Реагенси за инхибирање лужења бакра у цијанидацији руде злата која садржи бакар

Увод

Цијанидација је широко коришћена и ефикасна метода за екстракцију злата из руда које садрже злато, посебно у случају руда злата које садрже бакар. Заснована је на способности цијанидних јона да формирају стабилне комплексе са златом, омогућавајући растварање злата из матрице руде. Основна хемијска реакција у процесу цијанидације злата је 4Au + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2] + 4NaOH. Овај процес је био камен темељац индустрије рударства злата више од једног века због своје релативно високе ефикасности и добро разумљиве технологије.

Међутим, када се ради са рудама злата које садрже бакар, присуство минерала бакра представља значајне изазове. Уобичајени минерали бакра повезани са златом, као што су халкопирит (CuFeS_2), халкоцит (Cu_2S), малахит (Cu_2(OH)_2CO_3) и азурит (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), су прилично реактивни у растворима цијанида. На пример, у медијуму који садржи цијанид, халкоцит може реаговати на следећи начин: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Ове реакције доводе до потрошње велике количине цијанида. Прекомерна потрошња цијанида не само да повећава трошкове производње већ има и еколошке импликације због токсичности цијанида.

Штавише, растварање бакра може ометати накнадне процесе опоравка злата . Високи нивои бакра у раствору цијанида могу смањити ефикасност формирања комплекса злато-цијанид, смањујући тако брзину излучивања злата . То је зато што бакар конкурише злату за цијанидне јоне и кисеоник у раствору, нарушавајући хемијску равнотежу потребну за ефикасно растварање злата. У неким случајевима, присуство бакра може такође изазвати проблеме у низводним процесима као што су цементација цинка или угљеник у пулпи (CIP) за опоравак злата, што доводи до нижих стопа опоравка злата и лошег квалитета производа.

Стога је проналажење ефикасних реагенса за инхибицију испирања бакра током цијанидације руда злата које садрже бакар од великог значаја. Такви реагенси могу помоћи у оптимизацији процеса цијанидације, смањењу потрошње цијанида и побољшању укупне ефикасности екстракције злата, чинећи рударске операције економски исплативијим и еколошки прихватљивијим. У наредним одељцима ћемо истражити различите реагенсе који су проучавани и коришћени у ову сврху.

Карактеристике лужења бакра у растворима цијанида

У растворима цијанида, минерали бакра повезани са златом показују различита понашања при испирању. Уобичајени примарни минерали бакра као што су халкопирит (ЦуФеС_2) и халкоцит (Цу_2С), заједно са малахитом (Цу_2(ОХ)_2ЦО_3), азуритом (Цу_3(ОХ)_2(ЦО_3)_2), борнитом (Цу_5ФеС_4), релативном копером (Цу_2О_XNUMX), и релативно су коперити (Цу_XNUMX(ОХ)_XNUMX(ЦО_XNUMX)_XNUMX).

Ови минерали бакра могу се излужити на собној температури (25^{\цирц}Ц). Стопа лужења бакра веома варира, у распону од 5 - 10% до преко 90%. На пример, малахит и азурит, који су минерали бакра - карбоната, прилично су реактивни у растворима цијанида. Хемијска реакција малахита са цијанидом се може изразити као Цу_2(ОХ)_2ЦО_3+4НаЦН + Х_2О = 2На[Цу(ЦН)_2]+На_2ЦО_3 + 2НаОХ. Ово показује да се под дејством цијанида бакар у малахиту може ефикасно растворити.

Када се ради са концентратима злата са високим садржајем бакра, процес лужења током цијанизације има неке „клиничке“ симптоме. Потрошња цијанида постаје изузетно висока. Генерално, за различите минерале бакра, растварање 1 грама бакра захтева потрошњу 2.3 - 3.4 грама натријум цијанида . Истовремено, растварање бакра такође троши кисеоник у раствору. На пример, у процесу лужења халкоцита, дешава се реакција 2Cu_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2] + 2Na_2S + 4NaOH, која не само да троши велику количину цијанида већ и значајну количину кисеоника.

