Reagentes para inibir a lixiviação de cobre na cianetação de minério de ouro contendo cobre

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A cianetação é um método amplamente utilizado e eficaz para extração de ouro de minérios auríferos, especialmente no caso de minérios auríferos de cobre. Baseia-se na capacidade de íon cianetos para formar complexos estáveis ​​com ouro, permitindo a dissolução do ouro da matriz do minério. A reação química fundamental no processo de cianetação para ouro é 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Este processo tem sido a pedra angular da indústria de mineração de ouro por mais de um século devido à sua eficiência relativamente alta e tecnologia bem compreendida.

No entanto, quando se trata de minérios de ouro contendo cobre, a presença de mineral de cobres apresenta desafios significativos. Minerais de cobre comuns associados ao ouro, como calcopirita (CuFeS_2), calcocita (Cu_2S), malaquita (Cu_2(OH)_2CO_3) e azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), são bastante reativos em soluções de cianeto. Por exemplo, em um meio contendo cianeto, a calcocita pode reagir da seguinte forma: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Essas reações levam ao consumo de uma grande quantidade de cianeto. O consumo excessivo de cianeto não só aumenta o custo de produção, mas também tem implicações ambientais devido à toxicidade do cianeto.

Além disso, a dissolução do cobre pode interferir nos processos subsequentes de recuperação de ouro. Altos níveis de cobre na solução de cianeto podem reduzir a eficiência da formação do complexo ouro-cianeto, diminuindo assim o ouro taxa de lixiviação. Isso ocorre porque o cobre compete com o ouro por íons de cianeto e oxigênio na solução, interrompendo o equilíbrio químico necessário para a dissolução eficiente do ouro. Em alguns casos, a presença de cobre também pode causar problemas em processos posteriores, como zinco - cementação ou carbono - em - polpa (CIP) para recuperação de ouro, levando a menores taxas de recuperação de ouro e baixa qualidade do produto.

Portanto, encontrar reagentes eficazes para inibir a lixiviação de cobre durante a cianetação de minérios de ouro contendo cobre é de grande importância. Esses reagentes podem ajudar a otimizar o processo de cianetação, reduzir consumo de cianeto, e melhorar a eficiência geral da extração de ouro, tornando a operação de mineração mais economicamente viável e ecologicamente correta. Nas seções a seguir, exploraremos vários reagentes que foram estudados e usados ​​para esse propósito.

As características de lixiviação do cobre em soluções de cianeto

Em soluções de cianeto, minerais de cobre associados ao ouro exibem comportamentos de lixiviação distintos. Minerais de cobre primários comuns, como calcopirita (CuFeS_2) e calcocita (Cu_2S), juntamente com malaquita (Cu_2(OH)_2CO_3), azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornita (Cu_5FeS_4), cuprita (Cu_2O) e cobre nativo, são relativamente solúveis.

Esses minerais de cobre podem ser lixiviados à temperatura ambiente (25^{\circ}C). A taxa de lixiviação do cobre varia amplamente, variando de 5 a 10% a mais de 90%. Por exemplo, malaquita e azurita, que são minerais de cobre - carbonato, são bastante reativos em soluções de cianeto. A reação química da malaquita com cianeto pode ser expressa como Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Isso mostra que sob a ação do cianeto, o cobre na malaquita pode ser efetivamente dissolvido.

Ao lidar com concentrados de ouro com alto teor de cobre, o processo de lixiviação durante a cianetação tem alguns sintomas "clínicos". O consumo de cianeto se torna extremamente alto. Geralmente, para diferentes minerais de cobre, a dissolução de 1 grama de cobre requer o consumo de 2.3 - 3.4 gramas de Cianeto de sódio. Ao mesmo tempo, a dissolução do cobre também consome oxigênio na solução. Por exemplo, no processo de lixiviação da calcocita, ocorre a reação 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, que não só consome uma grande quantidade de cianeto, mas também uma quantidade significativa de oxigênio.

Além disso, o efeito de lixiviação se torna relativamente pobre. Altos níveis de cobre na solução de cianeto podem reduzir a eficiência da formação do complexo ouro-cianeto. O cobre compete com o ouro por íons de cianeto e oxigênio na solução. Como resultado, o equilíbrio químico necessário para a dissolução eficiente do ouro é interrompido. Isso leva a uma diminuição na taxa de lixiviação do ouro e também pode causar problemas em processos subsequentes de recuperação de ouro, como a cimentação de zinco ou carbono em polpa (CIP), resultando em taxas mais baixas de recuperação de ouro e qualidade reduzida do produto.

