Вилуговування ціаніду натрію при видобутку золота

Вступ

Привабливість золота та роль ціанідного вилуговування

Золото захоплювало людство протягом тисячоліть, його блиск і рідкість зробили його символом багатства, влади та краси в різних культурах. Від розкішних золотих артефактів Стародавнього Єгипту до сучасних золотих запасів, що зберігаються центральними банками, значення золота у світовій економіці та культурі є незаперечним. Він служить засобом збереження вартості, захистом від економічної невизначеності та ключовим компонентом у ювелірній, електронній та аерокосмічній промисловості.

У сфері видобуток золота, ціанід вилуговування стало домінуючим методом екстракції. З моменту свого впровадження в промисловість наприкінці 19 століття ціанідне вилуговування зробило революцію в золотодобувній промисловості, дозволивши видобувати золото з низькоякісних руд, переробка яких раніше була нерентабельною. Цей метод використовує унікальні хімічні властивості ціаніду для розчинення золота з руди, утворюючи розчинні ціанідні комплекси золота, які можна легко розділити та очистити.

Хімія, що стоїть за вилуговуванням ціанідом

Реакційна здатність ціаніду із золотом

Процес вилуговування ціанідом залежить від унікальної хімічної реакції між іонами ціаніду та золотом. Коли Ціанід натрію (NaCN) розчиняється у воді, він дисоціює на іони натрію (Na⁺) та іони ціаніду (CN⁻). Ці ціанідні іони мають високу реакційну здатність до золота, і в присутності кисню вони ініціюють складну хімічну реакцію.

Хімічне рівняння реакції між золотом, Ціанід натрію, кисень і вода виглядає наступним чином:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

У цій реакції атоми золота в руді реагують з іонами ціаніду, утворюючи розчинний комплекс, диціаноаурат натрію (Na[Au(CN)₂]). Кисень, присутній у розчині, діє як окислювач, полегшуючи реакцію, забезпечуючи необхідні електрони для утворення золото-ціанідного комплексу. Молекули води також відіграють певну роль у реакції, беручи участь в утворенні комплексу та побічного продукту, гідроксиду натрію (NaOH).

Ця реакція є окисно-відновним процесом. Золото окислюється зі свого елементарного стану (Au⁰) до ступеня окислення +1 у комплексі [Au(CN)₂]⁻, тоді як кисень відновлюється. Утворення розчинного золото-ціанідного комплексу має вирішальне значення, оскільки воно дозволяє золоту, яке спочатку перебувало в твердій, нерозчинній формі в руді, розчинятися в розчині. Потім це розчинене золото можна відокремити від решти компонентів руди за допомогою наступних етапів обробки, таких як адсорбція на активованому вугіллі або осадження за допомогою цинкового порошку.

Чому ціанід? Унікальні властивості ціаніду натрію

Ціанід натрію має кілька властивостей, які роблять його кращим реагентом для вилуговування золота в гірничодобувній промисловості:

1. Висока вибірковість для золота: Ціанідні іони мають дивовижну здатність вибірково розчиняти золото в присутності багатьох інших мінералів, які зазвичай зустрічаються в золотовмісних рудах. Ця селективність має вирішальне значення, оскільки дозволяє видобувати золото з руд з низьким вмістом, де золото часто вкраплено великою кількістю пустих мінералів. Наприклад, у руді, що містить кварц, польовий шпат та інші малоцінні мінерали, ціанід переважно реагує із золотом, залишаючи більшість пустих мінералів непрореагованими та легко відділяючими від розчину, що містить золото.

2. Висока розчинність у воді: Ціанід натрію добре розчиняється у воді, що важливо для його застосування в процесах вилуговування. Висока розчинність гарантує, що ціанідні іони можуть швидко розсіюватися по рудній суспензії, максимізуючи контакт між ціанідом і частинками золота. Ця швидка дисперсія призводить до швидшої швидкості реакції та більш високого рівня вилучення золота. Наприклад, при кімнатній температурі значна кількість ціанід натрію може розчинятися у воді, забезпечуючи високу концентрацію реакційноздатних іонів ціаніду в розчині для вилуговування.

3. Відносна вартість - ефективність: У порівнянні з деякими альтернативними реагентами, які потенційно можна використовувати для вилучення золота, ціанід натрію відносно недорогий. Ця економічна ефективність є головним фактором його широкого використання в золотодобувній промисловості, особливо для великомасштабних операцій. Шахтарі можуть отримати ціанід натрію у великих кількостях за прийнятною ціною, що допомагає підтримувати загальну вартість видобутку золота в межах економічно вигідного діапазону.

4. Стабільність у лужних розчинах: Ціанід стабільний у лужних розчинах, що є перевагою в процесі вилуговування. Підтримуючи високий рН розчину для вилуговування (зазвичай близько 10-11), можна звести до мінімуму розкладання ціаніду на ціаністий водень (HCN), високотоксичний і летючий газ. Ця стабільність гарантує, що ціанід залишається у своїй реакційноздатній формі протягом тривалого періоду, забезпечуючи ефективне розчинення золота. У розчин для вилуговування часто додають вапно для підтримки лужного середовища та підвищення стабільності ціаніду.

Поетапний процес вилуговування ціанідом на золотих копальнях

Попередня обробка: дроблення та подрібнення

Перед початком процесу ціанідного вилуговування золотовмісна руда проходить важливу стадію попередньої обробки. Першим кроком на цій стадії є дроблення, яке має важливе значення для подрібнення великих шматків руди на менші частини. Зазвичай це досягається за допомогою ряду дробарок, таких як щокові дробарки, конусні дробарки та гіраційні дробарки. Щекова дробарка, наприклад, має просту конструкцію та високий коефіцієнт дроблення. Він може обробляти руди великого розміру та спочатку розбивати їх на менші фрагменти.

