Reagensek a réz kimosódásának gátlására a réztartalmú aranyérc cianidációjában

Bevezetés

A cianidálás egy széles körben alkalmazott és hatékony módszer az arany kinyerésére aranytartalmú ércekből, különösen a réztartalmú aranyércek esetében. Ez azon a képességen alapul cianid ions stabil komplexeket képezni az arannyal, lehetővé téve az arany kioldódását az ércmátrixból. Az arany cianidálási folyamatában az alapvető kémiai reakció: 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Ez az eljárás több mint egy évszázada az aranybányászat sarokköve, viszonylag nagy hatékonyságának és jól ismert technológiájának köszönhetően.

Azonban, amikor foglalkozik réz - hordozó aranyércek, a jelenléte réz ásványs jelentős kihívások elé állít. Az arannyal kapcsolatos közönséges rézásványok, mint például a kalkopirit (CuFeS_2), kalkocit (Cu_2S), malachit (Cu_2(OH)_2CO_3) és azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), meglehetősen reaktívak a cianidos oldatokban. Például egy cianidot tartalmazó közegben a kalcocit a következőképpen reagálhat: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Ezek a reakciók nagy mennyiségű cianid fogyasztásához vezetnek. A cianid túlzott fogyasztása nemcsak a termelési költségeket növeli, hanem a cianid mérgező hatása miatt környezeti hatásokkal is jár.

Sőt, a réz oldódása megzavarhatja a következő folyamatokat arany visszaszerzése. A cianid oldatban lévő magas réztartalom csökkentheti az arany-cianid komplex képződésének hatékonyságát, ezáltal csökkentve az aranyat. kimosódási sebesség. Ennek az az oka, hogy a réz az arannyal verseng az oldatban lévő cianidionokért és oxigénért, ami megzavarja a hatékony aranyoldáshoz szükséges kémiai egyensúlyt. Egyes esetekben a réz jelenléte problémákat okozhat az olyan downstream folyamatokban, mint a cink-cementálás vagy a szén-cellulóz (CIP) az arany kinyerésére, ami alacsonyabb aranyvisszanyerési arányhoz és rossz termékminőséghez vezet.

Ezért nagy jelentősége van annak, hogy hatékony reagenseket találjunk a réz kimosódásának gátlására a réztartalmú aranyércek ciánozása során. Az ilyen reagensek segíthetnek optimalizálni a cianidálási folyamatot, csökkenteni cianid fogyasztás, és javítja az aranykitermelés általános hatékonyságát, így a bányászati ​​tevékenység gazdaságilag életképesebb és környezetbarátabb. A következő szakaszokban különféle, erre a célra tanulmányozott és használt reagenseket fogunk feltárni.

A réz kilúgozási jellemzői cianidoldatokban

A cianidos oldatokban az arannyal kapcsolatos rézásványok eltérő kioldódási viselkedést mutatnak. A gyakori elsődleges rézásványok, mint a kalkopirit (CuFeS_2) és kalkocit (Cu_2S), valamint a malachit (Cu_2(OH)_2CO_3), azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornit (Cu_5FeS_4), kuprit, és (Cu_2O) viszonylag oldható réz

Ezek a rézásványok szobahőmérsékleten (25^{\circ}C) kioldhatók. A réz kioldódási aránya széles skálán mozog, 5-10% és több mint 90% között mozog. Például a malachit és az azurit, amelyek réz-karbonát ásványok, meglehetősen reaktívak cianid oldatokban. A malachit és a cianid kémiai reakciója a következőképpen fejezhető ki: Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Ez azt mutatja, hogy a cianid hatására a malachitban lévő réz hatékonyan oldható.

