Таъсири ҳамзистии сианиди натрий ва хлориди натрий ба шусташавӣ

1. Муқаддима

Дар соҳаи металлургия, бахусус дар истихроҷи металлҳои қиматбаҳо, ба монанди тилло ва нуқра, раванди шустагарӣ бо сианид мавқеи муҳимро ишғол мекунад. Сианиди натрий (NaCN) ба таври васеъ истифода мешавад, зеро он метавонад тилло ва нуқраро аз маъданҳо ба таври интихобӣ ҳал кунад. Аммо, дар бисёр ҷисмҳои маъдан моддаҳои гуногун якҷоя мавҷуданд ва хлориди натрий (NaCl) яке аз намакҳои маъмули ҳамроҳ мебошад. Дарки таъсири ҳамзистии (NaCN) ва (NaCl) ба раванди шустагарӣ барои беҳтар кардани самаранокии истихроҷ, кам кардани хароҷот ва кам кардани таъсири экологӣ муҳим аст. Ин мақола барои омӯзиши ҳамаҷонибаи ин масъала нигаронида шудааст.

2. Нақши сианиди натрий дар шусташавӣ

2.1 Механизми реаксияи химиявӣ

Дар ҷараёни шусташавии сианид ионҳои сианид дар ташаккули комплексҳои ҳалшаванда бо атомҳои тилло ва нуқра нақши калидӣ мебозанд. Оксиген инчунин муҳим аст, зеро он ҳамчун агенти оксидкунанда амал карда, оксидшавии тилло ва нуқраро осон мекунад ва ба обшавии онҳо дар маҳлули сианид мусоидат мекунад. Ин таъсири кимиёвӣ имкон медиҳад, ки ин металлҳои қиматбаҳо аз маъдан истихроҷ карда шаванд.

2.2 Омилҳое, ки ба самаранокии сианиди натрий ҳангоми шусташавӣ таъсир мерасонанд

• Консентратсияи сианиди натрий : Консентратсияи сианиди натрий ба суръати шустушӯ ба таври назаррас таъсир мерасонад. Аз ҷиҳати назариявӣ, барои ҳал кардани миқдори муайяни тилло дар асоси реаксияҳои электрохимиявӣ миқдори муайяни сианиди натрий лозим аст. Аммо, дар амал, истеъмоли воқеии сианиди натрий аксар вақт нисбат ба миқдори назариявӣ хеле баландтар аст. Дар равандҳо ба монанди карбон дар селлюлоза (CIP) ва карбон дар шустушӯ (CIL), консентратсияи сианиди натрий одатан дар доираи муайян нигоҳ дошта мешавад. Барои маъданҳои мураккабтар ё онҳое, ки сатҳи баланди ифлосӣ доранд, консентратсияро мутаносибан зиёд кардан лозим аст.

• Сатҳи рН : Сианиди натрий дар маҳлул гидролиз мешавад ва кислотаи гидросианиро, ки гази хеле заҳролуд аст, ба вуҷуд меорад. Дараҷаи гидролиз аз рН-и маҳлул вобаста аст. Барои кам кардани талафоти сианид тавассути гидролиз ва таъмини устувории маҳлули сианид, рН одатан дар корхонаҳои тиллои CIP дар доираи муайяни ишқорӣ нигоҳ дошта мешавад. Ин муҳити рН инчунин ба консентратсияи оптималии сианиди натрий барои шусташавии самараноки тилло таъсир мерасонад.

• Консентратсияи оксигени ҳалшуда : Оксиген барои ҳалшавии тилло ва нуқра дар маҳлули сианид муҳим аст. Ин реаксия ҳам ионҳои сианид ва ҳам оксигенро талаб мекунад. Ҳалшавандагии максималии оксиген дар ҳарорати хонагӣ ва фишор маҳдуд аст. Агар консентратсияи оксигени ҳалшуда дар маҳлул хеле паст бошад, он метавонад суръати ҳалшавии тилло ва нуқраро маҳдуд кунад. Дар чунин ҳолатҳо, усулҳо ба монанди ворид кардани ҳаво ба маҳлул ё илова кардани пероксиди гидроген метавонанд барои зиёд кардани консентратсияи оксиген истифода шаванд. Таносуби оксиген ба сианид муҳим аст; номутавозинӣ метавонад боиси коҳиши суръати шустушӯ гардад.

