Tsüaniidiprotsess kullamaagi töötlemisel

Sissejuhatus

. tsüaniideerimisprotsess in kullamaagi töötlemine Kulla kaevandamisel on ülemaailmses kullatööstuses oluline ja peaaegu asendamatu roll. Kuld, millel on pikaajaline väärtus väärismetallina, on inimkonna poolt otsitud tuhandeid aastaid. Alates rikkuse ja võimu sümbolist iidsetes tsivilisatsioonides kuni tänapäevaste rakendusteni ehetes, elektroonikas ja investeeringutes, on kulla nõudlus jätkuvalt kõrge.

Tsüaniidprotsess on olnud kulla kaevandamise nurgakiviks juba üle sajandi. Selle tähtsus seisneb võimes tõhusalt eraldada kulda väga erinevatest maagitüüpidest. Enne tsüaniidprotsessi väljatöötamist olid kulla ekstraheerimismeetodid sageli töömahukad, vähem tõhusad ja keskkonnale kahjulikumad. Näiteks varasem kulla kaevandamise meetod, amalgaamimine, hõlmas elavhõbeda kasutamist kullaosakeste sidumiseks. Sellel meetodil oli aga olulisi puudusi, sealhulgas elavhõbeda kõrge toksilisus ja mõnede maagitüüpide suhteliselt madal taaskasutusmäär.

Seevastu tsüaniidimisprotsess muutis kullakaevandustööstust revolutsiooniliselt. Tsüaniidilahuste abil saab suhteliselt suure efektiivsusega lahustada kullaosakesi, isegi neid, mis on maagis peeneks jaotatud. See võimaldab kaevandusettevõtetel kaevandada kulda maakidest, mida varem peeti ebaökonoomseks töödelda. Tegelikult sõltub suur osa maailma kullatoodangust, hinnanguliselt üle 80%, mingil kujul tsüaniidimisprotsessist. Olgu tegemist suurte lahtiste kaevandustega Lõuna-Aafrikas ja Ameerika Ühendriikides või maa-aluste kaevandustega Austraalias ja Hiinas, on tsüaniidimisprotsess kulla kaevandamise peamine meetod. Selle laialdane kasutamine on tunnistuseks selle tõhususest ja majanduslikust elujõulisusest kullakaevandamise keerulises ja konkurentsitihedas maailmas.

Mis on tsüaniidimisprotsess

Tsüaniidimisprotsess on oma olemuselt keemiline ekstraheerimismeetod, mis kasutab ära tsüaniidioonide ainulaadseid keemilisi omadusi. Kullamaagi töötlemise kontekstis on selle põhiprintsiipCIPle keskendub tsüaniidioonide (CN^-) ja vaba kulla vahelisele kompleksi moodustumise reaktsioonile.

Looduses esineb kuld sageli vabas olekus, isegi kui see on kapseldatud teiste mineraalide sisse. Kui kapseldavad mineraalid on purunenud, ilmneb kuld elementaarse kullana. Tsüaniidiioonidel on kulla suhtes tugev afiinsus. Kui kulda sisaldav maak puutub kokku tsüaniidi sisaldava lahusega, moodustavad tsüaniidiioonid kulla aatomitega stabiilse kompleksi. Keemilist reaktsiooni saab kujutada järgmise võrrandiga:

4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Selles reaktsioonis ühinevad kulla aatomid hapniku toimel tsüaniidiioonidega, moodustades lahustuva kulla-tsüaniidi kompleksi, naatriumditsüanoauraadi (Na[Au(CN)_2]). See muundumine võimaldab algselt tahkes maagis olnud kullal lahusesse lahustuda, eraldades selle maagi teistest mitte-kuldsetest komponentidest.

Rangelt võttes ei kuulu tsüanisatsiooniprotsess traditsioonilise mineraalide töötlemise alla, vaid seda liigitatakse hüdrometallurgiaks. Maavarade töötlemine hõlmab tavaliselt füüsikalisi eraldusmeetodeid, nagu purustamine, jahvatamine, flotatsioon ja gravitatsiooniline eraldamine, et eraldada väärtuslikke mineraale aherainest. Seevastu hüdrometallurgia kasutab keemilisi reaktsioone metallide eraldamiseks maakidest vesilahuses. Tsüanisatsiooniprotsess, mis tugineb keemilistele reaktsioonidele kulla lahustamiseks tsüaniidi sisaldavas lahuses, kuulub selgelt hüdrometallurgia valdkonda. See klassifikatsioon on oluline, kuna see eristab tsüanisatsiooniprotsessi teistest füüsikalisematest maagi töötlemise tehnikatest ja rõhutab selle keemilise reaktsiooni juhitud olemust kulla ekstraheerimisel.

