A cianidos kilúgozási folyamat az aranybányászatban: a teljes folyamat az oldódástól a visszanyerésig

Bevezetés

Az arany ércekből való kitermelése évszázadok óta nagy érdeklődés övezte. A rendelkezésre álló különféle módszerek közül pl. Ciános kilúgozás a reklámban az egyik legszélesebb körben használt technikává vált Aranybányászat ipar. Ez az eljárás lehetővé teszi az arany hatékony kioldódását hordozóanyagaiból, lehetővé téve a nemesfém koncentráltabb formában történő visszanyerését. Ez a cikk az aranybányászat során a cianid kioldódásának teljes folyamatát mutatja be, az arany cianidos oldatokban való kezdeti feloldódásától a fém végső kinyeréséig.

Az arany feloldódása cianid oldatokban

Az érintett kémiai reakciók

Az arany cianidoldatokban való oldódása kémiai reakciók összetett sorozatán alapul. A teljes reakció a következő egyenlettel ábrázolható:

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

Ebben a reakcióban az arannyal (Au) reagál Nátrium-cianid (NaCN) oxigén (O2) és víz (H2O) jelenlétében nátrium-dicianoaurátot (Na[Au(CN)2]) és nátrium-hidroxidot (NaOH) képezve. Az oxigén szerepe ebben a reakcióban kulcsfontosságú, mivel oxidálószerként működik, elősegítve az arany oldódását.

Az optimális oldódás feltételei

Az arany hatékony feloldásához számos körülményt gondosan ellenőrizni kell. A cianid koncentrációja az oldatban kritikus tényező. Jellemzően 0.05-0.1% NaCN koncentrációt használnak a kilúgozási folyamatban. A magasabb koncentráció az arany oldódásának arányos növekedése nélkül megnövekedett cianidfogyasztáshoz vezethet, míg az alacsonyabb koncentráció lassú és nem teljes kioldódást eredményezhet.

Az oldat pH-értéke is jelentős szerepet játszik. A kilúgozási folyamat enyhén lúgos közegben a leghatékonyabb, 9.5-11 pH-tartományban. Ezen a pH-n a cianidionok nem disszociált formában (HCN) vannak jelen, amely az arannyal szemben reaktívabb. A pH beállítását általában mész (CaO) hozzáadásával érik el a kilúgozó oldathoz.

A hőmérséklet egy másik fontos paraméter. Bár a reakció végbemehet környezeti hőmérsékleten, egy enyhén megemelt, 25-35 °C körüli hőmérséklet fokozhatja az arany oldódási sebességét. A hőmérséklet túlzott emelése azonban a cianid lebomlásához vezethet, csökkentve annak hatékonyságát.

Ércek előkezelése

Zúzás és őrlés

A cianidos kilúgozási folyamat megkezdése előtt az aranytartalmú érceket elő kell kezelni. Ennek az előkezelésnek az első lépése általában Zúzó és a Őrlés. Az érceket összetörik, hogy csökkentsék méretüket, majd finom részecskékké őrlik. Ez megnöveli az érc felületét, ami hatékonyabb érintkezést tesz lehetővé az aranyrészecskék és a cianidoldat között a kilúgozási folyamat során.

Az őrlés mértékét gondosan ellenőrzik. A túlzott őrlés finom iszapképződéshez vezethet, ami problémákat okozhat a következő szilárd-folyadék elválasztási lépések során. Másrészt az alulőrlés az aranyrészecskék nem megfelelő expozícióját eredményezheti, ami tökéletlen kimosódáshoz vezethet.

Pörkölés és biooxidáció

Egyes esetekben az aranyércek tűzálló ásványokat tartalmazhatnak, amelyek megakadályozzák az arany cianid általi közvetlen feloldódását. Az ilyen ércek esetében további előkezelési módszerekre lehet szükség, mint például pörkölés vagy biooxidáció.

A pörkölés magában foglalja az érc felmelegítését levegő jelenlétében, hogy oxidálja a tűzálló ásványokat, például a szulfidokat. Ez az oxidációs folyamat lebontja az ásványokat, felszabadítja az aranyrészecskéket, és könnyebben hozzáférhetővé teszi őket a cianid oldat számára.

