Kullan ja hopean liuotusnopeuksien parantaminen ammoniakilla happipitoisessa syanidointiprosessissa

esittely

Kullan ja hopean erottaminen malmeista on monimutkainen ja ratkaisevan tärkeä prosessi kaivosteollisuudessa. Syanidointi on pitkään ollut tähän tarkoitukseen vallitseva menetelmä. Prosessia pyritään kuitenkin jatkuvasti optimoimaan jalometallien liuotusnopeuksien parantamiseksi ja kokonaistehokkuuden lisäämiseksi. Yksi lupaavista lähestymistavoista on ammoniakin käyttö happipitoisessa syanidointiprosessissa. Tässä artikkelissa tarkastellaan, miten ammoniakilla voi olla merkittävä rooli kullan ja hopean liuotusnopeuksien tehostamisessa.

Syanidoitumisen perusteet

Syanidointi perustuu periaatteeseen, että natrium- tai kaliumsyanidin heikot liuokset liuottavat mieluummin pieniä metallisen kullan ja hopean hiukkasia kuin muita tyypillisesti kultamalmeissa esiintyviä materiaaleja. Tässä prosessissa, kun tuoreet kullan pinnat altistetaan syanidille vesiliuoksessa, joka sisältää vapaata happea, tapahtuu kemiallinen reaktio, joka muodostaa kultasyanidiyhdisteen yhdessä hydroksidin kanssa.

Prosessi vaatii useiden tekijöiden huolellista hallintaa. Esimerkiksi syanidiliuoksen vahvuus on ratkaisevan tärkeä. Yleensä käytetään liuosvahvuudeltaan noin puoli kiloa syanidia (KCN-ekvivalenttia) tonnia liuosta (vettä) kohden, koska tämän on todettu olevan riittävän vahva useimmille suorille syanidikiertoille. Kokeelliset työt ovat osoittaneet, että tämä vahvuus tarjoaa maksimaalisen liuotustehon. Lisäksi syanisidit (mineraalit, joilla voi olla haitallisia vaikutuksia syanidointiprosessiin) vaikuttavat vähemmän heikkoon liuokseen, ja kuumalla säällä haihtumisesta syntyvien höyryjen aiheuttama myrkytysvaara vähenee.

Lämpötilalla on myös tärkeä rooli. Kylmässä ilmastossa liuokset lämmitetään usein noin 70 °C:seen tehokkaan liukenemisen ylläpitämiseksi. Tämän lämpötilan yläpuolella syanidin hävikki hajoamisen kautta on merkittävä huolenaihe. Teoriassa kulta liukenee nopeimmin 138 °C:n lämpötilassa olevaan liuokseen.

Ammoniakin rooli happipitoisessa syanidointiprosessissa

Kompleksointi metalli-ionien kanssa

Ammoniakki voi muodostaa monimutkaisia ​​yhdisteitä malmissa olevien erilaisten metalli-ionien kanssa. Kullan ja hopean louhinnan yhteydessä se voi olla vuorovaikutuksessa kupari-ionien kanssa, joita esiintyy yleisesti monissa kultamalmeissa. Kupari voi kuluttaa syanidia ja häiritä kullan ja hopean liuotusta. Muodostamalla kupari-ammoniakkikomplekseja ammoniakki vähentää kilpailua syanidi-ioneista, jolloin kullan ja hopean liuottamiseen on saatavilla enemmän syanidia. Tämän seurauksena ammoniakin läsnäolo auttaa ylläpitämään korkeampaa vapaiden syanidi-ionien pitoisuutta liuoksessa, mikä on hyödyllistä kullan ja hopean liuotukselle.

Vaikutus sähkökemialliseen ympäristöön

Ammoniakki voi myös muuttaa liuotusjärjestelmän sähkökemiallista ympäristöä. Se voi vaikuttaa liuoksen redox-potentiaaliin, mikä puolestaan ​​vaikuttaa kullan ja hopean hapettumiseen ja liukenemiseen. Happipitoisessa ympäristössä ammoniakin läsnäolo voi tehostaa happimolekyylien aktivoitumista. Tämä tehostunut happiaktivaatio edistää kullan ja hopean hapettumista vastaaviksi syanidikomplekseikseen. Esimerkiksi kullan tapauksessa reaktioreittiä voidaan muokata tavalla, joka helpottaa asiaankuuluvan kultasyanidikompleksin muodostumista tehokkaammin.

