Pliisoolade aktiveeriv ja passiveeriv mõju kulla tsüaniidimisprotsessile

Sissejuhatus

Kulla tsüaniseerimine on kaevandustööstuses laialdaselt kasutatav protsess kulla eraldamiseks maakidest. Teatud kemikaalide lisamine võib selle protsessi efektiivsust oluliselt mõjutada. Nende lisandite hulgas on Plii soolad on näidanud keerulisi mõjusid, nii aktiveerimist kui ka deaktiveerimist, Kulla tsüaniseerimine reaktsioon. Nende mõjude mõistmine on optimeerimiseks ülioluline Kulla ekstraheerimine protsesse, vähendades kulusid ja minimeerides keskkonnamõjusid.

Kulla tsüaniseerimisprotsessi põhitõed

Kulla tsüaniseerimine, tuntud ka kui MacArthur-Forresti protsess, hõlmab kulla reaktsiooni tsüaniid ioonid hapniku juuresolekul. See keemiline reaktsioon võimaldab kullal maagi maatriksist lahusesse lahustuda, mis võimaldab selle hilisemat eraldamist. Kuid maagis sisalduvate erinevate lisandite olemasolu ja reaktsioonitingimused võivad mõjutada kulla lahustumise kiirust ja täielikku ulatust.

Pliisoolade aktiveeriv toime

Aktiveerimise mehhanism

Katalüütiline roll elektrokeemilistes reaktsioonides

Pliisoolad võivad toimida katalüsaatoritena kulla tsüanisatsiooniprotsessis. Madala ülepinge piirkonnas (–0.35 V vs Ag/AgCl) on pliisoola lisamine kiirendanud kulla leostumisprotsessi tsüaniidilahustes. Tsüklilise voltammeetria (CV) katsed näitavad, et plii osaleb kulla pinnal toimuvates elektrokeemilistes reaktsioonides. Tsüanisatsiooni tingimustes moodustab kuld pliiga sulameid. Need sulamid loovad kulla pinnale pisikesi elektrokeemilisi rakke, kus oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonid toimuvad samaaegselt. Kulla ja sulami piiril toimuv oksüdatsioonireaktsioon soodustab kulla lagunemist, samas kui redutseerimisreaktsioon hõlmab lahuses olevat hapnikku või muid oksüdeerivaid aineid. See elektrokeemiline toime kiirendab oluliselt kulla lahustumise üldist kiirust.

Lisandite reaktsioonide pärssimine

Vase ja muude lisanditega maakides mängivad pliisoolad kasulikku rolli. Maagis olevad vase mineraalid võivad tarbida tsüaniidi ja hapnikku, konkureerides kulla ja tsüaniidi reaktsiooniga. Pliisoolad reageerivad vaseioonide või vaske sisaldavate mineraalidega, moodustades lahustumatuid ühendeid, mis takistavad vase mineraalide lahustumist. See vähendab vase poolt tarbitava tsüaniidi hulka, jättes kulla ja tsüaniidi reaktsiooni jaoks rohkem tsüaniidi kättesaadavaks ja suurendades seega kulla leostumise kiirust. Suure vasesisaldusega kullamaakides on täheldatud, et pliisoolade lisamine vähendab tsüaniidilahuses lahustunud vase hulka, säilitades kulla lahustumiseks soodsa suhte.

Aktiveerimise eksperimentaalsed tõendid

Nii laboratoorsed kui ka tööstuslikud uuringud on kinnitanud Aktiveerimisefektpliisoolade sisaldus. Ühes uuringus, milles kasutati kulla sisaldavat maaki, mis sisaldas 0.25% galeniti, parandas pliisoola lisamine oluliselt kulla leostumise kiirust. Ka tööstustavad toetavad neid tulemusi. Mõnes kullakaevanduses vähendas teatud tüüpi maakide töötlemisel õige koguse pliisoolade lisamine pliisoolade tarbimist. Naatriumtsüaniid üle 12 kg/t-lt kuni 5 kg/t-ni ja suurendas kulla taaskasutusmäära üle 98%.

Pliisoolade deaktiveerimisefektid

Deaktiveerimise tingimused

Silikaatide ja teatud pliid sisaldavate mineraalide olemasolu

Teatud tingimustel, eriti silikaatide ja spetsiifiliste pliid sisaldavate mineraalide juuresolekul, võib plii lisamine kulla oksüdeerumist aeglustada. Potentsiaalil –0.35 V (võrreldes Ag/AgCl-ga) kulla lahustumiskiirus väheneb. Täpne põhjus on keeruline, kuid see võib hõlmata pinnakilede moodustumist või pliiühendite interaktsiooni kulla pinnaga, mis takistab tsüaniidiioonide ja hapniku jõudmist kullani. Näiteks reageerivad mõned pliid sisaldavad mineraalid tsüaniidilahusega, moodustades ühendeid, mis katavad kulla pinda, takistades tsüanidatsioonireaktsiooni normaalset kulgu.

