Extrakcia zlata kyanidáciou: Hlboký pohľad na proces kyanidácie agitáciou

V oblasti ťažby zlata má kyanidácia popredné miesto už viac ako storočie. Od svojho vzniku v roku 1887 na ťažbu zlatých a strieborných rúd sa táto metóda neustále vyvíjala a vďaka vysokej miere výťažnosti, prispôsobivosti rôznym typom rúd a uskutočniteľnosti pre lokálnu produkciu zostáva jednou z najpoužívanejších techník.

1. Pochopenie kyanidácie pri extrakcii zlata

Kyanidácia je chemický proces, ktorý využíva schopnosť kyanid ióny za vzniku rozpustných komplexov so zlatom. V prítomnosti kyslíka a vody reagujú kyanidové ióny s atómami zlata. Táto reakcia vedie k vytvoreniu rozpustnej zlúčeniny, kde sa zlato viaže s kyanidovými iónmi, čo umožňuje rozpustenie zlata v roztoku. Hoci je tento proces vysoko účinný pri extrakcii zlata, prináša so sebou aj značné environmentálne a bezpečnostné riziká, pretože kyanid je toxická látka.

2. Typy metód kyanidácie

Metódy kyanidácie možno zhruba rozdeliť do dvoch hlavných kategórií: kyanidácia agitáciou a kyanidácia perkolačnou kyanidáciou.

• Agitácia KyanidáciaTáto metóda sa používa predovšetkým na úpravu flotačných zlatých koncentrátov alebo v scenároch kyanidácie celého kalu. Zahŕňa intenzívne miešanie rudnej drte s kyanidovým roztokom. Tým sa zabezpečí, že častice obsahujúce zlato v rude prídu do maximálneho kontaktu s kyanidovými iónmi, čo uľahčí extrakciu zlata.

• Perkolačná kyanidáciaPerkolačná kyanidácia, vhodná pre nízkokvalitné zlaté rudy, funguje tak, že umožňuje kyanidovému roztoku pretekať cez vrstvu rudy. Táto metóda spotrebuje menej energie v porovnaní s kyanidáciou za miešania. Jej použitie je však obmedzené na rudy s dobrou priepustnosťou, čo umožňuje kyanidovému roztoku ľahko pretekať.

3. Proces extrakcie zlata kyanidačnou miešaním

Vzrušenie Extrakcia zlata kyanidaciou Proces zahŕňa dva hlavné čiastkové procesy: proces kyanidácie - náhrady zinku a proces kyanidácie s aktívnym uhlím v suspenzii s nefiltrovaným uhlíkom.

3.1 Kyanidácia - proces nahradenia zinku (metódy CCD a CCF)

• Príprava lúhovania surovínPrvým krokom je príprava rudy na proces lúhovania. Často to zahŕňa drvenie rudy na menšie kúsky a následné mletie na jemnú konzistenciu. V niektorých prípadoch sa vykonáva aj predbežná úprava, aby sa častice zlata v rude stali prístupnejšími. Cieľom je vytvoriť buničinu s optimálnou veľkosťou častíc, ktorá podporuje lepšiu interakciu medzi rudou a kyanidovým roztokom.

• Miešanie Kyanidácia VylúhovaniePripravená rudná drť sa potom prenesie do miešacích nádrží, kde sa pridá roztok kyanidu. Tieto nádrže sú vybavené miešadlami, ktoré udržiavajú drť a roztok kyanidu dobre premiešané. Do nádrží sa privádza kyslík, buď prevzdušňovaním, alebo pridaním oxidačných činidiel. Tento kyslík pomáha riadiť chemickú reakciu, ktorá rozpúšťa zlato v roztoku kyanidu.