A biooxidáció ezzel szemben mikroorganizmusokat használ a tűzálló ásványok oxidálására. Ez a pörkölés környezetbarátabb alternatívája, mivel alacsonyabb hőmérsékleten működik, és kevesebb káros kibocsátást termel. A mikroorganizmusokat, jellemzően baktériumokat vagy gombákat, az alapján választják ki, hogy képesek-e oxidálni az ércben jelen lévő specifikus tűzálló ásványokat.

A kilúgozási folyamat

Kevert tartály kilúgozás

A kevert tartályos kilúgozás az egyik legelterjedtebb cianidos kilúgozási módszer. Ennek során az előkezelt ércet nagy keverőtartályokban keverik össze a cianidoldattal. A tartályok keverőkkel vannak felszerelve, amelyek biztosítják az érc és az oldat alapos keveredését, elősegítve az aranyszemcsék és a cianidionok érintkezését.

A kilúgozási idő az érc jellegétől és az üzemi körülményektől függően változhat. Általában a kioldódási folyamat több órától több napig is eltarthat. Ezalatt az idő alatt rendszeres időközönként mintákat vesznek a csurgalékvízből és elemzik az arany oldódásának előrehaladását.

Halom kilúgozás

A halmos kilúgozás egy másik széles körben használt módszer, különösen az alacsony minőségű aranyércek esetében. Ebben a folyamatban a zúzott ércet nagy kupacokban halmozzák fel egy vízhatlan bélésre. A cianidoldatot ezután a kupac tetejére permetezzük, és hagyjuk átszivárogni az ércen. Ahogy az oldat áthalad a kupacon, feloldja az aranyrészecskéket, és a keletkező terhes oldatot a kupac alján gyűjtik össze.

A kupacos kilúgozás költséghatékonyabb módszer, mint Kevert tartály kilúgozás mivel kevesebb eszközbefektetést igényel. Ez azonban lassabb folyamat, és alkalmasabb a viszonylag alacsony aranytartalmú ércekre.

Szilárd-folyadék szétválasztás

Szűrés

A kilúgozási folyamat befejezése után a következő lépés a szilárd maradék (zagy) elválasztása az oldott aranyat tartalmazó terhes oldattól. A szűrés az egyik leggyakrabban használt módszer a szilárd-folyadék elválasztásra. Ebben a folyamatban a szuszpenziót (szilárd és folyékony keverék) egy szűrőközegen, például szűrőszöveten vagy szűrőprésen vezetik át. A szilárd részecskék a szűrőközegen maradnak, míg a folyadék (terhes oldat) áthalad és összegyűjtik.

A szűrőközeg kiválasztása a szilárd részecskék természetétől és az üzemi körülményektől függ. Például olyan esetekben, amikor a szilárd részecskék nagyon finomak, szükség lehet finomabb hálós szűrőkendőre.

Dekantálás

A dekantálás egy másik módszer, amely szilárd-folyadék elválasztásra használható, különösen akkor, ha a szilárd részecskék viszonylag nagyok és könnyen ülepednek. Ebben a folyamatban a zagyot egy ideig ülepítő tartályban állni hagyjuk. A szilárd részecskék a gravitáció hatására leülepednek a tartály alján, majd a tiszta felülúszó folyadékot (terhes oldat) óvatosan leöntjük.

A dekantálás a szűréshez képest egyszerűbb és kevésbé energiaigényes módszer. Előfordulhat azonban, hogy nem olyan hatékony a nagyon finom szilárd részecskék elválasztásában.

Az arany visszanyerése a terhes megoldásból

Aktív szén adszorpciója

Az egyik leggyakoribb módszer az arany visszanyerésére a terhes oldatból az Aktív szén adszorpciója. Ebben a folyamatban aktív szenet adnak a terhes oldathoz. Az arany-cianid komplexnek erős affinitása van az aktív szén felületéhez, és ennek eredményeként az arany adszorbeálódik a szénrészecskéken.

A szénrészecskéket ezután rendszerint szűréssel vagy szűréssel elválasztják az oldattól. Az arannyal töltött szenet ezután tovább dolgozzák fel az arany deszorpciója érdekében. Ez általában úgy történik, hogy a szenet magas hőmérsékletű gőzkezelésnek vetik alá, vagy kémiai deszorpciós szert alkalmaznak.

