De activerings- en passiveringseffecten van loodzouten op het goudcyanideringsproces

Introductie

Goudcyanidering is een veelgebruikt proces in de mijnbouw om goud uit ertsen te winnen. De toevoeging van bepaalde chemicaliën kan de efficiëntie van dit proces aanzienlijk beïnvloeden. Onder deze additieven bevinden zich: Loodzouten hebben complexe effecten aangetoond, zowel activering als deactivering, op de Goudcyanidering reactie. Het begrijpen van deze effecten is cruciaal voor het optimaliseren Gouden extractie processen te optimaliseren, kosten te verlagen en de impact op het milieu tot een minimum te beperken.

De basisprincipes van het goudcyanidatieproces

Goudcyanidering, ook bekend als het MacArthur-Forrest-proces, omvat de reactie van goud met cyanide ionen in aanwezigheid van zuurstof. Deze chemische reactie zorgt ervoor dat goud uit de ertsmatrix in de oplossing oplost, waardoor het vervolgens kan worden gewonnen. De aanwezigheid van verschillende onzuiverheden in het erts en de reactieomstandigheden kunnen echter van invloed zijn op hoe snel en volledig goud oplost.

Activerende effecten van loodzouten

Activeringsmechanisme

Katalytische rol bij elektrochemische reacties

Loodzouten kunnen als katalysator fungeren in het goudcyanideringsproces. In het lage overpotentiaalgebied (–0.35 V vs. Ag/AgCl) is aangetoond dat het toevoegen van loodzout het gouduitloogproces in cyanideoplossingen versnelt. Experimenten met cyclische voltammetrie (CV) geven aan dat lood deelneemt aan de elektrochemische reacties die plaatsvinden aan het goudoppervlak. Onder cyanideringsomstandigheden vormt goud legeringen met lood. Deze legeringen creëren kleine elektrochemische cellen op het goudoppervlak, waar oxidatie- en reductiereacties gelijktijdig plaatsvinden. De oxidatiereactie op het grensvlak van de goudlegering bevordert de afbraak van goud, terwijl de reductiereactie zuurstof of andere oxiderende stoffen in de oplossing omvat. Deze elektrochemische reactie versnelt de algehele goudoplossingssnelheid aanzienlijk.

Remming van onzuiverheidsreacties

In ertsen die koper en andere onzuiverheden bevatten, spelen loodzouten een gunstige rol. Kopermineralen in het erts kunnen cyanide en zuurstof verbruiken en zo concurreren met de goudcyanideringsreactie. Loodzouten reageren met koperionen of koperhoudende mineralen en vormen onoplosbare verbindingen die het oplossen van kopermineralen verhinderen. Dit vermindert de hoeveelheid cyanide die door koper wordt verbruikt, waardoor er meer cyanide beschikbaar is voor de goudcyanideringsreactie en zo de gouduitloogsnelheid toeneemt. In ertsen met een hoog koper-goudgehalte is waargenomen dat het toevoegen van loodzouten de hoeveelheid koper in de cyanide-oplossing vermindert, waardoor een gunstige verhouding voor de goudoplossing behouden blijft.

Experimenteel bewijs van activering

Zowel laboratorium- als industriële studies hebben het volgende bevestigd: Activeringseffects van loodzouten. In een onderzoek naar een goudhoudend erts met 0.25% galena verbeterde de toevoeging van loodzout de gouduitloogsnelheid aanzienlijk. Industriële praktijken ondersteunen deze bevindingen eveneens. In sommige goudmijnen verminderde het toevoegen van de juiste hoeveelheid loodzouten het verbruik van loodzouten bij de verwerking van specifieke soorten erts. Natriumcyanide van ruim 12 kg/t naar slechts 5 kg/t en verhoogde het goudwinningspercentage tot ruim 98%.

Deactiverende effecten van loodzouten

Voorwaarden voor deactivering

Aanwezigheid van silicaat en bepaalde loodhoudende mineralen

Onder bepaalde omstandigheden, met name in de aanwezigheid van silicaat en specifieke loodhoudende mineralen, kan het toevoegen van lood de oxidatie van goud vertragen. Bij een potentiaal van –0.35 V (vs. Ag/AgCl) neemt de snelheid waarmee goud oplost af. De exacte reden is complex, maar het kan te maken hebben met de vorming van oppervlaktefilms of de interactie van loodverbindingen met het goudoppervlak, waardoor cyanide-ionen en zuurstof het goud niet kunnen bereiken. Sommige loodhoudende mineralen reageren bijvoorbeeld met de cyanideoplossing en vormen verbindingen die het goudoppervlak bedekken, waardoor de normale voortgang van de cyanideringsreactie wordt belemmerd.

