Proces lúhovania kyanidu pri ťažbe zlata: Kompletný proces od rozpustenia po obnovu

úvod

Extrakcia zlata z jeho rúd je predmetom veľkého záujmu už stáročia. Spomedzi rôznych dostupných metód sa kyanidové lúhovanie stalo jednou z najpoužívanejších techník v komerčnom priemysle ťažby zlata . Tento proces umožňuje efektívne rozpúšťanie zlata z jeho hostiteľských materiálov, čo umožňuje získať drahý kov v koncentrovanejšej forme. Tento článok sa ponorí do celého procesu kyanidového lúhovania pri ťažbe zlata, od počiatočného rozpúšťania zlata v kyanidových roztokoch až po konečné získanie kovu.

Rozpúšťanie zlata v kyanidových roztokoch

Zapojené chemické reakcie

Rozpúšťanie zlata v kyanidových roztokoch je založené na komplexnej sérii chemických reakcií. Celková reakcia môže byť vyjadrená nasledujúcou rovnicou:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)₂] + XNUMXNaOH

V tejto reakcii reaguje zlato (Au) s kyanidom sodným (NaCN) v prítomnosti kyslíka (O₂) a vody (H₂O) za vzniku dikyanoaurátu sodného (Na[Au(CN)₂]) a hydroxidu sodného (NaOH). Úloha kyslíka v tejto reakcii je kľúčová, pretože pôsobí ako oxidačné činidlo, ktoré uľahčuje rozpúšťanie zlata.

Podmienky pre optimálne rozpustenie

Pre efektívne rozpúšťanie zlata je potrebné starostlivo kontrolovať niekoľko podmienok. Koncentrácia kyanidu v roztoku je kritickým faktorom. Typicky sa v procese lúhovania používa koncentrácia 0.05 - 0.1 % NaCN. Vyššia koncentrácia môže viesť k zvýšenej spotrebe kyanidu bez úmerného zvýšenia rozpúšťania zlata, zatiaľ čo nižšia koncentrácia môže viesť k pomalému a neúplnému vylúhovaniu.

Významnú úlohu zohráva aj pH roztoku. Proces lúhovania je najúčinnejší v mierne alkalickom prostredí s rozsahom pH 9.5 - 11. Pri tomto pH sú kyanidové ióny prítomné vo svojej nedisociovanej forme (HCN), ktorá je reaktívnejšia voči zlatu. Úprava pH sa zvyčajne dosiahne pridaním vápna (CaO) do lúhovacieho roztoku.

Ďalším dôležitým parametrom je teplota. Hoci reakcia môže prebiehať pri teplote okolia, mierne zvýšená teplota okolo 25 - 35 °C môže zvýšiť rýchlosť rozpúšťania zlata. Prílišné zvýšenie teploty však môže viesť k rozkladu kyanidu, čím sa zníži jeho účinnosť.

Predúprava rúd

Drvenie a brúsenie

Pred začatím procesu kyanidového lúhovania je potrebné zlatonosné rudy predúpraviť. Prvým krokom tejto predúpravy je zvyčajne drvenie a mletie . Rudy sa drvia, aby sa zmenšila ich veľkosť, a potom sa melú na jemné častice. Tým sa zväčší povrch rudy, čo umožňuje efektívnejší kontakt medzi časticami zlata a kyanidovým roztokom počas procesu lúhovania.

Stupeň mletia je starostlivo kontrolovaný. Nadmerné mletie môže viesť k tvorbe jemného slizu, čo môže spôsobiť problémy pri následných krokoch separácie tuhých látok a kvapalín. Na druhej strane, nedostatočné mletie môže viesť k nedostatočnému odkrytiu častíc zlata, čo vedie k neúplnému vylúhovaniu.

Praženie a biooxidácia

V niektorých prípadoch môžu zlaté rudy obsahovať žiaruvzdorné minerály, ktoré bránia priamemu rozpúšťaniu zlata kyanidom. Pre takéto rudy môžu byť potrebné ďalšie metódy predbežnej úpravy, ako je praženie alebo biooxidácia.

Praženie zahŕňa zahrievanie rudy v prítomnosti vzduchu na oxidáciu žiaruvzdorných minerálov, ako sú sulfidy. Tento oxidačný proces rozkladá minerály, uvoľňuje častice zlata a robí ich dostupnejšími pre roztok kyanidu.

