Процесс выщелачивания цианидом при добыче золота: полный процесс от растворения до восстановления

Введение

Извлечение золота из руды было предметом большого интереса на протяжении столетий. Среди различных доступных методов, Цианидное выщелачивание стал одним из наиболее широко используемых методов в коммерческой Золотодобыча промышленность. Этот процесс позволяет эффективно растворять золото из его исходных материалов, что позволяет извлекать драгоценный металл в более концентрированной форме. В этой статье мы рассмотрим весь процесс цианидного выщелачивания при добыче золота, от первоначального растворения золота в цианидных растворах до окончательного извлечения металла.

Растворение золота в растворах цианида

Химические реакции

Растворение золота в цианидных растворах основано на сложной серии химических реакций. Общая реакция может быть представлена ​​следующим уравнением:

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

В этой реакции золото (Au) реагирует с Цианид натрия (NaCN) в присутствии кислорода (O₂) и воды (H₂O) с образованием дицианоаурата натрия (Na[Au(CN)₂]) и гидроксида натрия (NaOH). Роль кислорода в этой реакции имеет решающее значение, поскольку он действует как окислитель, облегчая растворение золота.

Условия оптимального растворения

Для эффективного растворения золота необходимо тщательно контролировать несколько условий. Концентрация цианида в растворе является критическим фактором. Обычно в процессе выщелачивания используется концентрация 0.05 - 0.1% NaCN. Более высокая концентрация может привести к повышенному расходу цианида без пропорционального увеличения растворения золота, в то время как более низкая концентрация может привести к медленному и неполному выщелачиванию.

Значение pH раствора также играет важную роль. Процесс выщелачивания наиболее эффективен в слабощелочной среде с диапазоном pH 9.5 - 11. При этом значении pH ионы цианида присутствуют в недиссоциированной форме (HCN), которая более реактивна по отношению к золоту. Регулировка pH обычно достигается добавлением извести (CaO) в выщелачивающий раствор.

Температура — еще один важный параметр. Хотя реакция может происходить при комнатной температуре, слегка повышенная температура около 25–35°C может ускорить растворение золота. Однако слишком большое повышение температуры может привести к разложению цианида, что снизит его эффективность.

Предварительная обработка руд

Дробление и измельчение

Прежде чем начать процесс выщелачивания цианидом, золотосодержащие руды должны быть предварительно обработаны. Первый шаг в этой предварительной обработке обычно Проминание и Дробление:. Руды дробятся для уменьшения их размера, а затем измельчаются до мелких частиц. Это увеличивает площадь поверхности руды, что обеспечивает более эффективный контакт между частицами золота и раствором цианида в процессе выщелачивания.

Степень измельчения тщательно контролируется. Избыточное измельчение может привести к образованию мелкой шламовой массы, что может вызвать проблемы на последующих этапах разделения твердой и жидкой фаз. С другой стороны, недостаточное измельчение может привести к недостаточному раскрытию частиц золота, что приведет к неполному выщелачиванию.

Обжарка и биоокисление

В некоторых случаях золотые руды могут содержать тугоплавкие минералы, которые препятствуют прямому растворению золота цианидом. Для таких руд могут потребоваться дополнительные методы предварительной обработки, такие как обжиг или биоокисление.

Обжиг подразумевает нагревание руды в присутствии воздуха для окисления тугоплавких минералов, таких как сульфиды. Этот процесс окисления разрушает минералы, высвобождая частицы золота и делая их более доступными для раствора цианида.

Биоокисление, с другой стороны, использует микроорганизмы для окисления тугоплавких минералов. Это более экологичная альтернатива обжигу, поскольку она работает при более низких температурах и производит меньше вредных выбросов. Микроорганизмы, как правило, бактерии или грибы, выбираются на основе их способности окислять определенные тугоплавкие минералы, присутствующие в руде.

Процесс выщелачивания

Выщелачивание в чанах с перемешиванием

Выщелачивание в перемешиваемом резервуаре является одним из наиболее распространенных методов, используемых для выщелачивания цианидом. В этом процессе предварительно обработанная руда смешивается с раствором цианида в больших перемешиваемых резервуарах. Резервуары оснащены мешалками, которые обеспечивают тщательное перемешивание руды и раствора, способствуя контакту между частицами золота и ионами цианида.

Время выщелачивания может варьироваться в зависимости от природы руды и условий эксплуатации. В целом процесс выщелачивания может занять от нескольких часов до нескольких дней. В течение этого времени периодически отбираются и анализируются образцы выщелачивания для контроля за ходом растворения золота.

Кучное выщелачивание

Кучное выщелачивание — еще один широко используемый метод, особенно для низкосортных золотых руд. В этом процессе измельченная руда складывается в большие кучи на непроницаемой подкладке. Затем раствор цианида распыляется на верхнюю часть кучи и просачивается через руду. По мере того, как раствор проходит через кучу, он растворяет частицы золота, и полученный продуктивный раствор собирается на дне кучи.

Кучное выщелачивание является более экономически эффективным методом по сравнению с Выщелачивание в чанах с перемешиванием так как требует меньших капиталовложений в оборудование. Однако это более медленный процесс и он больше подходит для руд с относительно низким содержанием золота.

Разделение твердого вещества и жидкости

Фильтрация

После завершения процесса выщелачивания следующим шагом является отделение твердого остатка (хвостов) от насыщенного раствора, который содержит растворенное золото. Фильтрация является одним из наиболее часто используемых методов разделения твердого и жидкого. В этом процессе пульпа (смесь твердого и жидкого) пропускается через фильтрующую среду, такую ​​как фильтровальная ткань или фильтр-пресс. Твердые частицы удерживаются на фильтрующей среде, в то время как жидкость (насыщенный раствор) проходит через нее и собирается.