Після дроблення руду потім піддають подрібненню. Подрібнення проводять для подальшого зменшення розміру частинок руди, як правило, у кульовому або стрижневому млині. У кульовому млині для подрібнення руди використовуються сталеві кулі. Коли млин обертається, кулі каскадом опускаються вниз, ударяючись і подрібнюючи частинки руди. Цей процес є вирішальним, оскільки він збільшує площу поверхні руди. Більша площа поверхні означає більший контакт між частинками, що містять золото, у руді та ціанідним розчином під час стадії вилуговування.

Наприклад, якщо руду неправильно подрібнити та подрібнити, частинки золота можуть опинитися у великих шматках руди. Тоді розчину ціаніду буде важко досягти цих частинок золота, що призведе до нижчої швидкості вилучення. Завдяки подрібненню руди до дрібного порошку золото стає більш доступним для ціанідних іонів, підвищуючи ефективність процесу вилуговування.

Стадія вилуговування: вилуговування з перемішуванням проти купчастого вилуговування

Після належної підготовки руди починається стадія вилуговування, і існує два основні методи: вилуговування з перемішуванням і купкове вилуговування.

Перемішане вилуговування

Під час вилуговування з перемішуванням дрібно подрібнена руда змішується з розчином ціаніду у великому резервуарі, який часто називають резервуаром для вилуговування або резервуаром для мішалки. Для безперервного перемішування суміші використовуються механічні мішалки, наприклад робочі колеса. Це постійне хвилювання служить кільком важливим цілям. По-перше, це гарантує рівномірний розподіл ціанідного розчину по рудному шламу. Такий рівномірний розподіл має вирішальне значення, оскільки дозволяє всім частинкам, що містять золото, мати однакові шанси на реакцію з іонами ціаніду. По-друге, перемішування допомагає утримувати частинки руди у зваженому стані, запобігаючи їх осіданню на дні ємності. Це важливо, оскільки якщо частинки осідають, реакція між золотом і ціанідом може бути пригнічена.

Вилуговування з перемішуванням часто є кращим для руд з вищим вмістом або коли потрібна висока швидкість вилучення за відносно короткий період. Він також підходить для руд, які важче вилуговувати, оскільки перемішування може посилити контакт між рудою та розчином ціаніду. Однак вилуговування з перемішуванням вимагає більше енергії через безперервну роботу мішалок. Він також має відносно високі капітальні витрати, оскільки вимагає великомасштабного обладнання та значної кількості розчину ціаніду.

Кучне вилуговування

Кучне вилуговування, з іншого боку, є більш економічно ефективним методом, особливо для руд з низьким вмістом. У цьому процесі подрібнену руду складають у великі купи, як правило, на непроникний вкладиш, щоб запобігти витоку розчину ціаніду. Розчин ціаніду потім розбризкують або капають на верхню частину відвалу. Коли розчин просочується крізь купу, він вступає в реакцію із золотом у руді, розчиняючи його та утворюючи золото-ціанідний комплекс. Потім фільтрат, який містить розчинене золото, стікає на дно відвалу і збирається у ставок або резервуар для подальшої обробки.

Кучне вилуговування є більш придатним варіантом для великомасштабних робіт з рудами низького вмісту, оскільки воно вимагає менших капіталовкладень в обладнання порівняно з вилуговуванням з перемішуванням. Він також потребує менше енергії, оскільки немає потреби в безперервному перемішуванні. Однак купчасте вилуговування має довший час вилуговування порівняно з вилуговуванням із перемішуванням, і швидкість відновлення може бути трохи нижчою. Успіх кучного вилуговування також залежить від таких факторів, як проникність кучугури. Якщо відвал сконструйований неправильно, а частинки руди надто щільно упаковані, ціанідний розчин може не проникнути рівномірно, що призведе до нерівномірного вилуговування та зниження вилучення золота.

Обробка після вилуговування: відновлення золота з розчину

Після розчинення золота в ціанідному розчині на стадії вилуговування наступним кроком є ​​вилучення золота з цього розчину. Існує кілька методів, які зазвичай використовуються для цієї мети, з двох найбільш поширених – це адсорбція активованим вугіллям і цементація цинкового пилу.

Адсорбція активованим вугіллям

Активоване вугілля має велику площу поверхні і високу спорідненість до золото-ціанідних комплексів. У процесі адсорбції активованим вугіллям, також відомому як процес вуглецю в пульпі (CIP) або процес вилуговування вуглецем (CIL), активоване вугілля додається до фільтрату. Золото-ціанідні комплекси в розчині притягуються до поверхні активованого вугілля та адсорбуються на ньому. Це утворює «завантажений» або «вагітний» вуглець, який потім відокремлюється від розчину.

Відділення завантаженого вуглецю від розчину може бути досягнуто шляхом просіювання або фільтрації. Після відділення золото вилучається із завантаженого вуглецю. Зазвичай це відбувається за допомогою процесу, який називається елююванням або десорбцією, коли золото видаляється з вуглецю за допомогою гарячого концентрованого розчину ціаніду натрію та гідроксиду натрію. Отриманий розчин, багатий золотом, потім обробляється електролізом для осадження золота на катоді, що призводить до утворення чистого золота.

