فرآیند شستشوی سیانید در معدن طلا: فرآیند کامل از انحلال تا بازیابی

معرفی

استخراج طلا از سنگ معدن آن موضوع مورد توجه زیادی برای قرن ها بوده است. در میان روش های مختلف موجود، شستشوی سیانید به عنوان یکی از پرکاربردترین تکنیک ها در تبلیغات ظاهر شده است استخراج طلا صنعت این فرآیند امکان انحلال کارآمد طلا را از مواد میزبان آن فراهم می‌کند و بازیابی فلز گرانبها را به شکل غلیظ‌تری ممکن می‌سازد. این مقاله به فرآیند کامل شستشوی سیانید در معدن طلا، از انحلال اولیه طلا در محلول‌های سیانید تا بازیافت نهایی فلز می‌پردازد.

انحلال طلا در محلول های سیانید

واکنش های شیمیایی درگیر

انحلال طلا در محلول های سیانید بر اساس یک سری واکنش های شیمیایی پیچیده است. واکنش کلی را می توان با معادله زیر نشان داد:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)XNUMX] + XNUMXNaOH

در این واکنش طلا (Au) با آن واکنش نشان می دهد سیانید سدیم (NaCN) در حضور اکسیژن (O2) و آب (H2O) برای تشکیل دی سیانو اورات سدیم (Na[Au(CN)2]) و هیدروکسید سدیم (NaOH). نقش اکسیژن در این واکنش بسیار مهم است زیرا به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند و انحلال طلا را تسهیل می کند.

شرایط انحلال بهینه

برای انحلال موثر طلا، چندین شرایط باید به دقت کنترل شوند. غلظت سیانید در محلول یک عامل حیاتی است. به طور معمول، غلظت 0.05 - 0.1٪ NaCN در فرآیند لیچینگ استفاده می شود. غلظت بالاتر ممکن است منجر به افزایش مصرف سیانید بدون افزایش متناسب در انحلال طلا شود، در حالی که غلظت کمتر ممکن است منجر به شستشوی آهسته و ناقص شود.

pH محلول نیز نقش بسزایی دارد. فرآیند لیچینگ در یک محیط کمی قلیایی، با محدوده pH 9.5 تا 11 مؤثر است. در این pH، یون‌های سیانید به شکل جدا نشده خود (HCN) وجود دارند که نسبت به طلا واکنش‌پذیرتر است. تنظیم pH معمولاً با افزودن آهک (CaO) به محلول لیچینگ حاصل می شود.

دما یکی دیگر از پارامترهای مهم است. اگرچه واکنش می تواند در دمای محیط رخ دهد، دمای کمی افزایش یافته در حدود 25 تا 35 درجه سانتی گراد می تواند سرعت انحلال طلا را افزایش دهد. با این حال، افزایش بیش از حد دما می تواند منجر به تجزیه سیانید و کاهش اثربخشی آن شود.

پیش تصفیه سنگ معدن

خرد کردن و آسیاب کردن

قبل از شروع فرآیند لیچینگ سیانید، سنگهای دارای طلا باید از قبل تصفیه شوند. اولین مرحله در این پیش درمان معمولاً انجام می شود خرد کن و پر زحمت. سنگ معدن ها برای کاهش اندازه آنها خرد می شوند و سپس به ذرات ریز آسیاب می شوند. این مساحت سطح سنگ معدن را افزایش می دهد و امکان تماس موثرتر بین ذرات طلا و محلول سیانید را در طول فرآیند لیچینگ فراهم می کند.

درجه سنگ زنی به دقت کنترل می شود. سنگ زنی بیش از حد می تواند منجر به تشکیل لجن های ریز شود که می تواند در مراحل بعدی جداسازی جامد از مایع مشکلاتی ایجاد کند. از سوی دیگر، کم آسیاب کردن ممکن است منجر به قرار گرفتن در معرض ناکافی ذرات طلا شود و منجر به شستشوی ناقص شود.

برشته کردن و اکسیداسیون زیستی

در برخی موارد، سنگ معدن طلا ممکن است حاوی مواد معدنی نسوز باشد که از انحلال مستقیم طلا توسط سیانید جلوگیری می کند. برای چنین سنگ‌هایی، ممکن است به روش‌های پیش تصفیه اضافی مانند بو دادن یا اکسیداسیون زیستی نیاز باشد.

بو دادن شامل حرارت دادن سنگ معدن در مجاورت هوا برای اکسید شدن کانی های نسوز مانند سولفیدها است. این فرآیند اکسیداسیون مواد معدنی را تجزیه می کند و ذرات طلا را آزاد می کند و آنها را برای محلول سیانید قابل دسترس تر می کند.

