Samanburður á útskolun úr andrúmslofti og þrýstingi í blásýruferli gullnámu

1. Inngangur

Sýaníðering er mikið notuð aðferð við gullvinnslu úr málmgrýti. Meðal hinna ýmsu rekstrarhátta eru andrúmsloftsútskolun og þrýstingsútskolun tvær mikilvægar aðferðir. Að skilja muninn á þeim er lykilatriði til að hámarka gullvinnsluferlið, bæta skilvirkni og lækka kostnað. Þessi grein mun gera ítarlegan samanburð á andrúmslofts- og þrýstingsútskolun í sýaníðeringarferli gullnáma.

2. Meginregla um útskolun með sýaníðeringu

Útskolun með sýaníði byggist á efnahvarfi gulls við sýaníð í viðurvist súrefnis. Almenna efnajafnan er sem hér segir:

4Au + 8CN⁻+ O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻+ 4OH⁻

Í þessari viðbrögðum myndar gull leysanleg gull-sýaníð fléttur, sem hægt er að aðskilja frekar og endurheimta. Hvort sem um er að ræða útskolun við andrúmsloft eða þrýsting, þá helst þessi grunnregla sú sama. Hins vegar hafa viðbragðsskilyrði og hvarfhraða áhrif á þrýstingsþáttinn.

3. Samanburður á útskolunarhagkvæmni

3.1 Útskolun úr andrúmsloftinu

Útskolun í andrúmslofti fer venjulega fram við stofuhita og -þrýsting. Fyrir tiltölulega einfalda gullmálmgrýti, eins og þau sem innihalda hátt hlutfall af frímaluðu gulli, getur útskolun í andrúmslofti náð góðum árangri. Hins vegar, fyrir flókin málmgrýti sem innihalda mikið magn af súlfíðsteindum eða öðrum eldföstum efnum, er útskolunarhagkvæmni útskolunarinnar oft takmörkuð. Hægur viðbragðshraði og ófullkomin viðbrögð geta leitt til lægri gullútskolunarhraða. Til dæmis, þegar unnið er með gullmálmgrýti sem inniheldur pýrít, getur brennisteinninn í pýrítinu brugðist við súrefni og sýaníði við útskolun í andrúmslofti, neytt súrefnis og sýaníðs og þannig hamlað upplausn gullsins. Almennt er gullútskolunarhraðinn við útskolun í andrúmslofti um 60% - 85% fyrir venjuleg málmgrýti.

3.2 Þrýstiútskolun

Þrýstingsútskolun, hins vegar, er framkvæmd við hækkaðan þrýsting. Aukinn þrýstingur getur aukið leysni súrefnis í útskolunarlausninni verulega. Samkvæmt lögmáli Henrys leiðir hærri þrýstingur til hærri hlutþrýstings súrefnis, sem aftur eykur styrk uppleysts súrefnis í lausninni. Þetta mikla uppleysta súrefni getur flýtt fyrir oxun gulls og myndun gull-sýaníð fléttna. Fyrir eldföst gullmálmgrýti getur þrýstingsútskolun brotið niður eldföstu uppbyggingu súlfíðsteinda, sem veldur því að meira gull kemst í snertingu við útskolunarlausnina. Fyrir vikið er hægt að bæta útskolunarhraða gulls á áhrifaríkan hátt. Rannsóknir sýna að fyrir sum eldföst gullmálmgrýti getur útskolunarhraði gulls við þrýstingsútskolun náð yfir 90%, jafnvel allt að 95% við bestu aðstæður.

4. Samanburður á viðbragðsskilyrðum

4.1 Hitastig

• Útskolun úr andrúmslofti : Fer venjulega fram við eða nálægt umhverfishita, yfirleitt í kringum 25°C. Þar sem viðbrögðin eru ekki knúin áfram af háum hita er orkunotkunin tiltölulega lítil. Hins vegar þýðir lágt hitastig einnig að viðbragðshraðinn er tiltölulega hægur.

• Þrýstiútskolun : Almennt þarf hækkað hitastig. Hitastigið er venjulega á bilinu 80 - 150°C. Hærra hitastig getur hraðað efnahvörfum, en það krefst einnig aukinnar orkuframleiðslu til að hita útskolunarkerfið.

4.2 Styrkur sýaníðs

• Útskolun úr andrúmslofti : Styrkur sýaníðs í útskolunarlausninni er venjulega á bilinu 0.02% - 0.1%. Fyrir málmgrýti með mikið óhreinindainnihald gæti þurft tiltölulega hærri sýaníðstyrk til að tryggja útskolunaráhrifin, en það mun auka kostnað og umhverfisáhættu.

• Þrýstingsútskolun : Vegna aukinnar hvarfhraða við þrýsting getur nauðsynlegur sýaníðþéttni verið tiltölulega lægri, almennt í kringum 0.01% - 0.05%. Þetta dregur ekki aðeins úr notkun sýaníðs heldur einnig umhverfisáhrifum af völdum sýaníðleifa.

