Войти
Цианирование золота (также известное как цианидный процесс или процесс Макартура-Форреста ) - это гидрометаллургический метод извлечения золото из низкосортной руды путем преобразования золота в водорастворимый координационный комплекс. Это наиболее часто используемый процесс выщелачивания для извлечения золота.
Производство реагентов для переработки полезных ископаемых с целью извлечения золота, меди, цинка и серебра составляет примерно 13% цианида. потребление во всем мире, а оставшиеся 87% цианида используются в других промышленных процессах, таких как пластмассы, клеи и пестициды. Из-за очень ядовитой природы цианида этот процесс может считаться спорным, и его использование запрещено в небольшом количестве стран и территорий.
В 1783 году Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что золото растворяется в водных растворах цианида. В работах Багратиона (1844), Эльснера (1846) и Фарадея (1847) было установлено, что для каждого атома золота требуется два иона цианида, т. Е. стехиометрия растворимого соединения.
Джон Стюарт Макартур разработал цианидный процесс для добычи золота в 1887 году. Расширение добычи золота в Рэнде в Южной Африке начало замедляться в 1880-х годах, поскольку новые обнаруживаемые месторождения имели тенденцию к пиритовой руде. Золото не могло быть извлечено из этого соединения ни одним из доступных тогда химических процессов или технологий. В 1887 году Джон Стюарт Макартур, работая в сотрудничестве с братьями Робертом и Уильямом Форрестом для Tennant Company в Глазго, Шотландия, разработал процесс Макартура-Форреста для добыча золота из золотых руд. В том же году было выдано несколько патентов. Путем суспендирования измельченной руды в растворе цианида было достигнуто разделение до 96% чистого золота. Впервые этот процесс был использован на Rand в 1890 году и, несмотря на эксплуатационные недостатки, привел к буму инвестиций, поскольку были открыты более крупные золотые прииски.
К 1891 году фармацевт из Небраски Гилберт С. Пейтон усовершенствовал процесс на своем Mercur Mine в Юте, «первом горнодобывающем предприятии в Соединенных Штатах, добившемся коммерческого успеха процесса цианидной обработки золотых руд». В 1896 году Бодлендер подтвердил, что кислород необходим для процесса, в чем сомневался МакАртур, и обнаружил, что в качестве промежуточного продукта образуется перекись водорода. Примерно в 1900 году американский металлург Чарльз Вашингтон Меррил (1869-1956) и его инженер Томас Беннетт Кроу улучшили очистку цианидного фильтрата, используя вакуум и цинковую пыль. Их процесс - это процесс Меррилла-Кроу.
Шаровидная модель комплексного аниона ауроцианида или дицианоаурата (I), [Au (CN) 2].
Цианидное выщелачивание » куча »при добыче золота около Элко, Невада Химическая реакция растворения золота,« Уравнение Эльснера », следующая:
4 Au (s) + 8 NaCN (водн.) + O 2 (г) + 2H 2 O (l) → 4 Na [Au (CN) 2 ] (водн.) + 4 NaOH (водн.)
В этом окислительно-восстановительном процессе кислород удаляет посредством двухступенчатой реакции по одному электрону от каждого атома золота с образованием комплексного иона Au (CN). 2.
руда измельчается с использованием измельчающего оборудования. В зависимости от руды ее иногда дополнительно концентрируют пенной флотацией или центробежным (гравитационным) концентрированием. Вода добавляется для получения суспензии или пульпы. Основная рудная суспензия может быть объединена с раствором цианида натрия или цианида калия ; во многих операциях используется цианид кальция, что более рентабельно.
Чтобы предотвратить образование токсичного цианистого водорода во время обработки, к нему добавляется гашеная известь (гидроксид кальция ) или сода (гидроксид натрия ). экстрагирующий раствор, обеспечивающий поддержание кислотности во время цианирования выше pH 10,5 - сильно щелочной. Нитрат свинца может улучшить скорость выщелачивания золота и его количество, особенно при переработке частично окисленных руд.
