Приложение на активен въглен при възстановяване на злато

В индустрията за извличане на злато активният въглен е ключов материал, използван за адсорбиране и обогатяване на злато с ниска-концентрация от цианидни разтвори. Неговата основна функция е селективно да обогатява златните цианидни комплекси в неговата структура с големи пори чрез физическа адсорбция, постигайки хилядо-кратно увеличение на масовата концентрация и полагайки основата за последващо ефективно възстановяване.

 

I. Роля на активния въглен при възстановяването на златото

 

След цианидно излугване на златна руда, златото съществува в разтвора като златни цианидни аниони (Au(CN)₂⁻) при обикновено изключително ниски концентрации. Икономическо предизвикателство е директното извличане на злато от такива разредени разтвори. Активният въглен, със своята изключително висока специфична повърхност (приблизително 1000 m²/g) и специфична структура на порите, се превръща в идеална среда за обогатяване на златото от разтвора.

В промишленото производство се използва предимно активен въглен от кокосови черупки. Произвежда се чрез активиране с пара и има достатъчна твърдост и устойчивост на износване, за да издържи на абразия в процеса на въглерод-в-целулоза.

 

II. Механизъм за адсорбция на злато: Йонна двойка Златните цианидни аниони са отрицателно заредени, докато повърхността на активния въглен е електрически неутрална, така че директната адсорбция не е възможна. Адсорбцията на златото разчита на образуването на "йонни двойки". Калциевите йони (Ca²⁺, обикновено от добавена вар) в разтвора се комбинират с два златни цианидни аниона, за да образуват електрически неутрални двойки калциеви-златни цианидни йони: Ca[Au(CN)₂]₂. Тези двойки неутрални йони са физически адсорбирани върху повърхностите на порите на активния въглен чрез силите на Ван дер Ваалс.

Това е обратим процес на динамично равновесие. Съществува съответна връзка между концентрацията на злато в разтвора и съдържанието на злато в активния въглен. За непрекъснато намаляване на концентрацията на злато в разтвора и увеличаване на натоварването от злато върху въглерода е възприет противоточен контактен метод: злато-съдържащата пулпа тече последователно през серия адсорбционни резервоари, докато активният въглен се движи в обратната посока. Пресен въглерод се добавя от последния резервоар и тече към първия резервоар с най-висока концентрация на злато; целулозата тече от първия резервоар към последния резервоар. По този начин концентрацията на злато в остатъците, изхвърлени от последния резервоар, може да бъде намалена до изключително ниско ниво, докато зареденият със злато-въглерод, изваден от първия резервоар, постига висок капацитет на натоварване.

III. Основни фактори, влияещи върху ефективността на адсорбция на злато Ефективността на адсорбция на злато се влияе от различни работни и химически условия.

 

1. Физически условия: Плътността на пулпата трябва да бъде близка до мократа плътност на активния въглен (приблизително 1,3-1,5 t/m³), за да се осигури равномерно суспендиране на въглеродните частици и да се избегне утаяване или изплуване. Адекватното разбъркване може да намали дебелината на течния граничен слой на повърхността на въглеродните частици и да ускори преноса на маса и дифузията на златото във въглеродните частици.

 

2. Свойства на активен въглен: По-малкият размер на въглеродните частици е от полза за ускоряване на кинетиката на адсорбция, но увеличава трудността на скрининга и възстановяването. В промишлеността често използваният диапазон на размера на частиците е 1-3 милиметра (напр. 6×12 меша или 8×16 меша). Твърдостта на въглерода е от решаващо значение, тъй като той трябва да издържи на абразия по време на процеси на разбъркване, изпомпване и регенерация. Карбонът от кокосови черупки се представя отлично в това отношение.

 

3. Конкурентна адсорбция и отрови: Това е ключов проблем, който влияе върху степента на възстановяване.

- Органични отрови: Органични вещества като флотационни реагенти (напр. ксантати), смазочни масла и хуминови киселини се конкурират със златото за местата на адсорбция и дори могат да блокират порите. Някои флотационни реагенти могат да намалят адсорбционната активност на активния въглен с повече от 60%. Тези органични отрови се отстраняват главно чрез последващи стъпки на термична регенерация.

- Неорганични отрови: Основно цианидни комплекси на други метали (напр. мед, никел, сребро). Те могат също да образуват йонни двойки, които да бъдат адсорбирани, заемайки активни места. Специално внимание трябва да се обърне на въздействието на медта. Неговата цианидна форма в разтвора се променя с pH и се адсорбира по-лесно, когато pH е под 10,5. Повечето неорганични отрови могат да бъдат отстранени чрез промиване с киселина.

- Нагар: По време на CIP процеса калциевите йони и карбонатът могат да образуват утайки като калциев карбонат (CaCO₃) на повърхността на активния въглен. Тези слоеве от котлен камък се отлагат главно и блокират входовете на мезопорите и макропорите на въглеродните частици, възпрепятствайки дифузията на златото в микропорите. Редовното измиване с киселина може ефективно да премахне тези слоеве от котлен камък.

 

4. Химическа среда на разтвора:

- pH и концентрация на цианид: В промишлеността pH обикновено се поддържа между 10-11, за да се контролира генерирането на токсичен HCN газ. Достатъчната концентрация на свободен цианид е необходимо условие за осигуряване на ефективно разтваряне и стабилност на златото.