5. Samanburður á búnaðarþörfum og kostnaði

5.1 Kröfur um búnað

• Útskolun úr andrúmslofti : Búnaður fyrir útskolun úr andrúmslofti er tiltölulega einfaldur. Hann inniheldur aðallega útskolunartönka, hrærivélar og loftræstibúnað. Útskolunartönkarnir þurfa ekki að þola mikinn þrýsting, þannig að framleiðsluefni og kostnaður við þá eru tiltölulega lágir. Hrærivélar eru notaðar til að tryggja jafna blöndun málmgrýtismassa, sýaníðlausnar og súrefnis, og kröfur um afl og tæringarþol þeirra eru ekki mjög miklar.

• Þrýstiþvottur : Þrýstiþvottur krefst sérstaks þrýstiþolins búnaðar, svo sem sjálfstýrðra kælibúnaðar. Sjálfstýringin þarf að vera úr sterkum málmblöndum til að þola háan þrýsting og hátt hitastig. Að auki er hún einnig búin flóknum þrýstistýringar-, hitastýringar- og öryggiskerfum. Hönnun og framleiðsla þessa búnaðar er flóknari og krefst hærri tæknilegra stiga.

5.2 Kostnaður

• Útskolun úr andrúmslofti : Upphaflegur fjárfestingarkostnaður fyrir útskolunarbúnað úr andrúmslofti er tiltölulega lágur. Hins vegar, vegna tiltölulega lágrar útskolunarnýtni og langs útskolunartíma, getur rekstrarkostnaður hvað varðar vinnuafl, orkunotkun við langvarandi hræringu og notkun sýaníðs verið tiltölulega hár til lengri tíma litið.

• Þrýstiútskolun : Upphafsfjárfesting í þrýstiútskolunarbúnaði er mun hærri vegna dýrra þrýstiþolinna sjálfstýringa og flókinna stjórnkerfa. En miðað við mikla útskolunarnýtni og stuttan útskolunartíma gæti heildarrekstrarkostnaðurinn hvað varðar framleiðslugetu og nýtingu auðlinda verið samkeppnishæfari fyrir stórfellda og eldfasta málmgrýtisvinnslu.

6. Umhverfisáhrif

6.1 Leifar af sýaníði

• Útskolun úr andrúmslofti : Eins og áður hefur komið fram getur útskolun úr andrúmslofti krafist tiltölulega hærri styrks af sýaníði, sem getur leitt til meiri sýaníðleifa í úrganginum. Sýaníð er mjög eitrað og óviðeigandi meðhöndlun á úrgangi sem inniheldur sýaníð getur skapað alvarlega ógn fyrir umhverfið og heilsu manna.

• Þrýstiútskolun : Með minni notkun sýaníðs myndar þrýstiútskolun tiltölulega minni sýaníðleifar í úrganginum. Þetta dregur að vissu leyti úr umhverfisáhættu sem tengist mengun af völdum sýaníðs.

6.2 Orkunotkun og losun

• Útskolun úr andrúmslofti : Þó að orkunotkunin til upphitunar sé lítil, getur langvarandi notkun til að ná fullnægjandi útskolunarárangri krafist mikillar raforku til hræringar og loftræstingar. Hvað varðar losun, ef loftræstingarferlið er ekki vel stjórnað, getur það valdið losun skaðlegra lofttegunda sem myndast við viðbrögðin.

• Þrýstiútskolun : Háhita- og háþrýstingsaðgerð þrýstiútskolunar krefst mikillar orkuframleiðslu til að hita og viðhalda þrýstikerfinu. Hins vegar þýðir mikil skilvirkni aðgerðarinnar að fyrir sama magn af gullframleiðslu getur heildarorkunotkun á hverja einingu af gulli verið sambærileg eða jafnvel lægri en við útskolun í andrúmslofti miðað við meiri framleiðslugetu. Hvað varðar losun, ef þrýstikerfið er vel lokað, er hægt að stjórna losun skaðlegra lofttegunda betur.

7. Niðurstaða

Í stuttu máli hafa bæði útskolun undir andrúmslofti og þrýstingi í sýaníðunarferli gullnáma sína eiginleika. Útskolun undir andrúmslofti hentar fyrir einföld gullmálmgrýti með litlum fjárfestingum í búnaði í upphafi, en hún hefur takmarkanir á útskolunarhagkvæmni fyrir flókin málmgrýti. Þrýstingsútskolun, hins vegar, sýnir mikla kosti við meðhöndlun á eldföstum gullmálmgrýti, með mikilli útskolunarhagkvæmni, minni sýaníðnotkun og tiltölulega minni umhverfisáhrifum hvað varðar sýaníðleifar. Hins vegar krefst hún dýrs búnaðar og flóknari rekstrar og viðhalds. Þegar útskolunaraðferð er valin þurfa námufyrirtæki að íhuga ítarlega þætti eins og eiginleika málmgrýtisins, framleiðslustærð, fjárfestingarfjárhagsáætlun og umhverfiskröfur til að taka viðeigandi ákvörðun.