Cyanide-uitloogproces in goudwinning: het volledige proces van oplossen tot terugwinning

Introductie

De winning van goud uit ertsen is al eeuwenlang een onderwerp van grote interesse. Van de verschillende beschikbare methoden, Uitloging van cyanide is uitgegroeid tot een van de meest gebruikte technieken in de commerciële Goudmijnen industrie. Dit proces zorgt voor de efficiënte oplossing van goud uit zijn gastmaterialen, waardoor het mogelijk wordt om het edelmetaal in een meer geconcentreerde vorm terug te winnen. Dit artikel zal dieper ingaan op het volledige proces van cyanide-uitloging in goudwinning, van de eerste oplossing van goud in cyanide-oplossingen tot de uiteindelijke terugwinning van het metaal.

De oplosbaarheid van goud in cyanideoplossingen

Chemische reacties betrokken

De oplosbaarheid van goud in cyanideoplossingen is gebaseerd op een complexe reeks chemische reacties. De algehele reactie kan worden weergegeven door de volgende vergelijking:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

Bij deze reactie reageert goud (Au) met Natriumcyanide (NaCN) in aanwezigheid van zuurstof (O₂) en water (H₂O) om natriumdicyanoauraat (Na[Au(CN)₂]) en natriumhydroxide (NaOH) te vormen. De rol van zuurstof in deze reactie is cruciaal omdat het als oxidatiemiddel fungeert en de oplosbaarheid van goud vergemakkelijkt.

Voorwaarden voor optimale oplosbaarheid

Voor efficiënte oplossing van goud moeten verschillende omstandigheden zorgvuldig worden gecontroleerd. De concentratie cyanide in de oplossing is een kritische factor. Normaal gesproken wordt een concentratie van 0.05 - 0.1% NaCN gebruikt in het uitloogproces. Een hogere concentratie kan leiden tot een verhoogd verbruik van cyanide zonder een evenredige toename in goudoplossing, terwijl een lagere concentratie kan resulteren in langzame en onvolledige uitloging.

De pH van de oplossing speelt ook een belangrijke rol. Het uitloogproces is het meest effectief in een licht alkalisch medium, met een pH-bereik van 9.5 - 11. Bij deze pH zijn de cyanide-ionen aanwezig in hun niet-gedissocieerde vorm (HCN), die reactiever is ten opzichte van goud. Het aanpassen van de pH wordt meestal bereikt door kalk (CaO) toe te voegen aan de uitloogoplossing.

Temperatuur is een andere belangrijke parameter. Hoewel de reactie kan plaatsvinden bij omgevingstemperaturen, kan een licht verhoogde temperatuur van ongeveer 25 - 35°C de snelheid van goudoplossing verhogen. Echter, het te veel verhogen van de temperatuur kan leiden tot de ontleding van cyanide, waardoor de effectiviteit ervan afneemt.

Voorbehandeling van ertsen

Breken en malen

Voordat het cyanide-uitloogproces kan beginnen, moeten de goudhoudende ertsen worden voorbehandeld. De eerste stap in deze voorbehandeling is meestal breken maximaliseren en Malen. De ertsen worden vermalen om hun grootte te verkleinen en vervolgens vermalen tot fijne deeltjes. Dit vergroot het oppervlak van het erts, wat zorgt voor efficiënter contact tussen de gouddeeltjes en de cyanideoplossing tijdens het uitloogproces.

De mate van vermaling wordt zorgvuldig gecontroleerd. Te veel vermalen kan leiden tot de vorming van fijne slib, wat problemen kan veroorzaken tijdens de daaropvolgende stappen van vaste-vloeistofscheiding. Aan de andere kant kan te weinig vermalen leiden tot onvoldoende blootstelling van de gouddeeltjes, wat leidt tot onvolledige uitloging.

Roosteren en bio-oxidatie

In sommige gevallen kunnen de goudertsen vuurvaste mineralen bevatten die de directe oplossing van goud door cyanide voorkomen. Voor dergelijke ertsen kunnen aanvullende voorbehandelingsmethoden zoals roosteren of bio-oxidatie vereist zijn.

Roosteren houdt in dat het erts wordt verhit in aanwezigheid van lucht om de vuurvaste mineralen, zoals sulfiden, te oxideren. Dit oxidatieproces breekt de mineralen af, waardoor de gouddeeltjes vrijkomen en ze toegankelijker worden voor de cyanideoplossing.

