Zelta un sudraba izskalošanās ātruma palielināšana ar skābekli bagātinātā cianidēšanas procesā ar amonjaku

Ievads

Zelta un sudraba ieguve no rūdām ir sarežģīts un izšķirošs process kalnrūpniecības nozarē. Cianidēšana jau sen ir dominējošā metode šim nolūkam. Tomēr tiek pieliktas nepārtrauktas pūles, lai optimizētu procesu, lai uzlabotu dārgmetālu izskalošanās ātrumu un kopējo efektivitāti. Viena no šādām pieejām, kas ir izrādījusies daudzsološa, ir amonjaks skābekļa bagātinātā cianidēšanas procesā. Šajā rakstā tiek padziļināti aplūkota amonjaka nozīmīgā loma zelta un sudraba izskalošanās ātruma palielināšanā.

Cianidācijas pamati

Cianidēšana balstās uz principu, ka vāji nātrija vai kālija šķīdumi cianīdu tiem ir priekšroka mazo metāliskā zelta un sudraba daļiņu šķīdināšanai, salīdzinot ar citiem materiāliem, kas parasti atrodami zelta rūdās. Šajā procesā, kad svaigas zelta virsmas tiek pakļautas cianīdam ūdens šķīdumā, kas satur brīvu skābekli, notiek ķīmiska reakcija, kuras laikā kopā ar hidroksīdu veidojas zelta cianīda savienojums.

Šim procesam nepieciešama rūpīga vairāku faktoru kontrole. Piemēram, cianīda šķīduma koncentrācija ir izšķiroša. Parasti izmanto šķīduma koncentrāciju aptuveni vienu mārciņu cianīda (KCN ekvivalents) uz tonnu šķīduma (ūdens), jo ir konstatēts, ka tas ir pietiekami spēcīgs lielākajai daļai tiešo cianīda ķēžu. Eksperimentālie darbi ir pierādījuši, ka šāda koncentrācija nodrošina maksimālu šķīdināšanas jaudu. Turklāt vāju šķīdumu mazāk ietekmē cianīdi (minerāli, kas var kaitīgi ietekmēt cianidēšanas procesu), un samazinās saindēšanās risks no izgarojumiem, kas rodas karstā laikā iztvaikojot.

Arī temperatūrai ir būtiska loma. Aukstā klimatā šķīdumus bieži uzsilda līdz aptuveni 70 °F, lai uzturētu efektīvu šķīšanas darbību. Virs šīs temperatūras cianīda zudums sadalīšanās rezultātā rada nopietnas bažas. Teorētiski zelts visātrāk izšķīst šķīdumā 138 °F temperatūrā.

Amonjaka loma skābekļa bagātinātā cianidēšanas procesā

Kompleksu veidošanās ar metāla joniem

Amonjaks var veidot kompleksus savienojumus ar dažādiem rūdā esošajiem metālu joniem. Zelta un sudraba ieguves kontekstā tas var mijiedarboties ar vara joniem, kas parasti ir atrodami daudzās zelta rūdās. Varš var patērēt cianīdu un traucēt zelta un sudraba izskalošanos. Veidojot vara un amonjaka kompleksus, amonjaks samazina konkurenci par cianīda joniem, padarot pieejamu vairāk cianīda zelta un sudraba šķīdināšanai. Tā rezultātā amonjaka klātbūtne palīdz uzturēt augstāku brīvo cianīda jonu koncentrāciju šķīdumā, kas ir labvēlīgi zelta un sudraba izskalošanai.

Ietekme uz elektroķīmisko vidi

Amonjaks var arī mainīt izskalošanas sistēmas elektroķīmisko vidi. Tas var ietekmēt šķīduma redokspotenciālu, kas savukārt ietekmē zelta un sudraba oksidēšanos un izšķīšanu. Ar skābekli bagātā vidē amonjaka klātbūtne var pastiprināt skābekļa molekulu aktivāciju. Šī pastiprinātā skābekļa aktivācija veicina zelta un sudraba oksidēšanos par to attiecīgajiem cianīda kompleksiem. Piemēram, zelta gadījumā reakcijas ceļš var tikt modificēts tā, lai efektīvāk veicinātu attiecīgā zelta cianīda kompleksa veidošanos.

