Chloračný proces na úpravu kyanidového zlatého kalu

úvod

V priemysle ťažby zlata, kyanidový zlatý kal je vedľajším produktom vznikajúcim počas procesu kyanidácie. Tento kal obsahuje nielen cenné kovy ako zlato a striebro, ale aj škodlivé látky ako napr kyanid. Úprava kyanidového zlatého kalu je rozhodujúca pre obnovu zdrojov aj ochranu životného prostredia. Proces chlórovania sa ukázal ako účinná metóda spracovania tohto kalu, ktorý ponúka spôsob separácie cenných kovov a detoxikácie látok obsahujúcich kyanid.

Princípy procesu chlórovania

Oxidácia a selektívne rozpúšťanie

chloračný proces využíva rôzne oxidačno - redukčné potenciály kovov v určitom prostredí. V súvislosti so spracovaním kyanidového zlatého kalu sa pri pridávaní chloračného činidla (ako je chlorečnan sodný v kyslom prostredí) prednostne oxidujú a rozpúšťajú v roztoku kovy s nižším oxidačno-redukčným potenciálom, ako je zinok, železo, olovo a meď. Napríklad v prostredí kyseliny chlorovodíkovej reagujú kovy v zlatom kalu s roztokom. Následne, keď sa pridá chlorečnan sodný, zvyšuje potenciál roztoku, čo umožňuje úplnú oxidáciu a rozpustenie medi a iných nečistôt, ktoré sú nerozpustné v kyseline chlorovodíkovej. Presnou kontrolou potenciálu riešenia môžu vzácne kovy ako striebro a zlato zostať vo zvyšku.

Zničenie kyanidu

Kyanid v zlatom kale je vysoko toxický. Chlórácia môže tiež zohrávať úlohu pri ničení kyanidu. V alkalickom prostredí, keď sa pridá oxidačné činidlo na báze chlóru (ako je plynný chlór, chlórnan sodný atď.), kyanid sa najprv oxiduje na kyanát a potom sa ďalej oxiduje na Uhlík oxid a dusík. Všeobecný mechanizmus reakcie je nasledovný: V prítomnosti alkalického roztoku pridané oxidačné činidlo obsahujúce chlór vytvára zlúčeniny, ako je OCl⁻. Kyanid (CN⁻) reaguje s OCl⁻ a prostredníctvom série oxidačných reakcií sa premieňa na menej škodlivé látky.

Aplikačné kroky chloračného procesu pri úprave kyanidového zlatého kalu

predčistenie

Pred procesom chlorácie kyanidový zlatý kal zvyčajne potrebuje predbežnú úpravu. To môže zahŕňať procesy, ako je mletie na zníženie veľkosti častíc kalu, čo môže zvýšiť kontaktnú plochu medzi kalom a chloračným činidlom, čím sa zlepší účinnosť reakcie. Okrem toho, ak kal obsahuje veľké množstvo nečistôt, ktoré môžu interferovať s chloračnou reakciou, ako je nadmerné množstvo určitých oxidov kovov alebo sulfidov, môže sa vykonať predbežné vylúhovanie vhodnými činidlami, aby sa odstránili tieto rušivé látky.

Chloračná reakcia

1. Prvá fáza chlórovania (odstránenie nečistôt)

• V prvom - stupni chloračnej reakcie je hlavným cieľom odstránenie základných kovov z kyanidového zlatého kalu. Kal sa umiestni do reakčnej nádoby s vhodným kyslým prostredím (zvyčajne kyselinou chlorovodíkovou). Potom sa postupne pridáva chloračné činidlo, ako je chlorečnan sodný. Reakčná teplota, kyslosť a rýchlosť pridávania chloračného činidla musia byť starostlivo kontrolované. Napríklad, reakčná teplota sa môže udržiavať v určitom rozsahu, typicky okolo 40 - 60 °C, a kyslosť roztoku kyseliny chlorovodíkovej sa upraví na vhodnú koncentráciu, zvyčajne okolo 1 - 3 mol/l.