Штавише, ефекат испирања постаје релативно слаб. Висок ниво бакра у раствору цијанида може смањити ефикасност формирања комплекса злато - цијанид. Бакар се такмичи са златом за јоне цијанида и кисеоник у раствору. Као резултат тога, хемијска равнотежа потребна за ефикасно растварање злата је поремећена. Ово доводи до смањења стопе испирања злата и такође може изазвати проблеме у каснијим процесима добијања злата као што су цинк - цементација или угљеник у пулпи (ЦИП), што на крају резултира нижим стопама извлачења злата и смањеном квалитету производа.

Уобичајени реагенси за спречавање испирања бакра

Олово соли

Соли олова се често користе као реагенси за инхибирање лужења бакра у цијанидацији руда злата које садрже бакар. Често коришћене соли олова укључују оловни нитрат (Пб(НО_3)_2), оловни ацетат (Ц_4Х_6О_4Пб\цдот3Х_2О) и оловни оксид (ПбО).

Узмимо олово ацетат као пример. Истраживања су показала да додавање олово ацетата пре цијанидног лужења може ефикасно инхибирати лужење бакра, побољшати лужење злата и сребра и смањити потрошњу натријум цијанида . За одређени златни концентрат са садржајем бакра од 4.92%, када се 150 г/т олово ацетата директно дода пре лужења, под условима финоће млевења од -0.037 мм величине честица од 95%, времена лужења од 48 сати, концентрације натријум цијанида од 0.5%, pH вредности од 12 и концентрације пулпе од 40%, садржај злата у остатку лужења може се смањити на 1.20 г/т, стопа лужења злата достиже 97.55%, стопа опоравка сребра је 60.28%, а потрошња натријум цијанида је 14.37 кг/т. Ово јасно показује позитиван ефекат олово ацетата у овом процесу.

Инхибицијски механизам соли олова може бити повезан са стварањем нерастворљивих једињења. На пример, олово може да реагује са супстанцама које садрже сумпор у руди и формирају нерастворљиви оловни сулфид. Ова реакција смањује количину супстанци које садрже сумпор и које могу да реагују са минералима бакра, чиме се инхибира растварање минерала бакра. Поред тога, соли олова могу утицати на површинска својства минерала бакра, смањујући њихову реактивност у раствору цијанида.

Хелатни агенси (нпр. лимунска киселина)

Хелатни агенси, као што је лимунска киселина, такође могу играти улогу у инхибицији лужења бакра током цијанидације. Средства за помоћ хелатном типу испирања попут лимунске киселине делују кроз јединствен механизам. Лимунска киселина садржи карбоксилне и хидроксилне групе, које могу да хелирају са штетним јонима као што су Цу^{2+}, Зн^{2+}, Фе^{2+} и Фе^{3+} у пулпи да би формирале стабилне хелате.

На пример, карбоксилна група у лимунској киселини може да координира са металним јонима преко усамљених електрона атома кисеоника, формирајући структуру налик прстену. Келацијом ових металних јона, лимунска киселина може елиминисати њихов негативан утицај на процес лужења цијанидом, као што је смањење њихове потрошње кисеоника у раствору. Штавише, лимунска киселина може да инхибира растварање минерала који садрже калцијум и магнезијум. Може да ступа у интеракцију са површином ових минерала ланца, мењајући њихов површински набој и хидрофилно - хидрофобна својства, што их отежава растварањем у раствору цијанида. Ова инхибиција минерала ланца такође може побољшати "ефикасни активни кисеоник" у пулпи. Када је мања вероватноћа да ће се минерали из рода растворити, они троше мање кисеоника, а више кисеоника је доступно за цијанидацију злата, што је корисно за испирање злата. Генерално, додавање лимунске киселине може помоћи у стварању повољнијег хемијског окружења за цијанидацију злата, смањујући интерференцију других металних јона и побољшавајући ефикасност екстракције злата.

