Directe elektrowinning van goud uit cyanideoplossing

Introductie

Cyanidatie is lange tijd de belangrijkste methode geweest voor het winnen van goud uit ertsen. Na het cyanide- uitlogingsproces bevindt het goud zich in de cyanideoplossing , ook wel de 'zwangere uitlogingsoplossing' genoemd. Traditioneel werden methoden zoals koolstofadsorptie (bijvoorbeeld het Carbon-in-Column - CIC-proces) en zinkcementatie (het Merrill-Crowe-proces) gebruikt om goud uit deze oplossing terug te winnen. Directe elektrolytische winning uit cyanideoplossingen is echter een veelbelovend alternatief gebleken, met diverse voordelen op het gebied van efficiëntie, kosten en milieubelasting.

Het principe van directe elektrowinning

Directe elektrowinning is een elektrochemisch proces. Bij de winning van goud uit cyanideoplossingen vinden de volgende reacties plaats aan de elektroden wanneer een elektrische stroom door de cyanideoplossing wordt geleid die goud bevat in de vorm van aurocyanidecomplexen ( Au(CN)₂⁻ ):

• Aan de kathode : Au(CN)_2^- + e^- \rightarrow Au + 2CN^-

Goudionen in het aurocyanidecomplex krijgen een elektron en worden als metallisch goud op het kathodeoppervlak afgezet.

• Aan de anode : Afhankelijk van de omstandigheden kan oxidatie van water of oxidatie van andere stoffen in de oplossing plaatsvinden. Bijvoorbeeld: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻

Voordelen van directe elektrowinning

1. Eenvoud : Vergeleken met meerstaps processen zoals koolstofadsorptie gevolgd door elutie en elektrowinning (in het geval van CIC), reduceert directe elektrowinning het aantal processtappen. Dit vereenvoudigt de algehele processtroom, waardoor het gemakkelijker te bedienen en te onderhouden is.

2. Kosteneffectiviteit : Door minder processtappen zijn er potentieel lagere investerings- en operationele kosten. Er is geen noodzaak om te investeren in grootschalige koolstofregeneratie-installaties (zoals bij CIC) of grote hoeveelheden zinkpoeder aan te schaffen (zoals bij het Merrill Crowe-proces).

3. Product met hoge zuiverheid : Door directe elektrodepositie van goud kan een zeer zuivere goudlaag op de kathode worden gevormd. Dit kan de behoefte aan uitgebreide raffinageprocessen verderop in het proces verminderen, wat verdere kostenbesparingen oplevert.

4. Milieuvoordelen : Door het gebruik van zink in het Merrill Crowe-proces te elimineren, wordt er minder zinkhoudend afval geproduceerd. Bovendien kan de vereenvoudiging van het proces leiden tot een vermindering van het totale chemicaliëngebruik en de afvalproductie.

Procesoverwegingen

1. Oplossingsconcentratie : De concentratie goud in de cyanideoplossing is een cruciale factor. Hoewel directe elektrolytische winning kan worden toegepast op oplossingen met een breed scala aan goudconcentraties, resulteren hogere concentraties over het algemeen in snellere afzettingssnelheden. Zeer hoge goudconcentraties vereisen echter mogelijk speciale elektrodeontwerpen om een ​​uniforme afzetting te garanderen.

2. Elektrodematerialen : De keuze van elektrodematerialen is belangrijk. Roestvrijstalen wol wordt vaak gebruikt als kathodemateriaal vanwege het grote oppervlak, wat een efficiënte goudafzetting mogelijk maakt. Voor de anode worden materialen gebruikt die bestand zijn tegen corrosie in de cyanideoplossing, zoals vormvaste anodes (DSA).

3. pH en temperatuur : De pH van de cyanideoplossing moet zorgvuldig worden gecontroleerd. Een licht alkalische pH wordt doorgaans aangehouden om de ontleding van cyanide te voorkomen. De temperatuur van de oplossing kan ook de snelheid van de elektrolytische winning beïnvloeden; hogere temperaturen verhogen over het algemeen de reactiesnelheid, maar kunnen ook het risico op cyanideontleding vergroten.

Process Flow

1. Oplossingsvoorbereiding : De cyanidehoudende uitloogoplossing uit de hooplooging of andere cyanidatieprocessen wordt eerst voorbehandeld. Dit kan filtratie inhouden om zwevende deeltjes te verwijderen, aangezien deze het elektrolyseproces kunnen verstoren en kortsluiting tussen de elektroden kunnen veroorzaken.

2. Elektrolytische goudwinningscel : De voorbehandelde oplossing wordt vervolgens in de elektrolytische goudwinningscel gevoerd. De cel is voorzien van een anode en een kathode. Wanneer er een elektrische stroom wordt aangelegd, begint het goud zich af te zetten op de kathode.

3. Goudwinning : Zodra er voldoende goud op de kathode is afgezet, wordt de kathode uit de cel verwijderd. Het goud kan mechanisch of chemisch van de kathode worden verwijderd, afhankelijk van de aard van het kathodemateriaal. Het verwijderde goud wordt vervolgens verder geraffineerd om goud met een hoge zuiverheid te verkrijgen.

Uitdagingen en toekomstige vooruitzichten

1. Cyanidebeheer : Hoewel directe elektrolytische winning voordelen biedt, brengt het gebruik van cyanide in het algehele goudwinningsproces nog steeds milieu- en veiligheidsrisico's met zich mee. Toekomstig onderzoek zou zich kunnen richten op de integratie van directe elektrolytische winning met alternatieve, minder giftige uitlogingsmethoden.

2. Energieverbruik : Het elektrolytische winningsproces vereist een aanzienlijke hoeveelheid elektrische energie. De ontwikkeling van energiezuinigere elektrodematerialen en celontwerpen is een actief onderzoeksgebied.

3. Schaalbaarheid : Zoals bij elke opkomende technologie moet de opschaling van directe elektrowinning van laboratoriumschaal naar industriële schaal zorgvuldig worden geoptimaliseerd om consistente prestaties en kosteneffectiviteit te garanderen.

De directe elektrolytische winning van goud uit cyanideoplossingen is een belangrijke technologische vooruitgang in de goudmijnbouw. ​​Met verder onderzoek en ontwikkeling om de bestaande uitdagingen aan te pakken, heeft deze methode het potentieel om in de nabije toekomst een dominante methode voor goudwinning te worden.