Кислород является одним из реагентов, потребляемых во время цианирования, и дефицит растворенного кислорода снижает скорость выщелачивания. Через пульпу можно продуть воздух или чистый газообразный кислород, чтобы максимально увеличить концентрацию растворенного кислорода. Внутренние контакторы кислород-пульпа используются для увеличения парциального давления кислорода, контактирующего с раствором, таким образом повышая концентрацию растворенного кислорода намного выше, чем уровень насыщения при атмосферном давлении. Кислород также можно добавить, дозируя пульпу раствором перекиси водорода.
В некоторых рудах, особенно частично сульфидированных, аэрация (перед введением цианида) руды в воду при высокий pH может сделать такие элементы, как железо и сера, менее химически активными по отношению к цианиду, что делает процесс цианирования золота более эффективным. В частности, окисление железа до оксида железа (III) и последующее осаждение в виде гидроксида железа сводит к минимуму потерю цианида из-за образования комплексов цианида двухвалентного железа. Окисление соединений серы до сульфат-ионов позволяет избежать превращения цианида в побочный продукт тиоцианат (SCN).
В целях снижения экономической эффективности распространенными способами извлечения солюбилизированного золота из раствора являются (некоторые процессы могут быть исключены из использования по техническим причинам):
Цианид, который остается в потоках хвостов золотоперерабатывающих заводов, потенциально опасен. Таким образом, некоторые предприятия обрабатывают потоки цианидсодержащих отходов на стадии детоксикации. Этот шаг снижает концентрацию этих цианидных соединений. Процесс, лицензированный INCO, и процесс кислота Каро окисляют цианид до цианата, который не так токсичен, как ион цианида, и который затем может реагировать с образованием карбонатов и аммиака:
Процесс Inco обычно может снизить концентрацию цианида до уровня ниже 50 мг / л, в то время как Caro's кислотный процесс может снизить уровни цианида до 10-50 мг / л, причем более низкие концентрации достигаются в потоках растворов, а не в суспензиях. Кароновая кислота - пероксомоносерная кислота (H 2SO5) - превращает цианид в цианат. Затем цианат гидролизуется до ионов аммония и карбоната. Кислотный процесс Caro позволяет достичь уровней сброса WAD ниже 50 мг / л, что обычно подходит для сброса в хвосты. Перекись водорода и щелочное хлорирование также могут использоваться для окисления цианида, хотя эти подходы менее распространены.
В настоящее время более 90 шахт по всему миру используют схему детоксикации Inco SO 2 / воздух для преобразования цианида в гораздо менее токсичный цианат перед сбросом отходов в хвостохранилище. Обычно этот процесс продувает сжатый воздух через хвосты с добавлением метабисульфита натрия, который выделяет SO 2. Известь используется для поддержания pH на уровне около 8,5, и сульфат меди добавляется в качестве катализатора, если в рудном экстракте недостаточно меди. Эта процедура может снизить концентрацию цианида, разлагающегося на слабую кислоту (WAD), до уровня ниже 10 ppm, установленного Директивой ЕС по отходам горнодобывающей промышленности. Этот уровень сравнивается с 66-81 миллионной долей свободного цианида и 500-1000 миллионной долей общего цианида в пруду на Бая-Маре. Оставшийся свободный цианид разлагается в пруду, а цианат-ионы гидролизуются до аммония. Исследования показывают, что остаточный цианид, оставшийся в хвостах золотых рудников, вызывает постоянное выделение токсичных металлов (например, ртути) в грунтовые и поверхностные водные системы.
