Processo di lisciviazione del cianuro nell'estrazione dell'oro: il processo completo dalla dissoluzione al recupero

Introduzione

L'estrazione dell'oro dai suoi minerali è un argomento di grande interesse da secoli. Tra i vari metodi disponibili, Lisciviazione di cianuro è emersa come una delle tecniche più ampiamente utilizzate nel settore commerciale Miniera d'oro industria. Questo processo consente l'efficiente dissoluzione dell'oro dai suoi materiali ospiti, rendendo possibile il recupero del metallo prezioso in una forma più concentrata. Questo articolo approfondirà il processo completo di lisciviazione con cianuro nell'estrazione dell'oro, dalla dissoluzione iniziale dell'oro in soluzioni di cianuro al recupero finale del metallo.

La dissoluzione dell'oro in soluzioni di cianuro

Reazioni chimiche coinvolte

La dissoluzione dell'oro in soluzioni di cianuro si basa su una serie complessa di reazioni chimiche. La reazione complessiva può essere rappresentata dalla seguente equazione:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

In questa reazione, l'oro (Au) reagisce con Cianuro di sodio (NaCN) in presenza di ossigeno (O₂) e acqua (H₂O) per formare dicianoaurato di sodio (Na[Au(CN)₂]) e idrossido di sodio (NaOH). Il ruolo dell'ossigeno in questa reazione è cruciale in quanto agisce come agente ossidante, facilitando la dissoluzione dell'oro.

Condizioni per la dissoluzione ottimale

Per una dissoluzione efficiente dell'oro, diverse condizioni devono essere attentamente controllate. La concentrazione di cianuro nella soluzione è un fattore critico. In genere, nel processo di lisciviazione viene utilizzata una concentrazione di 0.05 - 0.1% di NaCN. Una concentrazione più elevata può portare a un maggiore consumo di cianuro senza un aumento proporzionale della dissoluzione dell'oro, mentre una concentrazione più bassa può causare una lisciviazione lenta e incompleta.

Anche il pH della soluzione gioca un ruolo significativo. Il processo di lisciviazione è più efficace in un mezzo leggermente alcalino, con un intervallo di pH di 9.5 - 11. A questo pH, gli ioni cianuro sono presenti nella loro forma non dissociata (HCN), che è più reattiva verso l'oro. La regolazione del pH si ottiene solitamente aggiungendo calce (CaO) alla soluzione di lisciviazione.

La temperatura è un altro parametro importante. Sebbene la reazione possa avvenire a temperatura ambiente, una temperatura leggermente elevata di circa 25 - 35 °C può aumentare la velocità di dissoluzione dell'oro. Tuttavia, aumentare troppo la temperatura può portare alla decomposizione del cianuro, riducendone l'efficacia.

Pretrattamento dei minerali

Frantumazione e macinazione

Prima che il processo di lisciviazione con cianuro possa iniziare, i minerali auriferi devono essere pretrattati. Il primo passaggio di questo pretrattamento è solitamente Frantumazione e Rettifica. I minerali vengono frantumati per ridurne le dimensioni e poi macinati in particelle fini. Ciò aumenta la superficie del minerale, consentendo un contatto più efficiente tra le particelle d'oro e la soluzione di cianuro durante il processo di lisciviazione.

Il grado di macinazione è attentamente controllato. Una macinazione eccessiva può portare alla formazione di fanghi fini, che possono causare problemi durante le successive fasi di separazione solido-liquido. D'altro canto, una macinazione insufficiente può causare un'esposizione insufficiente delle particelle d'oro, portando a una lisciviazione incompleta.

Tostatura e bio-ossidazione

In alcuni casi, i minerali d'oro possono contenere minerali refrattari che impediscono la dissoluzione diretta dell'oro tramite cianuro. Per tali minerali, potrebbero essere necessari metodi di pretrattamento aggiuntivi come la tostatura o la bio-ossidazione.

La tostatura consiste nel riscaldare il minerale in presenza di aria per ossidare i minerali refrattari, come i solfuri. Questo processo di ossidazione scompone i minerali, rilasciando le particelle d'oro e rendendole più accessibili alla soluzione di cianuro.