Bio-oxidatie daarentegen gebruikt micro-organismen om de vuurvaste mineralen te oxideren. Dit is een milieuvriendelijker alternatief voor roosteren, omdat het op lagere temperaturen werkt en minder schadelijke emissies produceert. De micro-organismen, meestal bacteriën of schimmels, worden geselecteerd op basis van hun vermogen om de specifieke vuurvaste mineralen in het erts te oxideren.

Het uitloogproces

Geroerde tankuitloging

Geroerde tank-leaching is een van de meest gebruikte methoden voor cyanide-leaching. In dit proces wordt het voorbehandelde erts gemengd met de cyanide-oplossing in grote geroerde tanks. De tanks zijn uitgerust met roerwerken die zorgen voor een grondige menging van het erts en de oplossing, waardoor het contact tussen de gouddeeltjes en de cyanide-ionen wordt bevorderd.

De uitloogtijd kan variëren afhankelijk van de aard van het erts en de bedrijfsomstandigheden. Over het algemeen kan het uitloogproces enkele uren tot enkele dagen duren. Gedurende deze tijd worden periodiek monsters van het uitloogwater genomen en geanalyseerd om de voortgang van de goudoplossing te monitoren.

Uitloging van hoop

Heap leaching is een andere veelgebruikte methode, met name voor goudertsen van lage kwaliteit. Bij dit proces wordt het vermalen erts in grote hopen op een ondoordringbare voering gestapeld. De cyanideoplossing wordt vervolgens op de bovenkant van de hoop gespoten en mag door het erts sijpelen. Terwijl de oplossing door de hoop stroomt, lost het de gouddeeltjes op en wordt de resulterende zwangere oplossing op de bodem van de hoop verzameld.

Stapeluitloging is een kosteneffectievere methode vergeleken met Geroerde tankuitloging omdat het minder kapitaalinvestering in apparatuur vereist. Het is echter een langzamer proces en is geschikter voor ertsen met een relatief laag goudgehalte.

Scheiding van vaste en vloeibare stoffen

Filtratie

Nadat het uitloogproces is voltooid, is de volgende stap het scheiden van het vaste residu (tailings) van de zwangere oplossing, die het opgeloste goud bevat. Filtratie is een van de meest gebruikte methoden voor vaste-vloeistofscheiding. In dit proces wordt de slurry (mengsel van vaste en vloeibare) door een filtermedium geleid, zoals een filterdoek of een filterpers. De vaste deeltjes worden op het filtermedium vastgehouden, terwijl de vloeistof (zwangere oplossing) erdoorheen gaat en wordt opgevangen.

De keuze van het filtermedium hangt af van de aard van de vaste deeltjes en de bedrijfsomstandigheden. Bijvoorbeeld, in gevallen waarin de vaste deeltjes erg fijn zijn, kan een fijnmaziger filterdoek nodig zijn.

decanteren

Decanteren is een andere methode die kan worden gebruikt voor vaste-vloeistofscheiding, vooral wanneer de vaste deeltjes relatief groot zijn en gemakkelijk bezinken. Bij dit proces wordt de slurry een tijdje in een bezinktank gezet. De vaste deeltjes bezinken naar de bodem van de tank vanwege de zwaartekracht, en de heldere supernatantvloeistof (zwangere oplossing) wordt vervolgens voorzichtig afgeschonken.

Decanteren is een eenvoudigere en minder energie-intensieve methode vergeleken met filtratie. Het is echter mogelijk niet zo effectief in het scheiden van zeer fijne vaste deeltjes.

Herstel van goud uit de zwangere oplossing

Geactiveerde koolstofadsorptie

Een van de meest voorkomende methoden om goud uit de zwangere oplossing te winnen is Actieve kool adsorptie. In dit proces wordt actieve kool toegevoegd aan de zwangere oplossing. Het goud-cyanidecomplex heeft een sterke affiniteit voor het oppervlak van de actieve kool, en als resultaat wordt het goud geadsorbeerd op de koolstofdeeltjes.

De koolstofdeeltjes worden vervolgens gescheiden van de oplossing, meestal door middel van zeven of filtreren. De met goud beladen koolstof wordt vervolgens verder verwerkt om het goud te desorberen. Dit wordt meestal gedaan door de koolstof te onderwerpen aan een hoge-temperatuur stoombehandeling of door gebruik te maken van een chemisch desorptiemiddel.

