Reagenser för att förhindra kopparläckage vid kopparhaltig guldmalmcyanidering

Beskrivning

Cyanidering är en mycket använd och effektiv metod för guldutvinning ur guldhaltiga malmer, särskilt när det gäller kopparhaltiga guldmalmer. Det bygger på förmågan att cyanidjons för att bilda stabila komplex med guld, vilket möjliggör upplösning av guld från malmmatrisen. Den grundläggande kemiska reaktionen i cyanideringsprocessen för guld är 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. Denna process har varit hörnstenen i guldgruvindustrin i över ett sekel på grund av dess relativt höga effektivitet och välkända teknik.

Men när det handlar om koppar - bärande guldmalmer, närvaron av kopparminerals innebär betydande utmaningar. Vanliga kopparmineraler förknippade med guld, som t.ex. koparkis (CuFeS_2), chalcocit (Cu_2S), malakit (Cu_2(OH)_2CO_3) och azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), är ganska reaktiva i cyanidlösningar. Till exempel, i ett cyanidinnehållande medium, kan chalcocit reagera enligt följande: Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. Dessa reaktioner leder till konsumtion av en stor mängd cyanid. Den överdrivna förbrukningen av cyanid ökar inte bara produktionskostnaden utan har också miljökonsekvenser på grund av cyanids toxicitet.

Dessutom kan upplösningen av koppar störa de efterföljande processerna av guld återvinning. Höga halter av koppar i cyanidlösningen kan minska effektiviteten av bildningen av guld-cyanidkomplex och därmed minska guldet utlakningshastighet. Detta beror på att koppar konkurrerar med guld om cyanidjoner och syre i lösningen, vilket stör den kemiska jämvikten som krävs för effektiv guldupplösning. I vissa fall kan närvaron av koppar också orsaka problem i nedströmsprocesser såsom zink - cementering eller kol - i - massa (CIP) för guldutvinning, vilket leder till lägre guldåtervinningsgrader och dålig produktkvalitet.

Därför är det av stor betydelse att hitta effektiva reagenser för att hämma urlakning av koppar under cyanideringen av kopparhaltiga guldmalmer. Sådana reagenser kan hjälpa till att optimera cyanideringsprocessen, minska förbrukning av cyanid, och förbättra den övergripande effektiviteten av guldutvinning, vilket gör gruvdriften mer ekonomiskt lönsam och miljövänlig. I följande avsnitt kommer vi att utforska olika reagenser som har studerats och använts för detta ändamål.

Koppars lakegenskaper i cyanidlösningar

I cyanidlösningar uppvisar kopparmineraler associerade med guld distinkta lakningsbeteenden. Vanliga primära kopparmineraler som kopparpyrit (CuFeS_2) och chalcocit (Cu_2S), tillsammans med malakit (Cu_2(OH)_2CO_3), azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2), bornit (Cu_5FeS_4), cuprite, _2Opper, (Cu.

Dessa kopparmineraler kan urlakas vid rumstemperatur (25^{\circ}C). Lakningshastigheten för koppar varierar kraftigt, från 5 - 10 % till över 90 %. Till exempel är malakit och azurit, som är koppar-karbonatmineraler, ganska reaktiva i cyanidlösningar. Den kemiska reaktionen mellan malakit och cyanid kan uttryckas som Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Detta visar att under inverkan av cyanid kan kopparn i malakit effektivt lösas upp.

När man har att göra med guldkoncentrat med hög kopparhalt har lakningsprocessen under cyanidering några "kliniska" symtom. Förbrukningen av cyanid blir extremt hög. För olika kopparmineral kräver upplösningen av 1 gram koppar i allmänhet konsumtion av 2.3 - 3.4 gram av Natriumcyanid. Samtidigt förbrukar upplösningen av koppar också syre i lösningen. Till exempel, i urlakningsprocessen av chalcocit, inträffar reaktionen 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH, som inte bara förbrukar en stor mängd cyanid utan också en betydande mängd syre.

Dessutom blir lakningseffekten relativt dålig. Höga halter av koppar i cyanidlösningen kan minska effektiviteten av guld-cyanidkomplexbildning. Koppar konkurrerar med guld om cyanidjoner och syre i lösningen. Som ett resultat avbryts den kemiska jämvikten som krävs för effektiv guldupplösning. Detta leder till en minskning av guldutlakningshastigheten och kan även orsaka problem i efterföljande guld-återvinningsprocesser som zink-cementering eller kol-i-massa (CIP), vilket i slutändan resulterar i lägre guld-återvinningsgrader och minskad produktkvalitet.