A magas réztartalmú aranykoncentrátumok kezelésekor a cianidálás során a kilúgozási folyamatnak vannak "klinikai" tünetei. A cianid fogyasztása rendkívül magas lesz. Általában a különböző réz ásványok esetében 1 gramm réz feloldásához 2.3-3.4 gramm réz fogyasztása szükséges. Nátrium-cianid. Ugyanakkor a réz oldódása oxigént is fogyaszt az oldatban. Például a kalkocit kilúgozási folyamatában a 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH reakció megy végbe, amely nemcsak nagy mennyiségű cianidot, hanem jelentős mennyiségű oxigént is fogyaszt.

Ezenkívül a kilúgozási hatás viszonylag gyenge lesz. A cianid oldatban lévő magas réztartalom csökkentheti az arany-cianid komplex képződésének hatékonyságát. A réz az arannyal versenyez az oldatban lévő cianidionokért és oxigénért. Ennek eredményeként a hatékony aranyoldáshoz szükséges kémiai egyensúly megbomlik. Ez az arany kilúgozási sebességének csökkenéséhez vezet, és problémákat okozhat a későbbi arany-visszanyerési folyamatokban, mint például a cink-cementálás vagy a szén a cellulózban (CIP), ami végső soron alacsonyabb arany-visszanyerési arányt és alacsonyabb termékminőséget eredményez.

Általános reagensek a rézkimosódás gátlására

Ólomsók

Az ólomsókat gyakran használják reagensként a réz kimosódásának gátlására a réztartalmú aranyércek cianidálása során. Az általánosan használt ólomsók közé tartozik az ólom-nitrát (Pb(NO_3)_2), az ólom-acetát (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) és az ólom-oxid (PbO).

Vegyük például az ólom-acetátot. A kutatások kimutatták, hogy ólom-acetát hozzáadása a cianidos kimosódás előtt hatékonyan gátolja a réz kimosódását, fokozza az arany és ezüst kimosódását, és csökkenti a Nátrium-cianid. Egy bizonyos 4.92%-os réztartalmú aranykoncentrátumhoz, ha 150 g/t ólom-acetátot közvetlenül adunk hozzá a kilúgozás előtt, -0.037 mm szemcseméretű őrlési finomság mellett, ami 95%-ot tesz ki, 48 órás kilúgozási idő, 0.5%-os nátrium-cianid koncentráció, 12%-os pépességű, 40-es aranykoncentráció a maradékanyag 1.20 g/t-ra csökkenthető, az arany kioldódási aránya eléri a 97.55%-ot, az ezüst visszanyerési aránya 60.28%, a nátrium-cianid felhasználás 14.37 kg/t. Ez egyértelműen mutatja az ólom-acetát pozitív hatását ebben a folyamatban.

Az ólomsók gátló mechanizmusa összefügghet az oldhatatlan vegyületek képződésével. Például az ólom reagálhat az ércben lévő kéntartalmú anyagokkal, és így oldhatatlan ólom-szulfidot képezhet. Ez a reakció csökkenti a réz ásványokkal reakcióba lépő kéntartalmú anyagok mennyiségét, ezáltal gátolja a réz ásványok feloldódását. Ezenkívül az ólomsók befolyásolhatják a rézásványok felületi tulajdonságait, csökkentve reakciókészségüket a cianidoldatban.

Kelátképző szerek (pl. citromsav)

A kelátképző szerek, például a citromsav szintén szerepet játszhatnak a cianidálás során a réz kimosódásának gátlásában. A kelátképző típusú kioldódást segítő szerek, mint a citromsav, egyedülálló mechanizmuson keresztül fejtik ki hatásukat. A citromsav karboxil- és hidroxilcsoportokat tartalmaz, amelyek kelátot képezhetnek olyan káros ionokkal, mint a Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} és Fe^{3+} a pépben, stabil kelátokat képezve.