Остало (Кратак увод)

Поред горе наведених реагенаса, контрола концентрације цијанидних јона такође може бити ефикасан начин за слабљење растварања бакра. Када се концентрација цијанидних јона правилно контролише у одређеном опсегу, брзина реакције минерала бакра са цијанидом се може смањити. На пример, за неке руде злата са релативно високим садржајем лако растворљивих минерала бакра, одржавањем концентрације слободних ЦН^ - јона на релативно ниском нивоу (као што је 0.05% - 0.10%), брзина растварања минерала бакра се може значајно успорити, док је брзина растварања минерала злата још увек релативно висока растварања минерала злата, тако да на минерале злата делује релативно високо.

Друга метода је коришћење система амонијак - цијанид. У систему амонијак - цијанид, амонијак може да формира комплексе са јонима бакра, који у одређеној мери могу инхибирати испирање бакра. Међутим, због велике испарљивости амонијака, тешко је одржати стабилну концентрацију у процесу индустријске производње, што ограничава његову индустријску примену у великим размерама. Иако ова метода има предност у смањењу испирања бакра, потребно је даље позабавити изазовима у практичном раду и исплативости.

Фактори који утичу на ефекат реагенса

На ефикасност реагенаса који се користе да инхибирају лужење бакра током цијанизације руда злата које садрже бакар утиче неколико фактора, који су кључни за разумевање за оптимизацију процеса цијанидације.

Оре Пропертиес

1. Врста минерала бакра

1. Различити минерали бакра имају различите реактивности у растворима цијанида. На пример, бакар-карбонатни минерали као што су малахит (Цу_2(ОХ)_2ЦО_3) и азурит (Цу_3(ОХ)_2(ЦО_3)_2) су релативно реактивнији у поређењу са неким примарним сулфидним минералима бакра као што је халкопирит (ЦуФеС_2). Малахит лако реагује са цијанидом према реакцији Цу_2(ОХ)_2ЦО_3+4НаЦН + Х_2О = 2На[Цу(ЦН)_2]+На_2ЦО_3 + 2НаОХ. Ова висока реактивност значи да када се користе реагенси за инхибирање лужења бакра, може бити потребна већа доза за руде богате таквим реактивним минералима бакра.

2. Насупрот томе, халкопирит има сложенију структуру и захтева више енергије и специфичне реакционе услове да би се растворио у растворима цијанида. Међутим, под одређеним условима, и даље може допринети значајној потрошњи цијанида. Разумевање доминантног типа бакра – минерала у руди је први корак у одређивању одговарајућег реагенса и његове дозе.

2. Садржај минерала бакра

1. Што је већи садржај бакра – минерала у руди, већи је потенцијал за испирање бакра и одговарајућа потрошња цијанида. На пример, у руди која садржи злато са садржајем бакра од 5%, количина цијанида која се троши у реакцијама лужења бакра биће много већа него у руди са садржајем бакра од 1%. Као резултат тога, реагенс потребан за инхибицију испирања бакра мора бити пропорционално подешен. Руда са већим садржајем бакра може захтевати већу количину соли олова или хелатних агенаса да би се ефикасно сузбило растварање бакра. Истраживања су показала да за сваки 1% повећања садржаја лако растворљивог бакра у руди, потрошња инхибитора на бази олова на бази соли можда треба да се повећа за 10 - 20 г/т да би се одржао исти ниво инхибиције лужења бакра.

Услови процеса

1. Концентрација цијанида

1. Концентрација цијанида у раствору игра двоструку улогу у лужењу бакра и ефикасности инхибитора. Када је концентрација цијанида ниска, брзина реакција лужења бакра је смањена. На пример, ако се концентрација слободног цијанида (ЦН^ -) одржава на 0.05% - 0.10%, брзина растварања минерала бакра може бити значајно успорена. Међутим, ако је концентрација цијанида прениска, може негативно утицати и на брзину лужења злата.

2. Када се користе реагенси попут соли олова, оптимална концентрација цијанида за њихову ефикасност може варирати. У неким случајевима може бити потребна нешто већа концентрација цијанида (око 0.15% - 0.20%) да би се осигурало да инхибитор соли олова може да формира нерастворљива једињења са супстанцама које садрже сумпор у руди, ефикасно инхибирајући лужење бакра. Али ако је концентрација цијанида превисока, то може подстаћи растварање минерала бакра упркос присуству инхибитора.

