Процесс цианирования: Цианирование золота – процесс выщелачивание золота цианидом

Содержание

Цианирование золота – процесс выщелачивание золота цианидом

Процесс цианирования золота

Процесс цианирования стал одним из наиболее часто используемых методов извлечения золота из руд. Использование такого способа, как выщелачивание золота цианидом, основано на свойствах металла, благодаря которым он не окисляется при обычных температурах. Кроме того, золото не растворяется в серной, соляной или азотной кислотах, но может быть растворено в царской водке (смесь азотной и соляной кислот). С другой стороны, наиболее важным фактом о золоте, в данном случае, является то, что оно растворимо в разбавленных растворах цианида. По этой причине цианид применяется в качестве основного вещества в процессе выщелачивания с целью осуществления извлечения золота с помощью этого гидрометаллургического процесса.

Процесс сорбционного цианирования золота

Цианид (CN), единственный атом углерода, тройно связанный с атомом азота, оказался чрезвычайно полезным при извлечении золота из руды. С помощью процесса, называемого «цианирование золота», «сорбционное цианирование» или «добыча цианидного выщелачивания», цианид используется для извлечения золота из горной породы. Хотя цианид является одновременно эффективным и экономичным веществом, его использование и транспортировка представляют значительные экологические риски. Цианид связывается с ионами золота и делает их растворимыми в воде, тем самым позволяя отделиться от породы.
Цианидное «кучное выщелачивание» используется для получения руды очень низкого качества, а иногда и для переработки отходов других методов добычи (например, остатков шахтных «хвостов»). Большой открытый холм руды опрыскивают раствором цианида, который со временем просачивается сквозь породу. Полученная жидкость собирается на дне, и золото химически извлекается. Сорбционное выщелачивание извлекает меньше золота, чем переработка руды на мельнице, но оно также гораздо дешевле.
Существует несколько альтернатив цианиду для переработки низкокачественных руд, но ни одна из них на сегодняшний день не используется очень широко. Но эти альтернативы либо дороги, токсичны, либо менее эффективны и недостаточно изучены.

Цианирование золота с SGS

Применение процесса цианирования представляет собой инновационный способ уменьшить проблемы наличия вредных цианидных комплексов, участвующих в этом процессе, путем извлечения товарных сульфидов меди и серебра. Существуют также экологические преимущества в применении этих процессов, в том числе снижение опасного химического воздействия на окружающую среду.
Разрушение цианида после его использования в переработке золота является критической экологической активностью для большинства операций по добыче. Компания SGS имеет большой опыт проектирования схем разрушения цианидов в технологических схемах извлечения драгоценного металла. Наши специалисты могут работать с вами, чтобы выбрать наиболее экономичный и экологически чистый метод для метталургии.
Компания SGS предлагает ряд строго контролируемых стандартных промышленных процессов для уничтожения цианидов. Наши металлурги учитывают ряд нормативных и эксплуатационных факторов, прежде чем рекомендовать оптимальный вариант из нашего обширного списка возможных процессов разрушения цианида, который включает в себя:

Щелочное хлорирование;
SO2 -воздушные технологии;
Процесс перекиси водорода;
Кислотный подход Каро.

SGS предоставляет техническую экспертизу и проверенные в отрасли технологии, которые помогут вам использовать цианид безопасно, эффективно и экологически устойчиво. Сотрудничайте с нами и знайте, что ваша деятельность будет развиваться надежным, технически обоснованным образом, приемлемым для всех заинтересованных сторон.

О КОМПАНИИ SGS

Группа SGS является мировым лидером в области независимой экспертизы, контроля, испытаний и сертификации. Основанная в 1878 году, сегодня SGS признана эталоном качества и деловой этики. В состав SGS входят свыше 2200 офисов и лабораторий по всему миру, в которых работает 88000 сотрудников.