3. Таъсири хлориди натрий ба процесси шусташавй

3.1 Таъсирҳо ба муҳити кимиёвӣ

• Қувваи ионӣ ва коэффитсиенти фаъолият : Вақте ки хлориди натрий дар маҳлули шустушӯй мавҷуд аст, он қувваи ионии маҳлулро зиёд мекунад. Мувофиқи назарияҳои дахлдор, афзоиши қувваи ионӣ метавонад ба коэффитсиентҳои фаъолияти ионҳо дар маҳлул таъсир расонад. Дар системаи шустушӯй бо сианид, ин тағирёбии коэффитсиентҳои фаъолият метавонад ба мувозинати кимиёвии реаксияҳои марбут ба ҳалшавии тилло ва нуқра таъсир расонад. Масалан, он метавонад консентратсияи муассири ионҳои сианидро, ки барои реаксия бо тилло дастрасанд, тағйир диҳад ва бо ин васила ба суръати шустушӯй таъсир расонад.

• Рақобат барои мавзеъҳои реактивӣ : Ионҳои хлорид метавонанд бо ионҳои сианид барои мавзеъҳои реактивӣ дар сатҳи зарраҳои маъдан рақобат кунанд. Дар баъзе ҳолатҳо, агар консентратсияи ионҳои хлорид ба қадри кофӣ баланд бошад, онҳо метавонанд дар сатҳи зарраҳои тилло ё нуқра адсорбсия шаванд, ки ба ионҳои сианид дастрасӣ надоштанро пешгирӣ мекунад ва бо ин васила самаранокии шустушӯро коҳиш медиҳад. Аммо, дар баъзе ҳолатҳо, мавҷудияти ионҳои хлорид низ метавонад таъсири мусбат расонад. Масалан, дар баъзе маъданҳое, ки дорои минералҳои мис мебошанд, ионҳои хлорид метавонанд бо мис комплексҳо ташкил кунанд, ки истеъмоли сианидро аз ҷониби мис кам мекунад ва эҳтимолан шустушӯи тилло ва нуқраро беҳтар мекунад.

3.2 Таъсир ба шусташавии металлҳои алоқаманд

• Маъданҳои дорои мис : Дар маъданҳое, ки миқдори зиёди мис доранд, минералҳои мис бо сианиди натрий сахт реаксия мекунанд ва миқдори назарраси сианидро истеъмол мекунанд. Мавҷудияти хлориди натрий метавонад ба ин реаксия таъсир расонад. Ионҳои хлорид метавонанд бо мис комплексҳо ташкил кунанд ва ин комплексҳо метавонанд дар муқоиса бо комплексҳои мис-сианид устувории дигар дошта бошанд. Агар ташаккули комплексҳои мис-хлорид мусоид бошад, он метавонад миқдори сианиди истеъмолшавандаро аз ҷониби мис кам кунад ва сианиди бештарро барои шусташавии тилло ва нуқра боқӣ гузорад.

• Металлҳои дигар : Хлориди натрий инчунин метавонад бо дигар металлҳое, ки дар маъдан мавҷуданд, ба монанди руҳ, сурб ва оҳан, ҳамкорӣ кунад. Масалан, ионҳои хлорид метавонанд ҳалшавандагии баъзе пайвастагиҳои руҳ ва сурбро афзоиш диҳанд, ки ин метавонад ба рафтори онҳо ҳангоми раванди шустушӯ ва таъсири онҳо ба шустушӯи тилло ва нуқра бо сианид таъсир расонад. Дар мавриди оҳан, мавҷудияти ионҳои хлорид метавонад ба ташаккул ва устувории таҳшинҳо ё комплексҳои дорои оҳан таъсир расонад, ки метавонанд вобаста ба шароити мушаххас раванди шустушӯро мусоидат ё боздоранд.

4. Таъсири якчояи сианиди натрий ва хлориди натрий ба шусташавй.