Például a citromsav karboxilcsoportja az oxigénatomok magányos elektronpárjain keresztül képes koordinálni a fémionokkal, és gyűrűszerű szerkezetet alkot. Ezen fémionok kelátképzésével a citromsav kiküszöbölheti a cianidos kilúgozási folyamatra gyakorolt ​​negatív hatásukat, például csökkentheti az oldat oxigénfogyasztását. Ezen túlmenően, a citromsav gátolhatja az olyan ásványi anyagok feloldódását, mint a kalcium- és magnéziumtartalmú ásványok. Kölcsönhatásba léphet ezeknek az ásványok felszínével, megváltoztatva felületi töltésüket és hidrofil-hidrofób tulajdonságaikat, így nehezebben oldódnak fel a cianidoldatban. A nyálkahártya ásványi anyagainak ez a gátlása a pép "hatékony aktív oxigénjét" is javíthatja. Amikor a köteg ásványi anyagai kevésbé oldódnak fel, kevesebb oxigént fogyasztanak, és több oxigén áll rendelkezésre az arany ciánosításához, ami előnyös az arany kilúgozásában. Általánosságban elmondható, hogy a citromsav hozzáadása elősegítheti az arany cianidozásának kedvezőbb kémiai környezetének megteremtését, csökkentve más fémionok interferenciáját és javítva az aranykivonás hatékonyságát.

Egyebek (rövid bevezető)

A fent említett reagensek mellett a cianidionok koncentrációjának szabályozása is hatékony módszer lehet a réz oldódásának gyengítésére. Ha a cianidionok koncentrációját egy bizonyos tartományon belül megfelelően szabályozzuk, a réz ásványok cianiddal való reakciósebessége csökkenthető. Például egyes, viszonylag magas könnyen oldódó réz ásványokat tartalmazó aranyérceknél a szabad CN^-ionok koncentrációjának viszonylag alacsony szinten tartásával (például 0.05% - 0.10%) a rézásványok oldódási sebessége jelentősen lelassítható, míg az aranyásványok oldódási sebessége még mindig viszonylag magas, így az arany ásványok oldódási sebessége még mindig viszonylag magas a ciánidokra.

Egy másik módszer az ammónia-cianid rendszer alkalmazása. Az ammónia-cianid rendszerben az ammónia komplexeket képezhet a rézionokkal, ami bizonyos mértékig gátolhatja a réz kimosódását. Az ammónia nagy illékonysága miatt azonban nehéz stabil koncentrációt fenntartani az ipari termelési folyamatban, ami korlátozza a nagy léptékű ipari alkalmazását. Bár ennek a módszernek az az előnye, hogy csökkenti a rézkimosódást, a gyakorlati működés és a költséghatékonyság kihívásaival még tovább kell foglalkozni.

A reagensek hatását befolyásoló tényezők

A réztartalmú aranyércek ciánozása során a réz kilúgozásának gátlására használt reagensek hatékonyságát számos tényező befolyásolja, amelyek megértése elengedhetetlen a cianidálási folyamat optimalizálásához.

Ore Properties

1. A réz ásványok típusa

1. A cianidoldatokban a különböző rézásványok eltérő reakciókészséggel rendelkeznek. Például a réz-karbonát ásványok, mint például a malachit (Cu_2(OH)_2CO_3) és az azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) viszonylag reaktívabbak néhány elsődleges szulfid réz ásványhoz, például a kalkopirithoz (CuFeS_2) képest. A malachit könnyen reagál a cianiddal a Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH reakció szerint. Ez a nagy reaktivitás azt jelenti, hogy ha reagenseket használnak a réz kimosódásának gátlására, nagyobb dózisra lehet szükség az ilyen reaktív rézásványokban gazdag érceknél.

2. Ezzel szemben a kalkopirit bonyolultabb szerkezetű, és több energiát és specifikus reakciókörülményeket igényel a cianidoldatokban való feloldásához. Bizonyos körülmények között azonban továbbra is jelentős cianidfogyasztáshoz járulhat hozzá. Az ércben uralkodó réz-ásvány típus megértése az első lépés a megfelelő reagens és annak adagolásának meghatározásában.

