Zelta ieguve ar cianidāciju: padziļināts ieskats maisīšanas cianidācijas procesā

Zelta ieguves jomā cianidēšana ir ieņēmusi ievērojamu vietu vairāk nekā gadsimtu. Kopš tās pirmsākumiem 1887. gadā zelta un sudraba rūdu ieguvei šī metode ir nepārtraukti attīstījusies, joprojām esot viena no visplašāk izmantotajām metodēm, pateicoties tās augstajam ieguves līmenim, pielāgojamībai dažādiem rūdu veidiem un piemērotībai vietējai ražošanai.

1. Cianidācijas izpratne zelta ieguvē

Cianidēšana ir ķīmisks process, kurā tiek izmantota cianīda jonu spēja veidot šķīstošus kompleksus ar zeltu. Skābekļa un ūdens klātbūtnē cianīda joni reaģē ar zelta atomiem. Šīs reakcijas rezultātā rodas šķīstošs savienojums, kur zelts ir saistīts ar cianīda joniem, ļaujot zeltam izšķīst šķīdumā. Lai gan šis process ir ļoti efektīvs zelta ieguvei, tas rada arī ievērojamas bažas par vidi un drošību, jo cianīds ir toksiska viela.

2. Cianidēšanas metožu veidi

Cianidēšanas metodes var plaši iedalīt divās galvenajās kategorijās: maisīšanas cianidēšana un perkolācijas cianidēšana.

• Cianidēšana maisīšanas ceļā : šo metodi galvenokārt izmanto zelta koncentrātu flotācijas apstrādei vai vispārējas gļotu cianidēšanas scenārijos. Tā ietver rūdas mīkstuma enerģisku sajaukšanu ar cianīda šķīdumu. Tādējādi tiek nodrošināts, ka rūdas zeltu saturošās daļiņas maksimāli saskaras ar cianīda joniem, atvieglojot zelta ieguvi.

• Perkolācijas cianidēšana : perkolācijas cianidēšana, kas ir piemērota zemas kvalitātes zelta rūdām, darbojas, ļaujot cianīda šķīdumam pilēt cauri rūdas slānim. Šī metode patērē mazāk enerģijas salīdzinājumā ar maisīšanas cianidēšanu. Tomēr tās pielietojums ir ierobežots rūdām, kurām ir laba caurlaidība, kas ļauj cianīda šķīdumam viegli plūst cauri.

3. Zelta ekstrakcijas process ar maisīšanu un cianidēšanu

Zelta ekstrakcijas process ar maisīšanu un cianidēšanu ietver divus galvenos apakšprocesus: cianidēšanas - cinka aizvietošanas procesu un nefiltrētu cianidēšanas oglekļa suspensijas procesu.

3.1 Cianidēšana — cinka aizvietošanas process (CCD un CCF metodes)

• Izejvielu sagatavošana izskalošanai : Pirmais solis ir rūdas sagatavošana izskalošanas procesam. Tas bieži vien ietver rūdas sasmalcināšanu mazākos gabaliņos un pēc tam malšanu līdz smalkai konsistencei. Dažos gadījumos tiek veikta arī iepriekšēja apstrāde, lai padarītu rūdā esošās zelta daļiņas pieejamākas. Mērķis ir izveidot celulozi ar optimālu daļiņu izmēru, kas veicina labāku mijiedarbību starp rūdu un cianīda šķīdumu.

• Maisīšana un cianidēšana. Izskalošana : Sagatavoto rūdas mīkstumu pēc tam pārvieto uz maisīšanas tvertnēm, kur pievieno cianīda šķīdumu. Šīs tvertnes ir aprīkotas ar maisītājiem, kas uztur mīkstumu un cianīda šķīdumu labi sajauktu. Tvertnēs tiek ievadīts skābeklis, vai nu ar aerācijas palīdzību, vai pievienojot oksidētājus. Šis skābeklis palīdz veicināt ķīmisko reakciju, kas izšķīdina zeltu cianīda šķīdumā.

