Tsüaniidkulla ekstraheerimine: keskendumine perkolatsiooni tsüaniidprotsessile

Sissejuhatus

Kullal on inimkonna ajaloos alati olnud märkimisväärne väärtus, mitte ainult ehete, vaid ka mitmesuguste tööstusharude, näiteks elektroonika, hambaravi ja lennunduse tõttu. Kulla eraldamine maakidest on keeruline protsess, kusjuures tsüanisatsioon on üks enimkasutatavaid meetodeid. Tsüanisatsiooniga kulla ekstraheerimine hõlmab tsüaniidilahuste kasutamist kulla lahustamiseks maagist. See protsess toimib seetõttu, et kullal on võime moodustada tsüaniidiioonidega stabiilseid komplekse. See artikkel süveneb tsüanisatsiooniprotsessi, pöörates erilist tähelepanu perkolatsioonitsüanisatsioonimeetodile.

Tsüaniidiga kulla ekstraheerimise mõistmine

Tsüaniidimise põhimõte

Tsüaniidimise põhiprintsiip põhineb kulla reaktsioonil tsüaniidiga hapniku juuresolekul. Kui kuld puutub kokku tsüaniidilahusega ja hapnik on saadaval, toimub keemiline reaktsioon. Selle reaktsiooni käigus kuld oksüdeerub ja moodustab lahustuva kompleksi. Tsüaniidiioonid mängivad selles protsessis olulist rolli, seondudes kullaioonidega, pannes need lahusesse. See lahustuvus võimaldab kulla eraldamist maagi maatriksist, mis on esimene samm kulla eraldamisel toormaagist.

Tsüaniidimise üldine protsess

Tsüaniidimisprotsess koosneb tavaliselt mitmest põhietapist:

1. Maagi ettevalmistamine : Maagi purustatakse ja jahvatatakse esmalt sobivaks osakeste suuruseks. See etapp on oluline, kuna see suurendab maagi pindala, võimaldades paremat kontakti tsüaniidilahusega. Soovitud peenuse saavutamiseks võib protsess hõlmata mitut purustamise ja jahvatamise etappi.

2. Tsüaniidi leostus : Pärast maagi ettevalmistamist leostatakse see tsüaniidilahusega. Leostusmeetodeid on erinevaid, millest kaks peamist tüüpi on segamistsüanisatsioon ja perkolatsioonitsüanisatsioon. Segamistsüanisatsiooni puhul segatakse maak tsüaniidilahusega segatud paakides. Perkolatsioonitsüanisatsioon, millele käesolevas artiklis keskendutakse, hõlmab tsüaniidilahuse imbumist läbi maagikihi.

3. Kulla sisaldava lahuse eraldamine : Kui leostusprotsess on lõppenud, tuleb kulla sisaldav lahus tahkest jäägist eraldada. Seda saab teha selliste meetoditega nagu filtreerimine või setitamine.

4. Kulla eraldamine : Pärast kulla sisaldava lahuse eraldamist kasutatakse kulla eraldamiseks mitmesuguseid meetodeid. Levinud meetodite hulka kuulub tsingi sadestamine, kus lahusele lisatakse tsinki, et kuld kompleksist välja tõrjuda, moodustades tahkeid kullaosakesi. Teine meetod on aktiivsöe adsorptsioon , kus aktiivsütt kasutatakse kulla kompleksi adsorbeerimiseks lahusest, mida seejärel töödeldakse edasi puhta kulla saamiseks.

Perkolatsiooni tsüaniidimise protsess

Kuidas perkolatsiooni tsüanidatsioon toimib

Perkolatsioonitsüanisatsioon on protsess, mille käigus lahjendatud tsüaniidilahusel lastakse imbuda läbi purustatud või aglomeeritud maagi kihi. Maak asetatakse tavaliselt suurde anumasse, näiteks leostusvanni või hunnikusse. Tsüaniidilahus jaotub ühtlaselt maagikihi pinnale ja seejärel niriseb see gravitatsiooni mõjul aeglaselt läbi maagi alla. Kui lahus läbib maaki, reageerib tsüaniid maagis oleva kullaga, moodustades lahustuva kulla-tsüaniidi kompleksi. See kompleks kogutakse seejärel anuma põhja.

Perkolatsiooni tsüaniidimise põhikomponendid ja etapid

1. Maagi ettevalmistamine perkolatsiooni tsüaniseerimiseks :

• Purustamine ja sõelumine : Maagi purustatakse esmalt suhteliselt jämedateks osakesteks, tavaliselt mõnest sentimeetrist kuni mõne millimeetrini. See tagab, et maagikihis oleks piisavalt tühimikke, millest tsüaniidilahus saaks läbi imbuda. Pärast purustamist võib maagi sõeluda, et eemaldada kõik liiga suured osakesed.