La bio-ossidazione, d'altro canto, utilizza microrganismi per ossidare i minerali refrattari. Questa è un'alternativa più ecologica alla tostatura, poiché opera a temperature più basse e produce meno emissioni nocive. I microrganismi, in genere batteri o funghi, vengono selezionati in base alla loro capacità di ossidare i minerali refrattari specifici presenti nel minerale.

Il processo di lisciviazione

Lisciviazione in vasca agitata

La lisciviazione in vasca agitata è uno dei metodi più comuni utilizzati per la lisciviazione con cianuro. In questo processo, il minerale pretrattato viene miscelato con la soluzione di cianuro in grandi vasche agitate. Le vasche sono dotate di agitatori che assicurano una miscelazione completa del minerale e della soluzione, favorendo il contatto tra le particelle d'oro e gli ioni cianuro.

Il tempo di lisciviazione può variare a seconda della natura del minerale e delle condizioni operative. In generale, il processo di lisciviazione può durare da diverse ore a diversi giorni. Durante questo periodo, vengono periodicamente prelevati campioni del percolato e analizzati per monitorare il progresso della dissoluzione dell'oro.

Lisciviazione dell'heap

La lisciviazione in cumulo è un altro metodo ampiamente utilizzato, specialmente per minerali d'oro di bassa qualità. In questo processo, il minerale frantumato viene accatastato in grandi cumuli su un rivestimento impermeabile. La soluzione di cianuro viene quindi spruzzata sulla parte superiore del cumulo e lasciata filtrare attraverso il minerale. Mentre la soluzione passa attraverso il cumulo, dissolve le particelle d'oro e la soluzione gravida risultante viene raccolta sul fondo del cumulo.

La lisciviazione in cumulo è un metodo più conveniente rispetto a Lisciviazione in vasca agitata poiché richiede un investimento di capitale inferiore in attrezzature. Tuttavia, è un processo più lento ed è più adatto per minerali con un contenuto di oro relativamente basso.

Separazione solido-liquido

Filtrazione

Una volta completato il processo di lisciviazione, il passaggio successivo è separare il residuo solido (tailings) dalla soluzione gravida, che contiene l'oro disciolto. La filtrazione è uno dei metodi più comunemente utilizzati per la separazione solido-liquido. In questo processo, la poltiglia (miscela di solido e liquido) viene fatta passare attraverso un mezzo filtrante, come un telo filtrante o una filtropressa. Le particelle solide vengono trattenute sul mezzo filtrante, mentre il liquido (soluzione gravida) passa attraverso e viene raccolto.

La scelta del mezzo filtrante dipende dalla natura delle particelle solide e dalle condizioni operative. Ad esempio, nei casi in cui le particelle solide sono molto fini, potrebbe essere necessario un tessuto filtrante a maglie più fini.

Decantazione

La decantazione è un altro metodo che può essere utilizzato per la separazione solido-liquido, specialmente quando le particelle solide sono relativamente grandi e si depositano facilmente. In questo processo, la poltiglia viene lasciata riposare in una vasca di sedimentazione per un periodo di tempo. Le particelle solide si depositano sul fondo della vasca per gravità e il liquido supernatante limpido (soluzione gravida) viene quindi decantato con cura.

La decantazione è un metodo più semplice e meno dispendioso in termini di energia rispetto alla filtrazione. Tuttavia, potrebbe non essere altrettanto efficace nel separare particelle solide molto fini.

Recupero dell'oro dalla soluzione incinta

Adsorbimento di carbone attivo

Uno dei metodi più comuni per recuperare l'oro dalla soluzione gravida è Adsorbimento su carbone attivoIn questo processo, il carbone attivo viene aggiunto alla soluzione gravida. Il complesso oro-cianuro ha una forte affinità per la superficie del carbone attivo e, di conseguenza, l'oro viene adsorbito sulle particelle di carbone.

Le particelle di carbonio vengono quindi separate dalla soluzione, solitamente tramite setacciatura o filtrazione. Il carbonio caricato con oro viene quindi ulteriormente elaborato per desorbire l'oro. Ciò avviene in genere sottoponendo il carbonio a un trattamento a vapore ad alta temperatura o utilizzando un agente di desorbimento chimico.

