Cianidacijos aukso gavyba: gilus pasinėrimas į maišymo cianidacijos procesą

Aukso gavybos srityje cianidavimas užima svarbią vietą jau daugiau nei šimtmetį. Nuo pat savo atsiradimo 1887 m., kai jis buvo naudojamas aukso ir sidabro rūdoms išgauti, šis metodas nuolat tobulėjo ir išliko vienu iš plačiausiai naudojamų metodų dėl didelio išgavimo lygio, pritaikomumo įvairioms rūdų rūšims ir tinkamumo vietinei gamybai.

1. Cianidavimo aukso gavyboje supratimas

Cianidavimas yra cheminis procesas, kurio metu išnaudojamas cianido jonų gebėjimas sudaryti tirpius kompleksus su auksu. Esant deguoniui ir vandeniui, cianido jonai reaguoja su aukso atomais. Šios reakcijos metu susidaro tirpus junginys, kuriame auksas susijungia su cianido jonais, leisdamas auksui ištirpti tirpale. Nors šis procesas yra labai efektyvus aukso išgavimui, jis taip pat kelia didelių problemų dėl aplinkos ir saugos, nes cianidas yra toksiška medžiaga.

2. Cianidavimo metodų tipai

Cianidavimo metodus galima suskirstyti į dvi pagrindines kategorijas: maišymo cianidavimą ir perkoliacijos cianidavimą.

• Cianidavimas maišant : šis metodas daugiausia naudojamas flotaciniams aukso koncentratams arba cianidavimo naudojant gleives scenarijuose apdorojant. Jo metu rūdos minkštimas intensyviai maišomas su cianido tirpalu. Taip užtikrinama, kad rūdoje esančios auksą turinčios dalelės maksimaliai kontaktuotų su cianido jonais, o tai palengvina aukso išgavimą.

• Perkoliacinis cianidavimas : tinka žemos kokybės aukso rūdoms, perkoliacinis cianidavimas veikia leisdamas cianido tirpalui lašėti per rūdos sluoksnį. Šis metodas sunaudoja mažiau energijos, palyginti su maišomuoju cianidavimu. Tačiau jis taikomas tik toms rūdoms, kurios pasižymi geru pralaidumu, leidžiančiu cianido tirpalui lengvai tekėti.

3. Maišymo cianidavimo aukso ekstrahavimo procesas

Maišymo cianidavimo aukso išgavimo procesas apima du pagrindinius subprocesus: cianidavimo – cinko pakeitimo procesą ir nefiltruoto cianidavimo anglies suspensijos procesą.

3.1 Cianidavimas – cinko pakeitimo procesas (CCD ir CCF metodai)

• Išplovimo žaliavos paruošimas : pirmasis žingsnis – rūdos paruošimas išplovimo procesui. Tai dažnai apima rūdos susmulkinimą į mažesnius gabalėlius ir malimą iki smulkios konsistencijos. Kai kuriais atvejais atliekamas ir išankstinis apdorojimas, kad rūdoje esančios aukso dalelės būtų lengviau prieinamos. Tikslas – sukurti optimalaus dalelių dydžio celiuliozę, kuri skatintų geresnę rūdos ir cianido tirpalo sąveiką.

• Maišymas ir cianidavimas : paruošta rūdos masė perkeliama į maišymo bakus, kuriuose įpilama cianido tirpalo. Šiuose bakuose įrengti maišytuvai, kurie gerai sumaišo celiuliozę ir cianido tirpalą. Deguonis į bakus įleidžiamas aeruojant arba pridedant oksidatorių. Šis deguonis padeda skatinti cheminę reakciją, kurios metu auksas ištirpsta cianido tirpale.