Cink csapadék

A cink-kicsapás, más néven Merrill-Crowe eljárás, egy másik módszer az arany visszanyerésére. Ebben a folyamatban cinkport adnak a terhes oldathoz. A cink elektropozitívabb, mint az arany, és ennek eredményeként kiszorítja az aranyat az arany-cianid komplexből. A reakció a következő egyenlettel ábrázolható:

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

A kicsapódott arany az el nem reagált cinkkel együtt szilárd iszapot képez. Ezt az iszapot ezután elválasztják az oldattól, és az aranyat tovább finomítják, hogy tiszta terméket kapjanak.

Az arany finomítása

olvasztása

Miután az aranyat kinyerték a terhes oldatból, általában finomítani kell, hogy eltávolítsák a megmaradt szennyeződéseket. Az olvasztás az egyik leggyakoribb aranyfinomítási módszer. Ebben a folyamatban az aranytartalmú anyagot folyasztószer, például bórax jelenlétében magas hőmérsékletre hevítik. A fluxus segít csökkenteni az arany olvadáspontját, és reagál a szennyeződésekkel is, salakot képezve, amely elválasztható az olvadt aranytól.

Az olvadt aranyat ezután öntőformákba öntik, hogy tuskákat képezzenek. Ezek a tuskók tovább feldolgozhatók vagy félkész termékként értékesíthetők.

Elektrolitikus finomítás

Az elektrolitikus finomítás az aranyfinomítás fejlettebb módszere. Ebben a folyamatban az aranyat tartalmazó anódot egy tiszta arany katóddal együtt egy elektrolitikus cellába helyezik. Az elektrolit általában arany-klorid vagy más aranysók oldata. Amikor elektromos áram halad át a cellán, az anódról származó arany feloldódik az elektrolitban, majd lerakódik a katódra.

Az aranynál elektropozitívabb szennyeződések feloldódnak az elektrolitban, de nem rakódnak le a katódra, míg az aranynál kevésbé elektropozitív szennyeződések iszapként a cella alján maradnak. Ez egy nagyon nagy tisztaságú aranyterméket eredményez.

Környezeti szempontok

Ciánkezelés

A cianid rendkívül mérgező anyag, és a cianid megfelelő kezelése az aranybányászati ​​folyamatban rendkívül fontos. A cianid aranybányászatban való felhasználása számos országban szigorúan szabályozott, hogy minimalizálja a környezetre és az emberi egészségre gyakorolt ​​hatását.

A cianidkezelés egyik kulcsfontosságú szempontja a cianid kiömlésének megelőzése. A bányászati ​​műveleteknél megfelelő elszigetelési rendszerekkel kell rendelkezni, hogy megakadályozzák a cianidtartalmú oldatok környezetbe való szivárgását. Emellett a cianid tartalmú szennyvizek kezelése is kulcsfontosságú. A cianid tartalmú szennyvizek kezelésére számos módszer áll rendelkezésre, mint például a kémiai oxidáció, a biológiai kezelés és az ioncsere.

Zavar ártalmatlanítása

Az aranyvisszanyerési folyamat után keletkező szilárd maradékot (maradékot) is megfelelően ártalmatlanítani kell. A zagy nyomokban cianidot és más nehézfémeket tartalmazhat, amelyek nem megfelelő kezelés esetén veszélyt jelenthetnek a környezetre.

A zagy ártalmatlanításának egyik általános módja a zagytározóban történő tárolás. Ezeket a gátakat úgy tervezték, hogy visszatartsák a zagyot, és megakadályozzák a szennyeződések kijutását a környezetbe. Egyes esetekben a zagyot újra feldolgozhatják a megmaradt értékes ásványok visszanyerése vagy a környezeti hatás csökkentése érdekében.

Összegzés

A cianidos kilúgozási folyamat az aranybányászatban egy összetett és többlépéses folyamat, amely magában foglalja az arany cianidos oldatokban való feloldását, az ércek előkezelését, kilúgozást, szilárd-folyadék elválasztást, arany visszanyerését, finomítását és környezetgazdálkodását. A folyamat minden lépését gondosan ellenőrzik, hogy biztosítsák az arany hatékony kitermelését és visszanyerését, miközben minimalizálják a környezeti hatást. A cianid használatával járó kihívások ellenére az eljárás továbbra is fontos és széles körben alkalmazott módszer a kereskedelmi aranybányászatban nagy hatékonysága és viszonylag alacsony költsége miatt. Folyamatos kutatás-fejlesztés folyik azonban a környezetbarátabb és fenntarthatóbb alternatív módszerek kifejlesztésére.