Mineraalipinnan ominaisuuksien parantaminen

Ammoniakki voi olla vuorovaikutuksessa malmin mineraalien pinnan kanssa. Joidenkin vaikeasti suoraan liuotettavien mineraalien pintaominaisuuksia voi muuttaa ammoniakki. Tämä modifikaatio voi tehdä pinnasta reaktiivisemman syanidi-ionien suhteen, mikä parantaa liuotuksen kokonaistehokkuutta. Esimerkiksi tietyillä hopeaa sisältävillä mineraaleilla voi olla pintakerros, joka estää syanidi-ionien pääsyn. Ammoniakki voi reagoida tämän pinnoitteen kanssa tai adsorboitua mineraalin pintaan, muuttaen sen varausta ja kemiallista reaktiivisuutta ja mahdollistaen syanidi-ionien tehokkaamman reagoinnin mineraalin hopean kanssa.

Tapaustutkimukset ja käytännön sovellukset

Käytännön sovelluksessa kulta-hopeakaivoksella yhdistettiin sivujauhatus-liuotus- ja hapekas syanidointiprosessi ammoniakin lisäykseen. Edellyttäen, että alkuperäinen tuotantoprosessi pysyi muuttumattomana, ensimmäisen vaiheen jauhatuksessa lisättiin sopiva määrä ammoniakkia. Tulokset olivat huomattavia. Verrattuna tilanteeseen ilman ammoniakin lisäystä, kullan syanidoinnin liuotusnopeus nousi 0.47 %, hopean liuotusnopeus nousi 5.33 % ja kuparin liuotusnopeus laski 6.50 %. Tämä ei ainoastaan ​​parantanut jalometallien talteenottoa, vaan myös vähensi kuparin liukenemista, joka on usein ei-toivottu sivuvaikutus, koska kupari voi kuluttaa syanidia ja vaikeuttaa myöhempiä metallien talteenottoprosesseja.

Eräässä toisessa tietyntyyppistä kulta-hopeamalmia koskevassa tutkimuksessa ammoniakin lisääminen hapekkaaseen syanidointiprosessiin johti merkittävään liuotuskinetiikan parantumiseen. Kullan ja hopean liuotuksen korkean tason saavuttamiseen tarvittava aika lyheni. Tämä ei ainoastaan ​​lisännyt liuotusprosessin läpivirtausta, vaan myös säästi energiaa ja resursseja pitkällä aikavälillä.

Optimointi ja huomioitavat asiat

Vaikka ammoniakilla on suuri potentiaali parantaa kullan ja hopean liuotusnopeutta happipitoisessa syanidointiprosessissa, useita tekijöitä on optimoitava. Lisätyn ammoniakin pitoisuus on ratkaisevan tärkeä. Liian pieni ammoniakkimäärä ei välttämättä vaikuta merkittävästi kompleksoitumiseen, sähkökemialliseen ympäristöön tai mineraalipinnan muokkaamiseen. Toisaalta liiallinen ammoniakkimäärä voi johtaa kustannusten nousuun, mahdollisiin ympäristöongelmiin ja jopa häiritä liuotusjärjestelmän yleistä kemiallista tasapainoa.

Myös liuotusliuoksen pH-arvoa on valvottava huolellisesti. Ammoniakki on heikko emäs, ja sen lisääminen voi vaikuttaa liuoksen pH-arvoon. Koska syanidointiprosessi on herkkä pH-arvolle, optimaalisen pH-alueen (yleensä noin 10–11) ylläpitäminen on välttämätöntä syanidi-ionien moitteettoman toiminnan ja reaktion kokonaiskinetiikan kannalta.

Lisäksi on otettava huomioon ammoniakin yhteensopivuus muiden prosessissa käytettyjen reagenssien, kuten kalkin (jota usein lisätään pH:n säätämiseksi ja syaanivetykaasun muodostumisen estämiseksi), kanssa. Kullan ja hopean liuotusnopeuksien maksimoimiseksi on ratkaisevan tärkeää varmistaa, että kaikki liuotusjärjestelmän kemialliset reaktiot toimivat harmonisesti.

Yhteenveto

Ammoniakin käyttö happipitoisessa syanidointiprosessissa tarjoaa käyttökelpoisen ja tehokkaan tavan parantaa kullan ja hopean liuotusnopeutta. Kompleksoitumalla metalli-ionien kanssa, muokkaamalla sähkökemiallista ympäristöä ja parantamalla mineraalien pintaominaisuuksia ammoniakki voi merkittävästi parantaa jalometallien uuton tehokkuutta. Parametrien, kuten ammoniakkipitoisuuden, pH:n hallinnan ja yhteensopivuuden muiden reagenssien kanssa, huolellinen optimointi on kuitenkin välttämätöntä tämän lähestymistavan etujen täysimääräiseksi hyödyntämiseksi. Kaivosteollisuuden etsiessä jatkuvasti tehokkaampia ja kestävämpiä tapoja jalometallien uuttamiseen ammoniakin rooli syanidointiprosesseissa saa todennäköisesti entistä enemmän huomiota ja lisätutkimusta.