ოქროს ციანირებული გამორეცხვის ფუნდამენტური პრინციპები

ოქროს ციანიზაცია, ჰიდრომეტალურგიული პროცესის ერთ-ერთი მთავარი პრინციპი, იყო... ოქროს მოპოვება 1890-იან წლებში მისი კომერციალიზაციის შემდეგ საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში. ეს სტატია შეისწავლის ოქროს ციანირებული გამორეცხვის ძირითად ქიმიურ და ფიზიკურ მექანიზმებს და გვთავაზობს ოქროს მოპოვების ინდუსტრიაში ამ შეუცვლელი ტექნიკის ყოვლისმომცველ გაგებას.

ქიმიური რეაქციები: ციანიზაციის გული

ციანიზაციის პროცესი ეფუძნება ოქროს უნიკალურ რეაქტიულობას თანაობისას ციანიდის იონები (CN⁻) და ოქსიდანტი, როგორც წესი, ჰაერიდან მიღებული ჟანგბადი. ფუნდამენტური ქიმიური რეაქცია შეიძლება შეჯამდეს შემდეგნაირად: ოთხი მოლი ოქრო (Au), რომელიც რეაქციაში შედის რვა მოლ ნატრიუმის ციანიდი (NaCN), ჰაერიდან ჟანგბადის ერთი მოლი (O₂) და წყლის ორი მოლი (H₂O) წარმოქმნის ნატრიუმის დიციანოაურატის(I) ოთხ მოლს (Na[Au(CN)₂]) და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ოთხ მოლს (NaOH).

ამ რეაქციაში ოქროს ატომები იჟანგება +1 დაჟანგვის მდგომარეობამდე და წარმოქმნიან სტაბილურ დიციანოაურატ(I) კომპლექსებს \([Au(CN)_2]^- \). ციანიდის იონები მოქმედებენ როგორც კომპლექსური აგენტები, ასტაბილურებენ ოქროს იონებს ხსნარში, ხოლო ჟანგბადი ასრულებს ელექტრონების აქცეპტორის როლს, რაც იწვევს ოქროს დაჟანგვას. ეს რედოქს-კომპლექსირების მექანიზმი საშუალებას იძლევა ოქროს შერჩევითი დაშლა მისი მადნებიდან, შედარებით დაბალ ტემპერატურაზეც კი. ციანიდი კონცენტრაციები (0.01 - 0.1%).

ფიზიკური პროცესები: მასის გადაცემის და გამორეცხვის კინეტიკა

ქიმიური რეაქციების გარდა, ეფექტურობა ოქროს ციანიდაცია რეგულირდება ფიზიკური პროცესებით, როგორიცაა მასის გადაცემა და დიფუზია. გამორეცხვის საერთო სიჩქარეზე გავლენას ახდენს რეაქტანტების (ციანიდი და ჟანგბადი) დიფუზია ოქროს ზედაპირზე და წარმოქმნილი დიციანოაურატის კომპლექსების დიფუზია ზედაპირიდან მოშორებით. შეკუმშვის ბირთვის მოდელის მიხედვით, ოქროს გამორეცხვა სამ თანმიმდევრულ ეტაპად ხდება:

1. გარე მასის გადაცემაციანიდი და ჟანგბადი დიფუზირდება ოქროს ნაწილაკის გარშემო არსებულ სასაზღვრო ფენაში.

2. ზედაპირული რეაქცია: დაჟანგვა და კომპლექსაცია ხდება ოქროსა და ხსნარის საზღვარზე.

3. შინაგანი დიფუზიაწარმოქმნილი ოქროსა და ციანიდის კომპლექსები ნაწილაკიდან დიფუზირდება. ამ ეტაპებიდან ყველაზე ნელი განსაზღვრავს გამორეცხვის საერთო სიჩქარეს, რაც ხშირად გარე მასის გადაცემას ან ზედაპირულ რეაქციას წარმოადგენს, რაც დამოკიდებულია ექსპლუატაციის პირობებზე.