Цементація цинкового пилу

Цементація цинковим пилом, також відома як процес Меррілла-Кроу, є ще одним широко використовуваним методом вилучення золота з фільтрату. У цьому процесі до розчину, що містить золото-ціанідний комплекс, додають цинковий пил. Цинк більш реакційноздатний, ніж золото, і він витісняє золото з комплексу відповідно до такої хімічної реакції:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

Потім золото випадає з розчину у вигляді твердої речовини, утворюючи золото-цинковий осад. Цей осад потім фільтрують і відокремлюють від розчину. Золото додатково рафінується шляхом плавлення осаду для видалення цинку та інших домішок, у результаті чого виходить чисте золото. Цементація цинкового пилу є відносно простим і зрозумілим процесом, але він вимагає ретельного контролю рН і концентрації розчину ціаніду для забезпечення ефективного вилучення золота.

Фактори, що впливають на ефективність ціанідного вилуговування

Характеристика руди

Природа золотовмісної руди є фундаментальним фактором, що впливає на ефективність ціанідного вилуговування. Різні типи руд, такі як сульфідні золоті руди та окислені золоті руди, мають відмінні характеристики, які можуть значно впливати на процес вилуговування.

Сульфідні золоті руди: Сульфідні руди золота часто містять значні кількості сульфідних мінералів, таких як пірит (FeS₂), арсенопірит (FeAsS) і халькопірит (CuFeS₂). Ці сульфідні мінерали можуть створити кілька проблем під час ціанідного вилуговування. Наприклад, пірит є поширеним сульфідним мінералом у золотовмісних рудах. Коли пірит присутній у руді, він може реагувати з розчином ціаніду та киснем у середовищі вилуговування. Окислення піриту в присутності кисню та ціаніду може призвести до утворення різноманітних побічних продуктів, таких як сірчана кислота (H₂SO₄) та ціанідні комплекси заліза. Утворення сірчаної кислоти може знизити рН розчину для вилуговування, що негативно позначається на стабільності ціаніду. Крім того, реакція сульфідних мінералів з ціанідом може споживати велику кількість ціаніду, збільшуючи вартість реагенту. Наприклад, у руді з високим вмістом сульфіду споживання ціаніду може бути в кілька разів вище, ніж у руді без сульфідів.

Окислені золоті руди: З іншого боку, окислені золоті руди зазвичай мають більш сприятливі умови вилуговування порівняно з сульфідними рудами. Ці руди зазнали процесів вивітрювання та окислення, які вже призвели до окислення багатьох сульфідних мінералів до більш стабільних оксидних форм. В результаті проблеми, пов'язані з сульфідно-ціанідними реакціями, зменшуються. Золото в окислених рудах часто більш доступне для розчину ціаніду, оскільки структура руди, як правило, більш пориста і менш складна. Наприклад, у латеритній золотій руді, яка є типом окисленої руди, золото часто зустрічається в більш дисперсійній і менш інкапсульованій формі. Це дозволяє іонам ціаніду легко досягати частинок золота, що призводить до вищої ефективності вилуговування. Однак окислені руди також можуть містити деякі домішки, такі як оксиди та гідроксиди заліза, які можуть адсорбувати золото-ціанідний комплекс або певною мірою заважати процесу вилуговування.

Розмір частинок золота в руді також відіграє вирішальну роль. Дрібнозернисті частинки золота мають більше співвідношення площі поверхні до об’єму, що означає, що вони можуть швидше реагувати з розчином ціаніду. На відміну від цього, крупнозернисті частинки золота можуть потребувати більш тривалого часу вилуговування або більш агресивних умов вилуговування для досягнення високої швидкості відновлення. Наприклад, якщо частинки золота дуже грубі, розчин ціаніду може не проникнути достатньо глибоко в частинки, залишаючи частину золота без реакції.

Концентрація ціаніду

Концентрація ціаніду натрію в розчині для вилуговування є критичним параметром, який безпосередньо впливає як на ефективність вилучення золота, так і на загальну вартість операції.

Вплив на ефективність вилуговування: Зі збільшенням концентрації ціаніду швидкість реакції між золотом і ціанідом спочатку збільшується. Це пояснюється тим, що вища концентрація іонів ціаніду забезпечує більше молекул реагентів, доступних для взаємодії з частинками золота. Наприклад, у лабораторному експерименті, коли концентрацію ціаніду збільшено з 0.01% до 0.05%, швидкість розчинення золота може значно зрости, що призведе до вищого вилучення золота за коротший період. Однак ця залежність не є лінійною нескінченно. Коли концентрація ціаніду досягає певного рівня, подальше збільшення може не призвести до пропорційного збільшення швидкості розчинення золота. Фактично, коли концентрація ціаніду занадто висока, це може спричинити гідроліз ціаніду. Гідроліз ціаніду відбувається, коли ціанід реагує з водою з утворенням ціаніду водню (HCN) і гідроксид-іонів (OH⁻). Реакція відбувається наступним чином: CN⁻+H₂O⇌HCN + OH⁻. Ціаністий водень є летючим і дуже токсичним газом. Утворення HCN не тільки зменшує доступний ціанід для реакції вилуговування золота, але також створює серйозну небезпеку для безпеки та навколишнього середовища.

Розгляд вартості: Ціанід є відносно дорогим реагентом, особливо якщо розглядати великомасштабні операції з видобутку золота. Використання вищої концентрації ціаніду, ніж необхідно, може значно збільшити собівартість виробництва. Наприклад, у великомасштабній операції купального вилуговування, якщо концентрацію ціаніду збільшити на 0.05% більше ніж оптимальний рівень, річна вартість споживання ціаніду може збільшитися на значну суму, залежно від об’єму розчину для вилуговування та масштабу операції. З іншого боку, використання надто низької концентрації ціаніду призведе до повільної швидкості вилуговування, що може потребувати більш тривалого часу вилуговування або більшого об’єму розчину для вилуговування для досягнення бажаного вилучення золота. Це також може збільшити загальну вартість через довший час обробки, високе споживання енергії та потенційно нижчу продуктивність.