Reagentes comuns para inibir a lixiviação de cobre

Sais de Chumbo

Sais de chumbo são frequentemente usados ​​como reagentes para inibir a lixiviação de cobre na cianetação de minérios de ouro contendo cobre. Os sais de chumbo comumente usados ​​incluem nitrato de chumbo (Pb(NO_3)_2), acetato de chumbo (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) e óxido de chumbo (PbO).

Tomemos o acetato de chumbo como exemplo. A pesquisa mostrou que adicionar acetato de chumbo antes da lixiviação com cianeto pode efetivamente inibir a lixiviação de cobre, aumentar a lixiviação de ouro e prata e reduzir o consumo de Cianeto de sódio. Para um determinado concentrado de ouro com um teor de cobre de 4.92%, quando 150 g/t de acetato de chumbo são adicionados diretamente antes da lixiviação, sob as condições de uma finura de moagem de -0.037 mm de tamanho de partícula representando 95%, um tempo de lixiviação de 48 h, uma concentração de cianeto de sódio de 0.5%, um pH de 12 e uma concentração de polpa de 40%, o grau de ouro no resíduo de lixiviação pode ser reduzido para 1.20 g/t, a taxa de lixiviação de ouro atinge 97.55%, a taxa de recuperação de prata é de 60.28% e o consumo de cianeto de sódio é de 14.37 kg/t. Isso demonstra claramente o efeito positivo do acetato de chumbo neste processo.

O mecanismo inibitório dos sais de chumbo pode estar relacionado à formação de compostos insolúveis. Por exemplo, o chumbo pode reagir com substâncias contendo enxofre no minério para formar sulfeto de chumbo insolúvel. Essa reação reduz a quantidade de substâncias contendo enxofre que podem reagir com minerais de cobre, inibindo assim a dissolução de minerais de cobre. Além disso, os sais de chumbo também podem afetar as propriedades de superfície dos minerais de cobre, reduzindo sua reatividade na solução de cianeto.

Agentes quelantes (por exemplo, ácido cítrico)

Agentes quelantes, como o ácido cítrico, também podem desempenhar um papel na inibição da lixiviação de cobre durante a cianetação. Os agentes auxiliares de lixiviação do tipo quelante, como o ácido cítrico, funcionam por meio de um mecanismo único. O ácido cítrico contém grupos carboxila e hidroxila, que podem quelar com íons nocivos, como Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+} e Fe^{3+} na polpa para formar quelatos estáveis.

Por exemplo, o grupo carboxila no ácido cítrico pode coordenar com íons metálicos através dos elétrons de pares solitários de átomos de oxigênio, formando uma estrutura semelhante a um anel. Ao quelar esses íons metálicos, o ácido cítrico pode eliminar seus impactos negativos no processo de lixiviação por cianetação, como reduzir seu consumo de oxigênio na solução. Além disso, o ácido cítrico pode inibir a dissolução de minerais de ganga, como minerais contendo cálcio e magnésio. Ele pode interagir com a superfície desses minerais de ganga, alterando sua carga superficial e propriedades hidrofílicas - hidrofóbicas, tornando-os mais difíceis de dissolver na solução de cianeto. Essa inibição de minerais de ganga também pode melhorar o "oxigênio ativo efetivo" na polpa. Quando os minerais de ganga têm menos probabilidade de se dissolver, eles consomem menos oxigênio, e mais oxigênio fica disponível para a cianetação do ouro, o que é benéfico para a lixiviação do ouro. Em geral, a adição de ácido cítrico pode ajudar a criar um ambiente químico mais favorável para a cianetação do ouro, reduzindo a interferência de outros íons metálicos e melhorando a eficiência da extração do ouro.

Outros (Breve Introdução)

Além dos reagentes acima mencionados, controlar a concentração de íons cianeto também pode ser uma maneira eficaz de enfraquecer a dissolução do cobre. Quando a concentração de íons cianeto é adequadamente controlada dentro de uma certa faixa, a taxa de reação de minerais de cobre com cianeto pode ser reduzida. Por exemplo, para alguns minérios de ouro com um conteúdo relativamente alto de minerais de cobre facilmente solúveis, mantendo a concentração de íons CN^ livres em um nível relativamente baixo (como 0.05% - 0.10%), a taxa de dissolução de minerais de cobre pode ser significativamente reduzida, enquanto a taxa de dissolução de minerais de ouro ainda é relativamente alta, de modo que o cianeto atua principalmente na dissolução de minerais de ouro.

