Натрий цианидінің көмегімен алтын алу процесін ашу

I. Кіріспе

Қазіргі кезде Алтын өндіру өнеркәсіп, Натрий цианиді шешуші рөл атқарады. Алтынды өңдеудің ескі әдістерінен айырмашылығы, бүгінгі коммерциялық алтын өндіру процестері алтынның мөлшері өте төмен, кейде 0.005% -ға дейін аз болатын, алтын көзге көрінбейтін тау жыныстарынан алтын алуға болады. Натрий цианиді алтынды кендерден тиімді бөлуге мүмкіндік беретін осы күрделі экстракция процесіндегі негізгі химиялық агент болып табылады. Бұл мақалада егжей-тегжейлі қарастырылады Натрий цианиді алтын өндіруде қолданылады.

II. Натрий цианидінің негіздері

A. Химиялық қасиеттері

Натрий цианиді, химиялық формуласы NaCN, ақ кристалды қатты зат. Ол түйіршіктер немесе ұнтақ түрінде көрінеді және деликесценцияға бейім. Бұл қосылыс ащы бадамның әлсіз иісіне ие. Ерігіштігі бойынша ол суда жақсы ериді, ал этанолда аз ғана ериді. Химиялық, натрий цианиді күшті негіз және әлсіз қышқыл тұзы болып табылады. Оның сулы ерітіндісі гидролизденіп, циан қышқылын түзеді, бұл ерітіндіні күшті сілтілі етеді. Айта кетейік, натрий цианиді өте улы. Тіпті аз мөлшерде болса да, теріге тию, ингаляция немесе жұту арқылы болса да, ауыр улануға және өлімге әкелуі мүмкін. Ол оттегіге қарағанда темір иондарымен тығыз байланыстыратын цианид иондарын (CN-) шығару арқылы өзінің өлімге әкелетін әсерін көрсетеді. Бұл жасушалардың қалыпты тотығу процестерін бұзады, нәтижесінде жасуша асфиксиясы мен тіндік гипоксия пайда болады.

B. Өнеркәсіптік маңызы

Алтын өндірудегі рөлінен басқа, натрий цианиді әртүрлі өнеркәсіп салаларында маңызды рөл атқарады. Электрлік қаптау өнеркәсібінде ол мыс, күміс, кадмий және мырышты қаптау үшін маңызды компонент ретінде қызмет етеді. Ол анодтық поляризацияны азайтуға, анодтың қалыпты еруін қамтамасыз етуге, қаптау ерітіндісін тұрақтандыруға және біркелкі және жоғары сапалы қаптау қабаттарын алу үшін катодтық поляризацияны жақсартуға көмектеседі. Металлургияда ол алтын және күміс сияқты асыл металдарды өндіруде кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, ол бейорганикалық цианидтердің алуан түрін өндіруге және циан қышқылын өндіруге арналған химия өнеркәсібіндегі негізгі шикізат болып табылады. Ол сондай-ақ органикалық шыны, әртүрлі синтетикалық материалдар, нитрилді каучук және синтетикалық талшық сополимерлері сияқты органикалық материалдарды синтездеуде маңызды рөл атқарады. Бояғыш өнеркәсібінде ол реактивті бояғыштар үшін маңызды аралық өнім және ағартқыш агенттердің прекурсоры болып табылатын цианурлы хлоридті өндіруде қолданылады. Сонымен қатар, фармацевтика өнеркәсібі циансірке қышқылының метил эфирі және диэтил малонаты сияқты қосылыстарды синтездеу үшін натрий цианидін пайдаланады. Жалпы алғанда, натрий цианидінің әмбебаптығы мен реактивтілігі оны заманауи өнеркәсіптік процестерде таптырмас химиялық затқа айналдырады.

III. Натрий цианидімен алтын өндіру процесі

A. Кенді дайындау

үшін натрий цианидін қолданудың бірінші қадамы Алтын өндіру кенді дайындап жатыр. Құрамында алтыны бар кеннің үлкен кесектері бастапқыда ауыр жүкті ұсатқыштар арқылы ұсақ бөлшектерге ұсақталады. Бұл бастапқы ұсату кен өлшемін әдетте 150-300 миллиметр шамасында басқарылатын өлшемге дейін азайтады. Кейіннен ұсақталған кен екінші реттік ұсақтауға ұшырайды, көбінесе конустық ұсатқыштармен немесе соққылы ұсатқыштармен, одан әрі бөлшектердің өлшемін шамамен 20-50 миллиметрге дейін азайтады. Осыдан кейін руда шарикті диірмендер немесе штангалы диірмендер арқылы ұсақ ұнтақ күйіне дейін ұнтақталып, бөлшектердің көпшілігі 0.074 миллиметрден аз болуын қамтамасыз етеді. Бұл ұсақ ұнтақтау өте маңызды, өйткені ол кеннің бетінің ауданын едәуір ұлғайтады, келесі шаймалау процесінде цианид ерітіндісімен жақсы жанасуды және реакцияны жеңілдетеді. Сонымен қатар, кен химиялық өңдеуді дәлірек бақылауға және экстракция тиімділігін арттыруға мүмкіндік беретін әртүрлі бөлшектердің өлшемдерін бөлу үшін скрининг процесінен өтуі мүмкін.