Vanliga reagenser för att förhindra kopparläckage

Blysalter

Blysalter används ofta som reagens för att förhindra kopparläckage vid cyanidering av kopparhaltiga guldmalmer. De vanligaste blysalterna inkluderar blynitrat (Pb(NO_3)_2), blyacetat (C_4H_6O_4Pb\cdot3H_2O) och blyoxid (PbO).

Ta blyacetat som ett exempel. Forskning har visat att tillsats av blyacetat innan cyanidlakning effektivt kan hämma urlakning av koppar, förbättra urlakning av guld och silver och minska förbrukningen av Natriumcyanid. För ett visst guldkoncentrat med en kopparhalt på 4.92 %, när 150 g/t blyacetat tillsätts direkt före urlakning, under villkoren med en malningsfinhet på -0.037 mm partikelstorlek som svarar för 95 %, en urlakningstid på 48 timmar, en natriumcyanidkoncentration på 0.5 % av guldhalten, a12 i partikelhalten 40 %, a1.20 i guldhalten. Lakningsresten kan minskas till 97.55 g/t, guldlakningshastigheten når 60.28 %, silveråtervinningsgraden är 14.37 % och natriumcyanidförbrukningen är XNUMX kg/t. Detta visar tydligt den positiva effekten av blyacetat i denna process.

Den hämmande mekanismen för blysalter kan vara relaterad till bildningen av olösliga föreningar. Till exempel kan bly reagera med svavelhaltiga ämnen i malmen och bilda olöslig blysulfid. Denna reaktion minskar mängden svavelhaltiga ämnen som kan reagera med kopparmineraler och därigenom hämma upplösningen av kopparmineraler. Dessutom kan blysalter också påverka ytegenskaperna hos kopparmineraler, vilket minskar deras reaktivitet i cyanidlösningen.

Kelateringsmedel (t.ex. citronsyra)

Kelateringsmedel, såsom citronsyra, kan också spela en roll för att hämma kopparläckage under cyanidering. De kelatbildande - typ urlakning - hjälpmedel som citronsyra fungerar genom en unik mekanism. Citronsyra innehåller karboxyl- och hydroxylgrupper, som kan kelera med skadliga joner som Cu^{2+}, Zn^{2+}, Fe^{2+} och Fe^{3+} i massan för att bilda stabila kelater.

Till exempel kan karboxylgruppen i citronsyra koordinera med metalljoner genom syreatomernas ensamma elektronpar och bilda en ringliknande struktur. Genom att kelatera dessa metalljoner kan citronsyra eliminera deras negativa inverkan på cyanideringsprocessen, såsom att minska deras förbrukning av syre i lösningen. Dessutom kan citronsyra hämma upplösningen av gängmineraler som kalcium- och magnesiumhaltiga mineraler. Det kan interagera med ytan på dessa gångmineraler, ändra deras ytladdning och hydrofila - hydrofoba egenskaper, vilket gör dem svårare att lösa i cyanidlösningen. Denna hämning av gångmineraler kan också förbättra det "effektiva aktiva syret" i massan. När gångmineralerna är mindre benägna att lösas upp förbrukar de mindre syre och mer syre finns tillgängligt för cyanidering av guld, vilket är fördelaktigt för urlakning av guld. I allmänhet kan tillsatsen av citronsyra bidra till att skapa en mer gynnsam kemisk miljö för cyanidering av guld, minska interferensen av andra metalljoner och förbättra effektiviteten av guldutvinning.

Andra (Kort introduktion)

Förutom de ovan nämnda reagensen kan kontroll av koncentrationen av cyanidjoner också vara ett effektivt sätt att försvaga upplösningen av koppar. När koncentrationen av cyanidjoner är korrekt kontrollerad inom ett visst intervall, kan reaktionshastigheten för kopparmineral med cyanid minskas. Till exempel, för vissa guldmalmer med ett relativt högt innehåll av lättlösliga kopparmineraler, genom att hålla koncentrationen av fria CN^-joner på en relativt låg nivå (som 0.05% - 0.10%), kan upplösningshastigheten av kopparmineral bromsas avsevärt, medan upplösningshastigheten för guldmineraler fortfarande är relativt hög, så att guldmineralerna huvudsakligen påverkar upplösningen av guldcyaniden.

