Les effets d'activation et de passivation des sels de plomb sur le processus de cyanuration de l'or

Introduction

La cyanuration de l'or est un procédé largement utilisé dans l'industrie minière pour extraire l'or de ses minerais. L'ajout de certains produits chimiques peut influencer considérablement l'efficacité de ce procédé. Parmi ces additifs, les sels de plomb ont des effets complexes, à la fois activateurs et désactivateurs, sur la réaction de cyanuration de l'or . Comprendre ces effets est essentiel pour optimiser les procédés d'extraction de l'or , réduire les coûts et minimiser l'impact environnemental.

Les bases du processus de cyanuration de l'or

La cyanuration de l'or, également connue sous le nom de procédé MacArthur-Forrest, consiste en la réaction de l'or avec des ions cyanure en présence d'oxygène. Cette réaction chimique permet à l'or de se dissoudre de la matrice du minerai dans la solution, ce qui permet ensuite sa récupération. Cependant, la présence de diverses impuretés dans le minerai et les conditions de la réaction peuvent influencer la vitesse et l'efficacité de la dissolution de l'or.

Effets d'activation des sels de plomb

Mécanisme d'activation

Rôle catalytique dans les réactions électrochimiques

Les sels de plomb peuvent agir comme catalyseurs dans le processus de cyanuration de l'or. Dans la zone de faible surtension (– 0.35 V par rapport à Ag/AgCl), il a été démontré que l'ajout de sel de plomb accélère le processus de lixiviation de l'or dans les solutions de cyanure. Des expériences de voltamétrie cyclique (VC) indiquent que le plomb participe aux réactions électrochimiques se produisant à la surface de l'or. Dans des conditions de cyanuration, l'or forme des alliages avec le plomb. Ces alliages créent de minuscules cellules électrochimiques à la surface de l'or, où se produisent simultanément des réactions d'oxydation et de réduction. La réaction d'oxydation à l'interface or-alliage favorise la dégradation de l'or, tandis que la réaction de réduction implique l'oxygène ou d'autres substances oxydantes présentes dans la solution. Cette action électrochimique accélère considérablement la vitesse globale de dissolution de l'or.

Inhibition des réactions d'impuretés

Dans les minerais contenant du cuivre et d'autres impuretés, les sels de plomb jouent un rôle bénéfique. Les minéraux de cuivre présents dans le minerai peuvent consommer du cyanure et de l'oxygène, entrant en compétition avec la réaction de cyanuration de l'or. Les sels de plomb interagissent avec les ions cuivre ou les minéraux cuprifères, formant des composés insolubles qui empêchent la dissolution des minéraux de cuivre. Cela réduit la quantité de cyanure consommée par le cuivre, laissant davantage de cyanure disponible pour la réaction de cyanuration de l'or, augmentant ainsi le taux de lixiviation de l'or. Dans les minerais aurifères à forte teneur en cuivre, l'ajout de sels de plomb a permis de réduire la quantité de cuivre dissous dans la solution de cyanure, maintenant ainsi un ratio favorable à la dissolution de l'or.

Preuve expérimentale de l'activation

Des études en laboratoire et à l'échelle industrielle ont confirmé l' effet activateur des sels de plomb. Dans une étude portant sur un minerai aurifère contenant 0.25 % de galène, l'ajout de sel de plomb a significativement amélioré la vitesse de lixiviation de l'or. Les pratiques industrielles corroborent également ces résultats. Dans certaines mines d'or, lors du traitement de certains types de minerais, l'ajout d'une quantité appropriée de sels de plomb a permis de réduire la consommation de cyanure de sodium de plus de 12 kg/t à seulement 5 kg/t et d'augmenter le taux de récupération de l'or à plus de 98 %.

Effets de désactivation des sels de plomb

Conditions de désactivation

Présence de silicate et de certains minéraux contenant du plomb

Dans certaines circonstances, notamment en présence de silicates et de minéraux plombifères spécifiques, l'ajout de plomb peut ralentir l'oxydation de l'or. À un potentiel de – 0.35 V (par rapport à Ag/AgCl), la vitesse de dissolution de l'or diminue. La raison exacte est complexe, mais elle pourrait impliquer la formation de films superficiels ou l'interaction de substances plombifères avec la surface de l'or, empêchant les ions cyanure et l'oxygène d'atteindre l'or. Par exemple, certains minéraux plombifères réagissent avec la solution de cyanure pour former des composés qui recouvrent la surface de l'or, entravant ainsi le déroulement normal de la réaction de cyanuration.