- Температура: Адсорбцията на злато е екзотермичен процес, така че по-ниските температури благоприятстват адсорбцията. Много фабрики често постигат по-високи нива на възстановяване през студените сезони. Обратно, последващият процес на десорбция изисква високи температури.

- Йонна сила: Наличието на йони на алкалоземни метали като калций и магнезий е необходимо за образуването на йонни двойки златен цианид.

 

IV. Десорбция: Десорбиране на злато от активен въглен Зареденият със злато-въглен, адсорбиран със злато с висока-концентрация, трябва да премине десорбционно (елуиращо) третиране, за да прехвърли златото обратно в разтвора за електролитно пречистване.

 

Основният принцип на десорбцията е да се създадат неблагоприятни условия за адсорбция и да се обърне процеса на адсорбция. Индустриално се възприемат основно два зрели процеса: методът AARL и методът Zadra. И двете се основават на следните стъпки:

1. При висока температура разтвор на натриев йон (от натриев хидроксид) с висока-концентрация се използва за заместване на калциевите йони в йонните двойки златен цианид с натриеви йони чрез йонен обмен, образувайки по-малко стабилни йонни двойки натриев-златен цианид.

2. Високата температура насърчава разлагането на нестабилни йонни двойки натриев-златен цианид и златните цианидни аниони се освобождават обратно в разтвора от повърхността на активния въглен.

Основната разлика между двете се крие в комбинацията от процеси: методът AARL е партидна операция и десорбираният разтвор, богат на злато- (препоръчителен разтвор) се изпраща в независим цех за електролиза; методът на Zadra свързва десорбционната колона и електролитната клетка последователно, за да образува затворен-цикъл, осъществявайки десорбция и електролиза едновременно. Независимо от възприетия метод, целта е да се намали съдържанието на злато в бедния въглерод, върнат в адсорбционната верига, до под приблизително 50 грама на тон, за да се възстанови неговият адсорбционен капацитет.

 

V. Основни процесни потоци: CIP, CIL и Pumpcell

 

Има три основни форми на процеси за извличане на злато с активен въглен:

Въглерод в целулоза (CIP): Рудата първо завършва по-голямата част от разтварянето на златото чрез независими резервоари за извличане на цианид, а след това целулозата влиза в серия от адсорбционни резервоари за адсорбция на злато. Пулпът тече напред, а активният въглен се транспортира срещу течението. Неговият „коефициент на обогатяване“ (съотношението на съдържанието на въглерод със злато- към съдържанието на злато в захранващия разтвор) обикновено е 1000-1200.

Въглерод в излугване (CIL): Излугването и адсорбцията се комбинират и извършват едновременно в една и съща серия резервоари. Този процес е особено подходящ за руди, съдържащи „ограбващи-злато“ вещества (други вещества, които могат да адсорбират злато), тъй като активният въглен може да се конкурира с тях, за да защити разтвореното злато. Въпреки това, поради ниската концентрация на злато в разтвора, когато извличането е непълно, обикновено се изисква по-голям запас от активен въглен и коефициентът на обогатяване обикновено е 800-1000.

 

Pumpcell Process: Приема режим на работа, подобен на „въртележка“. Противотокът се постига чрез редовно завъртане на точката на подаване на пулп и точката на изпускане на хвоста без необходимост от физическо движение на въглеродната пулпа. Този метод намалява обратното смесване, управлява въглерода на партиди, може да постигне по-висок коефициент на обогатяване (1500-2500 или по-висок) и има по-компактен обем на оборудването.

Изборът на процес зависи от различни фактори като свойства на рудата, проектен мащаб, инвестиции и оперативни разходи.

 

VI. Мониторинг и баланс на процеса Стабилната работа на CIP/CIL инсталация разчита на мониторинга на ключови параметри, които се оценяват главно чрез два "аспекта":

 

- Концентрация на злато в разтвора: Наблюдавайте съдържанието на злато в разтвора на изхода на всеки адсорбционен резервоар, което трябва да показва значителна-по-стъпка низходяща тенденция.

- Концентрация на злато в въглерод, зареден със злато-: Наблюдавайте натоварването със злато на активен въглен във всеки адсорбционен резервоар, който трябва да показва низходяща тенденция стъпка{2}}по-стъпка отпред назад.

Редовният анализ на тези аспекти, съчетан с тестове за кинетичната скорост (активност) на адсорбция на активния въглен, може да помогне на завода да идентифицира навреме проблеми като натрупване на отрова, намалена ефективност на оборудването или оперативен дисбаланс, като по този начин поддържа оптималната степен на възстановяване на златото.

Активният въглен играе незаменима роля при възстановяването на златото. От основния принцип на адсорбиране на двойки златни цианидни йони, до справяне с практическите предизвикателства на органични и неорганични отрови и натрупване, до възстановяване при десорбция и избор на процес, целият процес представлява сложна и ефективна техническа система. -Задълбоченото разбиране и прецизният контрол на свойствата на активния въглен, условията на процеса и системния баланс са в основата на постигането на ефективно и икономично възстановяване на златото.