2. пХ вредност

1. пХ раствора цијанида је критичан и за испирање бакра и за деловање инхибитора. Генерално, процес цијанидације се изводи у алкалном медијуму, обично са пХ у опсегу од 10 - 11. У овом пХ опсегу, стабилност цијанидног јона се одржава, а хидролиза цијанида је минимизирана.

2. За хелатне агенсе као што је лимунска киселина, пХ раствора утиче на њихову способност хелирања. Лимунска киселина садржи карбоксилне и хидроксилне групе које хелирају са металним јонима. У алкалном медијуму, дисоцијација ових функционалних група се промовише, повећавајући њихову способност хелирања са јонима бакра. Међутим, ако је пХ превисок (изнад 12), то може изазвати нежељене реакције које могу смањити ефикасност хелатног средства. На пример, у високо алкалном раствору, неки комплекси метал - хелат се могу разбити, ослобађајући хелиране јоне бакра назад у раствор.

3. Време излуживања

1. Време испирања може утицати на степен испирања бакра и учинак инхибитора. Како се време лужења повећава, више бакра се може растворити ако није ефикасно инхибирано. На пример, у краткотрајном процесу лужења (мање од 12 сати), количина излуженог бакра може бити релативно мала, а инхибитор може лакше контролисати брзину лужења бакра. Али ако се време лужења продужи на 48 сати или више, кумулативни ефекат реакција лужења бакра може постати значајнији.

2. У случају инхибитора олово - соли, дуже време лужења може захтевати већу почетну дозу инхибитора. То је зато што се током времена формирана нерастворљива једињења која садрже олово могу постепено трошити или њихова ефикасност може опасти услед континуираног присуства реактивних супстанци у раствору цијанида. Дакле, време лужења треба пажљиво размотрити приликом одређивања количине и врсте реагенса који ће се користити за инхибицију лужења бакра.

Студије случаја и практичне примене

Случај 1: Примена соли олова у руднику злата у Јужној Африци

Рудник злата у Јужној Африци прерађивао је руду злата која садржи бакар са садржајем бакра од приближно 3%. Пре употребе соли олова као инхибитора, процес цијанидације се суочио са неколико изазова. Потрошња цијанида је била изузетно велика и достизала је до 15 кг/т руде, а брзина испирања злата била је само око 80%. Висок садржај бакра у руди довео је до значајног растварања бакра током цијанизације, што не само да је трошило велику количину цијанида већ је и ометало процес лужења злата.

Након додавања оловног нитрата (Пб(НО_3)_2) у дози од 200 г/т руде, уочене су значајне промене. Потрошња цијанида смањена је на 8 кг/т руде, што је смањење од око 47%. Стопа испирања злата порасла је на 90%. Економске користи су биле значајне. Узимајући у обзир цену цијанида и вредност додатног прикупљеног злата, рудник је уштедео око 50 долара по тони прерађене руде. Из перспективе животне средине, смањена потрошња цијанида значила је мањи ризик по животну средину повезан са цурењем и одлагањем цијанида. Смањена је и количина отпада који садржи цијанид, што је било корисно за локалну еколошку средину.

Случај 2: Примена хелатног агенса (лимунске киселине) у руднику злата у Аустралији

У аустралијском руднику злата, руда је садржала значајну количину минерала бакра, углавном халкопирит и нешто бакарно-карбонатних минерала. Почетни процес цијанидације без употребе хелатног агенса имао је брзину лужења злата од 75% и стопу лужења бакра од 30%. Висока брзина лужења бакра довела је до велике потрошње цијанида, око 12 кг/т руде.

Када је у процес цијанидације додата лимунска киселина у дози од 1 кг/т руде, ситуација се поправила. Стопа лужења бакра је смањена на 10%, а брзина испирања злата је повећана на 85%. Потрошња цијанида смањена је на 6 кг/т руде. Економски, трошак додавања лимунске киселине био је релативно низак у поређењу са уштедом у потрошњи цијанида и повећаним издвајањем злата. Рудник је проценио да би могао повећати свој годишњи профит за око 300,000 долара. У погледу животне средине, смањено испирање бакра значило је мање отпадних вода које садрже бакар, које је било лакше третирати и имало је мањи утицај на водне ресурсе у околини.