Цианирование

ЦИАНИРОВАНИЕ (а. cyaniding, cyanidation; н. Cyanidlaugung; ф. cyanuration; и. cianuracion) — способ извлечения (выщелачивания) металлов (главным образом золота и серебра) из сравнительно бедных, тонковкрапленных руд, хвостов и других продуктов обогащения, основанный на селективном растворении металлов в слабых растворах цианидов (NaCN, Ca(CN)₂, KCN) и последующем осаждении их из растворов на цинковой пыли, ионитах, активированном угле.

Избирательность растворения достигается низкой концентрацией раствора (0,03-0,3% цианида), благодаря чему он мало взаимодействует с другими компонентами руды. Растворение золота и серебра в цианистом растворе происходит в присутствии растворённого в воде кислорода, повышение концентрации кислорода интенсифицирует процесс. Цианирование ведётся в щелочной среде, т.к. гидролиз цианида (CN^—+H₂О=HCN+OH_—) приводит к образованию сильнолетучей синильной кислоты, а также нерастворимого AuCN. Скорость растворения золота возрастает с увеличением концентрации ионов CN и кислорода, при их соотношении, близком к 6. При растворимости кислорода в воде около 8 мг/л, это соответствует концентрации KCN, близкой к 0,01%. В основе теории процесса цианироваия лежат закономерности кинетики растворения на неоднородной поверхности (при катодной деполяризации кислородом) и диффузионного растворения металлов (при одновременной диффузии цианида и кислорода).

Преимуществами процесса цианирования является его селективность по отношению к золоту, серебру и другим благородным металлам, сравнительно небольшие расходы цианидов (0,2-0,5 кг/т руды), нахождение золота, серебра в виде анионных комплексов, легко отделяемых от катионных примесей на ионообменных сорбентах. He требуется дорогостоящего кислотостойкого оборудования; температуры проведения процесса обычные.

Для удаления летучих примесей (сера, сурьма, мышьяк, висмут, ртуть и др. ), а также органических веществ чаще всего перед цианированием применяется обжиг. Сульфиды иногда удаляют предварительной щелочной обработкой либо окислением сульфидов до сульфатов перманганатом калия. В зависимости от вкрапленности металлов цианирование при тонком измельчении проводят в аппаратах с пневматическим перемешиванием (пачуки), при грубом помоле — в механических реакторах. Цианирование тонкодроблёной руды (6-12 мм) производится при её достаточной пористости в перколяторах. Крупнокусковая руда выщелачивается в кучах и отвалах (особенно характерно для США). Цианирование золотоурановых руд проводится в сочетании с сернокислотным выщелачиванием урана (ЮАР).

Высокопробное золото выщелачивается хорошо, а наиболее трудно — медистое золото и теллуриды золота. Соли Pb, Bi, Hg, Te ускоряют цианирование. Затрудняют процесс сульфиды, а также ионы меди, цинка, железа. Сульфиды образуют роданиды, инертные по отношению к золоту, медь и цинк — растворимые цианиды и плёнки нерастворимых соединений на золоте. Такие же нерастворимые плёнки даёт Pb(CN)₂, ксантогенаты золота, пероксиды кальция.

Крупное золото плохо цианируется, для его извлечения в цикле измельчения используются гравитационные методы (отсадка, центробежные аппараты) с последующей амальгамацией либо цианированием гравитационных концентратов. Кроме сорбции на анионитах для извлечения золота из растворов применяют осаждение (цементацию) цинковой пылью и активированным углём. Платиновые металлы отделяют от золота при его электролизе (платина и палладий концентрируются в электролите, родий, иридий, рутений — в анодных шламах).

При рудоподготовке широко применяют самоизмельчение руды и совмещение измельчения с ционированием, цианирования — с сорбцией (сорбционное выщелачивание).

Теоретические основы цианирования заложены шведским химиком К. В. Шееле (1783) и русским учёным П. Р. Багратионом (1843). Исследования растворения золота и серебра в цианистых растворах дополнили немецкий учёный Ф. К. Эльснер (1846), английский учёный М. Фарадей (1856). В производственную практику цианирование вошло в начале 90-х гг. 19 в. (патенты Дж. Мак-Артура и братьев Р. и У. Форрест, Великобритания, 1887 и 1888). Развитие процесса цианирования, особенно в части замены цианидов менее ядовитыми тиомочевиной и полисульфидами аммония, разработано советскими учёными И. Н. Плаксиным, И. А. Каковским и др.

