Proces ispiranja cijanidom u rudarstvu zlata: Cjeloviti proces od otapanja do oporabe

Uvod

Ekstrakcija zlata iz njegovih ruda predmet je velikog interesa stoljećima. Među raznim dostupnim metodama, ispiranje cijanidom pojavilo se kao jedna od najčešće korištenih tehnika u komercijalnoj industriji rudarstva zlata . Ovaj proces omogućuje učinkovito otapanje zlata iz njegovih matičnih materijala, što omogućuje izdvajanje plemenitog metala u koncentriranijem obliku. Ovaj članak će se pozabaviti cijelim procesom ispiranja cijanidom u rudarenju zlata, od početnog otapanja zlata u otopinama cijanida do konačnog izdvajanja metala.

Otapanje zlata u otopinama cijanida

Uključene kemijske reakcije

Otapanje zlata u otopinama cijanida temelji se na složenom nizu kemijskih reakcija. Ukupna reakcija može se prikazati sljedećom jednadžbom:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H4O → 4Na[Au(CN)₂] + XNUMXNaOH

U ovoj reakciji, zlato (Au) reagira s natrijevim cijanidom (NaCN) u prisutnosti kisika (O₂) i vode (H₂O) tvoreći natrijev dicijanoaurat (Na[Au(CN)₂]) i natrijev hidroksid (NaOH). Uloga kisika u ovoj reakciji je ključna jer djeluje kao oksidacijsko sredstvo, olakšavajući otapanje zlata.

Uvjeti za optimalno otapanje

Za učinkovito otapanje zlata potrebno je pažljivo kontrolirati nekoliko uvjeta. Koncentracija cijanida u otopini je kritičan faktor. Obično se u procesu ispiranja koristi koncentracija od 0.05 - 0.1% NaCN. Viša koncentracija može dovesti do povećane potrošnje cijanida bez proporcionalnog povećanja otapanja zlata, dok niža koncentracija može dovesti do sporog i nepotpunog ispiranja.

pH otopine također igra značajnu ulogu. Proces ispiranja je najučinkovitiji u blago alkalnom mediju, s pH rasponom od 9.5 - 11. Pri ovom pH, cijanidni ioni prisutni su u svom nedisociranom obliku (HCN), koji je reaktivniji prema zlatu. Podešavanje pH obično se postiže dodavanjem vapna (CaO) u otopinu za ispiranje.

Temperatura je još jedan važan parametar. Iako se reakcija može dogoditi na sobnoj temperaturi, blago povišena temperatura od oko 25 - 35°C može povećati brzinu otapanja zlata. Međutim, pretjerano povećanje temperature može dovesti do razgradnje cijanida, smanjujući njegovu učinkovitost.

Predobrada ruda

Drobljenje i mljevenje

Prije nego što započne proces ispiranja cijanidom, rude koje sadrže zlato potrebno je prethodno obraditi. Prvi korak u ovoj prethodnoj obradi obično je drobljenje i mljevenje . Rude se drobe kako bi se smanjila njihova veličina, a zatim melju u fine čestice. To povećava površinu rude, što omogućuje učinkovitiji kontakt između čestica zlata i otopine cijanida tijekom procesa ispiranja.

Stupanj mljevenja pažljivo se kontrolira. Pretjerano mljevenje može dovesti do stvaranja fine sluzi, što može uzrokovati probleme tijekom sljedećih koraka odvajanja kruto-tekuće. S druge strane, nedovoljno mljevenje može dovesti do nedovoljne izloženosti čestica zlata, što dovodi do nepotpunog ispiranja.

Prženje i biooksidacija

U nekim slučajevima zlatne rude mogu sadržavati vatrostalne minerale koji sprječavaju izravno otapanje zlata pomoću cijanida. Za takve rude mogu biti potrebne dodatne metode predobrade kao što su prženje ili biooksidacija.

Prženje uključuje zagrijavanje rude u prisutnosti zraka radi oksidacije vatrostalnih minerala, poput sulfida. Ovaj proces oksidacije razgrađuje minerale, oslobađajući čestice zlata i čineći ih dostupnijima otopini cijanida.