Загалом, для більшості операцій з видобутку золота відповідний діапазон концентрації ціаніду становить від 0.03% до 0.1%. Однак цей діапазон може змінюватися залежно від таких факторів, як тип руди, наявність домішок і конкретний метод вилуговування, який використовується. Наприклад, у процесі вилуговування з перемішуванням для відносно чистої золотої руди може бути достатньою менша концентрація ціаніду в діапазоні приблизно 0.03% - 0.05%. Навпаки, для комплексної сульфідномісної золоторудної руди під час операції купального вилуговування може знадобитися трохи вища концентрація ціаніду, можливо, ближче до 0.08% - 0.1%, щоб компенсувати споживання ціаніду сульфідними мінералами.

Значення pH розчину

Значення рН ціанідного розчину для вилуговування є надзвичайно важливим у процесі ціанідного вилуговування золота, оскільки воно впливає на стабільність ціаніду, розчинність золота та корозію обладнання.

Стабільність ціаніду: Ціанід найбільш стійкий у лужному середовищі. Коли рН розчину знаходиться в діапазоні 10 - 11, гідроліз ціаніду, при якому утворюється токсичний газ ціаністий водень (HCN), мінімізується. Як згадувалося раніше, реакція гідролізу ціаніду CN⁻+H₂O⇌HCN + OH⁻. У лужному розчині висока концентрація гідроксид-іонів (OH⁻) зміщує рівновагу цієї реакції вліво, зменшуючи утворення HCN. Наприклад, якщо рН розчину для вилуговування впаде до 8 або нижче, швидкість гідролізу ціаніду значно зросте, що призведе до втрати ціаніду та підвищеного ризику вивільнення HCN, що є не лише марною витратою реагенту, але й серйозною загрозою для безпеки працівників і навколишнього середовища.

Розчинність золота: На розчинність золото-ціанідного комплексу також впливає значення pH. У відповідному лужному діапазоні рН сприяє утворенню розчинного золото-ціанідного комплексу, такого як Na[Au(CN)₂]. Коли рН занадто низький, комплекс може розкладатися, зменшуючи кількість золота в розчині і, таким чином, знижуючи ефективність вилуговування. Крім того, у кислому середовищі іони інших металів, присутні в руді, можуть легше розчинятися, перешкоджаючи процесу вилуговування золота. Наприклад, іони заліза (Fe³⁺) із залізовмісних мінералів у руді можуть утворювати осад або комплекс із ціанідом у кислому розчині, конкуруючи із золотом за іони ціаніду.

Корозія обладнання: Підтримка правильного рН також має вирішальне значення для захисту обладнання, що використовується в процесі вилуговування. У кислому середовищі розчин ціаніду може бути сильно корозійним для металевого обладнання, такого як резервуари для вилуговування, трубопроводи та насоси. Наприклад, виготовлені зі сталі резервуари для вилуговування можуть швидко кородувати в кислому ціанідному розчині, що призводить до витоків і необхідності частої заміни обладнання, що збільшує вартість виробництва та час простою. Навпаки, лужний розчин є набагато менш корозійним для більшості поширених матеріалів, які використовуються в золотодобувному обладнанні.

Для підтримки відповідного значення рН до розчину для вилуговування часто додають вапно (CaO) або гідроксид натрію (NaOH). Вапно є широко використовуваним реагентом для регулювання pH у золотодобувних роботах через його відносно низьку вартість та ефективність. Він реагує з водою з утворенням гідроксиду кальцію (Ca(OH)₂), який може нейтралізувати будь-які кислотні компоненти в розчині та підвищити pH. Додавання вапна також має додаткову перевагу у вигляді осадження іонів деяких металів, таких як залізо та мідь, що може зменшити їх вплив на процес вилуговування.

Температура і час вилуговування

Температура і час вилуговування є двома взаємопов'язаними факторами, які мають значний вплив на ефективність ціанідного вилуговування.

Вплив температури: Підвищення температури зазвичай призводить до збільшення швидкості реакції ціанід - золото. Це тому, що більш високі температури збільшують кінетичну енергію молекул реагентів, включаючи іони ціаніду та атоми золота на поверхні руди. В результаті частота зіткнень між реагентами збільшується, а швидкість реакції прискорюється. Наприклад, під час експерименту в лабораторних масштабах, коли температура розчину для вилуговування підвищується з 20 °C до 40 °C, швидкість розчинення золота може подвоїтися або навіть потроїтися в деяких випадках. Однак є обмеження щодо підвищення температури. З підвищенням температури розчинність кисню в розчині зменшується. Оскільки кисень є важливим окислювачем у реакції золото-ціанід, зниження розчинності кисню може обмежити швидкість реакції. При дуже високих температурах, близьких до 100°C, розчинність кисню стає надзвичайно низькою, і процес вилуговування може бути обмеженим киснем. Крім того, вищі температури також можуть призвести до посиленого гідролізу ціаніду, як згадувалося раніше, що зменшує доступний ціанід для реакції вилуговування золота. Крім того, підвищені температури можуть прискорити корозію обладнання, збільшуючи вартість обслуговування та скорочуючи термін служби обладнання. У більшості операцій з видобутку золота температура вилуговування підтримується на помірному рівні, зазвичай між 15°C і 30°C. Цей діапазон температур забезпечує баланс між швидкістю реакції, розчинністю кисню, стабільністю ціаніду та довговічністю обладнання.