Случај 3: Примена новог инхибитора (МЗИ) у кинеском руднику злата

Рудник злата у Кини бавио се ватросталном бакарном рудом која садржи златну руду. Традиционални процес цијанизације имао је стопу лужења злата од само 70% и високу стопу лужења бакра, што је изазвало велику количину потрошње цијанида. Након додавања новог инхибитора МЗИ у одређеној дози, уз оптимизоване услове процеса укључујући додавање 18 кг/т креча и 1.2 кг/т натријум цијанида, брзина лужења злата је достигла 83% - 84%, а брзина лужења бакра је смањена на 4% - 5%.

Овај нови процес не само да је побољшао ефикасност лужења злата већ је и значајно смањио потрошњу цијанида. Економске користи су биле двоструке: повећано искориштавање злата додало је већу вредност производњи, а смањена потрошња цијанида уштедела је трошкове. У погледу заштите животне средине, мања потрошња цијанида и мање отпада који садржи бакар смањили су оптерећење животне средине, чинећи рударство одрживијим. Ове студије случаја јасно показују практичну вредност употребе реагенаса за инхибирање лужења бакра у цијанидацији руда злата које садрже бакар, како у погледу економске користи, тако иу погледу заштите животне средине.

Закључак

У процесу цијанидације бакроносних руда злата, лужење бакра не само да доводи до велике потрошње цијанида, већ има и негативан утицај на брзину лужења злата и касније процесе добијања злата. Због тога је употреба реагенаса за инхибицију испирања бакра од великог значаја.

Соли олова, као што су оловни нитрат, оловни ацетат и оловни оксид, могу ефикасно да инхибирају лужење бакра формирањем нерастворљивих једињења са супстанцама које садрже сумпор у руди или променом површинских својстава минерала бакра. Средства за хелирање као што је лимунска киселина могу хелирати са јонима бакра и другим штетним металним јонима, смањујући њихов негативан утицај на процес цијанидације. Поред тога, контрола концентрације цијанида и коришћење система амонијак-цијанид такође може играти улогу у слабљењу растварања бакра до одређене мере.

На ефикасност ових реагенаса утичу различити фактори. Својства руде, укључујући врсту и садржај минерала бакра, одређују реактивност бакра у руди и на тај начин утичу на количину потребног реагенса. Услови процеса као што су концентрација цијанида, пХ вредност и време лужења такође имају значајан утицај на перформансе реагенаса. На пример, одговарајућа концентрација цијанида и пХ вредност могу да обезбеде стабилност раствора цијанида и ефикасност реагенса, док време лужења може утицати на кумулативни ефекат реакција лужења бакра.

Кроз студије случаја, видели смо практичну примену ових реагенаса. У Јужној Африци, употреба оловног нитрата у руднику злата смањила је потрошњу цијанида и повећала стопу испирања злата, доносећи значајне економске користи и еколошке предности. У Аустралији, додавање лимунске киселине у рудник злата ефикасно је смањило испирање бакра и потрошњу цијанида уз повећање стопе испирања злата, што је било корисно и за економске и за еколошке аспекте. У кинеском руднику злата, употреба новог инхибитора МЗИ, заједно са оптимизованим условима процеса, побољшала је ефикасност лужења злата и смањила брзину лужења бакра, постижући добре економске и еколошке резултате.

Генерално, када се ради о цијанидацији бакроносних руда злата, потребно је свеобухватно размотрити карактеристике руде и захтеве процеса, те одабрати одговарајући реагенс и услове рада. Будућа истраживања могу се фокусирати на даље истраживање ефикаснијих и еколошки прихватљивих реагенаса, као и на оптимизацију комбинације реагенаса и параметара процеса како би се постигли ефикаснији, економичнији и еколошки одрживи процеси екстракције злата.