Aktivētās ogles izmantošana zelta atgūšanā

Zelta ieguves nozarē aktīvā ogle ir galvenais materiāls, ko izmanto, lai adsorbētu un bagātinātu zemas{0}koncentrācijas zeltu no cianīda šķīdumiem. Tās galvenā funkcija ir selektīvi bagātināt zelta cianīda kompleksus tā lielo poru struktūrā, izmantojot fizisku adsorbciju, panākot tūkstoš -kārtīgu masas koncentrācijas pieaugumu un liekot pamatu turpmākai efektīvai reģenerācijai.

 

I. Aktivētās ogles loma zelta atgūšanā

 

Pēc zelta rūdas izskalošanās ar cianīdu zelts šķīdumā eksistē kā zelta cianīda anjoni (Au(CN)₂⁻) parasti ļoti zemās koncentrācijās. Ir ekonomiski sarežģīti tieši atgūt zeltu no šādiem atšķaidītiem šķīdumiem. Aktivētā ogle ar ārkārtīgi lielu īpatnējo virsmu (apmēram 1000 m²/g) un specifisko poru struktūru kļūst par ideālu līdzekli zelta bagātināšanai no šķīduma.

Rūpnieciskajā ražošanā galvenokārt izmanto kokosriekstu čaumalas aktivēto ogli. To ražo, aktivizējot tvaiku, un tam ir pietiekama cietība un nodilumizturība, lai izturētu noberšanos celulozes procesā.

 

II. Zelta adsorbcijas mehānisms: Ion Pair Gold cianīda anjoni ir negatīvi lādēti, savukārt aktīvās ogles virsma ir elektriski neitrāla, tāpēc tieša adsorbcija nav iespējama. Zelta adsorbcija balstās uz "jonu pāru" veidošanos. Kalcija joni (Ca²⁺, parasti no pievienotā kaļķa) šķīdumā apvienojas ar diviem zelta cianīda anjoniem, veidojot elektriski neitrālus kalcija -zelta cianīda jonu pārus: Ca[Au(CN)₂]₂. Šie neitrālie jonu pāri tiek fiziski adsorbēti uz aktīvās ogles poru virsmām, izmantojot van der Vālsa spēkus.

Tas ir atgriezenisks dinamiska līdzsvara process. Pastāv atbilstoša saistība starp zelta koncentrāciju šķīdumā un zelta slodzi uz aktivēto ogli. Lai nepārtraukti samazinātu zelta koncentrāciju šķīdumā un palielinātu zelta slodzi uz oglekli, tiek izmantota pretstrāvas kontakta metode: zeltu saturošā masa secīgi plūst caur virkni adsorbcijas tvertņu, bet aktīvā ogle kustas pretējā virzienā. Svaigs ogleklis tiek pievienots no pēdējās tvertnes un plūst uz pirmo tvertni ar augstāko zelta koncentrāciju; celuloze plūst no pirmās tvertnes uz pēdējo tvertni. Tādā veidā zelta koncentrāciju no pēdējās tvertnes izvadītās atsārņošanas var samazināt līdz ārkārtīgi zemam līmenim, savukārt no pirmās tvertnes izņemtais zelts{5}}ogleklis sasniedz augstu kravnesību.

III. Galvenie faktori, kas ietekmē zelta adsorbcijas efektivitāti Zelta adsorbcijas efektivitāti ietekmē dažādi ekspluatācijas un ķīmiskie apstākļi.

 

1. Fizikālie apstākļi: Celulozes blīvumam jābūt tuvu aktīvās ogles blīvumam mitrā veidā (apmēram 1,3-1,5 t/m³), lai nodrošinātu vienmērīgu oglekļa daļiņu suspensiju un izvairītos no nogulsnēšanās vai peldēšanas. Pienācīga maisīšana var samazināt šķidruma robežslāņa biezumu uz oglekļa daļiņu virsmas un paātrināt zelta masas pārnesi un difūziju oglekļa daļiņās.

 

2. Aktivētās ogles īpašības: mazāks oglekļa daļiņu izmērs ir labvēlīgs adsorbcijas kinētikas paātrināšanai, bet palielina skrīninga un reģenerācijas grūtības. Rūpnieciski parasti izmantotais daļiņu izmēru diapazons ir 1-3 milimetri (piemēram, 6 × 12 acs vai 8 × 16 acs). Oglekļa cietībai ir izšķiroša nozīme, jo tai ir jāiztur noberšanās maisīšanas, sūknēšanas un reģenerācijas procesos. Kokosriekstu čaumalas ogleklis šajā ziņā darbojas lieliski.

