Извлечение золота цианированием: глубокое погружение в процесс цианирования агитацией

В сфере добычи золота цианирование занимает видное место уже более века. С момента своего создания в 1887 году для добычи золотых и серебряных руд этот метод непрерывно развивался, оставаясь одним из наиболее широко используемых методов благодаря высокой скорости извлечения, адаптации к различным типам руд и возможности локального производства.

1. Понимание цианирования при извлечении золота

Цианирование — это химический процесс, основанный на способности цианид- ионов образовывать растворимые комплексы с золотом. В присутствии кислорода и воды цианид-ионы реагируют с атомами золота. В результате этой реакции образуется растворимое соединение, в котором золото связывается с цианид-ионами, что позволяет золоту растворяться в растворе. Хотя этот процесс очень эффективен для извлечения золота, он также сопряжен со значительными экологическими проблемами и проблемами безопасности, поскольку цианид является токсичным веществом.

2. Виды методов цианирования

Методы цианирования можно разделить на две основные категории: цианирование с перемешиванием и цианирование с просачиванием.

• Цианирование с перемешиванием : Этот метод в основном используется для обработки флотационных золотосодержащих концентратов или в сценариях цианирования шлама. Он включает в себя интенсивное перемешивание рудной пульпы с раствором цианида. Таким образом, обеспечивается максимальный контакт золотосодержащих частиц руды с ионами цианида, что облегчает извлечение золота.

• Цианирование методом просачивания : подходит для руд с низким содержанием золота. Принцип его работы заключается в том, что раствор цианида просачивается через слой руды. Этот метод потребляет меньше энергии по сравнению с цианированием с перемешиванием. Однако его применение ограничено рудами с хорошей проницаемостью, позволяющей раствору цианида легко проходить через них.

3. Процесс извлечения золота методом агитационного цианирования

Процесс цианирования с перемешиванием включает в себя два основных подпроцесса: цианирование с замещением цинка и процесс получения нефильтрованной цианированной угольной суспензии.

3.1 Цианирование – процесс замены цинка (методы CCD и CCF)

• Подготовка сырья для выщелачивания : Начальный этап включает подготовку руды к процессу выщелачивания. Часто это включает измельчение руды на более мелкие частицы, а затем перемалывание её до мелкой консистенции. В некоторых случаях также проводится предварительная обработка, чтобы сделать частицы золота в руде более доступными. Цель состоит в создании пульпы с оптимальным размером частиц, что способствует лучшему взаимодействию руды с цианидным раствором.

• Цианирование с перемешиванием : подготовленная рудная пульпа затем переносится в емкости с перемешиванием, где добавляется раствор цианида. Эти емкости оборудованы мешалками, которые обеспечивают тщательное перемешивание пульпы и раствора цианида. Кислород подается в емкости либо путем аэрации, либо путем добавления окислителей. Этот кислород способствует протеканию химической реакции, которая растворяет золото в растворе цианида.

• Противоточная промывка для разделения твердых и жидких фаз : После процесса выщелачивания полученная суспензия состоит из твердых остатков и жидкой фазы, известной как насыщенный раствор, содержащий растворенное золото. Для разделения этих двух компонентов в установке противоточной промывки используется ряд сгустителей или фильтров. Для извлечения как можно большего количества золотосодержащего раствора при минимизации потерь золота с твердыми остатками применяются такие методы, как непрерывная противоточная декантация (CCD) или непрерывная противоточная фильтрация (CCF).

• Очистка выщелачивающего раствора и деоксидация : Полученный на стадии разделения твердой и жидкой фаз раствор может содержать примеси и растворенный кислород. Процедуры очистки применяются для удаления взвешенных твердых частиц и других загрязнений, которые могут нарушить последующий процесс извлечения золота. Деоксидация также важна, поскольку кислород может вызвать повторное окисление цианидного соединения золота, снижая эффективность последующего процесса замещения цинком.

• Замена цинкового порошка (шелка) и травление : Цинковый порошок или цинковый шелк добавляют в очищенный и деоксидированный раствор. Цинк более реакционноспособен, чем золото, поэтому он вытесняет золото из соединения, образующегося в процессе выщелачивания. Это приводит к образованию твердого осадка, содержащего золото и цинк, обычно называемого золотым шламом. После реакции замещения золотой шлам обычно обрабатывают кислотным раствором для удаления избытка цинка и других примесей.

• Выплавка слитков : Заключительным этапом процесса цианирования с замещением цинка является выплавка золотого шлама для получения слитков чистого золота. Золотой шлам плавится при высоких температурах в печи, и в результате ряда этапов рафинирования удаляются оставшиеся примеси, что позволяет получить слитки золота высокой чистоты.

