Cyanidlakningsprocessen vid guldbrytning: Den kompletta processen från upplösning till återhämtning

Beskrivning

Utvinning av guld från dess malmer har varit ett ämne av stort intresse i århundraden. Bland de olika tillgängliga metoderna, Cyanidlakning har dykt upp som en av de mest använda teknikerna i det kommersiella Guld grävning industri. Denna process möjliggör en effektiv upplösning av guld från dess värdmaterial, vilket gör det möjligt att återvinna den ädla metallen i en mer koncentrerad form. Den här artikeln kommer att fördjupa sig i hela processen för cyanidlakning i guldbrytning, från den initiala upplösningen av guld i cyanidlösningar till den slutliga återvinningen av metallen.

Upplösningen av guld i cyanidlösningar

Inblandade kemiska reaktioner

Upplösningen av guld i cyanidlösningar är baserad på en komplex serie av kemiska reaktioner. Den totala reaktionen kan representeras av följande ekvation:

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

I denna reaktion reagerar guld (Au) med Natriumcyanid (NaCN) i närvaro av syre (O2) och vatten (H2O) för att bilda natriumdicyanoaurat (Na[Au(CN)2]) och natriumhydroxid (NaOH). Syrets roll i denna reaktion är avgörande eftersom det fungerar som ett oxidationsmedel, vilket underlättar upplösningen av guld.

Förutsättningar för optimal upplösning

För effektiv upplösning av guld måste flera förhållanden kontrolleras noggrant. Koncentrationen av cyanid i lösningen är en kritisk faktor. Vanligtvis används en koncentration av 0.05 - 0.1 % NaCN i lakningsprocessen. En högre koncentration kan leda till ökad förbrukning av cyanid utan en proportionell ökning av guldupplösningen, medan en lägre koncentration kan leda till långsam och ofullständig urlakning.

Lösningens pH spelar också en betydande roll. Lakningsprocessen är mest effektiv i ett lätt alkaliskt medium, med ett pH-område på 9.5 - 11. Vid detta pH är cyanidjonerna närvarande i sin odissocierade form (HCN), som är mer reaktiv mot guld. Justering av pH uppnås vanligtvis genom att tillsätta kalk (CaO) till laklösningen.

Temperatur är en annan viktig parameter. Även om reaktionen kan ske vid omgivningstemperaturer, kan en något förhöjd temperatur på omkring 25 - 35°C öka hastigheten för guldupplösning. Att öka temperaturen för mycket kan dock leda till nedbrytning av cyanid, vilket minskar dess effektivitet.

Förbehandling av malmer

Krossning och malning

Innan cyanidlakningsprocessen kan påbörjas måste de guldhaltiga malmerna förbehandlas. Det första steget i denna förbehandling är vanligtvis Krossning och Slipning. Malmerna krossas för att minska storleken och mals sedan till fina partiklar. Detta ökar malmens yta, vilket möjliggör en effektivare kontakt mellan guldpartiklarna och cyanidlösningen under urlakningsprocessen.

Slipningsgraden kontrolleras noggrant. Övermalning kan leda till bildning av fint slem, vilket kan orsaka problem under efterföljande fast-vätskeseparationssteg. Å andra sidan kan undermalning resultera i otillräcklig exponering av guldpartiklarna, vilket leder till ofullständig urlakning.

Rostning och biooxidation

I vissa fall kan guldmalmarna innehålla eldfasta mineraler som förhindrar direkt upplösning av guld av cyanid. För sådana malmer kan ytterligare förbehandlingsmetoder som rostning eller biooxidation krävas.

Rostning innebär att malmen värms upp i närvaro av luft för att oxidera de eldfasta mineralerna, såsom sulfider. Denna oxidationsprocess bryter ner mineralerna, frigör guldpartiklarna och gör dem mer tillgängliga för cyanidlösningen.