2. Réz ásványok tartalma

1. Minél magasabb az érc réz-ásványanyag-tartalma, annál nagyobb a rézkimosódás lehetősége és a megfelelő cianidfogyasztás. Például egy 5%-os réztartalmú aranytartalmú ércben a réz kilúgozási reakciói által elfogyasztott cianid mennyisége sokkal nagyobb lesz, mint egy 1%-os réztartalmú ércben. Ennek eredményeként a rézkimosódás gátlásához szükséges reagenst arányosan be kell állítani. A nagyobb – réztartalmú – érchez nagyobb mennyiségű ólomsók vagy kelátképző anyagok szükségesek a réz oldódásának hatékony visszaszorításához. Kutatások kimutatták, hogy az ércben lévő könnyen oldódó réztartalom minden 1%-os növekedése esetén előfordulhat, hogy az ólom-só alapú inhibitor fogyasztását 10-20 g/t-val kell növelni a rézkimosódásgátlás azonos szintjének fenntartásához.

A folyamat feltételei

1. Cián koncentráció

1. Az oldatban lévő cianid koncentrációja kettős szerepet játszik a réz kimosódásában és az inhibitorok hatékonyságában. Ha a cianid koncentrációja alacsony, a réz-kioldódási reakciók sebessége csökken. Például, ha a szabad - cianid koncentrációt (CN^ -) 0.05% - 0.10% értéken tartjuk, a réz ásványok oldódási sebessége jelentősen lelassulhat. Ha azonban a cianid koncentrációja túl alacsony, az arany kioldódási sebességét is negatívan befolyásolhatja.

2. Reagensek, például ólomsók használatakor a hatékonyságuk szempontjából optimális cianidkoncentráció változhat. Egyes esetekben valamivel magasabb cianidkoncentráció (körülbelül 0.15% - 0.20%) szükséges ahhoz, hogy az ólom-só inhibitor az ércben lévő kéntartalmú anyagokkal oldhatatlan vegyületeket képezhessen, hatékonyan gátolva a réz kimosódását. De ha a cianid koncentrációja túl magas, az az inhibitorok jelenléte ellenére is elősegítheti a réz ásványok feloldódását.

2. PH érték

1. A cianid oldat pH-ja kritikus mind a réz kimosódása, mind az inhibitorok hatása szempontjából. A cianidozási eljárást általában lúgos közegben hajtják végre, rendszerint 10-11 pH tartományban. Ebben a pH-tartományban a cianidion stabilitása megmarad, és a cianid hidrolízise minimálisra csökken.

2. A kelátképző szerek, például a citromsav esetében az oldat pH-ja befolyásolja a kelátképző képességüket. A citromsav karboxil- és hidroxilcsoportokat tartalmaz, amelyek fémionokkal kelátképződnek. Lúgos közegben elősegíti ezeknek a funkciós csoportoknak a disszociációját, fokozva a rézionokkal való kelátképző képességüket. Ha azonban a pH túl magas (12 felett), az olyan mellékreakciókat okozhat, amelyek csökkenthetik a kelátképző szer hatékonyságát. Például egy erősen lúgos oldatban néhány fém-kelát komplex lebomolhat, így a kelátos rézionok visszakerülhetnek az oldatba.

3. Kioldódási idő

1. A kioldódási idő befolyásolhatja a réz kioldódásának mértékét és az inhibitorok teljesítményét. A kioldódási idő növekedésével több réz oldódhat fel, ha nem gátolják hatékonyan. Például egy rövid távú kioldódási folyamatban (kevesebb, mint 12 óra) a kioldott réz mennyisége viszonylag kicsi lehet, és az inhibitor könnyebben tudja szabályozni a réz kioldódási sebességét. De ha a kioldódási időt 48 órára vagy annál hosszabbra hosszabbítják meg, a réz-kioldódási reakciók kumulatív hatása még jelentősebbé válhat.