Вплив часу вилуговування: Час вилуговування безпосередньо залежить від кількості золота, яке можна витягти з руди. Загалом, коли час вилуговування збільшується, більше золота розчинятиметься в розчині ціаніду. Однак залежність між часом вилуговування та вилученням золота не є лінійною. Спочатку швидкість розчинення золота відносно висока, і значну кількість золота можна витягти за короткий період. Але з продовженням процесу вилуговування швидкість розчинення золота поступово зменшується. Це пояснюється тим, що найбільш доступні частинки золота спочатку розчиняються, а з плином часу золото, що залишилося, стає важчим для доступу через такі фактори, як утворення продуктів реакції на поверхні руди, які можуть діяти як бар’єр. Наприклад, під час операції вилуговування з перемішуванням велика частина золота може бути розчинена протягом перших 24-48 годин. Після цього збільшення часу вилуговування може призвести лише до незначного збільшення вилучення золота. Надто тривале подовження часу вилуговування може бути неекономічним, оскільки це збільшує вартість експлуатації, включаючи споживання енергії, споживання реагентів і вартість робочої сили. У той же час це також може призвести до розчинення більшої кількості домішок, що може ускладнити подальший процес вилучення золота.

Щоб оптимізувати ефективність виробництва, необхідно знайти баланс між температурою та часом вилуговування. Це часто вимагає проведення лабораторно-масштабних досліджень конкретної проби руди для визначення оптимального поєднання цих двох параметрів. Наприклад, для певного типу руди можна виявити, що температура вилуговування 25°C і час вилуговування 36 годин призводять до найвищого вилучення золота за найменших витрат.

Безпека та екологічність

Токсичність ціаніду: запобіжні заходи щодо поводження та зберігання

Ціанід у вигляді ціаніду натрію, який використовується при вилуговуванні золота, є надзвичайно токсичною речовиною. Навіть незначна кількість може бути смертельною для людей та інших організмів. Коли ціанід натрію контактує з кислотами, він може вивільнити ціаністий водень, який є дуже летючим і швидко засвоюється організмом при вдиханні. Попадання ціаніду натрію всередину або на шкіру також може призвести до важкого отруєння. Токсичність ціаніду пояснюється його здатністю зв’язуватися з цитохромоксидазою в клітинах, порушуючи нормальний процес клітинного дихання та нездатність клітин використовувати кисень, що призводить до швидкої загибелі клітин.

Враховуючи його надзвичайну токсичність, необхідні суворі запобіжні заходи щодо поводження та зберігання. Працівники, які працюють з ціанідом натрію, повинні пройти всебічну підготовку з техніки безпеки перед тим, як працювати з цим хімічним речовиною. Засоби індивідуального захисту, включаючи рукавички з відповідних матеріалів, таких як нітрил, щоб запобігти контакту зі шкірою, захисні окуляри для захисту очей та засоби захисту органів дихання, такі як протигази з відповідними фільтрами для ціаніду водню, необхідно носити весь час під час роботи.

Приміщення для зберігання ціаніду натрію слід розташовувати в добре провітрюваному ізольованому приміщенні подалі від джерел тепла, займання та несумісних речовин. Місце зберігання повинно бути чітко позначене попереджувальними знаками про наявність сильнодіючої отруйної речовини. Ціанід натрію слід зберігати в щільно закритих контейнерах, виготовлених із матеріалів, стійких до корозії ціанідом, таких як певні типи пластмас або нержавіючої сталі. Ці контейнери слід зберігати у системі вторинної локалізації, такій як лоток із захистом від розливу або шафа для зберігання, призначена для запобігання розповсюдженню будь-яких потенційних розливів. Необхідні регулярні перевірки місця зберігання та контейнерів, щоб переконатися у відсутності витоків або ознак погіршення якості.

Під час транспортування ціанід натрію необхідно транспортувати відповідно до суворих правил. Потрібні спеціалізовані транспортні засоби, обладнані засобами безпеки для запобігання розливу та чітко позначені як такі, що перевозять небезпечні матеріали. За транспортним процесом слід ретельно стежити, а на випадок аварії повинні бути розроблені плани реагування на надзвичайні ситуації.

Вплив на навколишнє середовище та управління відходами

Використання ціаніду при вилуговуванні золота може мати значний вплив на навколишнє середовище, насамперед через викид відходів, що містять ціанід. Найбільш небезпечним відходом є стічна вода, багата ціанідами, яка утворюється під час процесу вилуговування. Якщо ці стічні води не очищаються належним чином і потрапляють у навколишнє середовище, це може мати руйнівний вплив на водні екосистеми.

Ціанід дуже токсичний для водних організмів. Навіть у низьких концентраціях він може вбити рибу, безхребетних та інших водних організмів. Наприклад, низька концентрація ціаніду у воді до 0.05 мг/л може бути смертельною для багатьох видів риб. Наявність ціаніду у воді також може порушити харчовий ланцюг у водних екосистемах, оскільки він може вбити первинних виробників і споживачів, що призведе до каскаду негативних впливів на організми вищого рівня. Крім того, якщо забруднена вода використовується для поливу, це може вплинути на якість ґрунту та завдати шкоди посівам.

Щоб пом’якшити цей вплив на навколишнє середовище, вирішальним є правильне поводження зі стічними водами, що містять ціанід. Існує кілька поширених методів очищення цих стічних вод:

Методи окислення: Хімічне окислення є широко використовуваним підходом. Одним із найпоширеніших окислювачів є сполуки на основі хлору, такі як гіпохлорит натрію (відбілювач) або газоподібний хлор. У присутності лужного середовища ці окислювачі можуть реагувати з ціанідом, перетворюючи його на менш токсичні сполуки. Наприклад, реакція з гіпохлоритом натрію в лужному розчині може перетворити ціанід (CN⁻) спочатку на ціанат (CNO⁻), а потім у вуглекислий газ (CO₂) і азот (N₂) через серію реакцій. Загальну реакцію можна представити так:

2CN⁻+5OCl⁻ + H₂O→2HCO5⁻+N₂ + XNUMXCl⁻

Інший метод окислення - це використання перекису водню (H₂O₂). Перекис водню може окислювати ціанід до ціанату в присутності каталізатора. Цей метод часто є кращим у деяких випадках, оскільки він не вводить додаткових забруднень, як деякі методи на основі хлору.