از طرف دیگر، اکسیداسیون زیستی از میکروارگانیسم‌ها برای اکسید کردن کانی‌های نسوز استفاده می‌کند. این یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای برشته کردن است زیرا در دماهای پایین تر عمل می کند و انتشارات مضر کمتری تولید می کند. میکروارگانیسم‌ها، معمولاً باکتری‌ها یا قارچ‌ها، بر اساس توانایی آن‌ها در اکسید کردن کانی‌های نسوز خاص موجود در سنگ معدن انتخاب می‌شوند.

فرآیند لیچینگ

آبشویی تانک هم زده

لیچینگ مخزن همزده یکی از رایج ترین روش هایی است که برای شستشوی سیانید استفاده می شود. در این فرآیند، سنگ معدن پیش تصفیه شده با محلول سیانید در مخازن بزرگ هم زده مخلوط می شود. مخازن مجهز به همزن‌هایی هستند که از اختلاط کامل سنگ معدن و محلول اطمینان می‌دهند و باعث افزایش تماس بین ذرات طلا و یون‌های سیانید می‌شوند.

زمان شستشو بسته به ماهیت سنگ معدن و شرایط عملیاتی می تواند متفاوت باشد. به طور کلی، فرآیند لیچینگ می تواند از چند ساعت تا چند روز طول بکشد. در این مدت، نمونه‌هایی از شیرابه به صورت دوره‌ای برداشته شده و برای نظارت بر پیشرفت انحلال طلا مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.

آبشویی هیپ

شسته شدن پشته یکی دیگر از روش های پرکاربرد، به ویژه برای کانسنگ های طلای با عیار پایین است. در این فرآیند، سنگ معدن خرد شده به صورت انبوه بر روی یک لاینر غیرقابل نفوذ چیده می شود. سپس محلول سیانید بر روی بالای کپه اسپری می شود و اجازه می دهد تا در سنگ معدن نفوذ کند. همانطور که محلول از داخل کپه عبور می کند، ذرات طلا را حل می کند و محلول آبستن به دست آمده در انتهای کپه جمع آوری می شود.

لیچینگ هیپ روشی مقرون به صرفه تر در مقایسه با آبشویی مخزن هم زده زیرا نیاز به سرمایه گذاری کمتری در تجهیزات دارد. با این حال، این فرآیند کندتر است و برای سنگ معدن هایی با محتوای نسبتاً کم طلا مناسب تر است.

جداسازی جامد-مایع

تصفیه

پس از تکمیل فرآیند لیچینگ، مرحله بعدی جداسازی بقایای جامد (باطله) از محلول آبستنی است که حاوی طلای محلول است. فیلتراسیون یکی از متداول ترین روش های جداسازی جامد از مایع است. در این فرآیند، دوغاب (مخلوط جامد و مایع) از یک محیط فیلتر مانند پارچه فیلتر یا فیلتر پرس عبور داده می شود. ذرات جامد روی محیط فیلتر نگه داشته می شوند، در حالی که مایع (محلول آبستن) از آن عبور کرده و جمع آوری می شود.

انتخاب محیط فیلتر به ماهیت ذرات جامد و شرایط عملیاتی بستگی دارد. به عنوان مثال، در مواردی که ذرات جامد بسیار ریز هستند، ممکن است به یک پارچه فیلتر ریز توری تر نیاز باشد.

تفرقه

دکانتاسیون روش دیگری است که می تواند برای جداسازی جامد از مایع مورد استفاده قرار گیرد، به ویژه زمانی که ذرات جامد نسبتاً بزرگ هستند و به راحتی ته نشین می شوند. در این فرآیند، دوغاب برای مدتی در مخزن ته نشینی باقی می ماند. ذرات جامد به دلیل گرانش در کف مخزن ته نشین می شوند و مایع رویی شفاف (محلول آبستن) با دقت تخلیه می شود.

تخلیه روشی ساده تر و کم انرژی تر در مقایسه با فیلتراسیون است. با این حال، ممکن است در جداسازی ذرات جامد بسیار ریز موثر نباشد.

بازیابی طلا از محلول حاملگی

جذب کربن فعال

یکی از رایج ترین روش های بازیابی طلا از محلول آبستن است جذب کربن فعال. در این فرآیند، کربن فعال به محلول باردار اضافه می شود. مجموعه طلا - سیانید میل ترکیبی قوی با سطح کربن فعال دارد و در نتیجه طلا بر روی ذرات کربن جذب می شود.

سپس ذرات کربن از محلول جدا می شوند، معمولاً با غربال کردن یا فیلتر کردن. سپس کربن بارگیری شده با طلا بیشتر پردازش می شود تا طلا را جذب کند. این کار معمولاً با قرار دادن کربن در یک عملیات بخار با دمای بالا یا با استفاده از یک عامل دفع شیمیایی انجام می شود.

