שיפור קצבי שטיפת זהב וכסף בתהליך ציאנידציה עשיר בחמצן עם אמוניה

מבוא

הפקת זהב וכסף מעפרות היא תהליך מורכב ומכריע בתעשיית הכרייה. ציאנידציה הייתה זה מכבר שיטה דומיננטית למטרה זו. עם זאת, נעשים מאמצים מתמשכים לייעל את התהליך כדי לשפר את קצב הדליפה של מתכות יקרות ולשפר את היעילות הכוללת. גישה אחת כזו שהראתה פוטנציאל היא השימוש ב... אַמוֹנִיָה בתהליך הציאנידציה העשיר בחמצן. מאמר זה מתעמק באופן שבו אמוניה יכולה למלא תפקיד משמעותי בהגברת קצב הדליפה של זהב וכסף.

יסודות הציאנידציה

ציאנידציה מבוססת על העיקרון שתמיסות חלשות של נתרן או אשלגן ציאניד יש להם פעולת המסה עדיפה על חלקיקים קטנים של זהב וכסף מתכתיים על פני חומרים אחרים הנמצאים בדרך כלל בעפרות זהב. בתהליך זה, כאשר משטחים טריים של זהב נחשפים לציאניד בתמיסה מימית המכילה חמצן חופשי, מתרחשת תגובה כימית היוצרת תרכובת ציאניד זהב יחד עם הידרוקסיד.

התהליך דורש בקרה מדוקדקת של מספר גורמים. לדוגמה, חוזק תמיסת הציאניד הוא קריטי. בדרך כלל, משתמשים בחוזק תמיסה של כ-450 גרם ציאניד (שווה ערך ל-KCN) לטון תמיסה (מים), מכיוון שנמצא כי חוזק זה מספיק חזק עבור רוב מעגלי הציאניד הישירים. עבודה ניסיונית הראתה כי חוזק זה מספק כוח המסה מקסימלי. בנוסף, תמיסה חלשה מושפעת פחות מציאניצידים (מינרלים שיכולים להיות בעלי השפעות מזיקות על תהליך הציאנידציה), וסכנת ההרעלה מאדים הנוצרים באידוי במזג אוויר חם מצטמצמת.

גם לטמפרטורה יש תפקיד חיוני. באקלים קר, תמיסות מחוממות לעיתים קרובות לכ-70 מעלות צלזיוס כדי לשמור על פעולת המסה יעילה. מעל טמפרטורה זו, אובדן הציאניד כתוצאה מפירוק הופך לדאגה משמעותית. תיאורטית, זהב מתמוסס במהירות רבה יותר בתמיסה בטמפרטורה של 138 מעלות צלזיוס.

תפקיד האמוניה בתהליך ציאנידציה עשירה בחמצן

קומפלקסציה עם יוני מתכת

אמוניה יכולה ליצור תרכובות מורכבות עם יוני מתכת שונים הנמצאים בעפרה. בהקשר של הפקת זהב וכסף, היא יכולה לתקשר עם יוני נחושת, הנמצאים בדרך כלל בעפרות זהב רבות. נחושת יכולה לצרוך ציאניד ולהפריע לשטיפת הזהב והכסף. על ידי יצירת קומפלקסים של נחושת-אמוניה, אמוניה מפחיתה את התחרות על יוני ציאניד, מה שהופך יותר ציאניד לזמין להמסת זהב וכסף. כתוצאה מכך, נוכחות האמוניה מסייעת לשמור על ריכוז גבוה יותר של יוני ציאניד חופשיים בתמיסה, דבר המועיל לשטיפת הזהב והכסף.

השפעה על הסביבה האלקטרוכימית

אמוניה יכולה גם לשנות את הסביבה האלקטרוכימית של מערכת השטיפה. היא יכולה להשפיע על פוטנציאל החיזור של התמיסה, אשר בתורו משפיע על החמצון וההמסה של זהב וכסף. בסביבה עשירה בחמצן, נוכחות אמוניה יכולה להגביר את הפעלת מולקולות החמצן. הפעלת חמצן משופרת זו מקדמת את חמצון הזהב והכסף לקומפלקסים הציאנידיים שלהם. לדוגמה, במקרה של זהב, מסלול התגובה עשוי להשתנות באופן שמקל על היווצרות קומפלקס הציאניד של הזהב הרלוונטי בצורה יעילה יותר.