Нейтралізація та осадження: У деяких випадках стічні води, що містять ціаніди, також можуть містити комплекси важких металів і ціанідів. Шляхом регулювання pH стічної води та додавання відповідних хімікатів ці важкі метали можуть випадати в осад. Наприклад, додавання вапна (CaO) до стічних вод може підвищити рН і спричинити випадання в осад важких металів, таких як мідь, цинк і залізо, у вигляді їхніх гідроксидів. Після видалення важких металів ціанід можна додатково обробити методами окислення.

Біологічна обробка: Деякі мікроорганізми мають здатність розкладати ціанід. У системах біологічної очистки, таких як процеси з активним мулом або біоплівкові реактори, ці мікроорганізми можна використовувати для розщеплення ціаніду на менш шкідливі речовини. Однак біологічне очищення більше підходить для стічних вод із низькою або середньою концентрацією ціаніду, оскільки високі концентрації ціаніду можуть бути токсичними для мікроорганізмів. Мікроорганізми використовують ціанід як джерело азоту та вуглецю, перетворюючи його на аміак, вуглекислий газ та інші нешкідливі побічні продукти за допомогою метаболічних процесів.

На додаток до очищення стічних вод слід також докладати зусиль для мінімізації кількості ціаніду, який використовується в процесі вилуговування золота, а також для переробки та повторного використання розчинів, що містять ціанід, коли це можливо. Це може допомогти зменшити загальний вплив на навколишнє середовище золотодобувних операцій, які покладаються на ціанідне вилуговування.

Тематичні дослідження та галузеві практики

Історії успіху: високоефективне ціанідне вилуговування

Декілька золотодобувних підприємств по всьому світу досягли значних успіхів у вилуговуванні ціанідом, встановивши стандарти для галузі з точки зору ефективності, економічності та збереження навколишнього середовища.

Одним із таких прикладів є шахта Янакоча в Перу, одна з найбільших золотодобувних шахт у світі. Шахта запровадила низку інноваційних заходів для оптимізації процесу вилуговування ціанідом. Провівши комплексні дослідження характеристик руди, інженери шахти змогли точно зрозуміти властивості руди. Це дозволило їм адаптувати концентрацію ціаніду та умови вилуговування до конкретних характеристик руди. Наприклад, вони виявили, що для певного типу руди з високим вмістом сульфідів потрібна трохи вища концентрація ціаніду приблизно 0.08% - 0.1%, щоб компенсувати споживання ціаніду сульфідними мінералами. Це точне регулювання концентрації ціаніду не тільки підвищило швидкість вилучення золота, але й зменшило загальне споживання ціаніду на тонну руди.

Що стосується охорони навколишнього середовища, шахта Янакоча зробила значні інвестиції в передові очисні споруди. Вони застосували багатоступінчастий процес очищення, який поєднує хімічне окислення, нейтралізацію та біологічну очистку для ефективного видалення ціаніду та інших забруднень зі стічних вод. Потім очищена вода переробляється для використання в процесі вилуговування, зменшуючи залежність шахти від джерел прісної води та мінімізуючи вплив на навколишнє середовище.

Ще одна історія успіху – шахта Поргера в Папуа-Новій Гвінеї. Ця шахта зосереджена на постійному вдосконаленні процесів і технологічних інноваціях. Вони впровадили сучасну автоматизовану систему керування для своїх резервуарів із перемішуванням і вилуговуванням. Ця система постійно контролює та регулює такі параметри, як швидкість перемішування, швидкість потоку розчину ціаніду та температура суспензії для вилуговування. Підтримуючи оптимальні умови в будь-який час, шахта досягла високого рівня вилучення золота понад 90% на деяких операціях. Крім того, шахта Porgera бере активну участь у дослідженнях і розробках, щоб знайти альтернативні реагенти, які можуть зменшити вплив процесу ціанідного вилуговування на навколишнє середовище. Вони проводили випробування з новими видами ціанідів - вільними вилуговувачs, хоча ціанідне вилуговування все ще залишається основним методом завдяки його ефективності та економічності.

Виклики, з якими зіткнулися, і прийняті рішення

Незважаючи на широке використання, вилуговування ціанідом на золотих копальнях не позбавлене проблем. Шахти часто стикаються з різними проблемами, які можуть вплинути на ефективність, вартість і екологічну стійкість процесу.

Комплексні властивості руд

Багато золотовмісних руд мають складний склад, що може створити значні проблеми для вилуговування ціанідом. Наприклад, руди з високим вмістом миш’яку, такі як руди в деяких родовищах на заході Сполучених Штатів, можуть бути особливо важкими для обробки. Мінерали, що містять миш'як, такі як арсенопірит, можуть реагувати з ціанідом і киснем, споживаючи велику кількість ціаніду та знижуючи ефективність вилуговування золота. Крім того, наявність миш'яку в фільтраті може зробити очищення стічних вод більш складним і складним через токсичність сполук миш'яку.