Бочка с цианидом натрия на заброшенном Chemung шахта в масонская, Калифорния Несмотря на то, используется в 90% производства золота: золото цианирование является противоречивым из-за токсичной природы цианида. Хотя водные растворы цианида быстро разлагаются на солнечном свете, менее токсичные продукты, такие как цианаты и тиоцианаты, могут сохраняться в течение нескольких лет. Знаменитые катастрофы убили несколько человек - людей можно предупредить, чтобы они не пили и не приближались к загрязненной воде, но разливы цианида могут иметь разрушительное воздействие на реки, иногда убивая все на несколько миль ниже по течению. Цианид вскоре вымывается из речных систем, и, пока организмы могут мигрировать из незагрязненных районов вверх по течению, пострадавшие районы могут вскоре быть вновь заселены. По данным румынских властей, в реке Соме ниже Бая-Маре планктон вернулся к 60% нормы в течение 16 дней после разлива; цифры не были подтверждены Венгрией или Югославией. Известные разливы цианида включают:
| Год | Шахта | Страна | Инцидент |
|---|---|---|---|
| 1985-91 | Саммитвилл | США | Утечка с площадки для выщелачивания |
| 1980-е годы по настоящее время | Ок Теди | Папуа-Новая Гвинея | Беспрепятственный сброс отходов |
| 1995 | Омай | Гайана | Обрушение дамбы хвостохранилища |
| 1998 | Кумтор | Кыргызстан | Грузовик проехал через мост |
| 2000 | Бая-Маре | Румыния | Обрушение защитной дамбы (см. утечка цианида в Бая-Маре в 2000 году ) |
| 2000 | Толукума | Папуа-Новая Гвинея | Вертолет сбросил ящик в тропический лес |
| 2018 | Сан-Димас | Мексика | Грузовик слил 200 литров раствора цианида в реку Пиакстла в Дуранго |
Такие разливы вызвали ожесточенные протесты на новых шахтах, связанных с использованием цианида, таких как Рошиа Монтанэ в Румынии, Лейк-Коуэл в Австралии, Паскуа Лама в Чили и Букит Коман в Малайзии.
Хотя цианид дешев, эффективен и поддается биологическому разложению, его высокая токсичность привела к появлению новых методов извлечения золота с использованием менее токсичных реагентов. Были исследованы другие экстрагенты, включая тиосульфат (S2O3), тиомочевину (SC (NH 2)2), йод / йодид, аммиак, жидкую ртуть и альфа- циклодекстрин. Проблемы включают стоимость реагента и эффективность извлечения золота. Тиомочевина применяется в промышленных масштабах для руд, содержащих антимонит.
Штаты США Монтана и Висконсин, Чешская Республика, Венгрия запретили добычу цианида. Европейская комиссия отклонила предложение о таком запрете, отметив, что существующие правила (см. Ниже) обеспечивают адекватные экологические и охрана здоровья. Несколько попыток запретить цианирование золота в Румынии были отклонены румынским парламентом. В настоящее время в Румынии проходят протесты с призывом запретить использование цианида в горнодобывающей промышленности (см. 2013 Румынские протесты против проект Roșia Montană ).
В ЕС промышленное использование опасных химикатов контролируется так называемым S Директива eveso II (Директива 96/82 / EC, которая заменила исходную Директиву Seveso (82/501 / EEC, введенную после диоксиновой катастрофы 1976 г. «Свободный цианид и любое соединение, способное выделять свободный цианид в растворе» дополнительно контролируются включением в Список I (Директива 80/68 / EEC), который запрещает любой сброс такого размера, который может вызвать ухудшение качества грунтовых вод на время или в будущем. Директива о подземных водах была в значительной степени заменена в 2000 году Рамочной директивой по водным ресурсам (2000/60 / EC).
В ответ на разлив цианида в Байя-Маре в 2000 г. Европейский парламент и Совет приняли решение об управлении отходами добывающей промышленности. Статья 13 (6) требует, чтобы «концентрация слабокислотного диссоциируемого цианида в пруду была снижена до минимально возможного уровня с использованием наилучших доступных методов », и в большинстве случаев все шахты, начатые после 1 мая 2008 года, не могут сбрасывать отходы с содержанием цианида WAD более 10 частей на миллион, шахты, построенные или разрешенные до этой даты, изначально допускают не более 50 частей на миллион с понижением до 25 частей на миллион в 2013 году и до 10 частей на миллион к 2018 году.
В соответствии со статьей 14 компании также должны предоставить финансовые гарантии для обеспечить очистку после завершения шахты. Это, в частности, может повлиять на более мелкие компании, желающие строить золотые прииски в ЕС, поскольку они с меньшей вероятностью будут иметь финансовые возможности для предоставления таких гарантий.
Промышленность разработала добровольный «Цианидный кодекс», который направлен на снижение воздействия на окружающую среду с помощью сторонних аудиторских проверок управления цианидами компании.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с добычей золота. |