Химия цианидного выщелачивания и цианирование золота

Довольно точно установлены реакции, происходящие при растворении золота в цианидных растворах в нормальных условиях. Большинство согласны с тем, что общее цианидное уравнение для выщелачивания и цианирования золота выглядит следующим образом: Химия

В относительно простой системе этого типа золото легко растворяется. Единственным требованием является то, чтобы золото было свободным и чистым, чтобы раствор цианида не содержал примесей, которые могут ингибировать реакцию, и чтобы в растворе присутствовал достаточный запас кислорода в течение всего периода реакции. Многие золотые руды на практике ведут себя в соответствии с этой реакцией, и проблемы, связанные с добычей золота, носят скорее механический, чем химический характер. Однако многие другие представляют ряд химических проблем в зависимости от различных компонентов руд. Многие из этих компонентов, такие как кварц, силикатные минералы, карбонаты щелочных металлов, относительно инертны по отношению к растворам цианидов. Однако другие компоненты могут реагировать в большей или меньшей степени с раствором цианида. Такие составляющие часто присутствуют в рудах в количествах, в несколько тысяч раз превышающих количество присутствующего золота. Это особенно актуально в настоящее время, поскольку наблюдается тенденция к обработке все более сложных руд цианированием. Кроме того, применение флотации и других методов обогащения золотых руд с последующим цианированием полученного таким образом продукта не только концентрирует золото, но часто также концентрирует вредные примеси. Конечным результатом является усложнение химии, связанной с процессом цианирования.

Сравнить Цианид VS Тиосульфатное золото Выщелачивание

Нет двух абсолютно одинаковых руд. Поэтому предсказать, как поведет себя руда при цианировании, практически невозможно, хотя иногда можно сделать широкие обобщения. Поэтому в целом каждая руда представляет свои проблемы при цианировании.

Одним из наиболее частых источников проблем при цианировании является присутствие в руде медных минералов. Содержание меди может быть меньше 0,1011, но ее влияние как на растворение, так и на осаждение золота может быть очень выраженным. Минералы меди не только растворяются в цианиде и вызывают чрезмерное потребление этого химического вещества, но и образующиеся таким образом медно-цианогенные комплексы косвенно влияют на растворение золота. Кроме того, медь в растворе влияет на осаждение золота цинком. Полученный осадок золота содержит медь, которая, в свою очередь, часто создает проблемы при последующей плавке.

Цинк также образует цианогенные комплексы, но их влияние на растворение золота значительно меньше, чем у меди. Комплексы цинка с большей вероятностью вызовут проблемы при цианировании серебряных руд, потому что такие руды содержат намного больше серебра, чем золота в золотой руде. Таким образом, для осаждения растворенного серебра требуется гораздо большее количество цинка, в результате чего растворы цианидов содержат относительно высокий процент комплексов цинка с цианом и, в некоторых случаях, цинкатов.

На практике предполагалось, что небольшое количество никеля в богатом растворе оказывает очень вредное влияние на осаждение золота, но, по-видимому, мало влияет на растворение золота. Причина этого точно не известна, равно как и лечение.

Однако вредное воздействие никеля на осаждение золота можно контролировать, поддерживая содержание никеля в насыщенном растворе ниже определенного опасного процента. Для этого через равные промежутки времени сливают бесплодный раствор. Хотя эта процедура и позволяет обойти проблему, при условии, что количество никеля, растворенного за один цикл цианирования, не превышает критического количества, она не решает проблему.