3.2 Процесс нефильтрованного цианирования угольной суспензии (методы CIP и CIL)

• Подготовка материала для выщелачивания : Аналогично процессу цианирования с замещением цинка, первой задачей является подготовка руды к выщелачиванию. Это включает в себя измельчение руды до соответствующего размера частиц путем дробления и помола.

• Метод выщелачивания с перемешиванием и противоточная адсорбция активированным углем : В методе «уголь в пульпе» (CIP) процесс цианидного выщелачивания сначала происходит в серии резервуаров с перемешиванием. После растворения золота в растворе в пульпу добавляется активированный уголь . Активированный уголь обладает сильным сродством к соединению золота и цианида и адсорбирует растворенное золото на своей поверхности. В методе «уголь в выщелачивании» (CIL) активированный уголь добавляется в резервуар для выщелачивания одновременно с раствором цианида, поэтому процессы выщелачивания и адсорбции происходят одновременно. В обоих методах, CIP и CIL, поддерживается противоточный поток угля и пульпы для максимизации количества золота, адсорбированного углем.

• Десорбция золота из активированного угля : После процесса адсорбции необходимо отделить активированный уголь от пульпы. Затем золото удаляют из угля с помощью горячего раствора едкого цианида. Этот раствор разрывает связь между соединением золота и цианида и углем, высвобождая золото обратно в раствор.

• Электролитическое осаждение : богатый золотом раствор, полученный в результате процесса десорбции, подвергается электролитическому осаждению. В ходе этого процесса через раствор пропускается электрический ток. Это приводит к восстановлению ионов золота в растворе и их осаждению на катоде, образуя твердый осадок золота, который может быть подвергнут дальнейшей очистке.

• Плавка слитков : Золото, полученное методом электролитического осаждения, относительно чистое, но может содержать некоторые примеси. Плавка проводится для дальнейшей очистки золота и отливки его в слитки желаемой чистоты.

• Регенерация угля : Отработанный уголь после десорбции золота может быть регенерирован и использован повторно. Это включает в себя высокотемпературную обработку угля для удаления любых адсорбированных примесей и восстановления его способности адсорбировать золото.

4. Сравнение процессов CIP и CIL

• Продолжительность процесса : Как правило, процесс CIP занимает больше времени по сравнению с CIL. Это связано с тем, что в CIP выщелачивание и адсорбция являются отдельными операциями. В CIL, поскольку выщелачивание и адсорбция происходят одновременно, весь процесс может быть завершен за более короткое время. Однако процесс CIL требует более сложного управления, поскольку оба процесса происходят одновременно.

• Управление углеродом и суспензией : В процессе CIL в обороте находится больший объем углерода, а концентрация углерода в суспензии ниже, чем в процессе CIP. В результате объем суспензии, который необходимо транспортировать для переноса углерода в процессе CIL, обычно в несколько раз больше, чем в процессе CIP (примерно в четыре раза). Это влияет на размеры оборудования и энергопотребление.

• Запасы металла и содержание золота в растворе : В процессе CIP в системе остается значительное количество металла (запасы металла), и этот металл довольно равномерно распределен между активированным углем и раствором. В процессе CIL большая часть металла адсорбируется на активированном угле. Кроме того, концентрация золота в растворе в процессе CIL выше, чем в CIP. Это связано с тем, что в процессе CIL золото, по мере выщелачивания, также непрерывно адсорбируется, что восполняет растворенное золото в растворе. В процессе CIP, с другой стороны, это одностадийный процесс адсорбции с ограниченным восполнением растворенного золота.

5. Соображения по вопросам окружающей среды и безопасности

Несмотря на свою эффективность, цианирование, особенно цианирование с перемешиванием, представляет значительные риски для окружающей среды и безопасности. Цианид очень токсичен, и любая утечка или неправильное обращение могут привести к серьезному загрязнению окружающей среды и представлять угрозу для здоровья человека. Для устранения этих рисков золотодобывающие предприятия придерживаются строгих протоколов безопасности. Они включают в себя надлежащее хранение и обращение с цианидом, установку систем сдерживания для предотвращения утечек и очистку цианидсодержащих сточных вод. Более того, текущие исследования направлены на разработку альтернативных, менее токсичных выщелачивающих агентов для замены цианида при извлечении золота.

6. Заключение

Цианирование агитацией играет важную роль в современной золотодобывающей промышленности, обеспечивая высокую скорость извлечения золота из различных типов руды. Два основных подпроцесса, цианирование - замена цинка и нефильтрованное цианирование углеродной суспензии, имеют свои собственные преимущества и выбираются на основе таких факторов, как свойства руды, масштабы производства и экономическая целесообразность. Однако отрасль должна продолжать решать проблемы охраны окружающей среды и безопасности, связанные с использованием цианида, чтобы обеспечить устойчивое будущее добычи золота.