Biooxidácia na druhej strane využíva mikroorganizmy na oxidáciu žiaruvzdorných minerálov. Ide o ekologickejšiu alternatívu k praženiu, pretože funguje pri nižších teplotách a produkuje menej škodlivých emisií. Mikroorganizmy, typicky baktérie alebo huby, sa vyberajú na základe ich schopnosti oxidovať špecifické žiaruvzdorné minerály prítomné v rude.

Proces vylúhovania

Vylúhovanie v miešanej nádrži

Lúhovanie v miešanej nádrži je jednou z najbežnejších metód používaných na lúhovanie kyanidmi. V tomto procese sa predupravená ruda zmieša s roztokom kyanidu vo veľkých miešaných nádržiach. Nádrže sú vybavené miešadlami, ktoré zabezpečujú dôkladné premiešanie rudy a roztoku a podporujú kontakt medzi časticami zlata a kyanidovými iónmi.

Doba lúhovania sa môže meniť v závislosti od povahy rudy a prevádzkových podmienok. Vo všeobecnosti môže proces lúhovania trvať niekoľko hodín až niekoľko dní. Počas tejto doby sa vzorky výluhu pravidelne odoberajú a analyzujú, aby sa monitoroval postup rozpúšťania zlata.

Vylúhovanie haldy

Haldové lúhovanie je ďalšou široko používanou metódou, najmä pre nízkokvalitné zlaté rudy. Pri tomto procese sa drvená ruda ukladá vo veľkých haldách na nepriepustnú vložku. Kyanidový roztok sa potom nastrieka na vrch hromady a nechá sa presakovať cez rudu. Keď roztok prechádza cez hromadu, rozpúšťa častice zlata a výsledný tehotný roztok sa zhromažďuje na dne hromady.

Lúhovanie v halde je nákladovo efektívnejšia metóda v porovnaní s lúhovaním v miešacej nádrži , pretože vyžaduje menšie kapitálové investície do zariadenia. Je to však pomalší proces a je vhodnejší pre rudy s relatívne nízkym obsahom zlata.

Separácia tuhá látka-kvapalina

Filtrácia

Po ukončení procesu lúhovania je ďalším krokom oddelenie tuhého zvyšku (hlušiny) od tehotného roztoku, ktorý obsahuje rozpustené zlato. Filtrácia je jednou z najbežnejšie používaných metód na separáciu tuhých látok a kvapalín. V tomto procese kaša (zmes pevnej látky a kvapaliny) prechádza cez filtračné médium, ako je filtračná tkanina alebo kalolis. Pevné častice sa zadržiavajú na filtračnom médiu, zatiaľ čo kvapalina (tehotenský roztok) prechádza a zachytáva sa.

Výber filtračného média závisí od charakteru pevných častíc a prevádzkových podmienok. Napríklad v prípadoch, keď sú pevné častice veľmi jemné, môže byť potrebná jemnejšia filtračná tkanina.

Dekantácia

Dekantácia je ďalšou metódou, ktorú možno použiť na separáciu tuhej látky od kvapaliny, najmä ak sú pevné častice relatívne veľké a ľahko sa usadzujú. V tomto procese sa kaša nechá stáť v usadzovacej nádrži po určitú dobu. Pevné častice sa v dôsledku gravitácie usadia na dne nádrže a číra kvapalina nad usadeninou (roztok pre tehotné ženy) sa potom opatrne dekantuje.

Dekantácia je v porovnaní s filtráciou jednoduchšia a energeticky menej náročná metóda. Avšak nemusí byť taký účinný pri oddeľovaní veľmi jemných pevných častíc.

Obnova zlata z roztoku pre tehotné

Adsorpcia aktívneho uhlia

Jednou z najbežnejších metód na získavanie zlata z nasýteného roztoku je adsorpcia aktívnym uhlím . Pri tomto procese sa do nasýteného roztoku pridáva aktívne uhlie. Komplex zlata a kyanidu má silnú afinitu k povrchu aktívneho uhlia, a preto sa zlato adsorbuje na častice uhlíka.

Častice uhlíka sa potom oddelia z roztoku, zvyčajne preosievaním alebo filtráciou. Zlatom naplnený uhlík sa potom ďalej spracováva, aby sa zlato desorbovalo. To sa zvyčajne vykonáva tak, že sa uhlík podrobí vysokoteplotnému spracovaniu parou alebo sa použije chemické desorpčné činidlo.