4.1 Таъсири синергетикӣ ё антагонистӣ

• Таъсири синергетикӣ : Дар баъзе ҳолатҳо, ҳамзистии сианиди натрий ва хлориди натрий метавонад ба раванди шустушӯ таъсири мусбат ё синергетикӣ расонад. Масалан, дар баъзе маъданҳои тиллои оташгиранда, илова кардани миқдори муносиби хлориди натрий метавонад гузариши сохтори маъданро беҳтар кунад ва ба ионҳои сианид имкон диҳад, ки ба осонӣ ворид шаванд ва бо зарраҳои тилло вокуниш нишон диҳанд. Ин метавонад ба афзоиши суръати шустушӯи тилло оварда расонад. Илова бар ин, тавре ки қаблан зикр гардид, дар маъданҳо бо минералҳои мис, ташаккули комплексҳои мис-хлорид аз ҷониби хлориди натрий метавонад истеъмоли сианидро аз ҷониби мис коҳиш диҳад, ки барои шустушӯи тилло ва нуқра бо сианид муфид аст ва таъсири синергетикиро нишон медиҳад.

• Таъсири антагонистӣ : Аммо, ҳолатҳое низ мавҷуданд, ки сианиди натрий ва хлориди натрий таъсири муқобил ё антагонистӣ доранд. Консентратсияи баланди ионҳои хлорид метавонанд бо ионҳои сианид барои сатҳи зарраҳои тилло ва нуқра рақобат кунанд, инчунин мувозинати кимиёвии реаксияҳои шустани сианидро халалдор кунанд, ки боиси паст шудани самаранокии шустан мегардад. Ғайр аз ин, агар мавҷудияти хлориди натрий боиси пайдоиши баъзе таҳшинҳо ё комплексҳое гардад, ки сатҳи зарраҳои маъданро мепӯшонанд, он метавонад аз тамос бо ионҳои сианид бо металлҳои қиматбаҳо пешгирӣ кунад ва суръати шустанро боз ҳам коҳиш диҳад.

4.2 Оптимизатсияи раванди шусташавӣ дар ҳузури ҳарду

• Танзими консентратсияи реагентҳо : Вақте ки ҳам сианиди натрий ва ҳам хлориди натрий мавҷуданд, зарур аст, ки консентратсияи онҳо беҳтар карда шавад. Ин таҳлили муфассали таркиби маъданро талаб мекунад. Барои маъданҳое, ки миқдори зиёди металлҳо доранд ва метавонанд бо сианид реаксия кунанд, ба монанди мис, афзоиши мувофиқи консентратсияи хлориди натрийро барои кам кардани истеъмоли сианид баррасӣ кардан мумкин аст. Дар айни замон, консентратсияи сианиди натрий бояд мувофиқи таъсири воқеии шустушӯй танзим карда шавад, то шустушӯи самараноки тилло ва нуқра таъмин карда шавад.

• Назорати шароити раванд : Илова бар консентратсияи реагентҳо, дигар шароити раванд, ба монанди рН, ҳарорат ва аэратсия низ бояд бодиққат назорат карда шаванд. Арзиши рН бояд дар доираи мувофиқ нигоҳ дошта шавад, то устувории маҳлули сианид ва самаранокии реаксияи шустагарӣ таъмин карда шавад, бо назардошти таъсири ҳам сианиди натрий ва ҳам хлориди натрий. Ҳарорати маҳлул низ муҳим аст. Гарчанде ки ҳарорати аз ҷиҳати назариявӣ оптималӣ барои ҳалшавии тилло дар маҳлули сианид мавҷуд аст, дар ҳузури хлориди натрий, таъсири ҳарорат ба раванди шустагарӣ метавонад тағйир ёбад ва зарур аст, ки ҳарорати оптималиро тавассути тадқиқоти таҷрибавӣ пайдо кард. Аэрацияи кофӣ барои таъмини таъминоти кофии оксиген барои реаксияи шустагарӣ муҳим аст ва мавҷудияти хлориди натрий метавонад ба ҳалшавандагӣ ва тақсимоти оксиген дар маҳлул таъсир расонад, ки бояд ба назар гирифта шавад.

5. Таҳқиқоти мисолҳо ва натиҷаҳои таҷрибавӣ

5.1 Омӯзиши мисоли 1: Тилло – маъдани нуқра бо миқдори зиёди мис

Дар кони маъдани тилло-нуқра, ки дорои миқдори зиёди мис аст, шусташавии анъанавии сианид бо истифода аз танҳо сианиди натрий боиси паст шудани сатҳи пасти тиллои тилло гардид, зеро истеъмоли зиёди сианид аз ҷониби мис. Вакте ки дар консентратсияи муайян ба системаи шустагарй хлориди натрий илова карда шуда, консентратсияи цианиди натрий танзим карда шуд, суръати шусташавии тилло зиёд шуд. Тахлил нишон дод, ки илова кардани хлориди натрий боиси пайдо шудани комплексхои мис-хлорид гардида, микдори сианидро, ки мис истеъмол мекунад, кам мекунад ва ба ин васила дастрасии сианидро барои шусташавии тилло зиёд мекунад.