2. Az ólom-só inhibitorok esetében a hosszabb kioldódási idő az inhibitor magasabb kezdeti dózisát teheti szükségessé. A képződött ólomtartalmú oldhatatlan vegyületek ugyanis idővel fokozatosan elfogyhatnak, vagy a cianidoldatban reaktív anyagok folyamatos jelenléte miatt hatékonyságuk csökkenhet. Tehát a kioldódási időt alaposan figyelembe kell venni a réz-kimosódás gátlására használandó reagens mennyiségének és típusának meghatározásakor.

Esettanulmányok és gyakorlati alkalmazások

1. eset: Ólomsók alkalmazása egy dél-afrikai aranybányában

Egy dél-afrikai aranybánya körülbelül 3%-os réztartalmú réztartalmú aranyércet dolgozott fel. Az ólomsók inhibitorként való alkalmazása előtt a cianidálási folyamat számos kihívással szembesült. A cianid felhasználása rendkívül magas volt, elérte a 15 kg/t érc mennyiséget, az arany kioldódási aránya pedig csak 80% körül volt. Az érc magas réztartalma a cianidozás során jelentős rézoldódáshoz vezetett, ami nemcsak nagy mennyiségű cianidot emésztett fel, hanem az arany kilúgozási folyamatát is megzavarta.

Ólom-nitrát (Pb(NO_3)_2) 200 g/t érc adagolása után jelentős változásokat figyeltünk meg. A cianid felhasználás 8 kg/t ércre csökkent, ami körülbelül 47%-os csökkenést jelent. Az arany kioldódási aránya 90%-ra nőtt. A gazdasági előnyök jelentősek voltak. Figyelembe véve a cianid árát és a további visszanyert arany értékét, a bánya körülbelül 50 dollárt takarított meg egy tonna feldolgozott ércenként. Környezetvédelmi szempontból a csökkent cianidfogyasztás kisebb környezeti kockázatot jelentett a cianid szivárgásával és ártalmatlanításával kapcsolatban. A cianid tartalmú hulladék mennyiségét is csökkentették, ami a helyi ökológiai környezet szempontjából előnyös volt.

2. eset: Kelátképző szer (citromsav) alkalmazása egy aranybányában Ausztráliában

Egy ausztrál aranybányában az érc jelentős mennyiségű réz ásványt tartalmazott, főként kalkopiritot és néhány réz-karbonát ásványt. A kelátképző szer használata nélküli kezdeti cianidálási eljárás során az arany kioldódási aránya 75%, a réz kioldódási aránya pedig 30%. A magas rézkioldódási sebesség magas cianidfogyasztáshoz vezetett, körülbelül 12 kg/t érc.

A helyzet javult, ha citromsavat adtak a cianidozási folyamathoz 1 kg/t érc dózisban. A réz kioldódási aránya 10%-ra csökkent, az arany kioldódási aránya pedig 85%-ra nőtt. A cianid felhasználás 6 kg/t ércre csökkent. Gazdasági szempontból a citromsav hozzáadásának költsége viszonylag alacsony volt a cianidfogyasztás megtakarításához és a megnövekedett aranykitermeléshez képest. A bánya becslései szerint mintegy 300,000 XNUMX dollárral növelheti éves nyereségét. Környezeti szempontból a csökkent rézkimosódás kevesebb réztartalmú szennyvizet jelentett, amely könnyebben kezelhető volt, és kisebb hatással volt a környező terület vízkészletére.

3. eset: Új gátló (MZY) alkalmazása egy kínai aranybányában

Egy kínai aranybánya tűzálló rézzel foglalkozott, amely aranyércet tartalmazott. A hagyományos cianidozási eljárás során az arany kioldódási aránya mindössze 70%, a rézkioldódás mértéke pedig magas volt, ami nagy mennyiségű cianid felhasználást okozott. Egy új MZY inhibitor bizonyos dózisban történő hozzáadása, valamint az optimalizált folyamatkörülmények, beleértve 18 kg/t mész és 1.2 kg/t nátrium-cianid hozzáadását, az arany kioldódási sebessége elérte a 83-84%-ot, a réz kioldódási aránya pedig 4-5%-ra csökkent.