Minerais à haute teneur en soufre

Dans les minerais à forte teneur en soufre, l'ajout de plomb peut être néfaste et même entraîner une désactivation. Lorsque la teneur en soufre du minerai est élevée, les minéraux sulfurés sont oxydés en soufre élémentaire lors du processus de cyanuration. Ce soufre élémentaire forme une couche à la surface de l'or qui l'empêche de réagir avec la solution cyanure-oxygène. Le plomb peut favoriser l'oxydation des minéraux sulfurés en soufre, inhibant ainsi davantage la réaction de cyanuration de l'or et provoquant une baisse significative de la vitesse de dissolution de l'or.

Preuve analytique de la désactivation

L'analyse par spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) met en évidence les effets de désactivation. Dans des échantillons issus de procédés de cyanuration de minerais à haute teneur en soufre avec ajout de plomb, les spectres XPS révèlent la présence de substances soufrées à la surface de l'or, indiquant la formation d'une couche de soufre passivante. Les tests électrochimiques confirment également que le taux d'oxydation de l'or diminue en présence de minéraux silicatés et plombifères.

Facteurs influençant l'équilibre entre activation et désactivation

Concentration de sels de plomb

La quantité de sels de plomb ajoutée au système de cyanuration est cruciale. À faible concentration, les sels de plomb ont généralement un effet activateur, favorisant la dissolution de l'or. Cependant, une concentration trop élevée peut entraîner la formation d'une quantité excessive de produits de réaction, provoquant une désactivation. Par exemple, une concentration excessive d'ions plomb peut entraîner la précipitation de complexes plomb-cyanure qui recouvrent la surface de l'or et interrompent la réaction de cyanuration.

Composition du minerai

La composition du minerai, notamment les types et quantités de minéraux sulfurés, de silicates et d'autres impuretés, détermine si les sels de plomb agissent comme activateurs ou désactivateurs. Les minerais riches en certains minéraux sulfurés, comme la pyrite dans les minerais à forte teneur en soufre, sont plus susceptibles de subir une désactivation après ajout de plomb. À l'inverse, les minerais contenant une quantité importante de minéraux cuivreux peuvent bénéficier de l'effet activateur des sels de plomb.

Conditions de réaction

Les conditions de réaction telles que la température, le pH et la concentration en oxygène et en cyanure de la solution influencent également les effets d'activation et de désactivation des sels de plomb. Une température plus élevée peut accélérer les réactions bénéfiques et nocives liées au plomb. Le pH de la solution influence la composition du plomb et des autres ions métalliques, influençant ainsi leurs interactions avec l'or et d'autres minéraux. Une concentration adéquate en oxygène est nécessaire au bon déroulement de la réaction de cyanuration de l'or, et les sels de plomb peuvent interagir avec l'oxygène de différentes manières selon les conditions, favorisant ou inhibant la réaction.

Conclusion

Les sels de plomb ont des effets d'activation et de désactivation sur le processus de cyanuration de l'or. Ces effets, tels que la catalyse des réactions électrochimiques et la réduction des interférences dues aux impuretés, peuvent améliorer considérablement l'efficacité de l'extraction de l'or. Cependant, dans certaines conditions, comme en présence de silicate, de minéraux plombifères spécifiques ou de minerais à forte teneur en soufre, les sels de plomb peuvent provoquer une désactivation en ralentissant l'oxydation de l'or ou en formant des couches bloquantes à sa surface. Comprendre les facteurs qui influencent ces effets, notamment la concentration en sels de plomb, la composition du minerai et les conditions de réaction, est essentiel pour utiliser efficacement les sels de plomb dans la cyanuration de l'or. En contrôlant soigneusement ces facteurs, l'industrie minière peut optimiser l'extraction de l'or, réduire la consommation de réactifs, augmenter la rentabilité et minimiser les impacts environnementaux. Les recherches futures pourraient se concentrer sur la création de modèles plus précis pour prédire le comportement des sels de plomb dans différentes situations de traitement du minerai et sur la recherche de nouvelles méthodes pour contrer les effets de désactivation.