Tsüanidatsiooniprotsesside tüübid: CIP ja CIL

Kulla ekstraheerimise tsüaniidprotsesside valdkonnas paistavad silma kaks peamist meetodit: süsinik-tselluloosis (CIP) protsess ja süsinik-leostusprotsess (CIL).

CIP-protsessi iseloomustab järjestikune toimimine. Esiteks läbib kulla sisaldav maagimass ekstraheerimise etapi. Selles etapis segatakse maak tsüaniidi sisaldava lahusega. Õigete hapniku kättesaadavuse, pH ja temperatuuri tingimuste korral moodustab maagis olev kuld tsüaniidiioonidega lahustuva kompleksi, nagu on kirjeldatud tsüaniidatsiooni põhireaktsioonis. Pärast leostumisprotsessi lõppu lisatakse massi aktiivsüsi. Seejärel adsorbeerib aktiivsüsi lahusest kulla-tsüaniidi kompleksi. Leostamise ja adsorptsiooni etappide eraldamine võimaldab mõnel juhul protsessi paremini kontrollida ja optimeerida. Näiteks kaevandustes, kus maagil on suhteliselt stabiilne koostis ja leostutingimusi saab täpselt säilitada, saab CIP-protsessiga saavutada kõrge kulla saagise määra.

Teisest küljest esindab CIL-protsess integreeritud lähenemisviisi. CIL-protsessis toimuvad samaaegselt kulla leostumine maagist ja kulla-tsüaniidi kompleksi adsorptsioon aktiivsöega. See saavutatakse aktiivsöe lisamisega otse leostuspaakidesse. CIL-protsessi eeliseks on seadmete ja aja tõhusam kasutamine. Kuna leostumine ja adsorptsioon on kombineeritud, ei ole vaja täiendavaid seadmeid ega aega tselluloosi ülekandmiseks leostus- ja adsorptsioonietappide vahel. See vähendab töötlemistehase üldist jalajälge ja võib viia kulude kokkuhoiuni nii kapitaliinvesteeringute kui ka tegevuskulude osas. Näiteks suuremahulistes kaevandustöödes, kus läbilaskevõime on oluline tegur, suudab CIL-protsess käidelda suuremat maagikogust lühema aja jooksul, maksimeerides tootmise efektiivsust.

Viimastel aastatel on tsüaniideerimistehased üle maailma üha enam CIL-protsessi kasutusele võtnud. Selle võime tootmisseadmeid tõhusamalt kasutada annab sellele paljudes olukordades eelise CIP-protsessi ees. CIL-protsessi pidev olemus tagab ka stabiilsema töö ja väiksema lõpptoote kvaliteedi varieeruvuse. Lisaks tähendab CIL-protsessi väiksem arv protsessietappide arvu, et materjalide ülekandmisel protsessi eri etappide vahel on vähem võimalusi vigadeks või kadudeks. Valik CIP-i ja CIL-i vahel ei ole aga alati lihtne. See sõltub erinevatest teguritest, nagu maagi olemus, kaevandamise ulatus, investeerimiseks saadaolev kapital ning kohalikud keskkonna- ja regulatiivsed nõuded. Mõned kaevandused võivad siiski eelistada CIP-protsessi selle paremini mõistetava ja segmenteerituma olemuse tõttu, mida teatud olukordades on lihtsam hallata.

Tsüaniidimisprotsessi põhinõuded

Jahvatamise peenus

Jahvatuspeenus mängib tsüanisatsiooniprotsessis võtmerolli. Kuna tsüanisatsiooni efektiivsus sõltub kapseldatud kulla paljastamise võimest, on äärmiselt oluline hoolikas jahvatamine. Tüüpilistes süsinik-tselluloosi (CIP) tehastes on tsüanisatsiooniprotsessi siseneva maagi jahvatuspeenuse nõuded üsna ranged. Üldiselt peaks -0.074 mm suuruste osakeste osakaal ulatuma 80–95% -ni. Mõnede kaevanduste puhul, kus kuld hajub tsüanisatsioonilaadse mustrina, on jahvatuspeenus veelgi nõudlikum, kusjuures -0.037 mm suuruste osakeste osakaal peab olema üle 95%.