B. Шаймалау процесі

Руда мұқият дайындалғаннан кейін ол натрий цианидімен алтынды алу процесінің жүрегі болып табылатын сілтісіздендіру сатысына өтеді. Ұнтақталған руда мұқият дайындалған цианид ерітіндісімен араласады, әдетте натрий цианидінің концентрациясы 0.05%-дан 0.1%-ға дейін болады. Бұл кезеңде рудадағы алтын оттегінің қатысуымен цианид иондарымен (CN-) әрекеттесетін химиялық реакция жүреді. Жалпы реакцияны мына теңдеумен көрсетуге болады: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH. Мұнда алтын атомдары цианид иондарымен еритін комплекс түзіп, ерітіндіде еритін натрий алтын цианидін (Na[Au(CN)₂]) түзеді. Шаймалау процесі әртүрлі параметрлерді қатаң бақылауды талап етеді. Цианидтің тұрақтылығын қамтамасыз ету және улы цианид сутегі газының түзілуін болдырмау үшін ерітіндінің рН мәні 10-11 шамасында сақталады. Температура да маңызды рөл атқарады; әдетте ол 20-30°C аралығында сақталады. Тым төмен температура реакция жылдамдығын бәсеңдетеді, ал шамадан тыс қызу ерітіндінің тез булануына және жабдықтың ықтимал коррозиясына әкелуі мүмкін. Алтынның тиімді еруіне ықпал ететін кен мен цианид ерітіндісінің біркелкі араласуын қамтамасыз ету үшін тиісті араластыру және аэрация үздіксіз қамтамасыз етіледі.

C. Жауын-шашын кезеңі

Шаймалау процесінен кейін алтын енді ерітіндідегі еритін алтын цианидті комплекстер түрінде болады. Алтынды алу үшін тұндыру кезеңі жүргізіледі. Бұл әдетте ерітіндіге мырыш ұнтағын немесе белсендірілген көмірді қосуды қамтиды. Мырыш ұнтағын қолданғанда орын ауыстыру реакциясы жүреді. Мырыш алтынға қарағанда реактивті болғандықтан, алтынды алтын цианид кешенінен ығыстырады. Химиялық реакцияны былай көрсетуге болады: 2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au. Содан кейін алтын атомдары металдық түрге дейін тотықсызданады және ерітіндіден тұнбаға түседі. Егер белсендірілген көмір қолданылса, оның жоғары бетінің ауданы және адсорбциялық қасиеттері пайда болады. Алтын цианидті кешендер белсендірілген көмірдің бетіне адсорбцияланып, алтынды ерітіндіден тиімді ажыратады. Содан кейін жүктелген белсендірілген көмір адсорбцияланған алтынды қалпына келтіру үшін одан әрі өңделеді. Тұндыру аяқталғаннан кейін алынған суспензия сүзгіден өткізіледі немесе центрифугаланады, оның құрамында цианид қалдығы және басқа қоспалар болуы мүмкін, қалған сұйықтықтан қатты алтын тұнбасын ажыратады.

D. Тазарту процесі

Тұндыру сатысынан алынған алтынның құрамында әлі де кейбір қоспалар бар және нарықта талап етілетін жоғары тазалыққа қол жеткізу үшін оны тазарту қажет. Тазарту процесі әдетте балқытудан басталады, мұнда алтын тұнбасы пеште жоғары температураға дейін қызады. Бұл алтынды ерітеді, бұл балқытылған алтынды майсыздандыруға немесе қалыптарға құюға болатын тығыз қоспалардың түбіне түсуіне мүмкіндік береді. Одан әрі тазарту үшін электролизді қолдануға болады. Электролиттік ұяшықта таза емес алтын анодқа айналады, ал жұқа таза алтын парағы катод ретінде қызмет етеді. Электр тогы ұяшық арқылы өткенде, анодтан шыққан алтын иондары катодқа қарай жылжиды және анодта қалған қоспаларды қалдырып, таза алтын ретінде тұндырады. Осы тазарту қадамдары арқылы алтын әртүрлі өнеркәсіптік, зергерлік бұйымдарды жасау және инвестициялық қосымшалар үшін стандарттарға сәйкес келетін 99.99% тазалық деңгейіне жетуі мүмкін.