• Aglomeratsioon (valikuline) : Mõnel juhul, eriti suure savisisaldusega või peeneteraliste materjalide maakide puhul, võib aglomeratsioon olla vajalik. Aglomeratsioon hõlmab sideaine, näiteks tsemendi või lubja, lisamist maagile ja selle segamist veega. See aitab moodustada suuremaid ja stabiilsemaid osakesi, parandades maagikihi läbilaskvust ja takistades pooride ummistumist perkolatsiooniprotsessi ajal.

2. Leostuseadistus :

• Leostusvaadid või kuhjade leostus :

• Leostustünnid : Väiksemahuliste toimingute või kõrgema kvaliteediga maakide puhul kasutatakse tavaliselt leostustünne. Need on suured vooderdatud mahutid, kuhu maak paigutatakse. Tünnidel on valepõhi, mis võimaldab tsüaniidilahusel koguneda maagikihi alla ilma tahkeid osakesi kandmata. Tsüaniidilahus sisestatakse tsüaniidilahuse ülaosasse kas pihustussüsteemi kaudu või lihtsalt maagi peale valades.

• Kuhjaleostus : Kuhjaleostus sobib paremini suuremahuliste toimingute ja madala kvaliteediga maakide puhul. Kuhjaleostuse puhul kuhjatakse maak maapinnale mitteläbilaskvale kihile. Kuhja võib olla üsna suur, mõnikord katades mitu hektarit. Tsüaniidilahust jaotatakse kuhjale sprinklersüsteemide või tilkniisutussüsteemide abil.

• Tsüaniidilahuse valmistamine : Perkolatsioonilise tsüaniidi puhul kasutatav tsüaniidilahus on tavaliselt naatriumtsüaniidi või kaaliumtsüaniidi lahjendatud lahus, mille kontsentratsioon on tavaliselt vahemikus 0.01–0.1 massiprotsenti. Lahus võib sisaldada ka muid lisandeid, näiteks lupja, lahuse pH reguleerimiseks. Õige pH säilitamine on ülioluline, kuna see mõjutab tsüaniidi stabiilsust ja kulla lahustumiskiirust. Tsüaniidi optimaalne pH on tavaliselt umbes 10–11.

3. Perkolatsioon ja leostumine :

• Lahuse jaotamine : Tsüaniidilahus jaotatakse ühtlaselt maagikihi pinnale. Leostusvannide puhul saab seda saavutada perforeeritud toru või pihustusotsikusüsteemi abil. Kuhjaleostusel tagavad sprinklerid või tilkniisutussüsteemid lahuse jõudmise kuhja kõikidesse osadesse.

• Leostumisaeg : Perkolatsioonilise tsüaniidimise leostumisaeg võib oluliselt varieeruda sõltuvalt sellistest teguritest nagu maagi tüüp, osakeste suurus ja tsüaniidilahuse kontsentratsioon. Üldiselt võib see ulatuda mitmest päevast kuni mitme nädalani. Selle aja jooksul imbub tsüaniidilahus pidevalt läbi maagi, reageerides kullaga ja lahustades seda.

• Jälgimine ja kontroll : Kogu leostumisprotsessi vältel on oluline jälgida mitmesuguseid parameetreid. See hõlmab lahuse pH, tsüaniidi kontsentratsiooni lahuses ja lahuses lahustunud kulla koguse regulaarset kontrollimist. Lahusest võetakse regulaarsete ajavahemike järel proove, mida analüüsitakse laboris. Vajadusel võib pH-d või tsüaniidi kontsentratsiooni kohandada leostumisprotsessi optimeerimiseks.

4. Rasedate lahuse kogumine ja töötlemine :

• Kogumine : Kulda sisaldav lahus, tuntud ka kui tiine lahus, kogutakse leostusvanni põhja või kuhjaleostuse korral drenaažisüsteemist. Leostusvannides imetakse tiine lahus ära valepõhja põhjas oleva klapi kaudu. Kuhjaleostusel kogutakse lahus kuhja põhjas asuvatesse süvenditesse või tiikidesse.

• Töötlemine : Pärast kogumist töödeldakse kulla eraldamiseks rasklahust. Nagu varem mainitud, hõlmavad levinud meetodid tsingi sadestamist ja aktiivsöega adsorptsiooni. Tsingi sadestamisel lisatakse rasklahusele tsingitolmu või tsingilaastusid. Tsink reageerib kulla-tsüaniidi kompleksiga, tõrjudes kulla välja ja moodustades tahkeid kullaosakesi, mida saab seejärel filtreerida ja edasi töödelda. Aktiveeritud süsinikuga adsorptsioonil lastakse rasklahus läbi aktiivsöega täidetud kolonni. Kulla-tsüaniidi kompleks adsorbeerub süsiniku pinnale ning seejärel eemaldatakse süsinik kolonnist ja töödeldakse kulla eraldamiseks.