Outro método é usar o sistema amônia-cianeto. No sistema amônia-cianeto, a amônia pode formar complexos com íons de cobre, o que pode inibir a lixiviação de cobre até certo ponto. No entanto, devido à alta volatilidade da amônia, é difícil manter uma concentração estável no processo de produção industrial, o que limita sua aplicação industrial em larga escala. Embora esse método tenha a vantagem de reduzir a lixiviação de cobre, os desafios na operação prática e na relação custo-eficácia precisam ser mais abordados.

Fatores que afetam o efeito dos reagentes

A eficácia dos reagentes usados ​​para inibir a lixiviação de cobre durante a cianetação de minérios de ouro contendo cobre é influenciada por vários fatores, que são cruciais para entender a otimização do processo de cianetação.

Propriedades do minério

1. Tipo de Minerais de Cobre

1. Diferentes minerais de cobre têm reatividades distintas em soluções de cianeto. Por exemplo, minerais de cobre - carbonato como malaquita (Cu_2(OH)_2CO_3) e azurita (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) são relativamente mais reativos em comparação a alguns minerais primários de cobre sulfetado como calcopirita (CuFeS_2). A malaquita reage prontamente com cianeto de acordo com a reação Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Essa alta reatividade significa que, ao usar reagentes para inibir a lixiviação de cobre, uma dosagem maior pode ser necessária para minérios ricos em tais minerais de cobre reativos.

2. Em contraste, a calcopirita tem uma estrutura mais complexa e requer mais energia e condições de reação específicas para se dissolver em soluções de cianeto. No entanto, sob certas condições, ela ainda pode contribuir para um consumo significativo de cianeto. Entender o tipo de mineral de cobre dominante no minério é o primeiro passo para determinar o reagente apropriado e sua dosagem.

2. Conteúdo de Minerais de Cobre

1. Quanto maior o teor de cobre - mineral no minério, maior o potencial de lixiviação de cobre e o consumo correspondente de cianeto. Por exemplo, em um minério contendo ouro com um teor de cobre de 5%, a quantidade de cianeto consumida pelas reações de lixiviação de cobre será muito maior do que em um minério com um teor de cobre de 1%. Como resultado, o reagente necessário para inibir a lixiviação de cobre deve ser ajustado proporcionalmente. Um minério com maior teor de cobre pode exigir uma quantidade maior de sais de chumbo ou agentes quelantes para suprimir efetivamente a dissolução do cobre. A pesquisa mostrou que para cada aumento de 1% no teor de cobre facilmente solúvel no minério, o consumo de um inibidor à base de sal de chumbo pode precisar ser aumentado em 10 - 20 g/t para manter o mesmo nível de inibição da lixiviação de cobre.

Condições de Processo

1. Concentração de cianeto

1. A concentração de cianeto na solução desempenha um papel duplo na lixiviação de cobre e na eficácia dos inibidores. Quando a concentração de cianeto é baixa, a taxa de reações de lixiviação de cobre é reduzida. Por exemplo, se a concentração de cianeto livre (CN^ -) for mantida em 0.05% - 0.10%, a taxa de dissolução de minerais de cobre pode ser significativamente reduzida. No entanto, se a concentração de cianeto for muito baixa, a taxa de lixiviação de ouro também pode ser afetada negativamente.

2. Ao usar reagentes como sais de chumbo, a concentração ótima de cianeto para sua eficácia pode variar. Em alguns casos, uma concentração de cianeto ligeiramente maior (em torno de 0.15% - 0.20%) pode ser necessária para garantir que o inibidor de sal de chumbo possa formar compostos insolúveis com substâncias contendo enxofre no minério, inibindo efetivamente a lixiviação de cobre. Mas se a concentração de cianeto for muito alta, pode promover a dissolução de minerais de cobre, apesar da presença de inibidores.

2. valor do PH

1. O pH da solução de cianeto é crítico tanto para a lixiviação do cobre quanto para a ação dos inibidores. Em geral, o processo de cianeto é realizado em um meio alcalino, geralmente com um pH na faixa de 10 - 11. Nessa faixa de pH, a estabilidade do íon cianeto é mantida, e a hidrólise do cianeto é minimizada.