Мышьяк в форме реальгара и аурипигмента и сурьма в виде антимонита представляют серьезные проблемы при цианировании. Насколько известно, они не образуют комплексных цианидов, но растворяются в щелочных растворах той концентрации, которая используется при цианировании, с образованием таких соединений, как тиоарсениты и тиоантимониты. Эти соединения реагируют с кислородом в растворе цианида с образованием соответствующих арсенитов и антимонитов, в результате чего кислород практически не доступен для растворения золота, извлечение которого соответственно падает.

Многие руды содержат углеродистый материал, иногда в количестве от нескольких сотых долей процента до нескольких процентов. В некоторых формах этот углеродистый материал не влияет на цианирование; в других формах он является активным осадителем золота в растворах цианидов. На практике всегда трудно определить, можно ли отнести все золото в остатке цианирования к тугоплавкой форме золота в руде или часть его была сначала растворена раствором цианида, а затем осаждена присутствующим углеродистым материалом. Если бы имело место последнее, можно было бы предотвратить эту потерю золота, по крайней мере, до некоторой степени.

При разложении или растворении в растворах цианидов сульфидных минералов, таких как ковеллит, пирротин, сфалерит и др., некоторыми продуктами реакций, помимо цианидных комплексов, являются щелочные сульфиды, тиосульфаты, тиоцианаты. Некоторые из них отрицательно влияют на растворение и осаждение золота. Приходится использовать различные средства для ускорения их разложения на относительно безвредные соединения.

Продукты, полученные из золотых руд путем флотации, содержат помимо золота и сульфидных минералов большую долю реагентов, используемых для процесса флотации. Такими реагентами являются ксантогенаты, дитиофосфаты, вспенивающие масла, медный купорос и другие. Такие реагенты, как ксантан, которые делают золото плавучим, делая его водоотталкивающим, имеют аналогичный эффект при цианировании. То есть они в некоторой степени предотвращают контакт между частицами золота и раствором цианида, тем самым замедляя растворение золота. Медный купорос ведет себя иначе; в условиях флотации большая его часть находится во флотационном концентрате, возможно, в виде гидроксида. В этой форме он легко реагирует с цианидом, что увеличивает потребление цианида.

Золото встречается в рудах во многих различных формах, и схема обработки должна быть разработана соответствующим образом. Мелкое, свободное и чистое золото не представляет проблемы при условии, что раствор цианида не содержит вредных примесей. Крупное золото обычно удаляют перед цианированием с помощью золотых ловушек, бланкетов или других стандартных методов и обрабатывают отдельно. В противном случае процесс растворения будет неоправданно затягиваться из-за концентрации крупного золота в контуре измельчения, и всегда будет присутствовать опасность образования высоких остатков цианирования золота.

Довольно часто золото в руде тускнеет или, как его называют, «ржавое». Этот коричневатый налет или налет очень часто состоит из оксидов железа, но золото с черным покрытием не является чем-то необычным. Действие таких покрытий на частицы золота заключается в замедлении растворения и, как правило, в повышении содержания золота в остатке цианирования. Это золото не только устойчиво к цианированию, оно также трудно амальгамируется и трудно флотируется обычными реагентами, используемыми для флотации.

Иногда при сканировании остатка цианирования и исследовании под микроскопом обнаруживаются яркие металлические частицы, цвет которых несколько светлее чистого золота. Эти частицы обычно называют электрумом, представляющим собой сплав золота и серебра, содержащий от 15 до 35% серебра. Поскольку сплавы золота с серебром такого состава почти так же растворимы в цианиде, как и золото, вероятно, на растворимость частиц электрума повлиял какой-то другой фактор. Возможно, на их растворимость в цианиде повлиял какой-то другой легирующий элемент.

Единственными соединениями золота, встречающимися в природе, являются теллуриды золота и серебра. Их много, некоторые из них содержат небольшое количество других элементов, таких как сурьма, свинец и ртуть. Золото в форме теллурида обычно гораздо труднее растворить, чем металлическое золото. Для извлечения золота из руд, содержащих теллуриды, использовались специальные процедуры и процессы.