Perkolatsiooni tsüanideerimise eelised ja puudused

Eelised

1. Sobivus madala kvaliteediga maakide töötlemiseks : perkolatsioonitsüanisatsioon, eriti kuhjamisel leostamine, on madala kvaliteediga kullamaakide töötlemisel väga tõhus. Kuna protsess on suhteliselt lihtne ega vaja ulatuslikku jahvatamist ega kalleid peeneteralise maagi töötlemise seadmeid, võib see olla majanduslikult tasuv maakide puhul, mille töötlemine keerukamate meetodite abil ei oleks kasumlik.

2. Madalad kapitali- ja tegevuskulud : Võrreldes mõnede teiste kulla ekstraheerimismeetoditega, näiteks segamistsüanisatsiooniga, mis nõuab suuri ja kalleid segamispaake ning suurt energiatarbimist segamiseks, on perkolatsioonitsüanisatsioonil madalamad kapitalikulud. Vajalikud seadmed, näiteks leostusvannid või lihtsad kuhjamismaterjalid, on suhteliselt odavad. Lisaks on ka tegevuskulud madalamad, kuna see tarbib vähem energiat ja nõuab igapäevaseks tööks vähem tööjõudu.

3. Keskkonnakasu (suhteliselt) : Keskkonnamõju seisukohast võib perkolatsioonilisel tsüanisatsioonil olla mõningaid eeliseid. Näiteks kuhjamise leostamisel ei jahvatata maaki ulatuslikult, mis vähendab peene tolmu teket. Samuti aitab vooderdatud leostusvannide või kuhjamise vooderdiste kasutamine vältida tsüaniidi sisaldavate lahuste lekkimist keskkonda. Siiski tuleb märkida, et tsüaniid on siiski väga mürgine aine ja nõuetekohane keskkonnajuhtimine on endiselt ülioluline.

4. Lihtne protsess : Perkolatsiooni tsüanisatsiooni protsess on suhteliselt lihtne ning kergesti mõistetav ja teostatav. See muudab selle kättesaadavaks väikesemahulistele kaevandusettevõtetele, millel on piiratud tehniline oskusteave.

Puudused

1. Aeglane leostumiskiirus : Perkolatsioonilise tsüanidatsiooni üks peamisi puudusi on suhteliselt aeglane leostumiskiirus. Võrreldes segamis-tsüanidatsiooniga, kus maaki segatakse pidevalt tsüanidilahusega, tugineb perkolatsiooniprotsess lahuse aeglasele liikumisele läbi maagikihi. See võib põhjustada pikemaid leostumisaegu, mis ei pruugi sobida toimingute jaoks, mis nõuavad suurt läbilaskevõimet või kiiret pöördeaega.

2. Madal kulla saagis mõnel juhul : kulla saagise määr perkolatsiooni tsüanisatsioonil võib olla madalam kui teiste meetodite puhul, eriti keeruka mineraloogiaga maakide puhul. Kui kuld on peenelt hajutatud või lukustatud teistesse mineraalidesse, ei pruugi tsüaniidilahus pääseda tõhusalt ligi kõigile kullaosakestele, mis viib madalama saagise määrani.

3. Tsüaniidi toksilisus : Tsüaniid on väga mürgine aine ja selle kasutamine perkolatsiooni tsüanisatsioonis kujutab endast märkimisväärset keskkonna- ja ohutusriski. Tsüaniidi sisaldavate lahuste lekked või ebaõige käitlemine võivad avaldada tõsiseid tagajärgi keskkonnale ja inimeste tervisele. Nende riskide minimeerimiseks tuleb järgida rangeid ohutusmeetmeid ja keskkonnaeeskirju.

4. Maagi omaduste tundlikkus : perkolatsioonilise tsüanidatsiooni edukus sõltub suuresti maagi omadustest. Näiteks suure savisisaldusega maagid võivad põhjustada probleeme maagikihi läbilaskvusega, mis viib halva lahuse voolavuse ja ebaefektiivse leostumiseni. Lisaks võivad maagid, mis sisaldavad teatud mineraale, mis võivad tsüaniidiga reageerida, näiteks vaske sisaldavad mineraalid, tarbida tsüaniidi ja vähendada leostumisprotsessi efektiivsust.