• Počas tohto procesu sa sleduje oxidačno - redukčný potenciál reakčného systému. Keď potenciál dosiahne špecifický rozsah (napríklad pri odstraňovaní určitých základných kovov môže byť potenciál regulovaný medzi 400 - 450 mV), základné kovy ako zinok, železo a časť medi sa oxidujú a rozpustia v roztoku. Reakčný čas sa mení v závislosti od zloženia a veľkosti častíc kalu, vo všeobecnosti sa pohybuje od 2 do 4 hodín.

2. Druhá fáza chlórovania (separácia zlata a striebra)

• Po prvej fáze odstraňovania nečistôt zvyšok obsahuje najmä zlato, striebro a niektoré zvyšné nečistoty. V druhom – stupni chlorácie sa upravia podmienky na selektívne rozpúšťanie zlata alebo striebra. Ak je cieľom rozpustiť zlato, reakčné podmienky sa upravia tak, aby sa zvýšil oxidačno – redukčný potenciál. Napríklad pridaním väčšieho množstva chlorečnanu sodného a vhodnou úpravou kyslosti a teploty možno potenciál zvýšiť na rozsah, v ktorom môže byť zlato oxidované a rozpustené (zvyčajne okolo 1000 - 1050 mV).

• Ako reakcia prebieha, zlato sa v roztoku premieňa na rozpustné komplexy chloridu zlata. Striebro môže za určitých podmienok vytvárať nerozpustný chlorid strieborný a zostať vo zvyšku. Reakčný čas pre tento stupeň môže byť okolo 0.5 až 1 hodiny, v závislosti od množstva zlata v kale.

Obnova kovov

1. Obnova zlata

• Po rozpustení zlata v roztoku vo forme komplexov chloridu zlata je možné ho získať redukciou. Môžu sa použiť redukčné činidlá, ako je siričitan sodný, kyselina šťaveľová alebo hydrazín. Pri použití siričitanu sodného ako redukčného činidla sa roztok upraví na vhodnú hodnotu pH (zvyčajne okolo 1 - 2) a potom sa postupne pridáva siričitan sodný. Reakčná rovnica pre redukciu komplexov chloridu zlata siričitanom sodným je: 3H3O + 2Na3SO8+2HAuClXNUMX = XNUMXNaXNUMXSOXNUMX + XNUMXHCl + XNUMXAu.

• Redukčný proces sa sleduje aj meraním oxidačno - redukčného potenciálu roztoku. Koncový bod redukcie je možné určiť, keď potenciál dosiahne určitú hodnotu (napríklad pre prvý stupeň redukcie s použitím siričitanu sodného môže byť konečný potenciál okolo 590 - 730 mV). Vyzrážané zlato sa potom filtruje, premyje a suší, čím sa získajú produkty z čistého zlata.

2. Obnova striebra

• Ak striebro zostane vo zvyšku po druhom - stupni chlorácie, je možné ho ďalej spracovať na získanie striebra. Jednou z bežných metód je ošetrenie zvyšku vhodným činidlom na rozpustenie striebra, ako je použitie kyseliny dusičnej na rozpustenie chloridu strieborného za vzniku roztoku dusičnanu strieborného. Potom možno striebro získať z roztoku dusičnanu strieborného metódami, ako je elektrolýza alebo redukcia vhodným redukčným činidlom.

Čistenie odpadových vôd s obsahom kyanidu

Odpadová voda vznikajúca počas procesu chlorácie kyanidového zlatého kalu obsahuje zvyškový kyanid. Na splnenie noriem vypúšťania do životného prostredia je potrebné túto odpadovú vodu čistiť. Alkalické chlórovanie je bežnou metódou na čistenie tohto typu odpadových vôd. V alkalickom prostredí (pH > 10) sa do odpadovej vody pridáva oxidant na báze chlóru. Kyanid v odpadovej vode sa najprv oxiduje na kyanát a potom sa ďalej oxiduje na netoxický oxid uhličitý a dusík. Reakcia sa uskutočňuje za vhodných podmienok miešania a reakčného času, aby sa zabezpečila úplná oxidácia kyanidu.