Sellise peene jahvatamise saavutamiseks ei piisa sageli üheastmelisest jahvatusoperatsioonist. Enamasti on vajalik kahe- või isegi kolmeastmeline jahvatamine. Näiteks Lääne-Austraalia suures kullakaevanduses läbib maak kaheastmelise jahvatamise. Esimeses etapis kasutatakse osakeste suuruse teatud määral vähendamiseks suure võimsusega kuulveskit ja seejärel jahvatatakse toodet edasi teise astme segamisveskis. See mitmeastmeline jahvatamisprotsess võib maagi osakeste suurust järk-järgult vähendada, tagades, et kullaosakesed on täielikult avatud ja saavad tsüaniidimisprotsessi ajal tõhusalt reageerida tsüaniidilahusega. Kui jahvatuspeenust ei järgita, ei pruugi kullaosakesed täielikult avatud olla, mille tulemuseks on tsüaniidimise ajal mittetäielik lahustumine ja kulla saagise määra märkimisväärne vähenemine.

Tsüaniidi hüdrolüüsi ennetamine

Tsüaniidprotsessis tavaliselt kasutatavad tsüaniidühendid, näiteks kaaliumtsüaniid (KCN), Naatriumtsüaniid (NaCN) ja kaltsiumtsüaniid (Ca(CN)_2) on kõik tugevate aluste ja nõrkade hapete soolad. Vesilahuses on nad altid hüdrolüüsireaktsioonidele. Naatriumtsüaniid saab esitada võrrandiga:

NaCN + H_2O\rightleftharpoons HCN+NaOH. Kuna vesiniktsüaniid (HCN) on lenduv, viib see hüdrolüüsiprotsess tsüaniidiioonide (CN^-) kontsentratsiooni vähenemiseni tselluloosis, mis on kahjulik tsüanidatsioonireaktsioonile.

Selle probleemi lahendamiseks on kõige efektiivsem lähenemisviis hüdroksiidioonide (OH^-) kontsentratsiooni suurendamine, mis on samaväärne lahuse pH väärtuse tõstmisega. Tööstuslikes rakendustes on lubi (CaO) kõige sagedamini kasutatav ja kulutõhusam pH regulaator. Kui lupja lahusele lisatakse, reageerib see veega, moodustades kaltsiumhüdroksiidi (Ca(OH)_2), mis dissotsieerub, vabastades hüdroksiidioone, suurendades seeläbi pH väärtust. Lubja reaktsioon veega on: , CaO + H_2O=Ca(OH)_2 & Ca(OH)_2\rightleftharpoons Ca^{2 + }+2OH^- .

Lubja kasutamisel pH väärtuse reguleerimiseks on siiski oluline märkida, et lubjal on ka flokuleeriv toime. Selleks, et lubi oleks ühtlaselt jaotunud ja oma rolli tõhusalt täidaks, lisatakse see tavaliselt jahvatamise ajal. Lõuna-Aafrika kullakaevanduses lisatakse lupja kuulveskisse jahvatamise ajal. See mitte ainult ei võimalda lubjal täielikult maagisuspensiooniga seguneda, vaid kasutab ka ära kuulveski tugevat mehaanilist segamist, et tagada lubja ühtlane jaotumine suspensioonis, takistades tõhusalt tsüaniidi hüdrolüüsi ja säilitades tsüaniidiioonide stabiilse kontsentratsiooni järgnevas tsüaniseerimisprotsessis. Üldiselt on süsiniku-tselluloosi töötlemisel leitud, et parimad tulemused saadakse pH väärtusel vahemikus 10–11.

Tselluloosi kontsentratsiooni kontrollimine

Tselluloosi kontsentratsioonil on sügav mõju kulla ja tsüaniidi, samuti kulla-tsüaniidi kompleksi ja aktiivsöe vahelisele kontaktile. Kui tselluloosi kontsentratsioon on liiga kõrge, satuvad osakesed tõenäolisemalt aktiivsöe pinnale, takistades kulla-tsüaniidi kompleksi efektiivset adsorptsiooni aktiivsöe poolt. Teisest küljest, kui tselluloosi kontsentratsioon on liiga madal, kipuvad osakesed kergesti settima ning sobiva pH väärtuse ja tsüaniidi kontsentratsiooni säilitamiseks tuleb lisada suures koguses reagente, mis suurendab tootmiskulusid.