• Priešpriešinės srovės plovimas kietųjų ir skystųjų medžiagų atskyrimui : Po išplovimo proceso gautas srutas susideda iš kietųjų liekanų ir skystosios fazės, vadinamos tirpalu, kuriame yra ištirpusio aukso. Šiems dviem komponentams atskirti priešpriešinės srovės plovimo įrenginyje naudojama tirštiklių arba filtrų serija. Siekiant atgauti kuo daugiau aukso turinčio tirpalo, kartu sumažinant su kietosiomis liekanomis prarandamo aukso kiekį, taikomi tokie metodai kaip nuolatinė priešpriešinės srovės dekantacija (CCD) arba nuolatinė priešpriešinės srovės filtracija (CCF).

• Išplovimo skysčio valymas ir deoksidacija : Kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimo etape gautame išgrynintame tirpale gali būti priemaišų ir ištirpusio deguonies. Gryninimo procedūros taikomos siekiant pašalinti suspenduotas kietąsias medžiagas ir kitus teršalus, kurie galėtų sutrikdyti vėlesnį aukso išgavimo procesą. Deoksidacija yra lygiai taip pat svarbi, nes deguonis gali sukelti aukso ir cianido junginio pakartotinę oksidaciją, sumažindamas vėlesnio cinko pakeitimo proceso efektyvumą.

• Cinko miltelių (šilko) pakeitimas ir ėsdinimas : Į išgrynintą ir deoksiduotą ėsdinimo tirpalą įdedama cinko miltelių arba cinko šilko. Cinkas yra reaktyvesnis nei auksas, todėl jis išstumia auksą iš išplovimo proceso metu susidariusio junginio. Dėl to susidaro kietos nuosėdos, kuriose yra aukso ir cinko, paprastai vadinamos aukso dumblu. Po pakeitimo reakcijos aukso dumblas paprastai apdorojamas rūgšties tirpalu, kad būtų pašalintas cinko perteklius ir kitos priemaišos.

• Lydymo luitai : Paskutinis cianidavimo ir cinko pakeitimo proceso etapas yra aukso glaisto išlydymas, siekiant pagaminti grynus aukso luitus. Aukso glaistas lydomas aukštoje temperatūroje krosnyje, o per keletą rafinavimo etapų pašalinamos likusios priemaišos, gaunant didelio grynumo aukso luitus.

3.2 Nefiltruotas cianidavimo anglies suspensijos procesas (CIP ir CIL metodai)

• Išplovimo medžiagos paruošimas : Panašiai kaip ir cianidavimo – cinko pakeitimo procese, pirmoji užduotis yra paruošti rūdą išplovimui. Tam reikia sumažinti rūdą iki tinkamo dalelių dydžio atliekant smulkinimo ir malimo operacijas.

• Maišymo išplovimas ir priešpriešinės srovės anglies adsorbcija : Taikant anglies išplovimo celiuliozėje (CIP) metodą, pirmiausia cianido išplovimo procesas vyksta eilėje maišymo bakų. Kai auksas ištirpsta tirpale, į celiuliozę įpilama aktyvuotos anglies . Aktyvuota anglis turi stiprų afinitetą aukso ir cianido junginiui ir adsorbuoja ištirpusį auksą ant jo paviršiaus. Taikant anglies išplovimo celiuliozėje (CIL) metodą, aktyvuota anglis į išplovimo baką įpilama vienu metu su cianido tirpalu, todėl išplovimo ir adsorbcijos procesai vyksta tuo pačiu metu. Tiek CIP, tiek CIL metodu palaikomas priešpriešinis anglies ir celiuliozės srautas, siekiant maksimaliai padidinti anglies adsorbuojamo aukso kiekį.

• Auksu prisotintos anglies desorbcija : po adsorbcijos proceso auksu prisotinta anglis turi būti atskirta nuo masės. Tada auksas iš anglies pašalinamas karštu šarminiu cianido tirpalu. Šis tirpalas nutraukia ryšį tarp aukso cianido junginio ir anglies, atpalaiduodamas auksą atgal į tirpalą.

• Elektrolizės būdu gautas aukso prisotintas tirpalas yra elektrolizuojamas. Šio proceso metu per tirpalą praleidžiama elektros srovė. Dėl to tirpale esantys aukso jonai redukuojami ir nusėda ant katodo, suformuojant kietą aukso nuosėdą, kurią galima toliau rafinuoti.