שיפור בתכונות פני השטח של המינרלים

אמוניה יכולה לתקשר עם פני השטח של המינרלים בעפרה. מינרלים מסוימים שקשה לחלץ אותם ישירות יכולים לעבור שינוי בתכונות פני השטח שלהם על ידי אמוניה. שינוי זה יכול להפוך את פני השטח לגיוניים יותר כלפי יוני ציאניד, ובכך לשפר את יעילות השטיפה הכוללת. לדוגמה, מינרלים מסוימים המכילים כסף עשויים להיות בעלי ציפוי פני השטח המונע את הגישה של יוני ציאניד. אמוניה יכולה להגיב עם ציפוי זה או להיספג על פני המינרל, לשנות את המטען והתגובתיות הכימית שלו, ולאפשר ליוני ציאניד להגיב בצורה יעילה יותר עם הכסף שבתוך המינרל.

מקרי מקרה ויישומים מעשיים

ביישום מעשי במכרה זהב-כסף, שולב השימוש בטחינה צדדית תוך כדי שטיפה וציאנידציה עשירה בחמצן עם תוספת אמוניה. בתנאי שתהליך הייצור המקורי נותר ללא שינוי, בוצעה תוספת של כמות מתאימה של אמוניה בשלב הטחינה הראשון. התוצאות היו יוצאות דופן. בהשוואה למצב ללא תוספת אמוניה, קצב שטיפת הציאנידציה של הזהב גדל ב-0.47%, קצב שטיפת הכסף גדל ב-5.33%, וקצב שטיפת הנחושת ירד ב-6.50%. זה לא רק שיפר את הפקת המתכות היקרות אלא גם הפחית את המסת הנחושת, שהיא לעתים קרובות תופעת לוואי לא רצויה מכיוון שנחושת יכולה לצרוך ציאניד ולסבך את תהליכי הפקת המתכות הבאים.

במחקר אחר על סוג ספציפי של עפרת זהב-כסף, הוספת אמוניה בתהליך הציאנידציה העשיר בחמצן הובילה לשיפור משמעותי בקינטיקה של השטיפה. הזמן הנדרש להגיע לרמה גבוהה של שטיפה של זהב וכסף הופחת. זה לא רק הגדיל את תפוקת תהליך השטיפה אלא גם חסך אנרגיה ומשאבים בטווח הארוך.

אופטימיזציה ושיקולים

בעוד שאמוניה מראה פוטנציאל גדול בשיפור קצב שטיפת זהב וכסף בתהליך ציאנידציה עשיר בחמצן, יש צורך לייעל מספר גורמים. ריכוז האמוניה שנוסף הוא קריטי. מעט מדי אמוניה עשויה שלא להשפיע באופן משמעותי על קומפלקסציה, סביבה אלקטרוכימית או שינוי פני השטח של מינרלים. מצד שני, כמות מוגזמת של אמוניה עלולה להוביל לעלייה בעלויות, בעיות סביבתיות פוטנציאליות ואף לשבש את האיזון הכימי הכולל של מערכת השטיפת.

יש לשלוט בקפידה גם בערך ה-pH של תמיסת השטיפה. אמוניה היא בסיס חלש, והוספתה יכולה להשפיע על ערך ה-pH של התמיסה. מכיוון שתהליך הציאנידציה רגיש ל-pH, שמירה על טווח pH אופטימלי (בדרך כלל סביב 10 - 11) חיונית לתפקוד תקין של יוני הציאניד ולקינטיקה הכוללת של התגובה.

יתר על כן, יש לקחת בחשבון את התאימות של אמוניה עם ריאגנטים אחרים המשמשים בתהליך, כגון סיד (אשר מתווסף לעתים קרובות כדי להתאים את רמת החומציות (pH) ולמנוע היווצרות של גז מימן ציאניד). הבטחה שכל התגובות הכימיות במערכת ההשטפה פועלות בהרמוניה היא קריטית למקסום קצב ההשטפה של זהב וכסף.

סיכום

השימוש באמוניה בתהליך ציאנידציה עשיר בחמצן מציע דרך בת קיימא ויעילה לשיפור קצב השטיפה של זהב וכסף. באמצעות קומפלקסציה עם יוני מתכת, שינוי הסביבה האלקטרוכימית ושיפור תכונות פני השטח של המינרלים, אמוניה יכולה לשפר משמעותית את יעילות הפקת המתכות היקרות. עם זאת, אופטימיזציה מדוקדקת של פרמטרים כגון ריכוז אמוניה, בקרת pH ותאימות עם ריאגנטים אחרים נחוצה כדי לממש את מלוא היתרונות של גישה זו. ככל שתעשיית הכרייה ממשיכה לחפש דרכים יעילות ובנות קיימא יותר להפקת מתכות יקרות, תפקידה של האמוניה בתהליכי ציאנידציה צפוי לקבל תשומת לב רבה יותר ומחקר נוסף.