Aastatepikkuse tootmispraktika käigus on kindlaks tehtud, et süsiniku abil tselluloosi kulla ekstraheerimise protsessi jaoks on sobivam tselluloosi kontsentratsioon 40–45% ja tsüaniidi kontsentratsioon 300–500 ppm. Näiteks Nevada osariigis USAs kulla töötlemistehases on tselluloosi kontsentratsiooni hoidmine selles vahemikus järjepidevalt saavutanud kõrge kulla taaskasutusmäära. Arvestades aga, et kahe- kuni kolmeastmelise jahvatusprotsessi lõpptoote kontsentratsioon on üldiselt alla 20%, tuleb tselluloosi enne leostusprotsessi sisenemist paksendamisprotsessi läbida.

Paksendamisoperatsioon viiakse tavaliselt läbi paksendajaga. Paksendajaga kasutatakse setteefekti abil tahkeid osakesi tselluloosi vedelikust, suurendades seeläbi tselluloosi kontsentratsiooni. Kaasaegses kulla töötlemistehases kasutatakse sageli suure tõhususega paksendajaid. Need paksendajad on varustatud täiustatud flokulatsiooni ja sette kontrollsüsteemidega, mis võimaldavad kiiresti ja tõhusalt suurendada tselluloosi kontsentratsiooni järgneva tsüaniidleostusoperatsiooni jaoks vajalikule tasemele, tagades tsüaniidprotsessi sujuva kulgemise ja kulla suure tõhususega ekstraheerimise.

Tsüanidatsiooni leostumismehhanism

Õhustamine ja oksüdeerija

Tsüaniidimisprotsess on aeroobne protsess ja seda saab selgelt demonstreerida keemilise reaktsiooni võrrandi abil. Kulla lahustumise peamine reaktsioon tsüaniidimisprotsessis on 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Sellest võrrandist on ilmne, et hapnik (O_2) mängib reaktsioonis olulist rolli. Tootmisprotsessi käigus võib hapniku lisamine leostumiskiirust oluliselt kiirendada. Seda seetõttu, et hapnik osaleb redoksreaktsioonis, näiteksCILkulla oksüdeerumist ja sellele järgnevat tsüaniidioonidega kompleksi moodustumist. Näiteks paljudes kulla töötlemistehastes juhitakse tsüaniidi sisaldavasse lahusesse tavaliselt suruõhku. Õhus olev hapnik loob reaktsiooni sujuvaks kulgemiseks vajaliku oksüdeeriva keskkonna.

Lisaks õhutamisele võib oksüdeerivate ainete sobiv lisamine samuti leostumisprotsessi kiirendada. Vesinikperoksiid (H_2O_2) on tsüaniidprotsessis tavaliselt kasutatav oksüdeeriv aine. Vesinikperoksiidi lisamisel võib see anda täiendavaid aktiivseid hapnikuühendeid, mis võivad veelgi soodustada kulla oksüdeerumist ja kulda sisaldavate mineraalide lahustumist. Vesinikperoksiidi reaktsiooni kullaga tsüaniidi juuresolekul saab esitada võrrandiga: 2Au+4NaCN+H_2O_2 = 2Na[Au(CN)_2]+2NaOH. See reaktsioon näitab, et vesinikperoksiid võib asendada osa hapniku rollist tsüaniidreaktsioonis ja teatud tingimustel võib see viia kiirema leostumiskiiruseni.

Siiski on oluline märkida, et oksüdeerivate ainete liigne kogus võib avaldada kahjulikke mõjusid. Kui oksüdeeriva aine kogus on liiga suur, võib see põhjustada tsüaniidioonide oksüdeerumist. Näiteks võib vesinikperoksiid reageerida tsüaniidioonidega, moodustades tsüanaadioone (CNO^-). Reaktsioon on järgmine: CN^-+H_2O_2 = CNO^-+H_2O. Tsüanaadioonide moodustumine vähendab tsüaniidioonide kontsentratsiooni lahuses, mis on oluline kullaga kompleksi moodustamiseks. Selle tulemusena võib väheneda kulla leostumise efektiivsus ja see võib negatiivselt mõjutada kogu tootmisprotsessi. Seetõttu tuleb oksüdeerivate ainete annust hoolikalt kontrollida, et tagada tsüaniidimisprotsessi optimaalne toimimine.