Щоб вирішити цю проблему, деякі шахти застосували методи попередньої обробки. Одним із поширених підходів є випалювання, коли руду нагрівають у присутності повітря. Випалювання окислює мінерали, що містять миш'як, перетворюючи їх у більш стабільні форми, які з меншою ймовірністю перешкоджають процесу вилуговування ціанідом. Після випалу руду можна піддати звичайному ціанідному вилуговуванню. Іншим методом попередньої обробки є біоокислення, яке використовує мікроорганізми для окислення мінералів, що містять сульфіди та миш’як. Цей метод є більш екологічним, ніж смаження, оскільки він працює при нижчих температурах і менше забруднює повітря.

Посилення екологічних норм

У міру зростання екологічної обізнаності золотодобувні підприємства стикаються з суворішими правилами щодо використання та утилізації ціанідів. У багатьох країнах дозволені ліміти вмісту ціанідів у стічних водах і викидах в повітря значно посилені. Наприклад, в Австралії природоохоронні органи встановили суворі обмеження на концентрацію ціанідів у стічних водах, що скидаються із золотих копалень. Шахти повинні відповідати цим обмеженням, щоб уникнути великих штрафів і можливого закриття.

Щоб відповідати цим правилам, шахти інвестують у передові технології очищення стічних вод. Деякі використовують передові процеси окислення, такі як використання озону або ультрафіолетового (УФ) світла в поєднанні з перекисом водню, щоб ефективніше розщепити ціанід у стічних водах. Ці методи можуть досягти дуже низьких залишкових концентрацій ціаніду в очищеній воді. Крім того, шахти також впроваджують кращі практики управління для запобігання розливам і витокам ціаніду. Це включає удосконалення дизайну та обслуговування сховищ, використання ставків із подвійним покриттям для розчинів, що містять ціанід, і впровадження систем моніторингу в режимі реального часу для негайного виявлення будь-яких потенційних витоків.

Економічна ефективність на нестабільному ринку золота

Витрати на операції з видобутку золота, включаючи вилуговування ціанідом, викликають серйозне занепокоєння, особливо на нестабільному ринку золота. Коливання ціни на золото може значно вплинути на прибутковість шахт. Ціанід, як ключовий реагент у процесі вилуговування, може внести значну частку в загальну вартість виробництва.

Щоб підвищити економічну ефективність, шахти постійно шукають способи зменшити споживання реагентів і підвищити ефективність процесу. Деякі шахти використовують передову аналітику та підходи на основі даних для оптимізації процесу вилуговування. Аналізуючи великі обсяги даних про властивості руди, умови вилуговування та коефіцієнти вилучення золота, вони можуть визначити оптимальні робочі параметри для кожної партії руди. Це дозволяє їм зменшити кількість використовуваного ціаніду без шкоди для вилучення золота. Наприклад, деякі шахти впровадили алгоритми машинного навчання, які можуть передбачити оптимальну концентрацію ціаніду та час вилуговування на основі хімічного складу руди та розподілу частинок за розміром. Крім того, шахти також вивчають можливість використання альтернативних, більш економічно ефективних реагентів або добавок, які можуть покращити процес вилуговування та зменшити залежність від ціаніду.

Майбутні тенденції в технології вилуговування ціанідом

Технологічні інновації, спрямовані на підвищення ефективності та зменшення ризиків

Майбутнє технології вилуговування ціанідом багатообіцяюче з кількома технологічними інноваціями на горизонті. Однією з ключових сфер уваги є розробка більш досконалого та ефективного обладнання для вилуговування. Наприклад, дослідники працюють над розробкою резервуарів для вилуговування нового покоління з вдосконаленими системами перемішування. Ці системи спрямовані на покращення змішування рудної суспензії та розчину ціаніду, забезпечуючи більш рівномірний розподіл реагентів. Недавньою розробкою є використання обчислювальної гідродинаміки (CFD) для оптимізації конструкції робочих коліс для перемішування в резервуарах для вилуговування. Моделюючи схеми потоку суспензії та розчину, інженери можуть розробити робочі колеса, які забезпечують краще змішування, зменшують споживання енергії та покращують загальну ефективність процесу вилуговування.

Інша сфера інновацій полягає в розробці процесів безперервного вилуговування. Традиційні процеси вилуговування періодичного типу часто страждають від неефективності через необхідність частих операцій запуску та зупинки. З іншого боку, безперервні процеси вилуговування можуть працювати безперервно, скорочуючи час простою та збільшуючи продуктивність. Деякі гірничодобувні компанії вже досліджують використання резервуарних реакторів безперервного перемішування (CSTR) для ціанідного вилуговування. Ці реактори можуть підтримувати сталу роботу, забезпечуючи більш послідовний і ефективний процес вилуговування. Крім того, процеси безперервного вилуговування можна легше інтегрувати з іншими операціями установки в процесі видобутку золота, такими як подрібнення руди та вилучення золота, що призводить до більш раціональної та ефективної загальної роботи.

З точки зору зменшення ризиків для навколишнього середовища та безпеки, розробляються нові технології для кращого управління відходами, що містять ціанід. Наприклад, існує зростаючий інтерес до розробки мембранних технологій розділення для очищення стічних вод, багатих ціанідами. Мембранна фільтрація може ефективно видаляти ціанід та інші забруднювачі зі стічних вод, утворюючи потік чистої води, який можна повторно використовувати для процесу вилуговування. Це не тільки зменшує вплив видобутку на навколишнє середовище, але й економить на споживанні води. Деякі мембранні системи сконструйовані як мобільні, що дозволяє проводити обробку відходів, що містять ціаніди, на місці, що особливо корисно для віддаленого видобутку.

Пошук альтернативних вилуговувачів

Пошук альтернативних вилуговувачів для заміни ціаніду натрію був активною сферою досліджень в останні роки. Основними рушійними силами цього дослідження є необхідність зменшити ризики для навколишнього середовища та безпеку, пов’язані з використанням ціанідів, а також знайти більш ефективні та економічно вигідні методи вилуговування.