Minerālu virsmas īpašību uzlabošana

Amonjaks var mijiedarboties ar rūdas minerālu virsmu. Dažiem minerāliem, kurus ir grūti tieši izskalot, amonjaks var mainīt virsmas īpašības. Šī modifikācija var padarīt virsmu reaģējošāku pret cianīda joniem, tādējādi uzlabojot kopējo izskalošanas efektivitāti. Piemēram, noteiktiem sudrabu saturošiem minerāliem var būt virsmas pārklājums, kas kavē cianīda jonu piekļuvi. Amonjaks var reaģēt ar šo pārklājumu vai adsorbēties uz minerāla virsmas, mainot tā lādiņu un ķīmisko reaktivitāti, ļaujot cianīda joniem efektīvāk reaģēt ar minerālā esošo sudrabu.

Gadījumu izpēte un praktiskie pielietojumi

Praktiskā pielietojumā zelta un sudraba raktuvēs sānu malšanas un izskalošanas process ar skābekli tika apvienots ar amonjaka pievienošanu. Ar nosacījumu, ka sākotnējais ražošanas process palika nemainīgs, pirmajā malšanas posmā tika pievienots atbilstošs amonjaka daudzums. Rezultāti bija ievērojami. Salīdzinot ar situāciju bez amonjaka pievienošanas, zelta cianidēšanas izskalošanas ātrums palielinājās par 0.47%, sudraba izskalošanas ātrums palielinājās par 5.33% un vara izskalošanas ātrums samazinājās par 6.50%. Tas ne tikai uzlaboja dārgmetālu atgūšanu, bet arī samazināja vara izšķīšanu, kas bieži vien ir nevēlama blakusparādība, jo varš var patērēt cianīdu un sarežģīt turpmākos metālu atgūšanas procesus.

Citā pētījumā par noteikta veida zelta un sudraba rūdu amonjaka pievienošana ar skābekli bagātinātajā cianidēšanas procesā ievērojami uzlaboja izskalošanas kinētiku. Tika samazināts laiks, kas nepieciešams, lai sasniegtu augstu zelta un sudraba izskalošanas līmeni. Tas ne tikai palielināja izskalošanas procesa caurlaidspēju, bet arī ilgtermiņā ietaupīja enerģiju un resursus.

Optimizācija un apsvērumi

Lai gan amonjakam ir liels potenciāls zelta un sudraba izskalošanās ātruma uzlabošanā ar skābekli bagātinātā cianidēšanas procesā, ir jāoptimizē vairāki faktori. Pievienotā amonjaka koncentrācija ir kritiski svarīga. Pārāk mazs amonjaka daudzums var būtiski neietekmēt kompleksu veidošanos, elektroķīmisko vidi vai minerālu virsmas modifikāciju. No otras puses, pārmērīgs amonjaka daudzums var izraisīt izmaksu pieaugumu, potenciālas vides problēmas un pat izjaukt izskalošanās sistēmas kopējo ķīmisko līdzsvaru.

Arī izskalošanas šķīduma pH vērtība ir rūpīgi jākontrolē. Amonjaks ir vāja bāze, un tā pievienošana var ietekmēt šķīduma pH. Tā kā cianidēšanas process ir jutīgs pret pH, optimāla pH diapazona (parasti ap 10–11) uzturēšana ir būtiska cianīda jonu pareizai darbībai un kopējai reakcijas kinētikai.

Turklāt jāņem vērā amonjaka saderība ar citiem procesā izmantotajiem reaģentiem, piemēram, kaļķi (ko bieži pievieno, lai regulētu pH līmeni un novērstu ciānūdeņraža gāzes veidošanos). Lai maksimāli palielinātu zelta un sudraba izskalošanās ātrumu, ir ļoti svarīgi nodrošināt, lai visas ķīmiskās reakcijas izskalošanas sistēmā darbotos harmoniski.

Secinājumi

Amonjaka izmantošana ar skābekli bagātinātā cianidēšanas procesā piedāvā dzīvotspējīgu un efektīvu veidu, kā uzlabot zelta un sudraba izskalošanās ātrumu. Veicot kompleksus ar metāla joniem, modificējot elektroķīmisko vidi un uzlabojot minerālu virsmas īpašības, amonjaks var ievērojami uzlabot dārgmetālu ieguves efektivitāti. Tomēr, lai pilnībā izmantotu šīs pieejas priekšrocības, ir nepieciešama rūpīga tādu parametru kā amonjaka koncentrācijas, pH kontroles un saderības ar citiem reaģentiem optimizācija. Tā kā kalnrūpniecības nozare turpina meklēt efektīvākus un ilgtspējīgākus dārgmetālu ieguves veidus, amonjaka lomai cianidēšanas procesos, visticamāk, tiks pievērsta vēl lielāka uzmanība un tiks veikti turpmāki pētījumi.