Научно-исследовательская работа по химии на тему Безвозвратные потери цианида и способы их снижения. Механическая активация

Общеизвестно, какую роль кислород играет в реакции растворения золота с цианидом: он устраняет деполяризацию атомов золота и гарантирует перенос золота в цианид-анионный комплекс Au (CN) 2; поэтому конкуренты, присутствующие в поглощении минералов и кислорода, резко снижают скорость цианирования и, окисляясь, взаимодействуют с цианидом натрия, увеличивая его потребление.
В этой связи следует отметить влияние кислорода и углекислого газа, вдуваемых в пульпу при аэрации, и железа от износа дробильно-измельчительного оборудования.
Избыток кислорода, попадающий в пульпу во время аэрации, опасен, потому что он разлагает цианид натрия в результате реакции.
2NaCN +O + 2H2O = HCN + HCNO + 2NaOH
с образованием синильной кислоты HCN и циановой кислоты HCNO, которые бесполезны для растворения золота.
Углекислый газ, поступающий с воздухом, очень негативно влияет на потребление цианида. В соответствии с законами о газах углекислый газ поглощается растворами и расщепляет щелочной цианид в соответствии с уравнением:
NaCN + CO2 + H2O = HCN + NaHCO3
Воздух, подаваемый на аэрацию, содержит около 0,03% углекислого газа, и в результате его взаимодействия с цианидом всегда образуется летучий цианистый водород, который выделяется из пульпы и удаляется из устройств вытяжной вентиляцией. Потери цианида при разложении диоксидом углерода могут составлять 10–15% от общего потребления, даже при отсутствии других поглотителей цианида в руде.
Обычным поглотителем цианида натрия при переработке золотосодержащих руд является «натертое» железо из дробилок, мельниц и мелющих шаров. Расход железа довольно высок и в большинстве случаев составляет более 1 кг / т руды. И хотя большая часть изношенного железа не переходит в раствор, а осаждается в ловушках и отделяется под действием силы тяжести, оно частично соединяется в щелочной среде с пиритом с образованием сульфида железа по реакции:
Fe + FeS2 = 2FeS
Сначала он окисляется кислородом, и его становится недостаточно для растворения золота. Часть более тонкого железа вступает в непосредственную реакцию с цианидом по реакции:
Fe + 6NaCN + 2H2O = Na4Fe(CN)6 + 2NaOH + H2
Мелкодисперсное железо также может быть окислено кислородом в виде железа Fe (OH) 2, которое, в свою очередь, реагирует с цианидом с образованием Na4Fe (CN) 6.
При дальнейшем окислении гидроксид железа (II) превращается в гидроксид железа Fe (OH) 3, который не растворяется с цианидом.
Чтобы избежать значительного образования гидроксида железа, рекомендуется аэрировать суспензию перед цианированием, чтобы преобразовать ее в Fe (OH) 3 и избежать разложения цианида натрия.
Второй мерой по снижению воздействия отработанного железа на потребление цианида является использование высоколегированных сталей для футеровок дробилок и резиновых футеровок для измельчающих устройств.
Потери цианида включают разложение цианидных растворов в аппарате путем гидролиза с образованием летучей синильной кислоты HCN. Известно, что гидролиз цианида предотвращается введением в пасту защитной щелочи. Но в присутствии кислот, образующихся при окислении руд, защитная щелочь расходуется на их нейтрализацию, и в этом случае при недостатке щелочи усиливается гидролиз цианида, что приводит к увеличению его расхода.
Наиболее частым случаем высокого потребления цианида натрия является присутствие пирита, марказита и пирротина в рудах или концентратах минералов сульфида железа (также называемых пиритами). Большинство свежих минералов сульфида железа очень медленно и слабо реагируют с цианидом натрия. Но достаточно того, что эти сульфиды находятся в воздухе во влажном состоянии, потому что процесс их разложения уже начался. Окисление измельченного пирита происходит особенно легко из-за огромного увеличения их площади поверхности. В этом случае наиболее быстро окисляются пирротины. Последние начинают разлагаться снизу и особенно сильно окисляются во время измельчения с удалением элементарной серы, которая реагирует с цианидом по реакции:
NaCN + S = NaCNS
с образованием тиоцианата натрия, не растворяющего золото. Сера препятствует растворению золота, поглощая кислород. Даже небольшое количество пиротита в руде может привести к низкому извлечению золота и такому высокому потреблению цианида, что цианирование руд становится экономически невыгодным.
Разложившийся пирит и марказит окисляются с образованием серной кислоты и сульфата оксида железа:
2 FeS2 + 7O2 + 2H2O =2FeSO4 + 2H2SO4
В щелочной среде повреждающее действие серной кислоты устраняется нейтрализацией, а закись железа превращается в гидрат Fe (OH) 2, который легко связывает цианид натрия с комплексным соединением Na4Fe (CN) 6.
Для устранения вредного влияния продуктов разложения пирита железа на расход NaCN и растворение золота используются следующие меры:
- поддержание достаточного количества щелочи в рабочих растворах - pH = 10,5-11;
- использование, в случае сильного окисления пиритов, предварительная промывка двойным или тройным количеством воды и в присутствии основных солей двухвалентного железа, перед цианированием воду необходимо подкисить серной кислотой с последующей промывкой кислотой ;
- использование предварительной аэрации для окисления соединений железа, как указано выше.