Выбор фильтрующей среды зависит от природы твердых частиц и условий эксплуатации. Например, в случаях, когда твердые частицы очень мелкие, может потребоваться более мелкоячеистая фильтровальная ткань.

Декантация

Декантация — еще один метод, который можно использовать для разделения твердого вещества и жидкости, особенно когда твердые частицы относительно большие и легко оседают. В этом процессе пульпа оставляется в отстойнике на некоторое время. Твердые частицы оседают на дно бака под действием силы тяжести, а затем прозрачная надосадочная жидкость (сывороточный раствор) осторожно декантируется.

Декантация — более простой и менее энергозатратный метод по сравнению с фильтрацией. Однако он может быть не столь эффективен при отделении очень мелких твердых частиц.

Извлечение золота из продуктивного раствора

Адсорбция активированным углем

Одним из наиболее распространенных методов извлечения золота из продуктивного раствора является Адсорбция активированным углем. В этом процессе активированный уголь добавляется к насыщенному раствору. Комплекс золота и цианида имеет сильное сродство к поверхности активированного угля, и в результате золото адсорбируется на частицах углерода.

Затем частицы углерода отделяются от раствора, обычно путем просеивания или фильтрации. Затем насыщенный золотом уголь подвергается дальнейшей обработке для десорбции золота. Обычно это делается путем обработки углерода паром при высокой температуре или с использованием химического десорбирующего агента.

Осаждение цинка

Осаждение цинком, также известное как процесс Меррилла-Кроу, является еще одним методом извлечения золота. В этом процессе цинковая пыль добавляется в продуктивный раствор. Цинк более электроположителен, чем золото, и в результате он вытесняет золото из комплекса золото-цианид. Реакцию можно представить следующим уравнением:

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

Осажденное золото вместе с непрореагировавшим цинком образует твердый шлам. Затем этот шлам отделяется от раствора, а золото подвергается дальнейшей очистке для получения чистого продукта.

Аффинаж золота

выплавка

После извлечения золота из продуктивного раствора его обычно необходимо очистить, чтобы удалить оставшиеся примеси. Плавка является одним из наиболее распространенных методов очистки золота. В этом процессе содержащий золото материал нагревается до высокой температуры в присутствии флюса, например, буры. Флюс помогает снизить температуру плавления золота, а также реагирует с примесями, образуя шлак, который можно отделить от расплавленного золота.

Затем расплавленное золото разливается в формы для формирования слитков. Эти слитки могут быть подвергнуты дальнейшей обработке или проданы как полуфабрикат.

Электролитическая очистка

Электролитическое рафинирование — более продвинутый метод очистки золота. В этом процессе содержащий золото анод помещается в электролитическую ячейку вместе с чистым золотым катодом. Электролитом обычно является раствор хлорида золота или других солей золота. Когда через ячейку проходит электрический ток, золото из анода растворяется в электролите, а затем осаждается на катоде.

Примеси, которые более электроположительны, чем золото, растворяются в электролите, но не осаждаются на катоде, в то время как примеси, которые менее электроположительны, чем золото, остаются в виде шлама на дне ячейки. Это приводит к получению очень высокочистого золотого продукта.

Экологические соображения

Управление цианидами

Цианид является высокотоксичным веществом, и правильное управление цианидом в процессе добычи золота имеет первостепенное значение. Использование цианида в добыче золота строго регулируется во многих странах, чтобы минимизировать его воздействие на окружающую среду и здоровье человека.

Одним из ключевых аспектов управления цианидами является предотвращение разливов цианида. Горнодобывающие работы должны иметь надлежащие системы локализации, чтобы предотвратить утечку цианидсодержащих растворов в окружающую среду. Кроме того, очистка цианидсодержащих сточных вод также имеет решающее значение. Существует несколько методов очистки цианидсодержащих сточных вод, таких как химическое окисление, биологическая очистка и ионный обмен.

Утилизация хвостов

Твердый остаток (хвосты), образующийся после процесса извлечения золота, также необходимо утилизировать надлежащим образом. Хвосты могут содержать следовые количества цианида и других тяжелых металлов, которые могут представлять угрозу для окружающей среды, если с ними не обращаться правильно.

Одним из распространенных методов утилизации хвостов является их хранение в хвостохранилищах. Эти дамбы предназначены для сдерживания хвостов и предотвращения выброса загрязняющих веществ в окружающую среду. В некоторых случаях хвосты могут также подвергаться повторной переработке для извлечения оставшихся ценных минералов или для снижения воздействия на окружающую среду.

Заключение

Процесс выщелачивания цианидом при добыче золота является сложным и многоступенчатым процессом, который включает растворение золота в растворах цианида, предварительную обработку руды, выщелачивание, разделение твердого вещества и жидкости, извлечение золота, очистку и управление окружающей средой. Каждый шаг в этом процессе тщательно контролируется для обеспечения эффективного извлечения и извлечения золота при минимизации воздействия на окружающую среду. Несмотря на проблемы, связанные с использованием цианида, этот процесс остается важным и широко используемым методом в коммерческой золотодобывающей промышленности из-за его высокой эффективности и относительно низкой стоимости. Однако ведутся постоянные исследования и разработки для разработки альтернативных методов, которые являются более экологически чистыми и устойчивыми.