Precipitazione di zinco

La precipitazione dello zinco, nota anche come processo Merrill-Crowe, è un altro metodo per il recupero dell'oro. In questo processo, la polvere di zinco viene aggiunta alla soluzione gravida. Lo zinco è più elettropositivo dell'oro e, di conseguenza, sposta l'oro dal complesso oro-cianuro. La reazione può essere rappresentata dalla seguente equazione:

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

L'oro precipitato, insieme a qualsiasi zinco non reagito, forma un fango solido. Questo fango viene quindi separato dalla soluzione e l'oro viene ulteriormente raffinato per ottenere un prodotto puro.

Raffinazione dell'oro

Fusione

Una volta recuperato l'oro dalla soluzione gravida, di solito deve essere raffinato per rimuovere eventuali impurità rimanenti. La fusione è uno dei metodi più comuni per la raffinazione dell'oro. In questo processo, il materiale contenente oro viene riscaldato a una temperatura elevata in presenza di un flusso, come il borace. Il flusso aiuta ad abbassare il punto di fusione dell'oro e reagisce anche con le impurità, formando una scoria che può essere separata dall'oro fuso.

L'oro fuso viene poi versato in stampi per formare lingotti. Questi lingotti possono essere ulteriormente lavorati o venduti come prodotto semilavorato.

Raffinazione elettrolitica

La raffinazione elettrolitica è un metodo più avanzato per la raffinazione dell'oro. In questo processo, l'anodo contenente oro viene posizionato in una cella elettrolitica insieme a un catodo di oro puro. L'elettrolita è solitamente una soluzione di cloruro d'oro o altri sali d'oro. Quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso la cella, l'oro dall'anodo si dissolve nell'elettrolita e quindi si deposita sul catodo.

Le impurità che sono più elettropositive dell'oro si dissolvono nell'elettrolita ma non si depositano sul catodo, mentre le impurità che sono meno elettropositive dell'oro rimangono come fanghi sul fondo della cella. Ciò si traduce in un prodotto d'oro di purezza molto elevata.

Considerazioni ambientali

Gestione del cianuro

Il cianuro è una sostanza altamente tossica e la corretta gestione del cianuro nel processo di estrazione dell'oro è di fondamentale importanza. L'uso del cianuro nell'estrazione dell'oro è severamente regolamentato in molti paesi per minimizzare il suo impatto sull'ambiente e sulla salute umana.

Uno degli aspetti chiave della gestione del cianuro è la prevenzione delle fuoriuscite di cianuro. Le attività minerarie devono disporre di sistemi di contenimento adeguati per impedire che le soluzioni contenenti cianuro fuoriescano nell'ambiente. Inoltre, è fondamentale anche il trattamento delle acque reflue contenenti cianuro. Sono disponibili diversi metodi per il trattamento delle acque reflue contenenti cianuro, come l'ossidazione chimica, il trattamento biologico e lo scambio ionico.

Smaltimento dei residui

Anche il residuo solido (tailings) prodotto dopo il processo di recupero dell'oro deve essere smaltito correttamente. I tailings possono contenere tracce di cianuro e altri metalli pesanti, che possono rappresentare una minaccia per l'ambiente se non gestiti correttamente.

Un metodo comune per lo smaltimento dei residui è quello di stoccarli in apposite dighe. Queste dighe sono progettate per contenere i residui e impedire il rilascio di contaminanti nell'ambiente. In alcuni casi, i residui possono anche essere rielaborati per recuperare eventuali minerali preziosi rimanenti o per ridurre l'impatto ambientale.

Conclusione

Il processo di lisciviazione con cianuro nell'estrazione dell'oro è un processo complesso e multi-fase che prevede la dissoluzione dell'oro in soluzioni di cianuro, il pretrattamento dei minerali, la lisciviazione, la separazione solido-liquido, il recupero dell'oro, la raffinazione e la gestione ambientale. Ogni fase di questo processo è attentamente controllata per garantire l'estrazione e il recupero efficienti dell'oro riducendo al minimo l'impatto ambientale. Nonostante le sfide associate all'uso del cianuro, il processo rimane un metodo importante e ampiamente utilizzato nel settore dell'estrazione commerciale dell'oro grazie alla sua elevata efficienza e al costo relativamente basso. Tuttavia, vengono svolte continue ricerche e sviluppi per sviluppare metodi alternativi più rispettosi dell'ambiente e sostenibili.