Reaktiivi annus

Teoreetiliselt on kulla ja tsüaniidi kompleksi moodustumisreaktsioonil spetsiifiline stöhhiomeetriline seos. Keemilise võrrandi 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH põhjal saame arvutada, et 1 mooli kulla (Au) kompleksi moodustamiseks on vaja 2 mooli tsüaniidioone (CN^-). Massi poolest vajab umbes 1 gramm kulla leostusreagendina umbes 0.5 grammi tsüaniidi. See arvutus annab põhilise viite tsüaniidprotsessis vajalike reagentide kogusele.

Sellest hoolimata on tegelikkuses olukord palju keerulisem kullamaagis sisalduvate teiste mineraalide tõttu. Mineraalid nagu hõbe (Ag), vask (Cu), plii (Pb) ja tsink (Zn) võivad samuti tsüaniidiioonidega reageerida. Näiteks võib vask moodustada mitmesuguseid vask-tsüaniidi komplekse. Vase reaktsiooni tsüaniidiga saab väljendada kui Cu^{2 + }+4CN^-=[Cu(CN)_4]^{2 - }. Need konkureerivad reaktsioonid tarbivad märkimisväärses koguses tsüaniidi, suurendades tegelikult vajalikku annust.

Seetõttu ei saa reagendi doosi praktikas määrata ainult teoreetiliste arvutuste põhjal. Selle asemel tuleks seda kohandada vastavalt lõplikule leostumiskiirusele. Kui maagi omadused muutuvad, on vajalik reagendi doosi pidev jälgimine ja kohandamine. Üldiselt peetakse mõistlikuks, et tegelik tsüaniidi doos oleks 200–500 korda suurem kui arvutatud väärtus. See lai hälbevahemik arvestab maagi koostise varieeruvust ja erinevate mineraalide keerulisi vastastikmõjusid. Leostumiskiiruse hoolika jälgimise ja reagendi doosi vastavalt kohandamise abil saab kulla ekstraheerimise protsessiga saavutada parema efektiivsuse ja majandusliku kasu.

Mitmeastmeline leostumine ja leostumisaeg

Pideva töö stabiilsuse tagamiseks ja tsüaniidioonide suhteliselt stabiilse kontsentratsiooni säilitamiseks lahuses kasutatakse sageli mitmeastmelist leostusmeetodit. Mitmeastmelises leostusmeetodis läbib maagimass järjestikku mitut leostuspaaki. Iga paak aitab kaasa kulla pidevale lahustumisele ja tsüaniidioonide kontsentratsiooni säilitamisele. Kui tselluloos liigub ühest paagist teise, moodustub järk-järgult kulla-tsüaniidi kompleks ja vabade tsüaniidioonide kontsentratsiooni reguleeritakse, et tagada reaktsiooni sujuv kulgemine. See etapiviisiline lähenemine aitab puhverdada reaktsioonitingimuste kõikumisi ja pakub tsüaniidatsiooniprotsessi jaoks stabiilsema keskkonna. Näiteks Lääne-Austraalia suuremahulises kullakaevanduses kasutatakse viieastmelist leostusmeetodit. Esimeses etapis käivitatakse leostusprotsess ja järgnevates etappides ekstraheeritakse kulda edasi ja säilitatakse tsüaniidioonide tasakaal, mille tulemuseks on kõrge ja stabiilne kulla leostamise efektiivsus.

Leostumisaeg on leostuspaagi mahu määramisel ülioluline tegur. Siiski puudub lihtsa ja universaalne valem leostumisaja arvutamiseks. Iga süsinikku tselluloosis (CIP) või süsinikku tselluloosis (CIL) kasutav tehas peab sobiva leostumisaja määramiseks tuginema katseandmetele. Seda seetõttu, et leostumisaega mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas maagi tüüp ja koostis, reagentide kontsentratsioon, temperatuur ja segamise intensiivsus. Näiteks Lõuna-Aafrika kulla töötlemistehases viidi enne tehase ehitamist läbi ulatuslikud labori- ja katseprojektide katsed. Need katsed hõlmasid leostumisaja varieerimist ja kulla leostumise kiiruse jälgimist erinevates tingimustes. Katsetulemuste põhjal määrati optimaalseks leostumisajaks 24 tundi selles tehases töödeldava maagitüübi jaoks.