En annan metod är att använda ammoniak-cyanidsystemet. I ammoniak-cyanidsystemet kan ammoniak bilda komplex med kopparjoner, vilket kan hämma urlakning av koppar till viss del. Men på grund av ammoniakens höga flyktighet är det svårt att upprätthålla en stabil koncentration i den industriella produktionsprocessen, vilket begränsar dess storskaliga industriella tillämpning. Även om denna metod har fördelen att den minskar kopparläckaget, måste utmaningarna i praktisk drift och kostnadseffektivitet åtgärdas ytterligare.

Faktorer som påverkar effekten av reagenser

Effektiviteten hos reagenser som används för att hämma kopparläckage under cyanidering av kopparhaltiga guldmalmer påverkas av flera faktorer, som är avgörande att förstå för att optimera cyanideringsprocessen.

Malmfastigheter

1. Typ av kopparmineraler

1. Olika kopparmineraler har distinkt reaktivitet i cyanidlösningar. Till exempel är kopparkarbonatmineraler som malakit (Cu_2(OH)_2CO_3) och azurit (Cu_3(OH)_2(CO_3)_2) relativt mer reaktiva jämfört med vissa primära sulfidkopparmineraler som kopparpyrit (CuFeS_2). Malakit reagerar lätt med cyanid enligt reaktionen Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH. Denna höga reaktivitet innebär att när man använder reagenser för att hämma kopparläckage, kan en högre dos krävas för malmer rika på sådana reaktiva kopparmineraler.

2. I motsats härtill har chalcopyrit en mer komplex struktur och kräver mer energi och specifika reaktionsförhållanden för att lösas upp i cyanidlösningar. Men under vissa förhållanden kan det fortfarande bidra till betydande cyanidkonsumtion. Att förstå den dominerande koppar-mineraltypen i malmen är det första steget för att bestämma lämpligt reagens och dess dosering.

2. Innehåll av kopparmineraler

1. Ju högre koppar-mineralhalt i malmen, desto större är potentialen för kopparläckage och motsvarande förbrukning av cyanid. Till exempel, i en guldhaltig malm med en kopparhalt på 5 %, kommer mängden cyanid som förbrukas av koppar - lakningsreaktioner att vara mycket högre än i en malm med en kopparhalt på 1 %. Som ett resultat måste det reagens som behövs för att förhindra kopparläckage justeras proportionellt. En malm med högre kopparinnehåll kan kräva en större mängd blysalter eller kelatbildare för att effektivt undertrycka kopparupplösning. Forskning har visat att för varje 1% ökning av det lättlösliga kopparinnehållet i malmen, kan konsumtionen av en bly-salt-baserad hämmare behöva ökas med 10 - 20 g/t för att bibehålla samma nivå av koppar-läckagehämning.

Processvillkor

1. Cyanidkoncentration

1. Koncentrationen av cyanid i lösningen spelar en dubbel roll i kopparläckage och effektiviteten av inhibitorer. När cyanidkoncentrationen är låg reduceras hastigheten för koppar-lakreaktioner. Till exempel, om koncentrationen av fri - cyanid (CN^ -) hålls vid 0.05 % - 0.10 %, kan upplösningshastigheten för kopparmineral bromsas avsevärt. Men om cyanidkoncentrationen är för låg kan också guldets urlakningshastighet påverkas negativt.

2. När du använder reagenser som blysalter kan den optimala cyanidkoncentrationen för deras effektivitet variera. I vissa fall kan en något högre cyanidkoncentration (cirka 0.15% - 0.20%) krävas för att säkerställa att bly-salt-inhibitorn kan bilda olösliga föreningar med svavelhaltiga ämnen i malmen, vilket effektivt förhindrar kopparläckage. Men om cyanidkoncentrationen är för hög kan det främja upplösningen av kopparmineraler trots förekomsten av inhibitorer.

2. PH värde

1. Cyanidlösningens pH är avgörande för både kopparläckage och verkan av inhibitorer. I allmänhet utförs cyanideringsprocessen i ett alkaliskt medium, vanligtvis med ett pH i intervallet 10-11. Vid detta pH-intervall bibehålls stabiliteten hos cyanidjonen och hydrolysen av cyanid minimeras.