2. Para agentes quelantes como o ácido cítrico, o pH da solução afeta sua capacidade quelante. O ácido cítrico contém grupos carboxila e hidroxila que quelam com íons metálicos. Em um meio alcalino, a dissociação desses grupos funcionais é promovida, aumentando sua capacidade quelante com íons de cobre. No entanto, se o pH for muito alto (acima de 12), pode causar reações colaterais que podem reduzir a eficácia do agente quelante. Por exemplo, em uma solução altamente alcalina, alguns complexos de quelato de metal podem quebrar, liberando os íons de cobre quelados de volta para a solução.

3. Tempo de lixiviação

1. O tempo de lixiviação pode influenciar o grau de lixiviação de cobre e o desempenho dos inibidores. À medida que o tempo de lixiviação aumenta, mais cobre pode se dissolver se não for efetivamente inibido. Por exemplo, em um processo de lixiviação de curto prazo (menos de 12 horas), a quantidade de cobre lixiviado pode ser relativamente pequena, e o inibidor pode controlar mais facilmente a taxa de lixiviação de cobre. Mas se o tempo de lixiviação for estendido para 48 horas ou mais, o efeito cumulativo das reações de lixiviação de cobre pode se tornar mais significativo.

2. No caso de inibidores de sal de chumbo, um tempo de lixiviação mais longo pode exigir uma dosagem inicial maior do inibidor. Isso ocorre porque, com o tempo, os compostos insolúveis contendo chumbo formados podem ser gradualmente consumidos ou sua eficácia pode diminuir devido à presença contínua de substâncias reativas na solução de cianeto. Portanto, o tempo de lixiviação precisa ser cuidadosamente considerado ao determinar a quantidade e o tipo de reagente a ser usado para inibição de lixiviação de cobre.

Estudos de caso e aplicações práticas

Caso 1: Aplicação de sais de chumbo em uma mina de ouro na África do Sul

Uma mina de ouro na África do Sul estava processando um minério de ouro contendo cobre com um teor de cobre de aproximadamente 3%. Antes de usar sais de chumbo como inibidor, o processo de cianetação enfrentava vários desafios. O consumo de cianeto era extremamente alto, chegando a 15 kg/t de minério, e a taxa de lixiviação de ouro era de apenas cerca de 80%. O alto teor de cobre no minério levou à dissolução significativa do cobre durante a cianetação, que não apenas consumiu uma grande quantidade de cianeto, mas também interferiu no processo de lixiviação do ouro.

Após adicionar nitrato de chumbo (Pb(NO_3)_2) na dosagem de 200 g/t de minério, mudanças notáveis ​​foram observadas. O consumo de cianeto foi reduzido para 8 kg/t de minério, uma redução de cerca de 47%. A taxa de lixiviação de ouro aumentou para 90%. Os benefícios econômicos foram significativos. Considerando o preço do cianeto e o valor do ouro adicional recuperado, a mina economizou aproximadamente US$ 50 por tonelada de minério processado. De uma perspectiva ambiental, o consumo reduzido de cianeto significou menos risco ambiental associado ao vazamento e descarte de cianeto. A quantidade de resíduos contendo cianeto também foi reduzida, o que foi benéfico para o ambiente ecológico local.

Caso 2: Aplicação de agente quelante (ácido cítrico) em uma mina de ouro na Austrália

Em uma mina de ouro australiana, o minério continha uma quantidade significativa de minerais de cobre, principalmente calcopirita e alguns minerais de cobre - carbonato. O processo inicial de cianetação sem usar um agente quelante teve uma taxa de lixiviação de ouro de 75% e uma taxa de lixiviação de cobre de 30%. A alta taxa de lixiviação de cobre levou a um alto consumo de cianeto, cerca de 12 kg/t de minério.

Quando o ácido cítrico foi adicionado ao processo de cianetação na dosagem de 1 kg/t de minério, a situação melhorou. A taxa de lixiviação de cobre foi reduzida para 10%, e a taxa de lixiviação de ouro aumentou para 85%. O consumo de cianeto diminuiu para 6 kg/t de minério. Economicamente, o custo da adição de ácido cítrico foi relativamente baixo em comparação com a economia no consumo de cianeto e o aumento da recuperação de ouro. A mina estimou que poderia aumentar seu lucro anual em cerca de US$ 300,000. Ambientalmente, a lixiviação reduzida de cobre significou menos águas residuais contendo cobre, que eram mais fáceis de tratar e tinham menos impacto nos recursos hídricos na área circundante.