Эти действия известны как кондиционирование пульпы перед цианированием. Необходимость кондиционирования пульпы определяется детальным изучением свойств и типа руды, а также проведением промышленных опытно-промышленных испытаний технологической пробы руды месторождения.
Однако во время разработки месторождения и эксплуатации золотоизвлекательной установки в рабочем режиме может быть обнаружено, что руда с быстро разлагающимся пиритом встречается на вновь разрабатываемых участках месторождения. В этом случае вам потребуется использовать имеющиеся резервы оборудования для выполнения вышеуказанных действий.
Если в руде нет пирротина, а есть только пирит и марказит, то в этом случае необходимо извлечение свежедобытой руды, чтобы исключить процессы разложения упомянутых пиритов и предотвратить высокий расход цианида.
На потребление цианида натрия сильно влияют соединения меди и меди. Медь содержится в рудах в различных соединениях - в виде сульфидов, солей карбонатной и серной кислоты, оксидных соединений. Кроме того, в руде повсеместно присутствует медная проволока, которая остается в горном массиве после взрывных работ.
Чистая медь хорошо растворяется с цианидом, как золото, в зависимости от реакции:
4Сu + 12NaCN +2H2O + O2 = 4Na2Cu (CN)3 +4NaOH
Однако, в отличие от золота, медь может окисляться в воде и переходить в раствор в отсутствие кислорода.
Медный пирит CuFS2, присутствующий в руде, при окислении дает сульфатированные соединения железа и меди, которые также вредны для цианирования и обеспечивают высокий расход цианида. Даже при содержании медной руды 0,5% по весу основные препятствия возникают не только из-за высокого потребления цианида, но и из-за низкого извлечения золота.
Объясняется это тем, что цианид нормальной концентрации быстро растворяет соединения меди и образование комплексных солей цианида меди и щелочных металлов происходит намного легче и быстрее, чем растворение золота. Следовательно, цианида недостаточно для растворения золота, что приводит к низкому извлечению золота.
Один из способов уменьшить влияние меди на высокий расход цианида - это провести процесс растворения золота слабыми растворами цианида (0,002–0,005%). Еще один способ устранить вредное действие соединений меди - предварительное выщелачивание меди растворами серной кислоты. Минеральный медный блеск Cu2S, взаимодействуя с цианидом натрия, дает сульфид натрия, который очень вреден для растворения золота и поглощает кислород. В этом случае рекомендуется использовать свинец-уксусную кислоту и соли азотной кислоты, которые связывают сульфид натрия с нерастворимым сульфидом.
Вреден для цианидного процесса и вызывает высокое потребление цианида и других минералов в руде - галенит PbS, цинковая смесь ZnS, мышьяк (арсенопирит FeAsS и др.), Сурьма (антимонит Sb2S3). Однако сами эти минералы не взаимодействуют с цианидом, продукты их окисления опасны и вызывают высокое потребление цианида.
Из анализа потерь цианида натрия при выщелачивании золота следует, что потери цианида происходят по трем типам причин: механическим, технологическим и в результате взаимодействия с минералами и горными породами, которые сопровождают золото в рудах или концентратах.
Механические потери цианида связаны с утечкой цианидных растворов и пульпы из оборудования, трубопроводов и других устройств, через которые цианидные растворы поступают в технологический процесс. В разлитых растворах и пульпе цианистый натрий интенсивно гидролизуется с выделением цианистого водорода, который улетучивается в атмосферу цеха. Кроме того, дренажные стоки и переливы при гидроуборке разбавляются водой, что также способствует ее химическому разложению (гидролизу).
Механические потери цианида также могут включать случаи передозировки из-за недосмотра, халатности обслуживающего персонала или неисправности запорных клапанов. Особенно часто раствор сильного цианида расходуется нерационально при ручном дозировании в технологический процесс.
Некоторые авторы также называют механические потери цианидом, содержащимся в жидкой фазе и адсорбированным на минеральных частицах хвостовой пульпы, который сбрасывается в хранилище. Мы считаем, что эта причина существует, но вряд ли целесообразно связывать адсорбцию с механическими потерями цианида. Скорее всего, это технологические потери цианида, возникающие при цианировании любого золотосодержащего сырья. Среди веществ с высокой степенью адсорбции есть первичные и вторичные шламы, гидраты оксидов железа и различные коллоидные вещества. В этом случае поверхность адсорбента покрывается слоем цианида натрия не более одной молекулы, т.е. на поверхности твердого тела получается мономолекулярный слой. Адсорбция уменьшается с уменьшением концентрации цианида натрия в растворе. Это обстоятельство вынуждает проводить процесс цианирования в максимально разбавленных цианидных растворах.
Для регенерации цианидов из жидких отходов золотодобывающего производства предлагается обрабатывать их раствором серной кислоты в емкостях с последующим загустеванием суспензии с добавлением флокулянтов, при этом загустевший продукт направляется на фильтрацию и полученный продукт фильтрат вместе со стоком сгустителя подвергается многоступенчатой аэрации для продувки цианистого водорода и его окончательной адсорбции в щелочном растворе [5]. Согласно технологии AVR в соответствии с патентом Скотта [6], хвостовая суспензия сначала нагревается, а затем обрабатывается для поддержания значения pH в диапазоне от 2 до 4, в результате чего образуется синильная кислота HCN, которая на завершающей технологической стадии вступает в реакцию с натрием гидроксид и на выходе получают восстановленный цианистый натрий.