• Protiprúdové premývanie pre separáciu pevných látok a kvapalínPo procese lúhovania sa výsledná suspenzia skladá z pevných zvyškov a kvapalnej fázy známej ako tehotný roztok, ktorý obsahuje rozpustené zlato. Na oddelenie týchto dvoch zložiek sa v protiprúdovom premývacom zariadení používa séria zahusťovadiel alebo filtrov. Na získanie čo najväčšieho množstva roztoku obsahujúceho zlato a zároveň na minimalizáciu množstva zlata strateného s pevnými zvyškami sa používajú metódy ako kontinuálna protiprúdová dekantácia (CCD) alebo kontinuálna protiprúdová filtrácia (CCF).

• Čistenie vylúhovacej kvapaliny a deoxidáciaRoztok získaný z kroku separácie pevnej látky a kvapaliny môže obsahovať nečistoty a rozpustený kyslík. Na odstránenie suspendovaných pevných látok a iných kontaminantov, ktoré by mohli narušiť následný proces získavania zlata, sa používajú čistiace postupy. Deoxidácia je rovnako dôležitá, pretože kyslík môže spôsobiť opätovnú oxidáciu zlúčeniny zlato-kyanid, čím sa znižuje účinnosť nasledujúceho procesu nahradenia zinku.

• Náhrada a morenie zinkového prášku (hodvábu)Do vyčisteného a deoxidovaného tehotného roztoku sa pridáva zinkový prášok alebo zinkový hodváb. Zinok je reaktívnejší ako zlato, takže vytláča zlato zo zlúčeniny vytvorenej počas procesu lúhovania. Výsledkom je tvorba pevnej zrazeniny obsahujúcej zlato a zinok, bežne označovanej ako zlatý kal. Po substitučnej reakcii sa zlatý kal zvyčajne spracuje kyslým roztokom, aby sa odstránil prebytočný zinok a iné nečistoty.

• Tavenie ingotovPoslednou fázou procesu kyanidácie - nahradenia zinku je roztavenie zlatého kalu na výrobu čistých zlatých ingotov. Zlatý kal sa taví pri vysokých teplotách v peci a prostredníctvom série rafinačných krokov sa odstránia zvyšné nečistoty, čím sa získajú vysoko čisté zlaté ingoty.

3.2 Proces nefiltrovanej kyanizovanej uhlíkovej suspenzie (metódy CIP a CIL)

• Príprava vylúhovacieho materiáluPodobne ako pri procese kyanidácie - nahradenia zinku, prvou úlohou je pripraviť rudu na lúhovanie. To si vyžaduje redukciu rudy na vhodnú veľkosť častíc drvením a mletím.

• Vylúhovanie miešaním a protiprúdová adsorpcia uhlíkaPri metóde uhlík v buničine (CIP) prebieha proces kyanidového lúhovania najprv v sérii miešacích nádrží. Keď sa zlato rozpustí v roztoku, do buničiny sa pridá aktívne uhlie. Aktívne uhlie má silnú afinitu k zlúčenine zlato-kyanid a adsorbuje rozpustené zlato na svoj povrch. Pri metóde uhlík v buničine (CIL) sa aktívne uhlie pridáva do lúhovacej nádrže súčasne s roztokom kyanidu, takže procesy lúhovania a adsorpcie prebiehajú súčasne. Pri CIP aj CIL sa udržiava protiprúdový tok uhlíka a buničiny, aby sa maximalizovalo množstvo zlata adsorbovaného uhlíkom.

• Desorpcia zlata s nasýteným uhlíkomPo procese adsorpcie je potrebné oddeliť uhlík s obsahom zlata od buničiny. Potom sa zlato z uhlíka odstráni pomocou horúceho roztoku hydroxidu kyanidu. Tento roztok rozruší väzbu medzi zlúčeninou zlata a kyanidu a uhlíkom, čím sa zlato uvoľní späť do roztoku.

• Elektrolýza elektrolýzyRoztok bohatý na zlato získaný desorpciou prechádza elektrolytickou rafináciou. Počas tohto procesu prechádza roztokom elektrický prúd. To spôsobuje redukciu iónov zlata v roztoku a ich usadzovanie na katóde, čím sa vytvára pevná usadenina zlata, ktorú je možné ďalej rafinovať.