رسوب روی

رسوب روی، همچنین به عنوان فرآیند مریل - کرو شناخته می شود، روش دیگری برای بازیابی طلا است. در این فرآیند، گرد و غبار روی به محلول باردار اضافه می شود. روی الکترومثبت‌تر از طلا است و در نتیجه طلا را از مجموعه طلا - سیانید جابجا می‌کند. واکنش را می توان با معادله زیر نشان داد:

2Na[Au(CN)2] + Zn → XNUMXAu + NaXNUMX[Zn(CN)XNUMX]

طلای رسوب شده همراه با هر روی واکنش نداده، لجن جامد را تشکیل می دهد. سپس این لجن از محلول جدا می شود و طلا برای به دست آوردن محصول خالص بیشتر تصفیه می شود.

پالایش طلا

ذوب شدن

هنگامی که طلا از محلول آبستن بازیابی شد، معمولاً باید تصفیه شود تا ناخالصی های باقی مانده از بین برود. ذوب یکی از رایج ترین روش های تصفیه طلا است. در این فرآیند، مواد حاوی طلا در حضور شار مانند بوراکس تا دمای بالا گرم می شوند. شار به کاهش نقطه ذوب طلا کمک می کند و همچنین با ناخالصی ها واکنش می دهد و سرباره ای را تشکیل می دهد که می تواند از طلای مذاب جدا شود.

سپس طلای مذاب در قالب ریخته می شود تا شمش شکل بگیرد. این شمش ها را می توان بیشتر فرآوری کرد یا به عنوان یک محصول نیمه تمام فروخت.

پالایش الکترولیتی

پالایش الکترولیتی روش پیشرفته تری برای پالایش طلا است. در این فرآیند، آند حاوی طلا به همراه یک کاتد طلای خالص در یک سلول الکترولیتی قرار می گیرد. الکترولیت معمولاً محلولی از کلرید طلا یا سایر نمک های طلا است. هنگامی که جریان الکتریکی از سلول عبور می کند، طلای آند در الکترولیت حل می شود و سپس روی کاتد رسوب می کند.

ناخالصی هایی که الکترومثبت تر از طلا هستند در الکترولیت حل می شوند اما روی کاتد رسوب نمی کنند، در حالی که ناخالصی هایی که الکترومثبت کمتری نسبت به طلا دارند به صورت لجن در انتهای سلول باقی می مانند. این منجر به یک محصول طلا با خلوص بسیار بالا می شود.

ملاحظات زیست محیطی

مدیریت سیانور

سیانید یک ماده بسیار سمی است و مدیریت صحیح سیانید در فرآیند استخراج طلا از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از سیانید در معدن طلا در بسیاری از کشورها به شدت تنظیم شده است تا تأثیر آن بر محیط زیست و سلامت انسان به حداقل برسد.

یکی از جنبه های کلیدی مدیریت سیانور جلوگیری از نشت سیانور است. عملیات معدنی برای جلوگیری از نشت محلول‌های حاوی سیانید به محیط‌زیست، باید سیستم‌های مناسبی برای مهار وجود داشته باشد. علاوه بر این، تصفیه فاضلاب های حاوی سیانید نیز بسیار مهم است. روش‌های مختلفی برای تصفیه سیانید وجود دارد - پساب‌های حاوی سیانید، مانند اکسیداسیون شیمیایی، تصفیه بیولوژیکی و تبادل یونی.

دفع باطله

باقیمانده جامد (باطله) تولید شده پس از فرآیند بازیافت طلا نیز باید به درستی دفع شود. باطله ها می توانند حاوی مقادیر کمی سیانید و سایر فلزات سنگین باشند که در صورت عدم مدیریت صحیح می توانند تهدیدی برای محیط زیست باشند.

یکی از روش های متداول برای دفع باطله، نگهداری آنها در سدهای باطله است. این سدها به گونه ای طراحی شده اند که باطله ها را در خود نگه دارند و از انتشار آلاینده ها در محیط جلوگیری کنند. در برخی موارد، پسماندها نیز ممکن است برای بازیابی مواد معدنی با ارزش باقیمانده یا کاهش اثرات زیست محیطی مجدداً فرآوری شوند.

نتیجه

فرآیند لیچینگ سیانید در معدن طلا یک فرآیند پیچیده و چند مرحله ای است که شامل انحلال طلا در محلول های سیانید، پیش تصفیه سنگ معدن، شستشو، جداسازی جامد - مایع، بازیافت طلا، پالایش و مدیریت زیست محیطی می باشد. هر مرحله در این فرآیند به دقت کنترل می شود تا از استخراج و بازیابی کارآمد طلا و در عین حال به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی اطمینان حاصل شود. علیرغم چالش‌های مرتبط با استفاده از سیانید، این فرآیند به دلیل کارایی بالا و هزینه نسبتا کم، یک روش مهم و پرکاربرد در صنعت معدن تجاری طلا باقی مانده است. با این حال، تحقیق و توسعه مستمر برای توسعه روش‌های جایگزین که سازگارتر با محیط زیست و پایدار هستند، در حال انجام است.