Kõrge väävlisisaldusega maagid

Kõrge väävlisisaldusega maakide puhul ei pruugi plii lisamine olla kasulik ja võib isegi viia deaktiveerimiseni. Kui maagi väävlisisaldus on kõrge, oksüdeeruvad sulfiidmineraalid tsüanisatsiooniprotsessi käigus elementaarseks väävliks. See elementaarne väävel moodustab kulla pinnale kihi, mis takistab sellel reageerimast tsüaniidi-hapniku lahusega. Plii võib soodustada sulfiidmineraalide oksüdeerumist väävliks, pärssides veelgi kulla tsüanisatsioonireaktsiooni ja põhjustades kulla lahustumiskiiruse olulist langust.

Deaktiveerimise analüütilised tõendid

Röntgenfotoelektronspektroskoopia (XPS) analüüs annab tõendeid deaktiveerimisefektide kohta. Kõrge väävlisisaldusega maagi tsüaniseerimisprotsessidest saadud proovides, kus lisati pliid, näitavad XPS-spektrid väävlit sisaldavate ainete olemasolu kulla pinnal, mis viitab passiiveeriva väävlikihi moodustumisele. Elektrokeemilised testid kinnitavad ka, et kulla oksüdatsiooni kiirus väheneb silikaat- ja pliid sisaldavate mineraalide juuresolekul.

Aktiveerimise ja deaktiveerimise tasakaalu mõjutavad tegurid

Pliisoolade kontsentratsioon

Tsüanidatsioonisüsteemi lisatavate pliisoolade kogus on ülioluline. Madalates kontsentratsioonides on pliisooladel tavaliselt aktiveeriv toime, soodustades kulla lahustumist. Kuid kui kontsentratsioon on liiga kõrge, võib see viia liigsete reaktsioonisaaduste moodustumiseni, mis põhjustavad deaktiveerimise. Näiteks võib pliiioonide liiga kõrge kontsentratsioon põhjustada plii-tsüaniidi komplekside sadestumist, mis katavad kulla pinda ja peatavad tsüanidatsioonireaktsiooni.

Maagi koostis

Maagi koostis, sealhulgas sulfiidmineraalide, silikaatide ja muude lisandite tüübid ja kogused, määrab, kas pliisoolad toimivad aktivaatorite või deaktivaatoritena. Maagid, milles on palju teatud sulfiidmineraale, näiteks püriiti kõrge väävlisisaldusega maakides, deaktiveeruvad plii lisamisel tõenäolisemalt. Seevastu maagid, milles on märkimisväärne kogus vase mineraale, võivad pliisoolade aktiveerivast toimest kasu saada.

Reaktsioonitingimused

Reaktsioonitingimused, nagu temperatuur, pH ning hapniku ja tsüaniidi kontsentratsioon lahuses, mõjutavad samuti pliisoolade aktiveerimise ja deaktiveerimise efekte. Kõrgem temperatuur võib kiirendada nii pliiga seotud kasulikke kui ka kahjulikke reaktsioone. Lahuse pH mõjutab plii ja teiste metalliioonide olemasolu, mõjutades nende interaktsioone kulla ja teiste mineraalidega. Kulla ja tsüaniidimise reaktsiooni normaalseks kulgemiseks on vajalik piisav hapniku kontsentratsioon ning pliisoolad võivad hapnikuga suhelda erineval viisil, olenevalt tingimustest, kas reaktsiooni võimendades või pärssides.

Järeldus

Pliisooladel on kulla tsüanisatsiooniprotsessis nii aktiveeriv kui ka deaktiveeriv toime. Aktiveeriva toime, näiteks elektrokeemiliste reaktsioonide katalüüsimine ja lisandite interferentsi vähendamine, võib kulla ekstraheerimise efektiivsust oluliselt parandada. Teatud tingimustes, näiteks silikaatide, spetsiifiliste pliid sisaldavate mineraalide või kõrge väävlisisaldusega maakide juuresolekul, võivad pliisoolad aga põhjustada deaktiveerimist, aeglustades kulla oksüdeerumist või moodustades kulla pinnale blokeerivaid kihte. Nende mõjude mõjutavate tegurite, sealhulgas pliisoola kontsentratsiooni, maagi koostise ja reaktsioonitingimuste mõistmine on oluline pliisoolade edukaks kasutamiseks kulla tsüanisatsioonis. Nende tegurite hoolika kontrollimise abil saab kaevandustööstus optimeerida kulla ekstraheerimist, vähendada reagentide tarbimist, suurendada kasumlikkust ja minimeerida keskkonnamõju. Edasised uuringud võiksid keskenduda täpsemate mudelite loomisele, et ennustada pliisoola käitumist erinevates maagi töötlemise olukordades, ja uute viiside leidmisele deaktiveerimisefektide neutraliseerimiseks.