Металлическое золото часто тесно связано с такими минералами, как пирит и арсенопирит. Чтобы обеспечить контакт между золотом и раствором цианида, руда должна быть очень тонко измельчена. Может оказаться невозможным измельчить всю руду до необходимой степени крупности. В таких случаях руда может быть измельчена достаточно тонко, чтобы высвободить золотосодержащий минерал, который затем флотируют или концентрируют каким-либо другим способом. Затем этот продукт можно отдельно измельчить до желаемой тонкости и цианировать.

Иногда даже тонкое измельчение не дает желаемого выделения золота. Обычной альтернативой в этом случае является обжиг руды или золотосодержащего концентрата. Во время обжига форма минеральных компонентов полностью изменяется. Представлены новые проблемы цианирования. Например, минерал пирит, который относительно инертен при цианировании, может частично превращаться в сульфат железа или железа. В измененном виде гораздо вреднее при цианировании. Опять же, халькопирит, наименее нежелательный из медных минералов при цианировании, может превратиться при обжиге в оксид или сульфат меди. Если такая медь присутствует в заметном количестве, возможно, придется предпринять шаги для ее удаления перед цианированием.

Реакция растворения металлического серебра в растворах цианидов аналогична реакции растворения золота. Однако появление металлического серебра в рудах не является обычным явлением; серебро, скорее всего, встречается в форме сульфида либо в виде простого сульфида, либо в сочетании с сульфидами меди, мышьяка, сурьмы и свинца. Реакции растворения таких минералов несколько отличаются от реакции, происходящей при растворении металлического серебра в цианиде, и условия должны регулироваться соответствующим образом.

Одна из наиболее тугоплавких форм серебра встречается в виде оксида, тесно связанного с оксидами марганца. Растворы цианидов практически не оказывают растворяющего действия на серебро этого типа. Для высвобождения серебра до того, как оно растворится в растворах цианида, необходимо использовать специальные методы выщелачивания или обжига.

Вода, используемая при цианировании, играет важную роль в этом процессе. Он может содержать бикарбонаты, сульфат магния, органические вещества, соли тяжелых металлов, хлориды и другие соединения, любое из которых может в большей или меньшей степени повлиять на раствор цианида, если не будут предприняты необходимые корректирующие действия.

Анализ руды на наличие конкретных минералов часто бывает полезен операторам цианида с целью отслеживания изменений в работе мельницы. Например, руда может содержать как пирит, так и пирротин. Разница в общем количестве железа может не иметь никакого значения, тогда как разница в содержании пирротина в руде может серьезно повлиять на работу мельницы. Не менее важным может быть определение оксида меди в присутствии халькопирита, или оксида свинца в присутствии галенита, или оксида цинка в присутствии сфалерита.

Точный анализ мельничного раствора, содержащего комплексные цианиды, на наличие таких соединений, как растворимые сульфиды, тиосульфаты, ферроцианид, кислород, представляет собой одну из наиболее сложных задач при цианировании. Даже содержание свободного цианида в таких растворах трудно точно оценить. Знание различных факторов, влияющих на эти анализы, имеет первостепенное значение для оператора.

Различные проблемы, кратко затронутые в этом введении, будут подробно обсуждаться в последующих разделах.

https://www.academia.edu/292086/Kinetics_and_Mechanism_of_Gold_and_Silver_Dissolution_In_Cyanide_Solution

https://open.library.ubc.ca/cIRcle/collections/ubctheses/831/items/1.0106728 90 Mining 60 Cyan Use

Gold это цианид?

Цианид является быстродействующим потенциально смертельным химическим веществом.

«Цианид» может означать любое из различных соединений, содержащих химическую группу CN: один атом углерода (C) и один атом азота (N). Поскольку он органический, он легко реагирует с живыми организмами.

Цианид легко сочетается со многими металлами, что делает его полезным для выделения таких металлов, как золото, из руды.

Как цианид используется в горнодобывающей промышленности?