Kui tehas tugineb pimesi kogemustele ilma korralikke katseid tegemata, on väga tõenäoline, et see satub tootmisriketesse. Näiteks üritas teatud piirkonnas tegutsev väikesemahuline kullakaevandusettevõte kasutada võrdlusena naaberkaevanduse leostumisaega, arvestamata nende maagi omaduste erinevustega. Selle tulemusel oli kulla leostumise määr oodatust palju madalam ja tootmiskulud suurenesid ebaefektiivse leostumise ja täiendava reagentide tarbimise vajaduse tõttu märkimisväärselt. Seetõttu on tsüaniidil põhineva kulla ekstraheerimise tehase edukaks tööks hädavajalik leostumisaja täpne määramine katseandmete abil.

Tsüaniidijärgsed toimingud

Kui kullaga täidetud aktiivsüsi ehk laetud süsinik saavutab kulla adsorptsioonitaseme üle 3000 g/t, loetakse kogu süsiniku adsorptsiooniprotsess tselluloosis lõppenuks. Maagis sisalduvad suure lisandite, näiteks vase ja hõbeda sisaldusega lisandid võivad aga aktiivsöe adsorptsioonivõimet oluliselt mõjutada. Need lisandid võivad kullaga aktiivsöel adsorptsioonikohtade pärast konkureerida, mille tulemuseks on see, et laetud süsinik ei saavuta oodatud eesmärki. Kui aktiivsüsi ei suuda enam kulda tõhusalt adsorbeerida, loetakse see küllastunud olevat.

Küllastunud aktiivsöe puhul saab kulla saamiseks kasutada mitut meetodit. Üks levinud lähenemisviis on desorptsioon ja elektrolüüs. Desorptsiooniprotsessis kasutatakse keemilist lahust, et eraldada kulla-tsüaniidi kompleks küllastunud aktiivsöest. Näiteks kõrge temperatuuri ja kõrgrõhu desorptsioonimeetodi puhul asetatakse küllastunud aktiivsüsi spetsiifiliste tingimustega desorptsioonisüsteemi. Anioonide lisamisega, mida aktiivsüsi kergemini adsorbeerib, tõrjutakse Au(CN)_2^- kompleks süsiniku pinnalt välja. Reaktsioonimehhanism hõlmab kulla-tsüaniidi kompleksi vahetust lisatud anioonidega, mille tulemusel kuld vabaneb lahusesse. Pärast desorptsiooni sisaldab saadud lahus, mida nimetatakse rasedaks lahuseks, suhteliselt kõrge kullaioonide kontsentratsiooni.

Seejärel läbib rase lahus elektrolüüsi. Elektrolüüsikambris rakendatakse elektrivoolu. Lahuses olevad kullaioonid tõmbuvad katoodi poole, kus nad saavad elektrone ja redutseeruvad metalliliseks kullaks. Protsessi saab esitada võrrandiga: Au^+ + e^-\rightarrow Au . Kuld koguneb katoodile kullamuda kujul, mida saab edasi töödelda kõrge puhtusastmega kulla saamiseks.

Piirkondades, kuhu kulla tootmine on koondunud, on alternatiivseks võimaluseks müüa rikastatud süsinikku. See võib olla tulus valik, kuna mõned spetsialiseerunud ettevõtted on varustatud rikastatud süsiniku edasiseks töötlemiseks. Neil on oskusteave ja vahendid kulla eraldamiseks rikastatud süsinikust ning kullakaevandusettevõtted saavad tulu rikastatud süsiniku müümisest neile üksustele.

Teine suhteliselt lihtne meetod on põletamine. Kui laetud süsinik põletatakse, oksüdeeruvad ja põletatakse ära aktiivsöe orgaanilised komponendid, samal ajal kui kuld jääb jääki kullasulami kujul, mida tuntakse dore-kulla nime all. Dore-kuld sisaldab tavaliselt suures koguses kulda koos mõningate lisanditega. Pärast põletamist saab dore-kulda edasi rafineerida selliste protsesside abil nagu sulatamine ja puhastamine, et saada kõrge puhtusastmega kullatooteid, mis vastavad ehete, elektroonika ja investeerimistööstuse kaubanduslikuks kasutamiseks vajalikele standarditele.