• Tavenie ingotovZlato získané elektrolytickou rafináciou je relatívne čisté, ale stále môže obsahovať určité nečistoty. Tavenie sa vykonáva na ďalšie čistenie zlata a jeho odlievanie do ingotov požadovanej čistoty.

• Regenerácia uhlíkaPoužité uhlie sa po desorbácii zlata môže regenerovať a opätovne použiť. To zahŕňa podrobenie uhlia vysokoteplotnej úprave, aby sa odstránili všetky adsorbované nečistoty a obnovila sa jeho schopnosť adsorbovať zlato.

4. Porovnanie procesov CIP a CIL

• Trvanie procesuProces CIP vo všeobecnosti trvá celkovo dlhšie v porovnaní s CIL. Je to preto, že pri CIP sú lúhovanie a adsorpcia samostatné operácie. Keďže pri CIL lúhovanie a adsorpcia prebiehajú súčasne, celý proces je možné dokončiť za kratší čas. Proces CIL si však vyžaduje komplexnejšie riadenie, pretože oba procesy prebiehajú súbežne.

• Riadenie uhlíka a kaluV procese CIL cirkuluje väčší objem uhlíka a koncentrácia uhlíka v suspenzii je nižšia ako v CIP. V dôsledku toho je objem suspenzie, ktorý je potrebné prepraviť na prenos uhlíka v CIL, zvyčajne niekoľkonásobne väčší ako v CIP (približne štvornásobne). To má vplyv na dimenzovanie zariadenia a spotrebu energie.

• Kovové nevybavené zásoby a obsah zlata v riešeníV procese CIP zostáva v systéme značné množstvo kovu (kovový nedostatočný materiál) a tento kov je pomerne rovnomerne rozložený medzi aktívnym uhlím a roztokom. V procese CIL sa väčšina kovu adsorbuje na aktívne uhlie. Okrem toho je koncentrácia zlata v roztoku v procese CIL vyššia ako v CIP. Je to preto, že v procese CIL sa zlato počas lúhovania aj kontinuálne adsorbuje, čím sa dopĺňa rozpustené zlato v roztoku. V CIP ide naopak o jednostupňový adsorpčný proces s obmedzeným dopĺňaním rozpusteného zlata.

5. Environmentálne a bezpečnostné aspekty

Napriek svojej účinnosti predstavuje kyanidácia, najmä kyanidácia za miešania, značné environmentálne a bezpečnostné riziká. Kyanid je vysoko toxický a akýkoľvek únik alebo nesprávna manipulácia môže viesť k vážnemu znečisteniu životného prostredia a predstavovať hrozbu pre ľudské zdravie. Na riešenie týchto rizík sa pri ťažbe zlata dodržiavajú prísne bezpečnostné protokoly. Patria sem správne skladovanie a manipulácia s kyanidom, inštalácia kontrolných systémov na zabránenie únikom a čistenie odpadových vôd obsahujúcich kyanid. Okrem toho sa prebiehajúci výskum zameriava na vývoj alternatívnych, menej toxických lúhovacích činidiel, ktoré by nahradili kyanid pri ťažbe zlata.

6. Záver

Kyanidácia miešaním zohráva kľúčovú úlohu v modernom priemysle ťažby zlata, pretože umožňuje vysokorýchlostnú extrakciu zlata z rôznych typov rúd. Dva hlavné podprocesy, kyanidácia - náhrada zinku a nefiltrovaná kyanidácia s uhlíkovou suspenziou, majú svoje vlastné výhody a vyberajú sa na základe faktorov, ako sú vlastnosti rudy, rozsah prevádzky a ekonomická životaschopnosť. Priemysel však musí naďalej riešiť environmentálne a bezpečnostné výzvy spojené s používaním kyanidu, aby sa zabezpečila udržateľná budúcnosť ťažby zlata.