Zink neerslag

Zinkprecipitatie, ook bekend als het Merrill-Crowe-proces, is een andere methode voor goudwinning. In dit proces wordt zinkstof toegevoegd aan de zwangere oplossing. Zink is elektropositiever dan goud en als gevolg daarvan verdringt het het goud uit het goud-cyanidecomplex. De reactie kan worden weergegeven door de volgende vergelijking:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]

Het neergeslagen goud vormt samen met eventueel niet-gereageerd zink een vaste slib. Deze slib wordt vervolgens gescheiden van de oplossing en het goud wordt verder verfijnd om een ​​zuiver product te verkrijgen.

Het zuiveren van goud

Smelting

Zodra het goud uit de zwangere oplossing is gewonnen, moet het meestal worden geraffineerd om alle resterende onzuiverheden te verwijderen. Smelten is een van de meest voorkomende methoden voor het raffineren van goud. In dit proces wordt het goudhoudende materiaal verhit tot een hoge temperatuur in aanwezigheid van een vloeimiddel, zoals borax. Het vloeimiddel helpt het smeltpunt van het goud te verlagen en reageert ook met de onzuiverheden, waardoor een slak ontstaat die van het gesmolten goud kan worden gescheiden.

Het gesmolten goud wordt vervolgens in mallen gegoten om ingots te vormen. Deze ingots kunnen verder worden verwerkt of verkocht als een halffabrikaat.

Elektrolytische raffinage

Elektrolytische raffinage is een geavanceerdere methode voor goudraffinage. Bij dit proces wordt de goudbevattende anode in een elektrolytische cel geplaatst, samen met een zuivere goudkathode. De elektrolyt is meestal een oplossing van goudchloride of andere goudzouten. Wanneer er een elektrische stroom door de cel gaat, lost het goud van de anode op in de elektrolyt en slaat vervolgens neer op de kathode.

Onzuiverheden die meer elektropositief zijn dan goud lossen op in de elektrolyt, maar slaan niet neer op de kathode, terwijl onzuiverheden die minder elektropositief zijn dan goud als een slib op de bodem van de cel achterblijven. Dit resulteert in een goudproduct met een zeer hoge zuiverheid.

Milieuoverwegingen

Cyanidebeheer

Cyanide is een zeer giftige stof en een goed beheer van cyanide in het goudwinningsproces is van het grootste belang. Het gebruik van cyanide in goudwinning is in veel landen strikt gereguleerd om de impact op het milieu en de menselijke gezondheid te minimaliseren.

Een van de belangrijkste aspecten van cyanidebeheer is het voorkomen van cyanidelekken. Mijnbouwactiviteiten moeten over de juiste insluitingssystemen beschikken om te voorkomen dat cyanidehoudende oplossingen in het milieu lekken. Daarnaast is de behandeling van cyanidehoudend afvalwater ook cruciaal. Er zijn verschillende methoden beschikbaar voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater, zoals chemische oxidatie, biologische behandeling en ionenuitwisseling.

Afvoer van afvalstoffen

Het vaste residu (tailings) dat ontstaat na het goudwinningsproces moet ook op de juiste manier worden afgevoerd. Tailings kunnen sporen cyanide en andere zware metalen bevatten, die een bedreiging voor het milieu kunnen vormen als ze niet correct worden beheerd.

Een veelgebruikte methode voor het afvoeren van tailings is het opslaan ervan in tailingsdammen. Deze dammen zijn ontworpen om de tailings in te dammen en te voorkomen dat er verontreinigingen in het milieu terechtkomen. In sommige gevallen kunnen de tailings ook opnieuw worden verwerkt om resterende waardevolle mineralen terug te winnen of om de impact op het milieu te verminderen.

Conclusie

Het cyanide-uitloogproces in goudwinning is een complex en meerstappenproces dat het oplossen van goud in cyanideoplossingen, voorbehandeling van ertsen, uitlogen, vaste-vloeistofscheiding, goudwinning, raffinage en milieubeheer omvat. Elke stap in dit proces wordt zorgvuldig gecontroleerd om de efficiënte extractie en winning van goud te garanderen en tegelijkertijd de impact op het milieu te minimaliseren. Ondanks de uitdagingen die gepaard gaan met het gebruik van cyanide, blijft het proces een belangrijke en veelgebruikte methode in de commerciële goudmijnindustrie vanwege de hoge efficiëntie en relatief lage kosten. Er wordt echter voortdurend onderzoek en ontwikkeling uitgevoerd om alternatieve methoden te ontwikkelen die milieuvriendelijker en duurzamer zijn.