Aplikace aktivního uhlí při získávání zlata

V průmyslu těžby zlata je aktivní uhlí klíčovým materiálem používaným k adsorpci a obohacení zlata o nízké koncentraci -z kyanidových roztoků. Jeho hlavní funkcí je selektivně obohacovat komplexy kyanidu zlata v jeho struktuře velkých pórů prostřednictvím fyzické adsorpce, dosáhnout tisíc-násobného zvýšení koncentrace hmoty a položit základ pro následnou účinnou obnovu.

 

I. Role aktivního uhlí při získávání zlata

 

Po kyanidovém loužení zlaté rudy existuje zlato v roztoku jako anionty kyanidu zlata (Au(CN)₂⁻) v obvykle extrémně nízkých koncentracích. Je ekonomicky náročné přímo získat zlato z takto zředěných roztoků. Aktivní uhlí se svým extrémně vysokým specifickým povrchem (přibližně 1000 m²/g) a specifickou strukturou pórů se stává ideálním prostředkem pro obohacování zlata z roztoku.

V průmyslové výrobě se používá především aktivní uhlí z kokosových skořápek. Vyrábí se aktivací párou a má dostatečnou tvrdost a odolnost proti opotřebení, aby odolal oděru v procesu uhlíkové-v{2}}celulóze.

 

II. Adsorpční mechanismus zlata: Iont Pair Anionty kyanidu zlata jsou záporně nabité, zatímco povrch aktivního uhlí je elektricky neutrální, takže přímá adsorpce není možná. Adsorpce zlata závisí na tvorbě „iontových párů“. Ionty vápníku (Ca²⁺, obvykle z přidaného vápna) v roztoku se spojí se dvěma anionty kyanidu zlata za vzniku elektricky neutrálních iontových párů kyanidu vápenatého -zlata: Ca[Au(CN)₂]₂. Tyto neutrální iontové páry jsou fyzikálně adsorbovány na površích pórů aktivního uhlí prostřednictvím van der Waalsových sil.

Jedná se o vratný dynamický rovnovážný proces. Mezi koncentrací zlata v roztoku a obsahem zlata na aktivním uhlí existuje odpovídající vztah. Aby se neustále snižovala koncentrace zlata v roztoku a zvyšovalo se zatížení uhlíku zlatem, používá se metoda protiproudého kontaktu: dužina obsahující zlato-protéká postupně řadou adsorpčních nádrží, zatímco aktivní uhlí se pohybuje opačným směrem. Čerstvý uhlík se přidává z poslední nádrže a proudí do první nádrže s nejvyšší koncentrací zlata; dužina proudí z první nádrže do poslední nádrže. Tímto způsobem lze snížit koncentraci zlata v hlušině vypouštěné z poslední nádrže na extrémně nízkou úroveň, zatímco uhlík naložený zlatem- odebraný z první nádrže dosahuje vysoké nosnosti.

III. Hlavní faktory ovlivňující účinnost adsorpce zlata Účinnost adsorpce zlata ovlivňují různé provozní a chemické podmínky.

 

1. Fyzikální podmínky: Hustota buničiny se musí blížit mokré hustotě aktivního uhlí (přibližně 1,3-1,5 t/m³), aby byla zajištěna rovnoměrná suspenze uhlíkových částic a zabránilo se sedimentaci nebo plavání. Adekvátní míchání může snížit tloušťku kapalné mezní vrstvy na povrchu uhlíkových částic a urychlit přenos hmoty a difúzi zlata do uhlíkových částic.

 

2. Vlastnosti aktivního uhlí: Menší velikost částic uhlíku je prospěšná pro urychlení kinetiky adsorpce, ale zvyšuje obtížnost třídění a regenerace. Průmyslově je běžně používaný rozsah velikosti částic 1-3 milimetry (např. 6×12 mesh nebo 8×16 mesh). Tvrdost uhlíku je rozhodující, protože musí odolat otěru během míchání, čerpání a regeneračních procesů. Karbon z kokosových skořápek si v tomto ohledu vede výborně.

 

3. Konkurenční adsorpce a jedy: Toto je klíčový problém ovlivňující míru obnovy.

- Organické jedy: Organické látky, jako jsou flotační činidla (např. xantháty), mazací oleje a huminové kyseliny soutěží se zlatem o adsorpční místa a mohou dokonce blokovat póry. Některá flotační činidla mohou snížit adsorpční aktivitu aktivního uhlí o více než 60 %. Tyto organické jedy se odstraňují především následnými kroky tepelné regenerace.

- Anorganické jedy: Především kyanidové komplexy jiných kovů (např. mědi, niklu, stříbra). Mohou také tvořit iontové páry, které se mají adsorbovat, a obsadit aktivní místa. Zvláštní pozornost by měla být věnována vlivu mědi. Jeho kyanidová forma v roztoku se mění s pH a je snadněji adsorbován, když je pH pod 10,5. Většinu anorganických jedů lze odstranit kyselým mytím.

- Tvorba vodního kamene: Během procesu CIP mohou vápenaté ionty a uhličitany tvořit sraženiny, jako je uhličitan vápenatý (CaCO₃) na povrchu aktivního uhlí. Tyto vrstvy okují jsou převážně usazeny a blokují vstupy mezopórů a makropórů uhlíkových částic, čímž brání difúzi zlata do mikropórů. Pravidelné mytí kyselinou může tyto vrstvy vodního kamene účinně odstranit.