IV. Қауіпсіздік және қоршаған ортаны қорғау қолданбалары

A. Жұмысшылардың қауіпсіздігі

Натрий цианидінің өте уыттылығын ескере отырып, жұмысшылардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету бірінші кезектегі мәнге ие. Натрий цианидін қолданатын алтын өндіру процесіне қатысатын жұмысшылар қауіпсіздік техникасы бойынша кешенді оқытудан өтуі керек. Олар химиялық заттармен жұмыс істеуді, оның ықтимал қауіптерін түсінуді және төтенше жағдайлардың дұрыс процедураларын білуді жақсы білуі керек. Жеке қорғаныс құралдары (ЖҚҚ) келісуге жатпайды. Жұмысшылар теріге тиіп кетпеу үшін өткізбейтін қолғап киюі керек, көздерін қорғайтын көзілдірік және кез келген ықтимал бөлінетін цианид газын жұтып алмау үшін респиратор кию керек. Сонымен қатар, қауіпсіздіктің қатаң хаттамалары болуы керек. Мысалы, ауадағы кез келген цианид концентрациясын азайту үшін жұмыс орындары жақсы желдетілуі керек. Сондай-ақ жұмысшыларға натрий цианидінің кездейсоқ жұтып қоюын болдырмау үшін тамақ ішуге, ішуге немесе темекі шегуге тыйым салу керек. Цианид әсерінің кез келген алғашқы белгілерін анықтау үшін жұмысшылардың, әсіресе химиялық затпен тікелей жұмыс істейтіндердің денсаулығын бақылау үшін жүйелі медициналық тексерулер міндетті болуы керек.

B. Қоршаған ортаға әсері

Алтын өндіруде натрий цианидін пайдалану да маңызды экологиялық мәселелерді тудырады. Алтын өндіру процесінен кейін қалған қалдық материалдар деп аталады Цианид қалдықтары, құрамында цианид қалдығы бар. Егер дұрыс өңделмесе, бұл қалдықтар қоршаған ортаға үлкен қауіп төндіруі мүмкін. Цианид топырақ пен жер асты суларына түсіп, су көздерін ластап, судағы тіршілікке зиянын тигізуі мүмкін. Жер үсті суларында цианидтің аздаған мөлшерінің өзі экологиялық тепе-теңдікті бұзуы мүмкін, бұл балықтардың қырылуына және биологиялық әртүрлілікке басқа да жағымсыз әсерлерге әкеледі. Осы экологиялық тәуекелдерді азайту үшін тау-кен компаниялары қоршаған ортаны басқарудың сенімді стратегияларын енгізуі керек. Әдістердің бірі цианидтердің құрамын қауіпсіз деңгейге дейін төмендету үшін цианид қалдықтарын өңдеу болып табылады. Бұл улы цианидті аз зиянды қосылыстарға айналдыру үшін тотығу немесе тұндыру әдістері сияқты химиялық өңдеу процестерін қамтуы мүмкін. Тағы бір маңызды шара – өңделген қалдықтарды дұрыс жою және оқшаулау. Полигондарды немесе қалдық қоймаларын тиісті төсемдермен бекіту кез келген қалған ластаушы заттардың қоршаған ортаға ағуын болдырмайды. Сонымен қатар, қоршаған ортаны, соның ішінде су сапасы мен топырақ жағдайын үздіксіз бақылау қоршаған ортаға ықтимал зиянды ерте анықтау және дереу түзету шараларын қабылдау үшін маңызды.

V. Қорытынды

Натрий цианиді қазіргі заманғы алтын өндіруде маңызды химиялық зат болып табылады, ол құрамында алтыны төмен кендерден алтын алуға мүмкіндік береді. Ол алтынның ірге тасы болды Тау-кен өндірісі ондаған жылдар бойы зергерлік бұйымдар жасаудан жоғары технологиялық қолданбаларға дейін әртүрлі салаларға отын беретін алтын өндірісін жеңілдету. Дегенмен, оны пайдалану қауіпсіздік пен қоршаған ортаны қорғауға барынша назар аударуды талап етеді. Тау-кен компаниялары қауіпсіздік техникасының заманауи құралдарына инвестиция салуы, жұмысшыларды жан-жақты оқытуды қамтамасыз етуі және адамдардың өмірін сақтау үшін қауіпсіздіктің қатаң хаттамаларын енгізуі керек. Сонымен бірге олар қоршаған ортаға әсерді басқаруға, цианид қалдықтарын жауапкершілікпен өңдеуге және ұзақ мерзімді залалдың алдын алу үшін экожүйені бақылауға моральдық және заңды міндеттеме алады. Технология дамыған сайын натрий цианидіне қауіпсіз және экологиялық таза баламаларды зерттеу жалғасуы керек. Тиімді алтын өндіру, жұмысшылардың қауіпсіздігі және қоршаған ортаны қорғау арасындағы тепе-теңдікті сақтау арқылы ғана алтын өндіру өнеркәсібі болашақта тұрақты түрде дами алады.