2. För kelatbildare som citronsyra påverkar lösningens pH deras kelatbildande förmåga. Citronsyra innehåller karboxyl- och hydroxylgrupper som kelerar med metalljoner. I ett alkaliskt medium främjas dissociationen av dessa funktionella grupper, vilket förbättrar deras kelatbildande förmåga med kopparjoner. Men om pH är för högt (över 12) kan det orsaka bireaktioner som kan minska effektiviteten av kelatbildaren. Till exempel, i en starkt alkalisk lösning, kan vissa metall-kelatkomplex brytas ned och frigöra de kelaterade kopparjonerna tillbaka till lösningen.

3. Lakningstid

1. Lakningstiden kan påverka graden av kopparläckage och inhibitorers prestanda. När lakningstiden ökar kan mer koppar lösas upp om det inte hämmas effektivt. Till exempel, i en kortvarig lakningsprocess (mindre än 12 timmar), kan mängden koppar som lakas ut vara relativt liten, och inhibitorn kan lättare kontrollera koppar-lakningshastigheten. Men om lakningstiden förlängs till 48 timmar eller mer, kan den kumulativa effekten av koppar-lakreaktioner bli mer betydande.

2. När det gäller bly-salt-inhibitorer kan en längre urlakningstid kräva en högre initial dos av inhibitorn. Detta beror på att med tiden kan de blyinnehållande olösliga föreningarna som bildas gradvis förbrukas eller deras effektivitet kan minska på grund av den kontinuerliga närvaron av reaktiva ämnen i cyanidlösningen. Så lakningstiden måste övervägas noggrant när man bestämmer mängden och typen av reagens som ska användas för koppar-lakhämning.

Fallstudier och praktiska tillämpningar

Fall 1: Applicering av blysalter i en guldgruva i Sydafrika

En guldgruva i Sydafrika bearbetade en kopparhaltig guldmalm med en kopparhalt på cirka 3%. Innan blysalter användes som inhibitor stod cyanideringsprocessen inför flera utmaningar. Förbrukningen av cyanid var extremt hög och nådde upp till 15 kg/t malm, och guldläckaget var bara runt 80 %. Den höga kopparhalten i malmen ledde till betydande kopparupplösning under cyanidering, vilket inte bara förbrukade en stor mängd cyanid utan också störde guldlakningsprocessen.

Efter tillsats av blynitrat (Pb(NO_3)_2) i en dos av 200 g/t malm observerades anmärkningsvärda förändringar. Cyanidförbrukningen minskade till 8 kg/t malm, en minskning med cirka 47 %. Guldläckaget ökade till 90%. De ekonomiska fördelarna var betydande. Med tanke på priset på cyanid och värdet av det ytterligare guld som återvunnits, sparade gruvan cirka 50 dollar per ton bearbetad malm. Ur ett miljöperspektiv innebar den minskade cyanidförbrukningen mindre miljörisker förknippade med cyanidläckage och bortskaffande. Mängden cyanidhaltigt avfall minskade också, vilket var fördelaktigt för den lokala ekologiska miljön.

Fall 2: Applicering av kelaterande medel (citronsyra) i en guldgruva i Australien

I en australiensisk guldgruva innehöll malmen en betydande mängd kopparmineraler, främst kopparmineral och några kopparkarbonatmineraler. Den initiala cyanideringsprocessen utan användning av ett kelatbildande medel hade en guldlakningsgrad på 75 % och en kopparläckningsgrad på 30 %. Den höga kopparlakningshastigheten ledde till en hög förbrukning av cyanid, cirka 12 kg/t malm.

När citronsyra tillsattes cyanideringsprocessen i en dos av 1 kg/t malm förbättrades situationen. Kopparlakningsgraden minskade till 10 % och guldlakningsgraden ökade till 85 %. Förbrukningen av cyanid minskade till 6 kg/t malm. Ekonomiskt sett var kostnaden för citronsyratillsats relativt låg jämfört med besparingarna i cyanidkonsumtion och den ökade guldutvinningen. Gruvan uppskattade att den kunde öka sin årliga vinst med cirka 300,000 XNUMX dollar. Miljömässigt innebar det minskade kopparläckaget mindre kopparinnehållande avloppsvatten, som var lättare att behandla och hade mindre påverkan på vattenresurserna i det omgivande området.