 

4. Chemické prostředí roztoku:

- pH a koncentrace kyanidu: V průmyslovém měřítku se pH obvykle udržuje mezi 10–11, aby se kontrolovala tvorba toxického plynu HCN. Dostatečná koncentrace volného kyanidu je nezbytnou podmínkou pro zajištění účinného rozpouštění a stability zlata.

- Teplota: Adsorpce zlata je exotermický proces, takže nižší teploty vedou k adsorpci. Mnoho továren často dosahuje vyšší míry využití v chladných obdobích. Naproti tomu následný desorpční proces vyžaduje vysoké teploty.

- Iontová síla: Pro tvorbu iontových párů kyanidu zlata je nezbytná přítomnost iontů kovů alkalických zemin, jako je vápník a hořčík.

 

IV. Desorpce: Desorpce zlata z aktivního uhlíku Zlato-naplněný uhlík adsorbovaný s vysokou-koncentrací zlata musí projít desorpční (eluční) úpravou, aby se zlato převedlo zpět do roztoku k elektrolytickému čištění.

 

Základním principem desorpce je vytvoření podmínek nepříznivých pro adsorpci a obrácení procesu adsorpce. Průmyslově se uplatňují především dva vyspělé procesy: metoda AARL a metoda Zadra. Oba jsou založeny na následujících krocích:

1. Při vysoké teplotě se roztok sodíkových iontů o vysoké koncentraci (z hydroxidu sodného) používá k nahrazení vápenatých iontů v iontových párech kyanidu zlata ionty sodíku prostřednictvím iontové výměny, čímž se vytvářejí méně stabilní páry iontů kyanidu zlata -sodného.

2. Vysoká teplota podporuje rozklad nestabilních iontových párů kyanidu zlata -sodného a anionty kyanidu zlata se uvolňují zpět do roztoku z povrchu aktivního uhlí.

Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma spočívá v kombinaci procesů: metoda AARL je dávková operace a desorbovaný na zlato -roztok bohatý (roztok pro těhotné) se posílá do nezávislé elektrolýzy; Zadraova metoda spojuje desorpční kolonu a elektrolytický článek do série, aby vytvořily uzavřený-cyklus, při kterém dochází k desorpci a elektrolýze současně. Bez ohledu na použitou metodu je cílem snížit obsah zlata v chudém uhlíku vráceném do adsorpčního okruhu pod přibližně 50 gramů na tunu, aby se obnovila jeho adsorpční kapacita.

 

V. Hlavní procesní toky: CIP, CIL a Pumpcell

 

Existují tři hlavní formy procesů extrakce zlata aktivním uhlím:

Carbon in Pulp (CIP): Ruda nejprve dokončí většinu rozpuštění zlata prostřednictvím nezávislých kyanidových louhovacích nádrží a poté buničina vstupuje do řady adsorpčních nádrží pro adsorpci zlata. Buničina proudí dopředu a aktivní uhlí je dopravováno protiproudem. Jeho „poměr obohacení“ (poměr zlatého-uhlíku s nasyceným uhlíkem ke zlaté jakosti napájecího roztoku) je obvykle 1000–1200.

Carbon in Leach (CIL): Vyluhování a adsorpce jsou kombinovány a prováděny současně ve stejné sérii nádrží. Tento proces je vhodný zejména pro rudy obsahující látky „okrádají-zlato (jiné látky, které mohou adsorbovat zlato), protože aktivní uhlí s nimi může soupeřit o ochranu rozpuštěného zlata. Avšak vzhledem k nízké koncentraci zlata v roztoku, když louhování není úplné, je obvykle zapotřebí větší zásoba aktivního uhlí a poměr obohacení je obecně 800-1000.

 

Pumpcell Process: Přijímá provozní režim podobný „kolotoči“. Protiproudého toku je dosaženo pravidelným otáčením místa podávání buničiny a místa vypouštění hlušiny bez nutnosti fyzického pohybu uhlíkové buničiny. Tato metoda omezuje zpětné míchání, spravuje uhlík v dávkách, může dosáhnout vyššího poměru obohacení (1500-2500 nebo vyšší) a má kompaktnější objem zařízení.

Výběr procesu závisí na různých faktorech, jako jsou vlastnosti rudy, konstrukční měřítko, investice a provozní náklady.

 

VI. Sledování procesů a bilance Stabilní provoz závodu CIP/CIL se opírá o monitorování klíčových parametrů, které je vyhodnocováno především prostřednictvím dvou „aspektů“:

 

- Koncentrace zlata v roztoku: Sledujte obsah zlata v roztoku na výstupu z každé adsorpční nádrže, což by mělo vykazovat významný{1}}po-krok sestupný trend.

- Koncentrace zlata ve zlatě-naplněném uhlíku: Sledujte obsah zlata v aktivním uhlí v každé adsorpční nádrži, která by měla ukazovat-po-kroku klesající trend zepředu dozadu.

Pravidelná analýza těchto aspektů v kombinaci s testy adsorpční kinetické rychlosti (aktivity) aktivního uhlí může pomoci rostlině včas identifikovat problémy, jako je akumulace jedu, snížená účinnost zařízení nebo provozní nerovnováha, a tím udržovat optimální míru obnovy zlata.

Nezastupitelnou roli při získávání zlata hraje aktivní uhlí. Od základního principu adsorpce iontových párů kyanidu zlata přes řešení praktických problémů organických a anorganických jedů a usazování vodního kamene až po desorpční obnovu a výběr procesu, celý proces tvoří komplexní a účinný technický systém. Hloubkové porozumění a přesná kontrola vlastností aktivního uhlí, podmínek procesu a systémové rovnováhy jsou základem dosažení účinného a ekonomického získávání zlata.