• Lydymo luitai : Elektrolizės būdu gautas auksas yra gana grynas, tačiau jame vis dar gali būti priemaišų. Lydymas atliekamas siekiant dar labiau išgryninti auksą ir išlieti jį į norimo grynumo luitus.

• Anglies regeneravimas : panaudotą anglį, desorbavus auksą, galima regeneruoti ir pakartotinai panaudoti. Tai reiškia, kad anglis apdorojama aukštoje temperatūroje, siekiant pašalinti visas adsorbuotas priemaišas ir atkurti jos gebėjimą adsorbuoti auksą.

4. CIP ir CIL procesų palyginimas

• Proceso trukmė : Paprastai CIP procesas trunka ilgiau, palyginti su CIL. Taip yra todėl, kad CIP procese išplovimas ir adsorbcija yra atskiros operacijos. Kadangi CIL procese išplovimas ir adsorbcija vyksta vienu metu, visą procesą galima užbaigti per trumpesnį laiką. Tačiau CIL procesui reikalingas sudėtingesnis valdymas, nes abu procesai vyksta vienu metu.

• Anglies ir suspensijos valdymas : CIL procese cirkuliuoja didesnis anglies tūris, o anglies koncentracija suspensijoje yra mažesnė nei CIP procese. Dėl to suspensijos tūris, kurį reikia transportuoti anglies perdavimui CIL procese, paprastai yra kelis kartus didesnis nei CIP procese (maždaug keturis kartus). Tai turi įtakos įrangos dydžiui ir energijos suvartojimui.

• Metalo sankaupa ir aukso rūšis tirpale : CIP procese sistemoje lieka didelis metalo kiekis (metalo sankaupa), ir šis metalas gana tolygiai pasiskirsto tarp aktyvuotos anglies ir tirpalo. CIL procese didžioji dalis metalo adsorbuojama ant aktyvuotos anglies. Be to, aukso koncentracija tirpale CIL procese yra didesnė nei CIP procese. Taip yra todėl, kad CIL procese, auksui išplaunant, jis taip pat nuolat adsorbuojamas, o tai papildo tirpale ištirpusio aukso kiekį. Kita vertus, CIP procese tai yra vieno etapo adsorbcijos procesas, kai ištirpusio aukso kiekis papildomas ribotai.

5. Aplinkosaugos ir saugos klausimai

Nepaisant savo efektyvumo, cianidavimas, ypač maišymo būdu, kelia didelę riziką aplinkai ir saugumui. Cianidas yra labai toksiškas, o bet koks nuotėkis ar netinkamas tvarkymas gali sukelti didelę aplinkos taršą ir kelti grėsmę žmonių sveikatai. Siekiant pašalinti šią riziką, aukso kasybos operacijose laikomasi griežtų saugos protokolų. Tai apima tinkamą cianido laikymą ir tvarkymą, izoliacinių sistemų, skirtų išvengti nuotėkių, įrengimą ir cianido turinčių nuotekų valymą. Be to, vykdomi tyrimai siekia sukurti alternatyvias, mažiau toksiškas išplovimo priemones, kurios pakeistų cianidą aukso gavyboje.

6. Išvada

Cianidavimas maišymo būdu atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį šiuolaikinėje aukso kasybos pramonėje, nes leidžia dideliu greičiu išgauti auksą iš įvairių rūšių rūdų. Du pagrindiniai subprocesai – cianidavimas cinko pakeitimu ir nefiltruotas cianidavimo anglies suspensija – turi savų privalumų ir yra parenkami atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip rūdos savybės, veiklos mastas ir ekonominis gyvybingumas. Tačiau pramonė turi ir toliau spręsti su cianido naudojimu susijusius aplinkosaugos ir saugos iššūkius, kad būtų užtikrinta tvari aukso gavybos ateitis.