Zrážanie zinku

Zrážanie zinku, tiež známe ako proces Merrill - Crowe, je ďalšou metódou získavania zlata. V tomto procese sa do tehotného roztoku pridáva zinkový prach. Zinok je elektropozitívnejší ako zlato a v dôsledku toho vytláča zlato z komplexu zlato - kyanid. Reakcia môže byť vyjadrená nasledujúcou rovnicou:

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

Vyzrážané zlato spolu s akýmkoľvek nezreagovaným zinkom tvorí pevný kal. Tento kal sa potom oddelí od roztoku a zlato sa ďalej rafinuje, aby sa získal čistý produkt.

Rafinácia zlata

Tavenie

Akonáhle sa zlato získa z tehotného roztoku, zvyčajne je potrebné ho rafinovať, aby sa odstránili všetky zostávajúce nečistoty. Tavenie je jednou z najbežnejších metód rafinácie zlata. V tomto procese sa materiál obsahujúci zlato zahrieva na vysokú teplotu v prítomnosti taviva, ako je bórax. Tavidlo pomáha znižovať teplotu topenia zlata a tiež reaguje s nečistotami, pričom vytvára trosku, ktorú je možné oddeliť od roztaveného zlata.

Roztavené zlato sa potom naleje do foriem, aby sa vytvorili ingoty. Tieto ingoty môžu byť ďalej spracované alebo predávané ako polotovar.

Elektrolytická rafinácia

Elektrolytická rafinácia je pokročilejšia metóda rafinácie zlata. V tomto procese sa anóda obsahujúca zlato umiestni do elektrolytického článku spolu s katódou z čistého zlata. Elektrolytom je zvyčajne roztok chloridu zlata alebo iných solí zlata. Keď cez článok prechádza elektrický prúd, zlato z anódy sa rozpustí v elektrolyte a potom sa usadí na katóde.

Nečistoty, ktoré sú elektropozitívnejšie ako zlato, sa rozpúšťajú v elektrolyte, ale neukladajú sa na katóde, zatiaľ čo nečistoty, ktoré sú menej elektropozitívne ako zlato, zostávajú ako kal na dne článku. Výsledkom je produkt zlata s veľmi vysokou čistotou.

Environmentálne hľadiská

Manažment kyanidu

Kyanid je vysoko toxická látka a správne zaobchádzanie s kyanidom v procese ťažby zlata je nanajvýš dôležité. Používanie kyanidu pri ťažbe zlata je v mnohých krajinách prísne regulované, aby sa minimalizoval jeho vplyv na životné prostredie a ľudské zdravie.

Jedným z kľúčových aspektov nakladania s kyanidom je prevencia úniku kyanidu. Pri banských operáciách sa vyžaduje, aby mali zavedené správne ochranné systémy, aby sa zabránilo úniku roztokov obsahujúcich kyanid do životného prostredia. Okrem toho je rozhodujúce aj čistenie odpadových vôd obsahujúcich kyanid. Na čistenie odpadových vôd obsahujúcich kyanid je k dispozícii niekoľko metód, ako je chemická oxidácia, biologické čistenie a výmena iónov.

Likvidácia hlušiny

Pevný zvyšok (hlušina) produkovaný po procese získavania zlata je tiež potrebné náležite zlikvidovať. Hlušina môže obsahovať stopové množstvá kyanidu a iných ťažkých kovov, ktoré môžu predstavovať hrozbu pre životné prostredie, ak nie sú správne spravované.

Jednou z bežných metód likvidácie hlušiny je jej skladovanie v odkaliskách. Tieto priehrady sú navrhnuté tak, aby zadržiavali hlušinu a zabránili úniku kontaminantov do životného prostredia. V niektorých prípadoch môže byť hlušina tiež prepracovaná, aby sa získali akékoľvek zostávajúce cenné nerasty alebo aby sa znížil vplyv na životné prostredie.

Záver

Proces kyanidového lúhovania pri ťažbe zlata je zložitý a viacstupňový proces, ktorý zahŕňa rozpúšťanie zlata v kyanidových roztokoch, predúpravu rúd, lúhovanie, separáciu pevnej látky a kvapaliny, získavanie zlata, rafináciu a environmentálny manažment. Každý krok v tomto procese je starostlivo kontrolovaný, aby sa zabezpečila efektívna ťažba a zhodnocovanie zlata a zároveň sa minimalizoval dopad na životné prostredie. Napriek problémom spojeným s používaním kyanidu zostáva tento proces dôležitou a široko používanou metódou v komerčnom priemysle ťažby zlata vďaka svojej vysokej účinnosti a relatívne nízkym nákladom. Neustály výskum a vývoj sa však uskutočňuje s cieľom vyvinúť alternatívne metódy, ktoré sú šetrnejšie k životnému prostrediu a udržateľné.