides võivad kõrgemad temperatuurid põhjustada sulfiidide oksüdeerumist, mis mitte ainult ei tarbi hapnikku ja tsüaniidi, vaid võib tekitada ka väävelhapet, mis võib langetada leostuslahuse pH-d ja häirida tsüaniidiprotsessi.

Hapniku kättesaadavus

Hapnik on kulla tsüaniidiga leostumise oluline komponent. Kulla, tsüaniidi ja hapniku vahelist reaktsiooni saab esitada järgmise keemilise võrrandiga: 4Au + 8NaCN + O2+ 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)₂]+ XNUMXNaOH. Piisav hapnikuvarustus on selle reaktsiooni edasiviimiseks ülioluline. Leostusprotsessis saab hapnikku sisestada õhutamise teel, kas õhu või puhta hapniku mullitamise teel leostuslahusesse. Hapniku ülekande kiirus reaktsioonikohta mõjutab kulla lahustumise kiirust. Kui hapnikuvarustus on ebapiisav, on reaktsioon piiratud ja kulla taastumise kiirus väheneb. Probleeme võib aga põhjustada ka liigne hapnikuga varustamine. Näiteks võib mõnel juhul liigne hapnik põhjustada tsüaniidi oksüdeerumist tsüanaadiks (CNO⁻) või muudeks kõrgema oksüdatsiooniastmega ühenditeks, vähendades kulla ekstraheerimiseks saadaoleva tsüaniidi kogust. Lisaks võib teatud tüüpi sulfiidmineraale sisaldavates maakides liigne hapnik põhjustada sulfiidide üleoksüdatsiooni, mis võib tekitada väävelhapet ja muid kõrvalsaadusi, mis võivad häirida tsüaniidimisprotsessi.

Kokkuvõtteks võib öelda, et kulla ekstraheerimise tsüaniidiga leostumise protsess on keeruline süsteem, mida mõjutavad mitmed võtmeparameetrid. Tsüaniidi kontsentratsioon, pH väärtus, leostumise aeg, temperatuur ja hapniku kättesaadavus mõjutavad kulla taaskasutamise tõhusust. Kaevandusoperaatorid peavad neid parameetreid hoolikalt optimeerima, lähtudes töödeldava maagi omadustest. Neid tegureid täpselt kontrollides on võimalik maksimeerida kulla taaskasutamist, minimeerides samal ajal kulusid ja keskkonnamõjusid, tagades kullakaevandustegevuse pikaajalise jätkusuutlikkuse.p