Hoog - Zwavelertsen

In ertsen met een hoog zwavelgehalte is het toevoegen van lood mogelijk niet voordelig en kan het zelfs leiden tot deactivering. Wanneer het zwavelgehalte in het erts hoog is, worden sulfidemineralen tijdens het cyanideringsproces geoxideerd tot elementaire zwavel. Deze elementaire zwavel vormt een laag op het goudoppervlak die een reactie met de cyanide-zuurstofoplossing verhindert. Lood kan de oxidatie van sulfidemineralen tot zwavel bevorderen, waardoor de cyanidering van goud verder wordt geremd en de oplossnelheid van het goud aanzienlijk afneemt.

Analytisch bewijs van deactivering

XPS-analyse (röntgenfoto-elektronenspectroscopie) levert bewijs voor de deactiveringseffecten. In monsters afkomstig van cyanideringsprocessen met een hoog zwavelgehalte in erts met loodtoevoeging, tonen XPS-spectra de aanwezigheid van zwavelhoudende stoffen op het goudoppervlak aan, wat wijst op de vorming van de passiverende zwavellaag. Elektrochemische tests bevestigen ook dat de oxidatiesnelheid van goud afneemt in de aanwezigheid van silicaat- en loodhoudende mineralen.

Factoren die de balans tussen activering en deactivering beïnvloeden

Concentratie van loodzouten

De hoeveelheid loodzouten die aan het cyanideringssysteem wordt toegevoegd, is cruciaal. Bij lage concentraties hebben loodzouten meestal een activerende werking en bevorderen ze de oplosbaarheid van goud. Maar als de concentratie te hoog is, kan dit leiden tot de vorming van overmatige reactieproducten die deactivering veroorzaken. Een te hoge concentratie loodionen kan bijvoorbeeld leiden tot de neerslag van lood-cyanidecomplexen die het goudoppervlak bedekken en de cyanidering stoppen.

Ertssamenstelling

De samenstelling van het erts, inclusief de soorten en hoeveelheden sulfidemineralen, silicaten en andere onzuiverheden, bepaalt of loodzouten als activator of deactivator werken. Ertsen met een hoog gehalte aan bepaalde sulfidemineralen, zoals pyriet in ertsen met een hoog zwavelgehalte, hebben een grotere kans op deactivering wanneer lood wordt toegevoegd. Omgekeerd kunnen ertsen met een aanzienlijke hoeveelheid kopermineralen profiteren van het activerende effect van loodzouten.

Reactieomstandigheden

Reactieomstandigheden zoals temperatuur, pH en de concentratie zuurstof en cyanide in de oplossing hebben ook invloed op de activerings- en deactiveringseffecten van loodzouten. Een hogere temperatuur kan zowel de gunstige als de schadelijke reacties met lood versnellen. De pH van de oplossing beïnvloedt de aanwezigheid van lood en andere metaalionen en hun interacties met goud en andere mineralen. Een adequate zuurstofconcentratie is noodzakelijk om de goud-cyanideringsreactie normaal te laten verlopen. Loodzouten kunnen, afhankelijk van de omstandigheden, op verschillende manieren met zuurstof reageren en de reactie versterken of juist remmen.

Conclusie

Loodzouten hebben zowel een activerend als een deactiverend effect op het goudcyanideringsproces. De activerende effecten, zoals het katalyseren van elektrochemische reacties en het verminderen van interferentie door onzuiverheden, kunnen de efficiëntie van de goudwinning aanzienlijk verbeteren. Onder bepaalde omstandigheden, zoals in de aanwezigheid van silicaat, specifieke loodhoudende mineralen of ertsen met een hoog zwavelgehalte, kunnen loodzouten echter deactivering veroorzaken door de oxidatie van goud te vertragen of blokkerende lagen op het goudoppervlak te vormen. Inzicht in de factoren die deze effecten beïnvloeden, waaronder de loodzoutconcentratie, de ertssamenstelling en de reactieomstandigheden, is essentieel voor het succesvol gebruiken van loodzouten bij goudcyanidering. Door deze factoren zorgvuldig te beheersen, kan de mijnbouwsector de goudwinning optimaliseren, het reagensverbruik verminderen, de winstgevendheid verhogen en de milieueffecten minimaliseren. Toekomstig onderzoek zou zich kunnen richten op het ontwikkelen van nauwkeurigere modellen om het gedrag van loodzouten in verschillende ertsverwerkingssituaties te voorspellen en nieuwe manieren te vinden om deactiveringseffecten tegen te gaan.