Biooksidacija, s druge strane, koristi mikroorganizme za oksidaciju vatrostalnih minerala. Ovo je ekološki prihvatljivija alternativa pečenju jer radi na nižim temperaturama i proizvodi manje štetnih emisija. Mikroorganizmi, obično bakterije ili gljivice, odabiru se na temelju njihove sposobnosti oksidacije specifičnih vatrostalnih minerala prisutnih u rudi.

Proces ispiranja

Ispiranje spremnika s miješanjem

Ispiranje spremnika s miješalicom jedna je od najčešćih metoda koje se koriste za ispiranje cijanidom. U ovom procesu, prethodno obrađena ruda se miješa s otopinom cijanida u velikim spremnicima za miješanje. Spremnici su opremljeni mješačima koji osiguravaju temeljito miješanje rude i otopine, pospješujući kontakt između čestica zlata i iona cijanida.

Vrijeme ispiranja može varirati ovisno o prirodi rude i radnim uvjetima. Općenito, proces ispiranja može trajati od nekoliko sati do nekoliko dana. Tijekom tog vremena, uzorci iscjedne vode se povremeno uzimaju i analiziraju kako bi se pratio napredak otapanja zlata.

Heap Leaching

Ispiranje gomile je još jedna široko korištena metoda, posebno za rude zlata niskog sadržaja. U ovom procesu, zdrobljena rudača se slaže u velike hrpe na nepropusnu podlogu. Otopina cijanida se zatim raspršuje na vrh gomile i ostavlja da procuri kroz rudu. Dok otopina prolazi kroz hrpu, ona otapa čestice zlata, a dobivena bremenita otopina skuplja se na dnu hrpe.

Ispiranje na hrpi je isplativija metoda u usporedbi s ispiranjem u spremniku s miješanjem jer zahtijeva manja kapitalna ulaganja u opremu. Međutim, to je sporiji proces i prikladniji je za rude s relativno niskim udjelom zlata.

Odvajanje kruto-tekuće

Filtracija

Nakon završetka procesa ispiranja, sljedeći korak je odvajanje krutog ostatka (jalovine) od bremenite otopine koja sadrži otopljeno zlato. Filtracija je jedna od najčešće korištenih metoda za odvajanje krutog i tekućeg. U ovom procesu, kaša (mješavina krutine i tekućine) prolazi kroz filterski medij, kao što je filterska tkanina ili filterska preša. Čvrste čestice se zadržavaju na filtarskom mediju, dok tekućina (bremenita otopina) prolazi i skuplja se.

Izbor filterskog medija ovisi o prirodi krutih čestica i radnim uvjetima. Na primjer, u slučajevima kada su krute čestice vrlo sitne, može biti potrebna filterska tkanina s finijom mrežicom.

Dekantiranje

Dekantiranje je još jedna metoda koja se može koristiti za odvajanje krutog i tekućeg, posebno kada su krute čestice relativno velike i lako se talože. U ovom procesu, suspenzija se ostavi da stoji u taložnici neko vrijeme. Čvrste čestice talože se na dno spremnika zbog gravitacije, a bistra tekućina iz supernatanta (temna otopina) se zatim pažljivo odlije.

Dekantiranje je jednostavnija i energetski manje intenzivna metoda u usporedbi s filtracijom. Međutim, možda neće biti tako učinkovit u odvajanju vrlo finih čvrstih čestica.

Oporavak zlata iz pregnantne otopine

Adsorpcija aktivnog ugljena

Jedna od najčešćih metoda za izdvajanje zlata iz zasićene otopine je adsorpcija aktivnim ugljenom . U ovom procesu, aktivni ugljen se dodaje zasićenoj otopini. Kompleks zlata i cijanida ima snažan afinitet za površinu aktivnog ugljena, te se zlato adsorbira na čestice ugljika.

Čestice ugljika se zatim odvajaju od otopine, obično prosijavanjem ili filtracijom. Ugljik pun zlata se zatim dalje obrađuje kako bi se desorbiralo zlato. To se obično radi izlaganjem ugljika obradi parom na visokoj temperaturi ili korištenjem kemijskog sredstva za desorpciju.