Fall 3: Applicering av en ny inhibitor (MZY) i en kinesisk guldgruva

En guldgruva i Kina hade att göra med en eldfast kopparbärande guldmalm. Den traditionella cyanideringsprocessen hade en guldlakningshastighet på endast 70 % och en hög kopparläckningshastighet, vilket orsakade en stor mängd cyanidförbrukning. Efter tillsats av en ny hämmare MZY i en viss dos, tillsammans med optimerade processförhållanden inklusive tillsats av 18 kg/t kalk och 1.2 kg/t natriumcyanid, nådde guldlakningshastigheten 83 % - 84 %, och kopparläckningshastigheten reducerades till 4 % - 5 %.

Denna nya process förbättrade inte bara guldlakningseffektiviteten utan minskade också avsevärt cyanidförbrukningen. De ekonomiska fördelarna var tvåfaldiga: den ökade guldåtervinningen tillförde mervärde till produktionen och den minskade cyanidkonsumtionen sparade kostnader. När det gäller miljöskydd minskade den lägre cyanidförbrukningen och mindre kopparhaltigt avfall miljöbelastningen, vilket gjorde gruvdriften mer hållbar. Dessa fallstudier visar tydligt det praktiska värdet av att använda reagens för att hämma kopparläckage vid cyanidering av kopparhaltiga guldmalmer, både när det gäller ekonomiska fördelar och miljöskydd.

Slutsats

I cyanideringsprocessen av kopparhaltiga guldmalmer leder urlakning av koppar inte bara till hög förbrukning av cyanid utan har också en negativ inverkan på urlakningshastigheten för guld och efterföljande processer för guldåtervinning. Därför är användningen av reagens för att förhindra kopparläckage av stor betydelse.

Blysalter, som blynitrat, blyacetat och blyoxid, kan effektivt hämma kopparläckage genom att bilda olösliga föreningar med svavelhaltiga ämnen i malmen eller förändra kopparmineralernas ytegenskaper. Kelateringsmedel som citronsyra kan kelera med kopparjoner och andra skadliga metalljoner, vilket minskar deras negativa inverkan på cyanideringsprocessen. Dessutom kan kontroll av cyanidkoncentration och användning av ammoniak-cyanidsystemet också spela en roll för att försvaga kopparupplösningen i viss utsträckning.

Effektiviteten hos dessa reagens påverkas av olika faktorer. Malmens egenskaper, inklusive typen och innehållet av kopparmineral, bestämmer kopparns reaktivitet i malmen och påverkar därmed mängden reagens som krävs. Processförhållanden som cyanidkoncentration, pH-värde och urlakningstid har också en betydande inverkan på reagensernas prestanda. Till exempel kan en lämplig cyanidkoncentration och pH-värde säkerställa cyanidlösningens stabilitet och reagensets effektivitet, medan urlakningstiden kan påverka den kumulativa effekten av koppar-lakreaktioner.

Genom fallstudier har vi sett det praktiska tillämpningsvärdet av dessa reagenser. I Sydafrika minskade användningen av blynitrat i en guldgruva cyanidförbrukningen och ökade guldurlakningshastigheten, vilket gav betydande ekonomiska fördelar och miljöfördelar. I Australien minskade tillsatsen av citronsyra i en guldgruva effektivt kopparurlakning och cyanidförbrukning samtidigt som guldlakningshastigheten ökade, vilket var fördelaktigt för både ekonomiska och miljömässiga aspekter. I en kinesisk guldgruva förbättrade användningen av en ny hämmare MZY, tillsammans med optimerade processförhållanden, guldlakningseffektiviteten och minskade kopparläckningshastigheten, vilket gav goda ekonomiska och miljömässiga resultat.

I allmänhet, när det handlar om cyanidering av kopparhaltiga guldmalmer, är det nödvändigt att heltäckande överväga malmens egenskaper och processens krav och välja lämpliga reagens- och driftsförhållanden. Framtida forskning kan fokusera på att ytterligare utforska mer effektiva och miljövänliga reagenser, samt att optimera kombinationen av reagenser och processparametrar för att uppnå mer effektiva, ekonomiska och miljömässigt hållbara guldutvinningsprocesser.