Kulla otsene elektrooniline võitmine tsüaniidilahusest

Sissejuhatus

Tsüanidatsioon on pikka aega olnud peamine meetod kulla eraldamiseks maakidest. Pärast tsüaniidi leostumisprotsessi on kuld tsüaniidilahuses , mida tuntakse raseda leostuslahusena. Traditsiooniliselt on kulla eraldamiseks sellest lahusest kasutatud selliseid meetodeid nagu süsiniku adsorptsioon (näiteks süsinik kolonnis - CIC protsess) ja tsinktsementeerimine (Merrill Crowe protsess). Siiski on otsene elektrolüüsimine tsüaniidilahustest osutunud paljulubavaks alternatiiviks, pakkudes mitmeid eeliseid tõhususe, kulude ja keskkonnamõju osas.

Otsese elektrovõitmise põhimõte

Otsene elektrokeemiline ekstraheerimine on elektrokeemiline protsess. Tsüaniidilahustest kulla ekstraheerimise kontekstis , kui elektrivool juhitakse läbi tsüaniidilahuse, mis sisaldab kulda aurotsüaniidkomplekside ( Au(CN)_2^- ) kujul , toimuvad elektroodidel järgmised reaktsioonid:

• Katoodil : Au(CN)_2^- + e^- \rightarrow Au + 2CN^-

Aurotsüaniidikompleksi kullaioonid omandavad elektroni ja sadestuvad metallikullana katoodi pinnale.

• Anoodil : Sõltuvalt tingimustest võib toimuda vee või teiste lahuses olevate osakeste oksüdeerumine. Näiteks 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-

Otsese elektrovõitmise eelised

1. Lihtsus : Võrreldes mitmeastmeliste protsessidega, nagu süsiniku adsorptsioon, millele järgneb elueerimine ja elektrolüüsimine (CIC puhul), vähendab otsene elektrolüüsimine ühikuoperatsioonide arvu. See lihtsustab üldist protsessivoogu, muutes selle käitamise ja hooldamise lihtsamaks.

2. Kulutõhusus : Väiksemate protsessietappide tõttu on potentsiaal madalamateks kapitali- ja tegevuskuludeks. Pole vaja investeerida suuremahulistesse süsiniku regenereerimise rajatistesse (nagu CIC-s) ega osta suurtes kogustes tsinkpulbrit (nagu Merrill Crowe protsessis).

3. Kõrge puhtusastmega toode : Kulla otsene elektrodepositsioon võib põhjustada katoodile kõrge puhtusastmega kulla kihi. See võib vähendada vajadust ulatuslike rafineerimisprotsesside järele, säästes veelgi kulusid.

4. Keskkonnaeelis : Tsingi kasutamise lõpetamisega Merrill Crowe protsessis tekib vähem tsinki sisaldavaid jäätmeid. Lisaks võib protsessi lihtsustamine vähendada kemikaalide üldist kasutamist ja jäätmeteket.

Protsessi kaalutlused

1. Lahuse kontsentratsioon : Kulla kontsentratsioon tsüaniidilahuses on oluline tegur. Kuigi otsest elektrolüüsi saab rakendada laias kulla kontsentratsioonide vahemikus olevate lahuste puhul, põhjustavad kõrgemad kontsentratsioonid üldiselt kiirema sadestumiskiiruse. Väga kõrge kulla kontsentratsioon võib aga ühtlase sadestumise tagamiseks vajada spetsiaalseid elektroodide konstruktsioone.

2. Elektroodimaterjalid : Elektroodimaterjalide valik on oluline. Katoodimaterjalina kasutatakse sageli roostevabast terasest villa selle suure eripinna tõttu, mis võimaldab tõhusat kulla sadestamist. Anoodi puhul on eelistatud materjalid, mis on tsüaniidilahuses korrosioonikindlad, näiteks dimensioonikindlad anoodid (DSA).

3. pH ja temperatuur : Tsüaniidilahuse pH-d tuleb hoolikalt kontrollida. Tsüaniidi lagunemise vältimiseks hoitakse tavaliselt kergelt aluselist pH-d. Lahuse temperatuur võib mõjutada ka elektrolüüsi kiirust, kusjuures kõrgemad temperatuurid suurendavad üldiselt reaktsioonikiirust, kuid võivad suurendada ka tsüaniidi lagunemise ohtu.

Protsessi kulg

1. Lahuse ettevalmistamine : Kuhjaleostusest või muudest tsüaniseerimisprotsessidest pärinev rase tsüaniidi leostuslahus läbib esmalt eeltöötluse. See võib hõlmata filtreerimist hõljuvate tahkete ainete eemaldamiseks, kuna need võivad häirida elektrolüüsi protsessi ja põhjustada elektroodide vahel lühiseid.

2. Elektrolüüsiv rakk : Eeltöödeldud lahus suunatakse seejärel elektrolüüsivasse rakku. Rakk on varustatud anoodi ja katoodiga. Elektrivoolu rakendamisel hakkab kuld katoodile sadestuma.

3. Kulla eraldamine : Kui katoodile on ladestunud piisav kogus kulda, eemaldatakse katood elemendist. Kulda saab katoodilt eemaldada kas mehaaniliselt või keemiliselt, olenevalt katoodi materjalist. Eraldatud kulda rafineeritakse seejärel edasi, et saada kõrge puhtusastmega kulda.

Väljakutsed ja tulevikuväljavaated

1. Tsüaniidi käitlemine : Kuigi otsene elektrolüütiline ekstraheerimine pakub eeliseid, tekitab tsüaniidi kasutamine kulla ekstraheerimise protsessis siiski keskkonna- ja ohutusriske. Edasised uuringud võivad keskenduda otsese elektrolüütilise ekstraheerimise integreerimisele alternatiivsete, vähem toksiliste leostusmeetoditega.

2. Energiatarve : Elektrolüüsiprotsess nõuab märkimisväärsel hulgal elektrienergiat. Energiatõhusamate elektroodimaterjalide ja elementide disainide väljatöötamine on aktiivse uurimistöö valdkond.

3. Skaleeritavus : Nagu iga uue tehnoloogia puhul, tuleb ka otsese elektrolüüsi abil ekstraheerimise laiendamist laborimastaabist tööstuslikuks tegevuseks hoolikalt optimeerida, et tagada järjepidev jõudlus ja kulutõhusus.

Kulla otsene elektrolüüsi teel eraldamine tsüaniidilahustest kujutab endast olulist tehnoloogilist edasiminekut kullakaevandustööstuses. Edasiste uuringute ja arendustegevuse abil olemasolevate probleemide lahendamiseks on sellel potentsiaali saada lähitulevikus domineerivaks meetodiks kulla eraldamisel .