Podstawowe zasady ługowania cyjankiem złota

Cyjanowanie złota, kluczowy proces hydrometalurgiczny, stanowi kamień węgielny wydobycie złota od ponad wieku od momentu jego komercjalizacji w latach 1890. XIX wieku. W tym artykule zagłębiamy się w podstawowe mechanizmy chemiczne i fizyczne leżące u podstaw ługowania cyjankowego złota, oferując kompleksowe zrozumienie tej niezbędnej techniki w przemyśle wydobywczym złota.

Reakcje chemiczne: sedno cyjanizacji

Proces cyjanizacji opiera się na wyjątkowej reaktywności złota w obecności jony cyjankowe (CN⁻) i utleniacz, zazwyczaj tlen z powietrza. Podstawową reakcję chemiczną można podsumować następująco: cztery mole złota (Au) reagują z ośmioma molami Cyjanek sodowy (NaCN), jeden mol tlenu (O₂) z powietrza i dwa mole wody (H₂O) dają cztery mole dicyjanoaurynianu(I) sodu (Na[Au(CN)₂]) i cztery mole wodorotlenku sodu (NaOH).

W tej reakcji atomy złota są utleniane do stopnia utlenienia +1 i tworzą stabilne kompleksy dicyjanoaurynianu(I) \([Au(CN)_2]^- \). Jony cyjankowe działają jako czynniki kompleksujące, stabilizując jony złota w roztworze, podczas gdy tlen służy jako akceptor elektronów, napędzając utlenianie złota. Ten mechanizm redoks - kompleksowania umożliwia selektywne rozpuszczanie złota z jego rud, nawet przy stosunkowo niskich cyjanek stężenia (0.01 - 0.1%).

Procesy fizyczne: Kinetyka przenoszenia masy i wypłukiwania

Oprócz reakcji chemicznych, wydajność cyjanowanie złota jest regulowany przez procesy fizyczne, takie jak przenoszenie masy i dyfuzja. Całkowita szybkość wypłukiwania jest zależna od dyfuzji reagentów (cyjanku i tlenu) do powierzchni złota i dyfuzji utworzonych kompleksów dicyjanoaurynianowych od powierzchni. Zgodnie z modelem kurczenia się - rdzenia, wypłukiwanie złota zachodzi w trzech kolejnych etapach:

1. Zewnętrzny transfer masy:Cyjanek i tlen dyfundują przez warstwę graniczną otaczającą cząstkę złota.

2. Reakcja powierzchniowa:Utlenianie i kompleksowanie mają miejsce na granicy faz złoto-roztwór.

3. Dyfuzja wewnętrzna:Utworzone kompleksy złoto-cyjankowe dyfundują z cząstki. Najwolniejszy z tych etapów determinuje ogólną szybkość wypłukiwania, często będąc zewnętrznym transferem masy lub reakcją powierzchniową, w zależności od warunków pracy.

Czynniki wpływające na wydajność cyjanizacji

Na wydajność cyjankowania złota ma istotny wpływ kilka kluczowych czynników:

• Stężenie cyjanku:Do tworzenia stabilnych kompleksów wymagana jest odpowiednia ilość cyjanku, ale nadmierne ilości mogą prowadzić do wzrostu kosztów i obaw o środowisko. Optymalne stężenia różnią się w zależności od charakterystyki rudy.

• Dostępność tlenu: Wystarczająca ilość tlenu jest kluczowa dla reakcji utleniania. Metody napowietrzania, takie jak mieszanie mechaniczne lub przedmuchiwanie powietrzem, są stosowane w celu zwiększenia transferu tlenu.

• Kontrola pH:Proces ten jest zazwyczaj przeprowadzany przy wysokim pH (9 - 11), aby zapobiec tworzeniu się toksycznego gazu cyjanowodoru (HCN). Wapno jest powszechnie stosowane do utrzymania pożądanego poziomu pH.

• Mineralogia rud:Obecność siarczków, materiałów węglowych i innych minerałów może zakłócać cyjanizację. Na przykład siarczki mogą pochłaniać cyjanek i tlen, podczas gdy materia węglowa może adsorbować kompleksy złoto-cyjanek, powodując „preg-robbing”.

Metody poprawy wydajności cyjanizacji

Aby zwiększyć efektywność wydobycia złota, stosuje się różne techniki wzbogacania:

• Przed leczeniem:Prażenie, utlenianie ciśnieniowe lub biooksydacja mogą być stosowane do rud ogniotrwałych w celu usunięcia przeszkadzających minerałów i odsłonięcia powierzchni złota.

• Przyprawy:W celu poprawienia szybkości rozpuszczania lub wyeliminowania reakcji ubocznych można dodać związki takie jak tiomocznik lub amoniak.

• Zoptymalizowany projekt sprzętu:Zaawansowane reaktory ługowania z ulepszonymi możliwościami mieszania i transferu masy, takie jak reaktory zbiornikowe z mieszadłem lub systemy ługowania na pryzmie, mogą poprawić ogólną wydajność procesu.

Podsumowując, ługowanie cyjankiem złota jest złożonym, ale wysoce skutecznym procesem, który łączy reakcje chemiczne, fizyczny transfer masy i staranną kontrolę wielu parametrów operacyjnych. Zrozumienie tych podstawowych zasad jest niezbędne do optymalizacji procesów ekstrakcji złota, zapewnienia opłacalności ekonomicznej i zminimalizowania wpływu na środowisko w branży wydobycia złota. W miarę jak popyt na złoto rośnie, trwające badania koncentrują się na opracowaniu bardziej wydajnych, zrównoważonych i przyjaznych dla środowiska technik cyjankowania.