Biooxidation, å andra sidan, använder mikroorganismer för att oxidera de eldfasta mineralerna. Detta är ett miljövänligare alternativ till rostning eftersom det fungerar vid lägre temperaturer och ger färre skadliga utsläpp. Mikroorganismerna, vanligtvis bakterier eller svampar, väljs ut utifrån deras förmåga att oxidera de specifika eldfasta mineraler som finns i malmen.

Lakningsprocessen

Omrörd tank urlakning

Omrörd tanklakning är en av de vanligaste metoderna som används för cyanidlakning. I denna process blandas den förbehandlade malmen med cyanidlösningen i stora omrörda tankar. Tankarna är utrustade med omrörare som säkerställer en noggrann blandning av malmen och lösningen, vilket främjar kontakten mellan guldpartiklarna och cyanidjonerna.

Lakningstiden kan variera beroende på malmens beskaffenhet och driftsförhållandena. I allmänhet kan lakningsprocessen ta allt från flera timmar till flera dagar. Under denna tid tas prover av lakvattnet regelbundet och analyseras för att övervaka guldupplösningens fortskridande.

Höglakning

Höglakning är en annan mycket använd metod, särskilt för låggradiga guldmalmer. I denna process staplas den krossade malmen i stora högar på ett ogenomträngligt foder. Cyanidlösningen sprayas sedan på toppen av högen och får sippra genom malmen. När lösningen passerar genom högen löser den upp guldpartiklarna, och den resulterande gravida lösningen samlas upp i botten av högen.

Höglakning är en mer kostnadseffektiv metod jämfört med Omrörd tank urlakning eftersom det kräver mindre kapitalinvesteringar i utrustning. Det är dock en långsammare process och är mer lämplig för malmer med relativt låg guldhalt.

Separation med fast vätska

Filtrering

Efter att lakningsprocessen är klar är nästa steg att separera den fasta återstoden (avfall) från den gravida lösningen, som innehåller det lösta guldet. Filtrering är en av de mest använda metoderna för fast-vätskeseparation. I denna process leds slurryn (blandning av fast och vätska) genom ett filtermedium, såsom en filterduk eller en filterpress. De fasta partiklarna hålls kvar på filtermediet, medan vätskan (gravid lösning) passerar igenom och samlas upp.

Valet av filtermedium beror på de fasta partiklarnas natur och driftsförhållandena. Till exempel, i de fall där de fasta partiklarna är mycket fina, kan en mer finmaskig filterduk krävas.

Dekantering

Dekantering är en annan metod som kan användas för fast-vätskeseparation, speciellt när de fasta partiklarna är relativt stora och sedimenterar lätt. I denna process får slurryn stå i en sedimenteringstank under en viss tid. De fasta partiklarna sätter sig på botten av tanken på grund av gravitationen, och den klara supernatantvätskan (gravid lösning) dekanteras sedan försiktigt bort.

Dekantering är en enklare och mindre energikrävande metod jämfört med filtrering. Det kanske inte är lika effektivt för att separera mycket fina fasta partiklar.

Återvinning av guld från den gravida lösningen

Adsorption av aktivt kol

En av de vanligaste metoderna för att återvinna guld från den gravida lösningen är Adsorption av aktivt kol. I denna process tillsätts aktivt kol till den gravida lösningen. Guld-cyanidkomplexet har en stark affinitet för ytan av det aktiverade kolet, och som ett resultat adsorberas guldet på kolpartiklarna.

Kolpartiklarna separeras sedan från lösningen, vanligtvis genom siktning eller filtrering. Det guldladdade kolet bearbetas sedan ytterligare för att desorbera guldet. Detta görs vanligtvis genom att utsätta kolet för en ångbehandling vid hög temperatur eller genom att använda ett kemiskt desorptionsmedel.