ციანიზაციის ეფექტურობაზე გავლენის მქონე ფაქტორები

ოქროს ციანიზაციის ეფექტურობაზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს რამდენიმე ძირითადი ფაქტორი:

• ციანიდის კონცენტრაციასტაბილური კომპლექსების წარმოსაქმნელად საჭიროა ციანიდის ადეკვატური რაოდენობა, თუმცა ჭარბმა რაოდენობამ შეიძლება გაზარდოს ხარჯები და გარემოსდაცვითი პრობლემები გამოიწვიოს. ოპტიმალური კონცენტრაციები მადნის მახასიათებლების მიხედვით განსხვავდება.

• ჟანგბადის ხელმისაწვდომობაჟანგვის რეაქციისთვის ჟანგბადის საკმარისი მიწოდება გადამწყვეტია. ჟანგბადის გადაცემის გასაუმჯობესებლად გამოიყენება აერაციის მეთოდები, როგორიცაა მექანიკური მორევა ან ჰაერის ნაკადი.

• pH კონტროლიპროცესი, როგორც წესი, მაღალი pH-ის დროს (9-11) ხორციელდება ტოქსიკური წყალბადის ციანიდის (HCN) გაზის წარმოქმნის ჩასახშობად. სასურველი pH დონის შესანარჩუნებლად ხშირად გამოიყენება კირი.

• მადნის მინერალოლოგიასულფიდების, ნახშირბადოვანი მასალების და სხვა მინერალების არსებობამ შეიძლება ხელი შეუშალოს ციანიზაციას. მაგალითად, სულფიდებმა შეიძლება მოიხმარონ ციანიდი და ჟანგბადი, ხოლო ნახშირბადოვანმა ნივთიერებამ შეიძლება შეიწოვოს ოქრო-ციანიდის კომპლექსები, რაც იწვევს „პრეგ-ძარცვას“.

ციანიზაციის ეფექტურობის გაუმჯობესების მეთოდები

ოქროს მოპოვების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, გამოიყენება სხვადასხვა გაუმჯობესების ტექნიკა:

• წინასწარი მკურნალობაცეცხლგამძლე მადნებზე შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამოწვა, წნევის ქვეშ დაჟანგვა ან ბიოდაჟანგვა ხელისშემშლელი მინერალების მოსაშორებლად და ოქროს ზედაპირების გამოსავლენად.

• დანამატებიგახსნის სიჩქარის გასაუმჯობესებლად ან გვერდითი რეაქციების ჩასახშობად შეიძლება დაემატოს თიოშარდოვანას ან ამიაკის მსგავსი ნაერთები.

• ოპტიმიზებული აღჭურვილობის დიზაინიგაუმჯობესებული შერევისა და მასის გადაცემის შესაძლებლობების მქონე მოწინავე გამოტუტვის რეაქტორებს, როგორიცაა შერყევის ავზიანი რეაქტორები ან გროვური გამოტუტვის სისტემები, შეუძლიათ გააუმჯობესონ პროცესის საერთო ეფექტურობა.

დასკვნის სახით, ოქროს ციანიზაციის გზით გამორეცხვა რთული, მაგრამ უაღრესად ეფექტური პროცესია, რომელიც აერთიანებს ქიმიურ რეაქციებს, ფიზიკური მასის გადაცემას და მრავალი ოპერაციული პარამეტრის ფრთხილად კონტროლს. ამ ფუნდამენტური პრინციპების გაგება აუცილებელია ოქროს მოპოვების პროცესების ოპტიმიზაციისთვის, ეკონომიკური სიცოცხლისუნარიანობის უზრუნველსაყოფად და ოქროს მოპოვების ინდუსტრიაში გარემოზე ზემოქმედების მინიმიზაციისთვის. რადგან ოქროზე მოთხოვნა გრძელდება, მიმდინარე კვლევები ფოკუსირებულია უფრო ეფექტური, მდგრადი და ეკოლოგიურად სუფთა ციანიზაციის ტექნიკის შემუშავებაზე.