Одним з найбільш перспективних альтернативних вилуговувачів є тіосульфат. Тіосульфат є відносно нетоксичним реагентом, який може розчиняти золото за певних умов. Механізм вилуговування тіосульфату включає утворення комплексу між іонами золота та тіосульфату в присутності окислювача. У порівнянні з ціанідом тіосульфат має ряд переваг. Він набагато менш токсичний, що знижує безпеку та екологічні ризики, пов’язані з його використанням. Крім того, тіосульфатне вилуговування менш чутливе до наявності в руді деяких домішок, таких як мідь і залізо, які можуть заважати процесу ціанідного вилуговування. Однак вилуговування тіосульфатом також має деякі проблеми. Процес вилуговування часто більш складний і вимагає ретельного контролю pH, температури та концентрації реагентів. Вартість тіосульфату також є відносно високою, що може обмежити його широке використання у великомасштабних видобувних роботах.

Іншою альтернативою є використання вилуговувачів на основі галогенідів, таких як бромід і хлорид. Ці агенти можуть розчиняти золото через реакції окислення та комплексоутворення. У деяких дослідженнях, наприклад, вилуговування на основі брому показало високу швидкість розчинення золота. Однак вилуговувачі на основі галогенідів також мають свої недоліки. Вони можуть викликати корозію обладнання, що збільшує вартість обслуговування. Крім того, утилізація відходів, утворених процесами вилуговування на основі галоїдів, може бути проблемою через потенційний вплив відходів, що містять галогеніди, на навколишнє середовище.

Також досліджуються біологічні вилуговувачі. Деякі мікроорганізми, наприклад деякі бактерії та гриби, мають здатність виробляти органічні кислоти або інші речовини, які можуть розчиняти золото. Біологічне вилуговування є екологічно чистим варіантом, оскільки воно не передбачає використання токсичних хімікатів. Однак процес відбувається відносно повільно, і умови для росту мікроорганізмів необхідно ретельно контролювати. Тривають дослідження, щоб підвищити ефективність біологічного вилуговування та зробити його життєздатною альтернативою для великомасштабних операцій з видобутку золота.

Висновок

Повторення значення та складнощів вилуговування ціанідом у видобутку золота

Вилуговування ціанідом мало і продовжує залишатися надзвичайно важливим у золотодобувній промисловості. Його здатність видобувати золото з низькоякісних руд зробила видобуток золота більш економічно вигідним у великих масштабах. Унікальні хімічні властивості ціаніду натрію, такі як його висока селективність до золота, розчинність у воді, економічність і стабільність у лужних розчинах, зробили його реагентом вибору для вилучення золота протягом понад століття.

Однак процес далеко не простий. На ефективність ціанідного вилуговування впливає безліч факторів. Характеристики руди, включаючи тип руди (сульфідна чи окислена), наявність домішок, таких як сульфідні мінерали, і розмір частинок золота в руді, можуть значно вплинути на процес вилуговування. Концентрацію ціаніду в розчині для вилуговування, значення рН розчину, температуру, при якій відбувається вилуговування, і час вилуговування необхідно ретельно оптимізувати, щоб досягти високих показників вилучення золота при мінімізації споживання реагентів і впливу на навколишнє середовище.

Крім того, токсичність ціаніду створює значні проблеми для безпеки та навколишнього середовища. Суворі запобіжні заходи щодо поводження та зберігання є важливими для захисту працівників від смертельної дії ціаніду, а належне поводження з відходами має вирішальне значення для запобігання викиду відходів, що містять ціанід, у навколишнє середовище, що може мати руйнівні наслідки для водних екосистем і здоров’я людини.

Заклик до дій для сталого та безпечного видобутку золота

Оскільки золотодобувна галузь просувається вперед, для гірничодобувних компаній вкрай важливо віддавати пріоритет стійким і безпечним методам. Це означає не лише оптимізацію процесу вилуговування ціанідом для досягнення максимальної ефективності, але й інвестиції в дослідження та розробки для пошуку альтернативних вилуговувачів, які можуть зменшити ризики для навколишнього середовища та безпеки, пов’язані з використанням ціанідів.

У короткостроковій перспективі гірничодобувні компанії повинні зосередитися на впровадженні найкращих практик екологічного менеджменту. Це включає модернізацію очисних споруд для забезпечення ефективної обробки відходів, що містять ціанід, перед скиданням. Необхідно встановити системи моніторингу в режимі реального часу для негайного виявлення будь-яких потенційних витоків або розливів ціаніду, що дозволить оперативно реагувати та пом’якшити наслідки. Працівникам має бути забезпечено всебічний інструктаж з техніки безпеки та доступ до новітніх засобів індивідуального захисту.

У довгостроковій перспективі промисловість повинна співпрацювати з дослідницькими установами та університетами, щоб прискорити розробку альтернативних технологій вилуговування. Перспективні дослідження тіосульфатів, галогенідів і біологічних вилуговувачів слід продовжувати досліджувати та вдосконалювати. Крім того, безперервні інновації в гірничодобувному обладнанні та процесах, такі як розробка більш ефективних резервуарів для вилуговування та безперервних процесів вилуговування, можуть сприяти підвищенню загальної стійкості операцій з видобутку золота.

Споживачі також відіграють певну роль. Вимагаючи відповідального золота, вони можуть впливати на ринок і заохочувати видобувні компанії застосовувати стійкі та безпечні методи. Завдяки цим колективним зусиллям золотодобувна промисловість може продовжувати процвітати, мінімізуючи свій вплив на навколишнє середовище та забезпечуючи безпеку та добробут усіх зацікавлених сторін.