Ez az új eljárás nemcsak az aranykioldódás hatékonyságát javította, hanem jelentősen csökkentette a cianidfogyasztást is. A gazdasági haszon kettős volt: a megnövekedett aranykitermelés növelte a termelés értékét, és a csökkent cianidfogyasztás költségmegtakarítást eredményezett. Környezetvédelmi szempontból az alacsonyabb cianidfogyasztás és a kevesebb réztartalmú hulladék csökkentette a környezetterhelést, így a bányászati ​​tevékenység fenntarthatóbbá vált. Ezek az esettanulmányok egyértelműen demonstrálják a reagensek alkalmazásának gyakorlati értékét a réz kimosódásának gátlására a réztartalmú aranyércek cianidálása során, mind a gazdasági előnyök, mind a környezetvédelem szempontjából.

Összegzés

A réztartalmú aranyércek ciánosítási folyamatában a réz kilúgozása nemcsak magas cianidfogyasztáshoz vezet, hanem negatív hatással van az arany kilúgozási sebességére és az azt követő arany-visszanyerési folyamatokra is. Ezért nagy jelentőséggel bír a rézkimosódást gátló reagensek alkalmazása.

Az ólomsók, például az ólom-nitrát, az ólom-acetát és az ólom-oxid hatékonyan gátolhatják a réz kimosódását azáltal, hogy az ércben kéntartalmú anyagokkal oldhatatlan vegyületeket képeznek, vagy megváltoztatják a réz ásványok felületi tulajdonságait. A kelátképző szerek, mint a citromsav, kelátot képezhetnek rézionokkal és más káros fémionokkal, csökkentve a cianidálási folyamatra gyakorolt ​​negatív hatásukat. Emellett a cianidkoncentráció szabályozása és az ammónia-cianid rendszer alkalmazása is szerepet játszhat a réz oldódásának bizonyos mértékű gyengítésében.

Ezeknek a reagenseknek a hatékonyságát különböző tényezők befolyásolják. Az érc tulajdonságai, beleértve a rézásványok típusát és tartalmát, meghatározzák a réz reakcióképességét az ércben, és így befolyásolják a szükséges reagens mennyiségét. A folyamat körülményei, mint például a cianidkoncentráció, a pH-érték és a kilúgozási idő szintén jelentős hatással vannak a reagensek teljesítményére. Például a megfelelő cianid koncentráció és pH érték biztosíthatja a cianid oldat stabilitását és a reagens hatékonyságát, míg a kioldódási idő befolyásolhatja a réz-kioldódási reakciók kumulatív hatását.

Esettanulmányokon keresztül láthattuk ezeknek a reagenseknek a gyakorlati alkalmazási értékét. Dél-Afrikában az ólom-nitrát aranybányában való felhasználása csökkentette a cianidfogyasztást és növelte az arany kilúgozási sebességét, ami jelentős gazdasági előnyökkel és környezeti előnyökkel járt. Ausztráliában a citromsav hozzáadása egy aranybányában hatékonyan csökkentette a rézkimosódást és a cianidfogyasztást, miközben növelte az arany kioldódási sebességét, ami gazdasági és környezetvédelmi szempontból egyaránt előnyös volt. Egy kínai aranybányában az új MZY inhibitor alkalmazása az optimalizált folyamatkörülmények mellett javította az aranykioldódási hatékonyságot és csökkentette a rézkioldódási sebességet, jó gazdasági és környezetvédelmi eredményeket érve el.

Általánosságban elmondható, hogy a réztartalmú aranyércek cianidozása során átfogóan figyelembe kell venni az érc jellemzőit és az eljárás követelményeit, és meg kell választani a megfelelő reagenst és működési feltételeket. A jövőbeli kutatások a hatékonyabb és környezetbarátabb reagensek további feltárására, valamint a reagensek és a folyamatparaméterek kombinációjának optimalizálására összpontosíthatnak a hatékonyabb, gazdaságosabb és környezetbarátabb aranykivonási folyamatok elérése érdekében.