Võrdlus teiste kulla ekstraheerimise meetoditega

Võrdlus agitatsiooni tsüaniidimisega

1. Leostumise efektiivsus : Segamis-tsüanisatsioonil on üldiselt suurem leostumise efektiivsus võrreldes perkolatsiooni-tsüanisatsiooniga. Segamis-tsüanisatsioonil tagab maagi ja tsüaniidilahuse pidev segamine parema kontakti nende kahe vahel, mille tulemuseks on kulla kiirem lahustumine. See võib viia lühema leostumisaja ja kõrgema kulla saagise määrani, eriti kõrge kullasisaldusega või keeruka mineraloogiaga maakide puhul.

2. Seadmed ja kulud : Segamis-tsüanisatsioon nõuab keerukamaid ja kallimaid seadmeid, sealhulgas suuri segamispaake, võimsaid segamismootoreid ja keerukaid läga pumpamissüsteeme. See toob kaasa suuremad kapitalikulud. Seevastu perkolatsiooni-tsüanisatsioon nõuab lihtsamaid seadmeid, näiteks leostusvanne või põhilisi kuhjamismaterjale, mis muudab selle kapitaliinvesteeringute seisukohast kulutõhusamaks. Segamis-tsüanisatsiooni tegevuskulud ei pruugi aga tingimata olla suuremad, kuna lühem leostusaeg võib kompenseerida segamise suuremat energiatarbimist.

3. Sobivus maagitüüpidele : Segamis-tsüanisatsioon sobib paremini maakide jaoks, mis vajavad peenjahvatamist ja intensiivset töötlemist, näiteks sulfiidirikkad kullamaagid. Perkolatsiooni-tsüanisatsioon seevastu sobib paremini madala kvaliteediga oksüdeeritud maakide jaoks, mida saab töödelda jämedamas olekus.

Võrdlus tsüaniidvabade kulla ekstraheerimismeetoditega

1. Keskkonnamõju : Tsüaniidivabad kulla ekstraheerimismeetodid, näiteks tiouurea leostus või bioleostus, peetakse sageli keskkonnasõbralikumaks, kuna need ei kasuta väga mürgist tsüaniidi. Siiski on ka nendel meetoditel omad keskkonnaalased väljakutsed. Näiteks võib tiouurea olla keskkonnale kahjulik, kui seda ei käidelda nõuetekohaselt, ja bioleostus võib nõuda spetsiifilisi keskkonnatingimusi ja pikemat töötlemisaega. Perkolatsiooni tsüaniidimist saab hoolimata tsüaniidi kasutamisest keskkonnasõbralikult hallata tsüaniidi sisaldavate lahuste nõuetekohase eraldamise ja töötlemise abil.

2. Kulud ja efektiivsus : Tsüaniidivabad meetodid võivad olla kallimad reagentide või energiatarbimise osas. Näiteks on tiouurea kallim kui tsüaniid ja bioleostumine võib nõuda spetsiaalseid mikroobikultuure ja kontrollitud keskkonnatingimusi, mis võivad kulusid suurendada. Tõhususe osas on tsüaniidil, sealhulgas perkolatsioonilisel tsüaniidil, üldiselt kõrgem kulla saagikuse määr võrreldes mõnede tsüaniidivabade meetoditega, eriti traditsiooniliste kullamaakide puhul.

Järeldus

Perkolatsioonitsüanisatsioon on kulla kaevandamise tööstuses oluline meetod, eriti madala kvaliteediga ja oksüdeeritud kullamaakide töötlemisel. Selle lihtsus, suhteliselt madal hind ja sobivus teatud tüüpi maakide jaoks muudavad selle väärtuslikuks protsessiks. Siiski on sellel ka puudusi, nagu aeglane leostumiskiirus, potentsiaalne madalam kulla saagis ning tsüaniidi kasutamisega seotud keskkonna- ja ohutusriskid. Kaevandustööstuse pideva arenguga tehakse jõupingutusi perkolatsioonitsüanisatsiooniprotsessi täiustamiseks, näiteks maagi parema iseloomustamise, protsessiparameetrite optimeerimise ja tsüaniidi haldamise tõhusamate ja keskkonnasõbralikemate viiside väljatöötamise kaudu. Lisaks käivad uuringud alternatiivsete kulla kaevandamise meetodite kohta, mis aitavad ületada tsüanisatsiooni piirangud. Vaatamata neile väljakutsetele mängib perkolatsioonitsüanisatsioon tõenäoliselt ka lähitulevikus olulist rolli kulla tootmisel, eriti piirkondades, kus on rikkalikud madala kvaliteediga kullavarud.