Zinkutfällning

Zinkfällning, även känd som Merrill - Crowe-processen, är en annan metod för guldåtervinning. I denna process tillsätts zinkdamm till den gravida lösningen. Zink är mer elektropositivt än guld, och som ett resultat förskjuter det guldet från guld-cyanidkomplexet. Reaktionen kan representeras av följande ekvation:

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

Det utfällda guldet, tillsammans med eventuell oreagerad zink, bildar ett fast slam. Detta slam separeras sedan från lösningen och guldet raffineras ytterligare för att erhålla en ren produkt.

Raffinering av guld

Smältning

När guldet har återvunnits från den gravida lösningen behöver det vanligtvis raffineras för att avlägsna eventuella kvarvarande föroreningar. Smältning är en av de vanligaste metoderna för guldraffinering. I denna process värms det guldhaltiga materialet till en hög temperatur i närvaro av ett flussmedel, såsom borax. Flussmedlet hjälper till att sänka guldets smältpunkt och reagerar även med föroreningarna och bildar en slagg som kan separeras från det smälta guldet.

Det smälta guldet hälls sedan i formar för att bilda göt. Dessa tackor kan vidareförädlas eller säljas som en halvfabrikat.

Elektrolytisk raffinering

Elektrolytisk raffinering är en mer avancerad metod för guldraffinering. I denna process placeras den guldhaltiga anoden i en elektrolytisk cell tillsammans med en ren guldkatod. Elektrolyten är vanligtvis en lösning av guldklorid eller andra guldsalter. När en elektrisk ström passerar genom cellen löses guldet från anoden upp i elektrolyten och avsätts sedan på katoden.

Föroreningar som är mer elektropositiva än guld löses upp i elektrolyten men avsätts inte på katoden, medan föroreningar som är mindre elektropositiva än guld förblir som ett slam i botten av cellen. Detta resulterar i en guldprodukt med mycket hög renhet.

Miljöhänsyn

Cyanidhantering

Cyanid är ett mycket giftigt ämne, och korrekt hantering av cyanid i guldbrytningsprocessen är av yttersta vikt. Användningen av cyanid i guldbrytning är strikt reglerad i många länder för att minimera dess påverkan på miljön och människors hälsa.

En av de viktigaste aspekterna av cyanidhantering är att förhindra cyanidspill. Gruvdrift måste ha ordentliga inneslutningssystem på plats för att förhindra cyanidhaltiga lösningar från att läcka ut i miljön. Dessutom är behandlingen av cyanidhaltigt avloppsvatten också avgörande. Det finns flera metoder tillgängliga för att behandla cyanidinnehållande avloppsvatten, såsom kemisk oxidation, biologisk rening och jonbyte.

Avfallshantering

Den fasta återstoden (avfall) som produceras efter guldåtervinningsprocessen måste också kasseras på rätt sätt. Avfall kan innehålla spårmängder av cyanid och andra tungmetaller, vilket kan utgöra ett hot mot miljön om det inte hanteras på rätt sätt.

En vanlig metod för avfallshantering är att förvara dem i avfallsdammar. Dessa dammar är utformade för att innehålla avfallet och förhindra utsläpp av föroreningar i miljön. I vissa fall kan avfallet även återupparbetas för att återvinna eventuella kvarvarande värdefulla mineraler eller för att minska miljöpåverkan.

Slutsats

Cyanidlakningsprocessen vid guldbrytning är en komplex och flerstegsprocess som involverar upplösning av guld i cyanidlösningar, förbehandling av malmer, urlakning, fast-vätskeseparering, guldåtervinning, raffinering och miljöledning. Varje steg i denna process kontrolleras noggrant för att säkerställa effektiv utvinning och återvinning av guld samtidigt som miljöpåverkan minimeras. Trots de utmaningar som är förknippade med användningen av cyanid förblir processen en viktig och allmänt använd metod inom den kommersiella guldgruvindustrin på grund av dess höga effektivitet och relativt låga kostnad. Det pågår dock kontinuerlig forskning och utveckling för att utveckla alternativa metoder som är mer miljövänliga och hållbara.