Výhody procesu chlórovania

Vysoká miera obnovy kovov

Proces chlorácie môže dosiahnuť vysokú mieru obnovy cenných kovov v kyanidovom zlatom kalu. Presným riadením reakčných podmienok a oxidačno-redukčného potenciálu je možné selektívne rozpúšťať a získavať zlato a striebro a zároveň účinne odstraňovať nečistoty základných kovov. Napríklad v dobre optimalizovaných procesoch môže miera výťažnosti zlata dosiahnuť viac ako 95% a miera výťažnosti striebra môže byť tiež relatívne vysoká v závislosti od počiatočného zloženia kalu.

Efektívne ničenie kyanidu

Ako bolo uvedené vyššie, proces chlorácie môže účinne zničiť vysoko toxický kyanid v zlatom kalu. To má veľký význam pre ochranu životného prostredia, pretože môže zabrániť uvoľňovaniu kyanidu do životného prostredia, čím sa zníži potenciálne poškodenie ľudského zdravia a životného prostredia.

Prispôsobivosť rôznym zloženiam kalu

Proces chlorácie vykazuje dobrú adaptabilitu na kyanidové zlaté kaly s rôznym zložením. Či už má kal vysoký alebo nízky obsah zlata, striebra a rôznych základných kovov, na dosiahnutie účinného spracovania je možné vykonať vhodnú úpravu reakčných podmienok, ako je typ a množstvo chloračného činidla, reakčná teplota, kyslosť a oxidačno-redukčný potenciál.

Výzvy a riešenia v procese chlórovania

Korózia zariadenia

Kyslé a oxidačné prostredie v procese chlorácie môže spôsobiť silnú koróziu zariadenia. Použitie oxidantov obsahujúcich chlór a kyslých médií, najmä kyseliny chlorovodíkovej, môže spôsobiť koróziu reakčných nádob, potrubí a iných zariadení. Na vyriešenie tohto problému je potrebné zvoliť materiály odolné voči korózii. Reakčné nádoby môžu byť napríklad vyrobené z materiálov, ako je vysokokvalitná nehrdzavejúca oceľ, zliatiny titánu, alebo môžu byť vyložené materiálmi odolnými voči korózii, ako je guma alebo grafit. Pravidelná kontrola a údržba zariadení sú tiež potrebné na včasné zistenie a opravu problémov súvisiacich s koróziou.

Tvorba toxických vedľajších produktov

Počas procesu chlórovania, najmä pri spracovaní látok obsahujúcich kyanid, existuje riziko vzniku toxických vedľajších produktov. Napríklad, keď sa oxiduje kyanid, môže vznikať chlórkyán, ktorý je toxický. Na vyriešenie tohto problému je potrebné prísne kontrolovať vhodné reakčné podmienky. V prípade oxidácie kyanidu môže udržiavanie alkalického prostredia zabrániť tvorbe chlórkyánu. Okrem toho by mali byť vo výrobnej oblasti nainštalované správne systémy vetrania a úpravy plynu, aby sa zabránilo hromadeniu toxických plynov.

Vysoká spotreba energie a činidla

Chloračný proces často vyžaduje určité množstvo energie na ohrev, miešanie a prevádzku zariadenia. Okrem toho použitie chloračných činidiel a iných činidiel tiež spôsobuje náklady. Na zníženie spotreby energie a činidiel je možné vykonať optimalizáciu procesu. Napríklad zlepšením účinnosti reakcie optimalizáciou reakčných podmienok, znížením zbytočného času zahrievania a miešania a zlepšením rýchlosti využitia činidiel prostredníctvom lepšieho návrhu a kontroly procesu.

Záver

Proces chlórovania je sľubnou metódou na spracovanie kyanidového zlatého kalu. Spája v sebe obnovu cenných kovov a detoxikáciu látok obsahujúcich kyanid. Hoci pri jeho aplikácii existujú určité výzvy, s neustálym zlepšovaním technológie a prijímaním vhodných riešení môže proces chlórovania zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu v priemysle ťažby zlata, čo prispieva k ekonomickým výhodám a ochrane životného prostredia.