Caso 3: Aplicação de um novo inibidor (MZY) em uma mina de ouro chinesa

Uma mina de ouro na China estava lidando com um minério de ouro contendo cobre refratário. O processo tradicional de cianetação tinha uma taxa de lixiviação de ouro de apenas 70% e uma alta taxa de lixiviação de cobre, o que causou uma grande quantidade de consumo de cianeto. Após adicionar um novo inibidor MZY em uma determinada dosagem, juntamente com condições de processo otimizadas, incluindo a adição de 18 kg/t de cal e 1.2 kg/t de cianeto de sódio, a taxa de lixiviação de ouro atingiu 83% - 84%, e a taxa de lixiviação de cobre foi reduzida para 4% - 5%.

Este novo processo não só melhorou a eficiência da lixiviação de ouro, mas também reduziu significativamente o consumo de cianeto. Os benefícios econômicos foram duplos: a recuperação aumentada de ouro adicionou mais valor à produção, e o consumo reduzido de cianeto economizou custos. Em termos de proteção ambiental, o menor consumo de cianeto e menos resíduos contendo cobre reduziram a carga ambiental, tornando a operação de mineração mais sustentável. Esses estudos de caso demonstram claramente o valor prático do uso de reagentes para inibir a lixiviação de cobre na cianetação de minérios de ouro contendo cobre, tanto em termos de benefícios econômicos quanto de proteção ambiental.

Conclusão

No processo de cianetação de minérios de ouro contendo cobre, a lixiviação de cobre não só leva ao alto consumo de cianeto, mas também tem um impacto negativo na taxa de lixiviação de ouro e nos processos subsequentes de recuperação de ouro. Portanto, o uso de reagentes para inibir a lixiviação de cobre é de grande importância.

Sais de chumbo, como nitrato de chumbo, acetato de chumbo e óxido de chumbo, podem efetivamente inibir a lixiviação de cobre formando compostos insolúveis com substâncias contendo enxofre no minério ou alterando as propriedades de superfície dos minerais de cobre. Agentes quelantes como ácido cítrico podem quelar com íons de cobre e outros íons metálicos nocivos, reduzindo seus impactos negativos no processo de cianetação. Além disso, controlar a concentração de cianeto e usar o sistema amônia-cianeto também pode desempenhar um papel no enfraquecimento da dissolução do cobre até certo ponto.

A eficácia desses reagentes é influenciada por vários fatores. As propriedades do minério, incluindo o tipo e o conteúdo dos minerais de cobre, determinam a reatividade do cobre no minério e, portanto, afetam a quantidade de reagente necessária. As condições do processo, como concentração de cianeto, valor de pH e tempo de lixiviação, também têm um impacto significativo no desempenho dos reagentes. Por exemplo, uma concentração de cianeto e valor de pH apropriados podem garantir a estabilidade da solução de cianeto e a eficácia do reagente, enquanto o tempo de lixiviação pode afetar o efeito cumulativo das reações de lixiviação de cobre.

Por meio de estudos de caso, vimos o valor da aplicação prática desses reagentes. Na África do Sul, o uso de nitrato de chumbo em uma mina de ouro reduziu o consumo de cianeto e aumentou a taxa de lixiviação de ouro, trazendo benefícios econômicos significativos e vantagens ambientais. Na Austrália, a adição de ácido cítrico em uma mina de ouro reduziu efetivamente a lixiviação de cobre e o consumo de cianeto, ao mesmo tempo em que aumentou a taxa de lixiviação de ouro, o que foi benéfico para os aspectos econômicos e ambientais. Em uma mina de ouro chinesa, o uso de um novo inibidor MZY, juntamente com condições de processo otimizadas, melhorou a eficiência da lixiviação de ouro e reduziu a taxa de lixiviação de cobre, alcançando bons resultados econômicos e ambientais.

Em geral, ao lidar com a cianetação de minérios de ouro contendo cobre, é necessário considerar de forma abrangente as características do minério e os requisitos do processo, e selecionar o reagente e as condições operacionais apropriados. Pesquisas futuras podem se concentrar em explorar mais reagentes mais eficientes e ecologicamente corretos, bem como otimizar a combinação de reagentes e parâmetros de processo para atingir processos de extração de ouro mais eficientes, econômicos e ambientalmente sustentáveis.