Taloženje cinka

Taloženje cinka, također poznato kao Merrill-Croweov proces, još je jedna metoda za dobivanje zlata. U ovom procesu, cinkova prašina se dodaje trudnoj otopini. Cink je elektropozitivniji od zlata i kao rezultat toga istiskuje zlato iz kompleksa zlato - cijanid. Reakcija se može prikazati sljedećom jednadžbom:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]

Istaloženo zlato, zajedno sa neizreagiranim cinkom, čini čvrsti talog. Taj se mulj zatim odvaja od otopine, a zlato se dalje pročišćava kako bi se dobio čisti proizvod.

Pročišćavanje zlata

taljenje

Nakon što je zlato izvučeno iz bremenite otopine, obično ga je potrebno pročistiti kako bi se uklonile sve preostale nečistoće. Taljenje je jedna od najčešćih metoda za pročišćavanje zlata. U ovom procesu, materijal koji sadrži zlato zagrijava se na visoku temperaturu u prisutnosti fluksa, kao što je boraks. Tok pomaže sniziti točku taljenja zlata i također reagira s nečistoćama, stvarajući trosku koja se može odvojiti od rastaljenog zlata.

Rastaljeno zlato se zatim izlijeva u kalupe u obliku ingota. Ovi ingoti se mogu dalje prerađivati ​​ili prodavati kao poluproizvod.

Elektrolitičko rafiniranje

Elektrolitička rafinacija je naprednija metoda za pročišćavanje zlata. U ovom procesu, anoda koja sadrži zlato stavlja se u elektrolitičku ćeliju zajedno s katodom od čistog zlata. Elektrolit je obično otopina zlatnog klorida ili drugih soli zlata. Kada električna struja prolazi kroz ćeliju, zlato s anode se otapa u elektrolitu i zatim taloži na katodi.

Nečistoće koje su elektropozitivnije od zlata otapaju se u elektrolitu, ali se ne talože na katodi, dok nečistoće koje su manje elektropozitivne od zlata ostaju kao mulj na dnu ćelije. To rezultira zlatnim proizvodom vrlo visoke čistoće.

Razmatranja okoliša

Upravljanje cijanidom

Cijanid je vrlo toksična tvar, a pravilno upravljanje cijanidom u procesu rudarenja zlata od iznimne je važnosti. Korištenje cijanida u rudarstvu zlata strogo je regulirano u mnogim zemljama kako bi se smanjio njegov utjecaj na okoliš i ljudsko zdravlje.

Jedan od ključnih aspekata upravljanja cijanidom je sprječavanje izlijevanja cijanida. Rudarske operacije moraju imati odgovarajuće sustave zadržavanja kako bi se spriječilo curenje otopina koje sadrže cijanid u okoliš. Osim toga, presudna je i obrada otpadnih voda koje sadrže cijanid. Postoji nekoliko dostupnih metoda za obradu otpadnih voda koje sadrže cijanid, kao što su kemijska oksidacija, biološka obrada i ionska izmjena.

Odlaganje jalovine

Čvrsti ostatak (jalovina) proizveden nakon procesa dobivanja zlata također se mora pravilno zbrinuti. Jalovina može sadržavati tragove cijanida i drugih teških metala, koji mogu predstavljati prijetnju okolišu ako se njima ne upravlja pravilno.

Jedna uobičajena metoda za odlaganje jalovine je njeno skladištenje u brane za jalovinu. Ove brane su dizajnirane da zadrže jalovinu i spriječe ispuštanje zagađivača u okoliš. U nekim slučajevima, jalovina se također može ponovno preraditi kako bi se povratili svi preostali vrijedni minerali ili smanjio utjecaj na okoliš.

Zaključak

Proces ispiranja cijanidom u rudarstvu zlata je složen proces u više koraka koji uključuje otapanje zlata u otopinama cijanida, prethodnu obradu ruda, ispiranje, odvajanje kruto-tekuće, dobivanje zlata, rafiniranje i upravljanje okolišem. Svaki korak u ovom procesu je pažljivo kontroliran kako bi se osiguralo učinkovito vađenje i obnavljanje zlata uz smanjenje utjecaja na okoliš. Unatoč izazovima povezanim s upotrebom cijanida, postupak ostaje važna i naširoko korištena metoda u komercijalnoj industriji rudarenja zlata zbog svoje visoke učinkovitosti i relativno niske cijene. Međutim, provode se stalna istraživanja i razvoj kako bi se razvile alternativne metode koje su ekološki prihvatljivije i održivije.