• Pretplūsmas mazgāšana cietvielu un šķidro vielu atdalīšanai : Pēc izskalošanas procesa iegūtais suspensijas sastāvs sastāv no cietajiem atlikumiem un šķidrās fāzes, kas pazīstama kā grūsnais šķīdums, kurā ir izšķīdis zelts. Lai atdalītu šos divus komponentus, pretplūsmas mazgāšanas iekārtā tiek izmantota virkne biezinātāju vai filtru. Lai atgūtu pēc iespējas vairāk zeltu saturoša šķīduma, vienlaikus samazinot zelta zudumu kopā ar cietajiem atlikumiem, tiek izmantotas tādas metodes kā nepārtraukta pretplūsmas dekantēšana (CCD) vai nepārtraukta pretplūsmas filtrēšana (CCF).

• Izskalošanas šķidruma attīrīšana un deoksidācija : Cietvielu un šķidrumu atdalīšanas posmā iegūtais šķīdums var saturēt piemaisījumus un izšķīdušu skābekli. Tiek ieviestas attīrīšanas procedūras, lai noņemtu suspendētās cietās vielas un citus piesārņotājus, kas varētu traucēt turpmāko zelta ieguves procesu. Deoksidācija ir tikpat svarīga, jo skābeklis var izraisīt zelta un cianīda savienojuma atkārtotu oksidēšanos, samazinot sekojošā cinka aizvietošanas procesa efektivitāti.

• Cinka pulvera (zīda) aizstāšana un kodināšana : Attīrītajam un deoksidētajam šķīdumam pievieno cinka pulveri vai cinka zīdu. Cinks ir reaģējošāks nekā zelts, tāpēc tas izspiež zeltu no savienojuma, kas veidojas izskalošanas procesā. Tā rezultātā veidojas cietas nogulsnes, kas satur zeltu un cinku, ko parasti sauc par zelta dubļiem. Pēc aizstāšanas reakcijas zelta dubļus parasti apstrādā ar skābes šķīdumu, lai noņemtu lieko cinku un citus piemaisījumus.

• Kausēšanas lietņi : Cianidēšanas un cinka aizvietošanas procesa pēdējais posms ir zelta dubļu kausēšana, lai iegūtu tīra zelta lietņus. Zelta dubļi tiek kausēti augstā temperatūrā krāsnī, un, veicot virkni rafinēšanas darbību, atlikušie piemaisījumi tiek atdalīti, iegūstot augstas tīrības pakāpes zelta lietņus.

3.2 Nefiltrēta cianidēšanas oglekļa suspensijas process (CIP un CIL metodes)

• Izskalošanas materiāla sagatavošana : Līdzīgi kā cianidēšanas un cinka aizvietošanas procesā, pirmais uzdevums ir sagatavot rūdu izskalošanai. Tas prasa rūdas sasmalcināšanu līdz atbilstošam daļiņu izmēram, veicot sasmalcināšanas un malšanas darbības.

• Maisīšanas izskalošana un pretplūsmas oglekļa adsorbcija : Oglekļa celulozē (CIP) metodē vispirms cianīda izskalošanas process notiek virknē maisīšanas tvertņu. Kad zelts ir izšķīdis šķīdumā, celulozei pievieno aktivēto ogli . Aktivētajai oglei ir spēcīga afinitāte pret zelta-cianīda savienojumu un tā adsorbē izšķīdušo zeltu uz tā virsmas. Oglekļa izskalošanas (CIL) metodē aktivēto ogli pievieno izskalošanas tvertnei vienlaikus ar cianīda šķīdumu, tāpēc izskalošanas un adsorbcijas procesi notiek vienlaicīgi. Gan CIP, gan CIL metodē tiek uzturēta oglekļa un celulozes pretplūsmas plūsma, lai maksimāli palielinātu zelta daudzumu, ko adsorbē ogle.

• Ar zeltu piesātinātas oglekļa desorbcija : Pēc adsorbcijas procesa ar zeltu piesātinātā ogle ir jāatdala no celulozes. Pēc tam zeltu no oglekļa atdala, izmantojot karstu kodīgā cianīda šķīdumu. Šis šķīdums pārrauj saiti starp zelta cianīda savienojumu un ogli, atbrīvojot zeltu atpakaļ šķīdumā.