5.2 Омӯзиши мисоли 2: Маъдани тиллои тобовар

Барои маъдани тиллои тобовар, обшуйкунии ибтидоии сианид бе хлориди натрий ба суръати пасти тиллои тилло ноил гардид. Пас аз илова кардани хлориди натрий дар консентратсияи мушаххас ва оптимизатсияи консентратсияи сианид ва дигар шароитҳои раванд, суръати шусташавии тилло афзоиш ёфт. Мушоҳидаи микроскопии зарраҳои маъдан нишон дод, ки илова кардани хлориди натрий гузариши сохтори маъданро беҳтар намуда, имкон медиҳад, ки ионҳои сианид ба зарраҳои тилло самараноктар бирасанд ва ба ин васила самаранокии шусташавиро баланд бардорад.

6. Мулоҳизаҳо оид ба муҳити зист ва бехатарӣ

6.1 Заҳролуд будани сианид

Сианид як моддаи хеле заҳрнок аст. Ҳама гуна партови сианидҳои дорои маҳлулҳо ба муҳити зист метавонад барои ҳаёти обӣ, сифати хок ва саломатии инсон оқибатҳои ҷиддӣ дошта бошад. Вақте ки хлориди натрий дар раванди шусташавӣ бо сианиди натрий якҷоя мавҷуд аст, зарур аст, ки идоракунӣ ва коркарди партовҳои дорои сианидҳо то ҳол бо риояи қатъии қоидаҳои экологӣ анҷом дода шаванд. Мавҷудияти хлориди натрий метавонад ба рафтори сианид дар равандҳои коркарди партовҳо таъсир расонад, масалан, дар усулҳои нест кардани сианид ба монанди хлоризатсияи сілтӣ ё коркарди биологӣ. Масалан, афзоиши қувваи ионие, ки аз хлориди натрий ба вуҷуд омадааст, метавонад ба суръати реаксия ва самаранокии ин усулҳои табобат таъсир расонад.

6.2 Бехатарӣ ҳангоми коркард

Ҳам цианиди натрий ва ҳам хлориди натрийро бо эҳтиёт кор кардан лозим аст. Сианиди натрий ниҳоят заҳролуд аст ва ҳангоми нигоҳдорӣ, интиқол ва истифода чораҳои қатъии бехатариро талаб мекунад. Хлориди натрий, гарчанде нисбатан камтар хатарнок аст, то ҳол метавонад хатарҳое ба монанди зангзании таҷҳизот ва таъсири эҳтимолӣ ба муҳити корӣ дар сурати дуруст идора карда нашавад. Дар амалиёти шустагарӣ, ки ҳардуи онҳо истифода мешаванд, коргарон бояд барои коркарди бехатари ин кимиёвӣ омӯзонида шаванд ва таҷҳизоти мувофиқ ва тартиботи бехатарӣ барои пешгирии садамаҳо ва таъмини некӯаҳволии қувваи корӣ мавҷуд бошанд.

7. Хулоса

Дар процесси шусташавй якчоя мавчуд будани цианиди натрий ва хлориди натрий ба истихрочи металлхои киматбахо таъсири комплексй мерасонад. Хлориди натрий метавонад ба муҳити кимиёвии маҳлули шуста таъсир расонад, бо металлҳои алоқаманд ҳамкорӣ кунад ва бо сианиди натрий ҳам таъсири синергистӣ ва ҳам антагонистӣ дошта бошад. Фаҳмидани ин таъсирот барои оптимизатсияи раванди шусташавӣ муҳим аст. Тавассути танзими консентратсияи реагентҳо, назорат кардани шароити раванд ва ба назар гирифтани омилҳои муҳити зист ва бехатарӣ метавон ба истихроҷи бештар самаранок ва устувори тилло, нуқра ва дигар металлҳои қиматбаҳо ноил шудан мумкин аст. Тадкикоти минбаъда ва тадкикоти тачрибавй барои пурра омухтани иктидори ин системам якчоя дар навъхои гуногуни маъдан ва шароити процесс, ки максад аз он пайваста такмил додани технологияи истихрочи саноати металлурги мебошад, зарур аст.