 

3. Konkurētspējīga adsorbcija un indes: šī ir galvenā problēma, kas ietekmē atveseļošanās ātrumu.

- Organiskās indes: organiskās vielas, piemēram, flotācijas reaģenti (piemēram, ksantāti), smēreļļas un humīnskābes, sacenšas ar zeltu par adsorbcijas vietām un var pat bloķēt poras. Daži flotācijas reaģenti var samazināt aktīvās ogles adsorbcijas aktivitāti par vairāk nekā 60%. Šīs organiskās indes galvenokārt tiek izvadītas, izmantojot turpmākās termiskās reģenerācijas darbības.

- Neorganiskās indes: galvenokārt citu metālu (piemēram, vara, niķeļa, sudraba) cianīda kompleksi. Tie var arī veidot jonu pārus, lai tie tiktu adsorbēti, aizņemot aktīvās vietas. Īpaša uzmanība jāpievērš vara ietekmei. Tā cianīda forma šķīdumā mainās līdz ar pH līmeni, un tā ir vieglāk adsorbējama, ja pH ir zem 10,5. Lielāko daļu neorganisko indes var noņemt, mazgājot ar skābi.

- Mērogošana: CIP procesa laikā kalcija joni un karbonāts var veidot nogulsnes, piemēram, kalcija karbonātu (CaCO₃) uz aktīvās ogles virsmas. Šie katlakmens slāņi galvenokārt tiek nogulsnēti un bloķē oglekļa daļiņu mezoporu un makroporu ieejas, kavējot zelta difūziju mikroporās. Regulāra mazgāšana ar skābi var efektīvi noņemt šos katlakmens slāņus.

 

4. Šķīduma ķīmiskā vide:

- pH un cianīda koncentrācija: rūpnieciski pH parasti tiek uzturēts starp 10–11, lai kontrolētu toksiskas HCN gāzes veidošanos. Pietiekama brīvā cianīda koncentrācija ir nepieciešams nosacījums, lai nodrošinātu zelta efektīvu šķīšanu un stabilitāti.

- Temperatūra: zelta adsorbcija ir eksotermisks process, tāpēc zemāka temperatūra ir labvēlīga adsorbcijai. Daudzas rūpnīcas aukstajos gadalaikos bieži sasniedz augstākus atgūšanas rādītājus. Turpretim turpmākajam desorbcijas procesam nepieciešama augsta temperatūra.

- Jonu stiprums: sārmzemju metālu jonu, piemēram, kalcija un magnija, klātbūtne ir nepieciešama zelta cianīda jonu pāru veidošanai.

 

IV. Desorbcija: Zelta desorbēšana no aktīvās ogles Ar zeltu-uzpildītajam oglei, kas adsorbēts ar augstas-koncentrācijas zeltu, ir jāveic desorbcijas (eluēšanas) apstrāde, lai zeltu pārnestu atpakaļ uz šķīdumu elektrolītiskajai attīrīšanai.

 

Desorbcijas pamatprincips ir radīt adsorbcijai nelabvēlīgus apstākļus un apgriezt adsorbcijas procesu. Rūpnieciski galvenokārt tiek pieņemti divi nobrieduši procesi: AARL metode un Zadra metode. Abi ir balstīti uz šādām darbībām:

1. Augstā temperatūrā augstas -koncentrācijas nātrija jonu (no nātrija hidroksīda) šķīdumu izmanto, lai ar jonu apmaiņu aizstātu kalcija jonus zelta cianīda jonu pāros ar nātrija joniem, veidojot mazāk stabilus nātrija -zelta cianīda jonu pārus.

2. Augsta temperatūra veicina nestabilu nātrija-zelta cianīda jonu pāru sadalīšanos, un zelta cianīda anjoni tiek izdalīti atpakaļ šķīdumā no aktīvās ogles virsmas.