• Elektrolīze : Desorbcijas procesā iegūtais zelta bagātais šķīdums tiek elektrolizēts. Šī procesa laikā caur šķīdumu tiek laista elektriskā strāva. Tas izraisa šķīdumā esošo zelta jonu reducēšanu un nogulsnēšanos uz katoda, veidojot cietu zelta nogulsni, ko var tālāk rafinēt.

• Kausēšanas stieņi : Elektroieguves procesā iegūtais zelts ir relatīvi tīrs, taču tas joprojām var saturēt dažus piemaisījumus. Kausēšanu veic, lai vēl vairāk attīrītu zeltu un ielietu to vēlamās tīrības stieņos.

• Oglekļa reģenerācija : Pēc zelta desorbcijas izlietoto ogli var reģenerēt un atkārtoti izmantot. Tas ietver oglekļa pakļaušanu augstas temperatūras apstrādei, lai noņemtu visus adsorbētos piemaisījumus un atjaunotu tā spēju adsorbēt zeltu.

4. CIP un CIL procesu salīdzinājums

• Procesa ilgums : Parasti CIP process kopumā aizņem ilgāku laiku nekā CIL. Tas ir tāpēc, ka CIP procesā izskalošana un adsorbcija ir atsevišķas darbības. CIL procesā, tā kā izskalošana un adsorbcija notiek vienlaicīgi, visu procesu var pabeigt īsākā laikā. Tomēr CIL procesam ir nepieciešama sarežģītāka vadība, jo abi procesi notiek vienlaicīgi.

• Oglekļa un suspensijas pārvaldība : CIL procesā apritē ir lielāks oglekļa apjoms, un oglekļa koncentrācija suspensijā ir zemāka nekā CIP procesā. Tā rezultātā suspensijas apjoms, kas jātransportē oglekļa pārnešanai CIL procesā, parasti ir vairākas reizes lielāks nekā CIP procesā (apmēram četras reizes). Tas ietekmē iekārtu izmērus un enerģijas patēriņu.

• Metāla uzkrāšanās un zelta kvalitāte šķīdumā : CIP procesā sistēmā paliek ievērojams metāla daudzums (metāla uzkrāšanās), un šis metāls ir diezgan vienmērīgi sadalīts starp aktivēto ogli un šķīdumu. CIL procesā lielākā daļa metāla tiek adsorbēta uz aktivētās ogles. Turklāt zelta koncentrācija šķīdumā CIL procesā ir augstāka nekā CIP procesā. Tas ir tāpēc, ka CIL procesā, zeltam izskalojoties, tas tiek nepārtraukti arī adsorbēts, kas papildina šķīdumā izšķīdušo zeltu. Savukārt CIP procesā tas ir vienpakāpes adsorbcijas process ar ierobežotu izšķīdušā zelta papildināšanu.

5. Vides un drošības apsvērumi

Neskatoties uz efektivitāti, cianidēšana, īpaši maisīšanas cianidēšana, rada ievērojamus vides un drošības riskus. Cianīds ir ļoti toksisks, un jebkura noplūde vai nepareiza rīcība var izraisīt nopietnu vides piesārņojumu un apdraudēt cilvēku veselību. Lai novērstu šos riskus, zelta ieguves darbībās tiek ievēroti stingri drošības protokoli. Tie ietver pareizu cianīda uzglabāšanu un apstrādi, noplūžu novēršanas ierobežojumu sistēmu uzstādīšanu un cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanu. Turklāt notiekošie pētījumi ir vērsti uz alternatīvu, mazāk toksisku izskalošanas līdzekļu izstrādi, lai aizstātu cianīdu zelta ieguvē.

6. secinājums

Maisīšanas cianidēšanai ir būtiska loma mūsdienu zelta ieguves rūpniecībā, kas nodrošina zelta ieguvi ar lielu ātrumu no dažādiem rūdas veidiem. Diviem galvenajiem apakšprocesiem, cianidēšanai ar cinka aizvietošanu un nefiltrētai cianidēšanas oglekļa suspensijai, katram ir savas priekšrocības, un tie tiek izvēlēti, pamatojoties uz tādiem faktoriem kā rūdas īpašības, darbības mērogs un ekonomiskā dzīvotspēja. Tomēr nozarei ir jāturpina risināt ar cianīda izmantošanu saistītās vides un drošības problēmas, lai nodrošinātu zelta ieguves ilgtspējīgu nākotni.