Tsüaniidimisprotsessi eelised ja puudused

Eelised

1. Kõrge taastumismäär: Tsüanidiseerimisprotsessi üks olulisemaid eeliseid on selle kõrge taaskasutusmäär. Tüüpiliste oksüdeeritud kulla sisaldavate kvartsisoonte maakide puhul võib süsiniku sisse-müümis (CIP) või süsiniku sisse-müümis (CIL) protsessi kasutamisel kogu taaskasutusmäär ulatuda üle 93%. Mõnes hästi optimeeritud protsessis võib taaskasutusmäär olla isegi kõrgem. See kõrge taaskasutusmäär tähendab, et kaevandusettevõtted saavad kaevandada suure osa maagis sisalduvast kullast, maksimeerides kaevandustegevuse majanduslikku tulu. Näiteks Ameerika Ühendriikides asuvas suures kullakaevanduses on tsüanidiseerimisprotsessi kulla taaskasutusmäär pikka aega püsinud umbes 95% juures, kontrollides rangelt protsessi parameetreid, nagu jahvatuspeenus, tselluloosi kontsentratsioon ja reagendi annus, mis on palju kõrgem kui paljude teiste kulla ekstraheerimismeetodite puhul.

2. Lai rakendus: Tsüanisatsiooniprotsess sobib väga erinevate kulla sisaldavate maakide jaoks. See suudab tõhusalt käsitseda mitte ainult oksüdeerunud kullamaake, vaid ka mõningaid sulfiidi sisaldavaid kullamaake. Olenemata sellest, kas kuld on vabas olekus või kapseldatud teistesse mineraalidesse, saab tsüanisatsiooniprotsessi abil kulla sobiva eeltöötluse ja protsessi juhtimise abil sageli lahustada. Näiteks on tsüanisatsiooniprotsessi edukalt rakendatud mõnes Lõuna-Ameerika kaevanduses, kus maagid sisaldavad sulfiidi ja oksüdeerunud kulla mineraalide segu. Pärast sulfiidmineraalide nõuetekohast oksüdatsiooni eeltöötlust saab tsüanisatsiooniprotsessiga saavutada rahuldavaid kulla ekstraheerimise tulemusi, mis näitab selle tugevat kohanemisvõimet erinevat tüüpi maakidega.

3. Küps tehnoloogia: Üle sajandi pikkuse ajalooga on tsüanisatsiooniprotsess kullakaevandustööstuses muutunud väga küpseks tehnoloogiaks. Seadmed ja tööprotseduurid on hästi väljakujunenud ning kogunenud on suur hulk kogemusi ja andmeid. See küpsus tähendab, et protsessi on suhteliselt lihtne kasutada ja juhtida. Kaevandusettevõtted saavad tsüanisatsioonitehaste projekteerimisel, ehitamisel ja käitamisel tugineda olemasolevatele tehnilistele standarditele ja suunistele. Näiteks tsüanisatsiooni leostuspaakide projekteerimisel, adsorptsiooniks kasutatava aktiivsöe valikul ja reagentide doseerimise kontrollimisel on kõik standardsed protseduurid ja meetodid. Uued tsüanisatsioonitehased saavad kiiresti käivituda ja saavutada stabiilsed tootmistingimused, vähendades uue tehnoloogia kasutuselevõtuga seotud riske.

Puudused

1. Tsüaniidi toksilisus: Tsüaniidimisprotsessi kõige silmapaistvam puudus on tsüaniidi toksilisus. Tsüaniidiühendid, näiteks naatriumtsüaniid ja kaaliumtsüaniid on väga mürgised ained. Isegi väike kogus tsüaniidi võib olla äärmiselt kahjulik inimeste tervisele ja keskkonnale. Kui tsüaniidi sisaldavad lahused kaevandamise käigus lekivad, võivad need saastata pinnast, veeallikaid ja õhku. Näiteks mõnes ajaloolises kaevandusõnnetuses on tsüaniidi sisaldava reovee leke põhjustanud suure hulga veeorganismide surma lähedalasuvates jõgedes ja järvedes ning kujutanud endast ohtu ka kohalike elanike tervisele. Tsüaniidi sissehingamine, allaneelamine või kokkupuude nahaga võib inimestel põhjustada tõsiseid mürgistusnähte, sealhulgas pearinglust, iiveldust, oksendamist ja rasketel juhtudel surma. Seetõttu on tsüaniidi kasutamisel vaja rangeid ohutus- ja keskkonnakaitsemeetmeid, mis suurendab kaevandamise keerukust ja kulusid.