Galvenā atšķirība starp abiem ir procesa kombinācijā: AARL metode ir pakešoperācija, un desorbētais zelts{0}}bagātais šķīdums (šķīdums grūtniecēm) tiek nosūtīts uz neatkarīgu elektrolīzes darbnīcu; Zadra metode savieno desorbcijas kolonnu un elektrolītisko elementu virknē, veidojot slēgta cilpas ciklu, vienlaikus realizējot desorbciju un elektrolīzi. Neatkarīgi no izmantotās metodes mērķis ir samazināt adsorbcijas ķēdē atgrieztā liesā oglekļa zelta saturu līdz aptuveni 50 gramiem uz tonnu, lai atjaunotu tā adsorbcijas spēju.

 

V. Galvenās procesa plūsmas: CIP, CIL un Pumpcell

 

Ir trīs galvenie aktīvās ogles zelta ekstrakcijas veidi:

Ogleklis celulā (CIP): rūda vispirms pabeidz lielāko daļu zelta izšķīdināšanas caur neatkarīgām cianīda izskalošanās tvertnēm, un pēc tam celuloze nonāk vairākās adsorbcijas tvertnēs zelta adsorbcijai. Celuloze plūst uz priekšu, un aktīvā ogle tiek transportēta pretplūsmā. Tās "bagātināšanas koeficients" (zelta -ielādētā oglekļa pakāpes attiecība pret padeves šķīduma zelta pakāpi) parasti ir 1000–1200.

Oglekļa izskalošanās (CIL): izskalošana un adsorbcija tiek apvienota un veikta vienlaicīgi tajā pašā tvertņu sērijā. Šis process ir īpaši piemērots rūdām, kas satur "zeltu -laupošās" vielas (citas vielas, kas var adsorbēt zeltu), jo aktīvā ogle var konkurēt ar tām, lai aizsargātu izšķīdušo zeltu. Tomēr, ņemot vērā zemo zelta koncentrāciju šķīdumā, kad izskalošanās ir nepilnīga, parasti ir nepieciešams lielāks aktīvās ogles krājums, un bagātināšanas koeficients parasti ir 800–1000.

 

Pumpcell process: pieņem darbības režīmu, kas ir līdzīgs "priecīgai-gaitai-". Pretstrāvas plūsma tiek panākta, regulāri rotējot celulozes padeves punktu un sārņu izvadīšanas punktu bez nepieciešamības fiziski pārvietot oglekļa masu. Šī metode samazina pretjaukšanu, pārvalda oglekli pa partijām, var sasniegt augstāku bagātināšanas pakāpi (1500–2500 vai vairāk), un tai ir kompaktāks aprīkojuma apjoms.

Procesa izvēle ir atkarīga no dažādiem faktoriem, piemēram, rūdas īpašībām, projektēšanas mēroga, ieguldījumiem un ekspluatācijas izmaksām.

 

VI. Procesa uzraudzība un līdzsvars CIP/CIL iekārtas stabila darbība ir atkarīga no galveno parametru uzraudzības, ko galvenokārt novērtē, izmantojot divus "aspektus":

 

- Zelta koncentrācija risinājumā: pārraugiet zelta saturu šķīdumā katras adsorbcijas tvertnes izejā, kam vajadzētu uzrādīt ievērojamu-pa-soli lejupejošu tendenci.

- Zelta koncentrācija zeltā-ielādētā ogle: pārraugiet aktīvās ogles zelta daudzumu katrā adsorbcijas tvertnē, kam vajadzētu parādīt soli-pa-samazinājuma tendenci no priekšpuses uz aizmuguri.

Regulāra šo aspektu analīze kopā ar aktīvās ogles adsorbcijas kinētiskā ātruma (aktivitātes) testiem var palīdzēt rūpnīcai laikus noteikt tādas problēmas kā indes uzkrāšanās, samazināta aprīkojuma efektivitāte vai darbības nelīdzsvarotība, tādējādi saglabājot optimālo zelta atgūšanas ātrumu.

Aktīvā ogle spēlē neaizvietojamu lomu zelta atgūšanā. No zelta cianīda jonu pāru adsorbēšanas pamatprincipa, organisko un neorganisko indes un mērogošanas praktisko problēmu risināšanai, desorbcijas reģenerācijai un procesa izvēlei, viss process veido sarežģītu un efektīvu tehnisko sistēmu. Aktīvās ogles īpašību, procesa apstākļu un sistēmas līdzsvara padziļināta izpratne un precīza kontrole ir efektīvas un ekonomiskas zelta atgūšanas pamatā.