Раствор цианида натрия обычно используется для выщелачивания золота из руды. Существует два типа выщелачивания:

Кучное выщелачивание : На открытом воздухе раствор цианида распыляется на огромные кучи измельченной руды, разбросанные по гигантским площадкам для сбора. Цианид растворяет золото из руды в растворе, просачиваясь через кучу. Подушка собирает уже пропитанный металлом раствор, который очищается от золота и повторно распыляется на кучу до тех пор, пока руда не истощится.
Частное (или резервуарное) выщелачивание : Руда смешивается с раствором цианида в больших резервуарах. Хотя вероятность разливов ниже, поскольку процесс выщелачивания лучше контролируется, образующиеся в результате отходы, известные как хвосты, хранятся за большими дамбами (хвостохранилищами), которые могут и действительно разрушаются катастрофически.

На золотом руднике Беллависта компании Glencairn в Коста-Рике произошел структурный обвал на отвале цианидного кучного выщелачивания. Фото: CEUS de Golfo

Эффективность цианида делает добычу более расточительной

Поскольку выщелачивание цианидом очень эффективно, оно позволяет выгодно добывать руду гораздо более низкого качества.

Добыча руды более низкого качества требует извлечения и обработки гораздо большего количества руды, чтобы получить такое же количество золота. Частично из-за цианида современные шахты

намного больше, чем до использования цианида;
создавать обширные карьеры; и
производят огромное количество отходов.

Образуется более 20 тонн отходов шахты, чтобы произвести достаточное количество золота для обычного кольца.

Пруд для сбора цианида в шахте Беллависта в Коста-Рике. Брезент безуспешно использовался для предотвращения дальнейших движений земли. Фото: CEUS del Golfo

Чем опасно использование цианида?

Цианид является высокотоксичным и может привести к существенному воздействию на окружающую среду и риску для здоровья населения при попадании в окружающую среду . Разливы цианида привели к массовой гибели рыбы, загрязнению источников питьевой воды и нанесению ущерба сельскохозяйственным угодьям. Например:

Мексика, 2014 г.: 500 000 галлонов цианистого раствора вылилось из пруда на руднике Проекто Магистраль после проливных дождей.
Кыргызстан, Золотой рудник Кумтор , 1998 г.: Грузовик с 2 тоннами цианида натрия врезался в реку Барскоон, в результате чего более 2000 человек обратились за медицинской помощью.
Румыния, Aural Gold, 2000 : Прорыв дамбы хвостохранилища вылил 3,5 миллиона кубических футов загрязненных цианидом отходов в реки Тиса и Дунай, убив рыбу и отравив источники воды на 250 миль вниз по течению в Венгрии и Югославии.
Соединенные Штаты, шахта Зортман-Ландаски, Монтана, 1982 : 52 000 галлонов раствора цианида отравили водоносный горизонт, который снабжает пресной питьевой водой город Зортман. Авария была обнаружена, когда работник шахты заметил у себя дома запах цианида в водопроводной воде.

Разливы цианида могут сохраняться в окружающей среде

Промышленность утверждает, что цианид относительно безопасен, поскольку даже в случае разлива быстро разрушается в поверхностных водах.

Но соединения, на которые распадается цианид, могут быть вредными.

Разливы цианидов в грунтовые воды могут сохраняться в течение длительного периода времени и загрязнять водоносные горизонты питьевой воды. Подземные воды, загрязненные цианидом, также могут загрязнять гидрологически связанные соседние водотоки.

Например, на шахте Бил-Маунтин в Монтане, которая закрылась в 1998 году, цианид просачивался в грунтовые воды, которые питают соседние форелевые ручьи, что привело к нарушению содержания цианида в этих ручьях спустя долгое время после закрытия шахты.

Источник: Tetra Tech, Краткий обзор мониторинга качества поверхностных вод, 2006 г., шахта Beal Mountain.

Практический результат

Сегодняшняя горнодобывающая промышленность слишком часто выбрасывает цианид — миллиарды галлонов загрязняющих веществ, выброшенных в окружающую среду с 1970-х годов.