2. Keerukas ja kulukas järelravi: Tsüanidisatsiooniprotsessi järgsed järeltöötlustoimingud on suhteliselt keerukad ja nõuavad suuri investeeringuid. Pärast kulda sisaldava aktiivsöe küllastumist on puhta kulla saamiseks vaja selliseid protsesse nagu desorptsioon, elektrolüüs või põletamine. Desorptsiooni- ja elektrolüüsiprotsessid nõuavad spetsiaalseid seadmeid ja keemilisi reagente. Näiteks desorptsiooniprotsessis võib olla vaja kõrgtemperatuuri ja kõrgsurve seadmeid ning desorptsiooniks kasutatavate keemiliste lahuste kasutamist tuleb samuti hoolikalt kontrollida, et tagada kulla eraldamine ja reagentide ringlussevõtt. Lisaks on väljakutseks ka järeltöötlusprotsessi käigus tekkivate jäätmejääkide ja reovee töötlemine. Jäätmejäägid võivad endiselt sisaldada tsüaniidi ja muude kahjulike ainete jälgi ning reovett tuleb töödelda vastavalt rangetele keskkonnastandarditele, mis kõik aitavad kaasa kogu tsüanidisatsiooniprotsessi kõrgele maksumusele.

3. Tundlikkus maagi lisandite suhtes: Tsüaniidimisprotsess on maagi lisandite suhtes väga tundlik. Mineraalid nagu vask, hõbe, plii ja tsink võivad tsüaniidiga reageerida, kulutades suures koguses tsüaniidreagente. See mitte ainult ei suurenda reagentide maksumust, vaid vähendab ka kulla ekstraheerimise efektiivsust. Näiteks kui maagi vasesisaldus on kõrge, võib vask moodustada stabiilseid vask-tsüaniidi komplekse, konkureerides kullaga tsüaniidiioonide pärast. Selle tulemusena väheneb kulla komplekseerimiseks saadaoleva tsüaniidi kogus ja kulla leostumise kiirus võib oluliselt muutuda. Mõnel juhul võib nende lisandite eemaldamiseks või mõju vähendamiseks olla vaja täiendavaid eeltöötlusetappe, mis suurendab veelgi kaevandamisprotsessi keerukust ja kulusid.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et tsüaniidprotsess on kullakaevandustööstuses asendamatu tehnoloogia. Selle kõrge saagikuse määr, lai rakendatavus ja väljaarendatud tehnoloogia on teinud sellest ülemaailmselt domineeriva kulla kaevandamise meetodi. See on võimaldanud kulla kaevandamist mitmesugustest maakidest, aidates oluliselt kaasa ülemaailmsele kulla pakkumisele.

Tsüaniidimisprotsessil on aga ka omad väljakutsed. Tsüaniidi toksilisus kujutab endast tõsist ohtu inimeste tervisele ja keskkonnale. Tsüaniidi lekke vältimiseks ja tsüaniidi sisaldava reovee ja jäätmejääkide nõuetekohase töötlemise tagamiseks tuleb rakendada rangeid ohutus- ja keskkonnakaitsemeetmeid. Lisaks lisavad kulla tootmise raskusi ja kulusid keerulised ja kulukad järeltöötlustoimingud ning protsessi tundlikkus maagi lisandite suhtes.

Tulevikku vaadates kujundavad kullamaagi töötlemisel tsüanidiseerimisprotsessi tulevikku tõenäoliselt tehnoloogilised edusammud. Keskkonnasõbralikumate ja tõhusamate tsüanidiseerimismeetodite väljatöötamine, näiteks madala toksilisusega tsüaniidiasendajate kasutamine, on paljulubav suund. Samuti mängivad üha olulisemat rolli automatiseerimine ja intelligentsed juhtimistehnoloogiad. Need tehnoloogiad võivad parandada tootmise efektiivsust, vähendada inimvigade riske ja optimeerida ressursside kasutamist. Näiteks saavad automatiseeritud süsteemid täpselt kontrollida reagentide annuseid, tselluloosi kontsentratsioone ja muid olulisi parameetreid, tagades stabiilsema ja tõhusama tootmisprotsessi.

Lisaks võib uute tsüanisatsiooniga seotud tehnoloogiate, näiteks biotsüanisatsiooni või tsüanisatsiooni integreerimise uurimine teiste tekkivate ekstraheerimismeetoditega pakkuda uusi lahendusi olemasolevatele probleemidele. Pideva innovatsiooni ja täiustamise abil on tsüanisatsiooniprotsessil potentsiaal säilitada oma positsioon kullamaagi töötlemise juhtiva tehnoloogiana, muutudes samal ajal säästvamaks ja keskkonnasõbralikumaks. Kuna kulla nõudlus on erinevates tööstusharudes endiselt suur, on tsüanisatsiooniprotsessi arendamine ja optimeerimine kullakaevandustööstuse pikaajalise arengu jaoks ülioluline.