Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цианирование золота (также известное как цианидный процесс или процесс Макартура-Форреста ) - это гидрометаллургический метод извлечения золота из руды с низким содержанием золота путем преобразования золота в водорастворимый координационный комплекс . Это наиболее часто используемый процесс выщелачивания для извлечения золота . [1]

Производство реагентов для переработки полезных ископаемых с целью извлечения золота, меди, цинка и серебра составляет примерно 13% мирового потребления цианидов, а оставшиеся 87% цианида используются в других промышленных процессах, таких как пластмассы, клеи и пестициды. [2] Из-за очень ядовитой природы цианида этот процесс можно считать спорным, и его использование запрещено в небольшом количестве стран и территорий.

История [ править ]

В 1783 году Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что золото растворяется в водных растворах цианида. Работами Багратиона (1844 г.), Эльснера (1846 г.) и Фарадея (1847 г.) было установлено, что для каждого атома золота требуется два иона цианида, то есть стехиометрия растворимого соединения.

Промышленный процесс [ править ]

Джон Стюарт Макартур разработал цианидный процесс для извлечения золота в 1887 году.

Расширение добычи золота в Рэнде Южной Африки начало замедляться в 1880 - х годах, так как новые месторождения были обнаружено , как правило, колчеданные руды . Золото не могло быть извлечено из этого соединения ни одним из доступных тогда химических процессов или технологий. [3] В 1887 году Джон Стюарт Макартур , работая в сотрудничестве с братьями Робертом и Уильямом Форрестами для компании Tennant в Глазго , Шотландия, разработал процесс Макартура-Форреста для извлечения золота из золотых руд. В том же году было выдано несколько патентов. [4] Путем суспендирования измельченной руды в растворе цианида было достигнуто отделение до 96% чистого золота.[5] Этот процесс был впервые использован на Rand в 1890 году и, несмотря на эксплуатационные недостатки, привел к буму инвестиций, поскольку были открыты более крупные золотые прииски. [6] [3]

К 1891 году фармацевт из Небраски Гилберт С. Пейтон усовершенствовал процесс на своем руднике Меркур в Юте, «первом горнодобывающем предприятии в Соединенных Штатах, добившемся коммерческого успеха процесса цианида на золотых рудах». [7] [8] В 1896 году Бодлендер подтвердил, что кислород необходим для процесса, в чем сомневался МакАртур, и обнаружил, что перекись водорода образуется в качестве промежуточного продукта. [6] Примерно в 1900 году американский металлург Чарльз Вашингтон Меррилл (1869-1956) и его инженер Томас Беннетт Кроу улучшили очистку цианидного фильтрата, используя вакуум и цинковую пыль. Их процесс - это процесс Меррилла – Кроу .[9]

Химические реакции [ править ]

Шаровидная модель комплексного аниона ауроцианида или дицианоаурата (I), [Au (CN) 2 ] - . [10]
«Куча» цианидного выщелачивания на золотодобыче недалеко от Элко, штат Невада

Химическая реакция растворения золота, «уравнение Эльснера», выглядит следующим образом:

4 Au (т.) + 8 NaCN (водн.) + O 2 (г) + 2H 2 O (л) → 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 комплекса Au (CN)-
2ион. [11]

Заявление [ править ]

Руда является измельчали с помощью шлифовального оборудования. В зависимости от руды ее иногда дополнительно концентрируют с помощью пенной флотации или центробежного (гравитационного) обогащения . Вода добавляется для получения кашицы или пульпы . Основная рудная суспензия может быть объединена с раствором цианида натрия или цианида калия ; во многих операциях используется цианид кальция , который является более экономичным.

Для того, чтобы предотвратить создание токсичного цианистого водорода в процессе обработки, гашеная известь ( гидроксид кальция ) или соду ( гидроксид натрия ) добавляют к раствору экстрагента , чтобы гарантировать , что кислотность во время цианирования сохраняется в течение рНа 10,5 - сильно щелочные. Нитрат свинца может улучшить скорость выщелачивания золота и его количество, особенно при переработке частично окисленных руд.

Влияние растворенного кислорода [ править ]

Кислород является одним из реагентов, потребляемых во время цианирования, а недостаток 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 .

Предварительная аэрация и промывка руды [ править ]

В некоторых рудах, особенно частично сульфидированных, аэрация (перед введением цианида) руды в воду при высоком pH может сделать такие элементы, как железо и сера, менее реактивными 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 тиоцианата (SCN - ).

Извлечение золота из цианидных растворов [ править ]

В порядке снижения экономической эффективности распространены следующие способы извлечения солюбилизированного золота из раствора (некоторые процессы могут быть исключены из использования по техническим причинам):

  • Углерод в пульпе
  • Электровиннинг
  • Процесс Меррилла-Кроу

Процессы восстановления цианидом [ править ]

Цианид, который остается в хвостовых потоках золотоперерабатывающих заводов, потенциально опасен. Поэтому на некоторых предприятиях цианидсодержащие потоки отходов обрабатываются на стадии детоксикации. Этот шаг снижает концентрацию этих цианидных соединений. Процесс, лицензированный INCO, и кислотный процесс Каро окисляют цианид до цианата , который не так токсичен, как цианид-ион, и который затем может реагировать с образованием карбонатов и аммиака: [ цитата необходима ]

CN-
+ [O] → OCN-
OCN-
+ 2 часа
2O → HCO-
3+ NH
3

Процесс Inco обычно может снизить концентрацию цианида до уровня ниже 50 мг / л, тогда как кислотный процесс Каро может снизить уровни цианида до 10-50 мг / л, при этом более низкие концентрации достигаются в потоках растворов, а не в суспензиях. Кароновая кислота - пероксомоносерная кислота (H 2 SO 5 ) - 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, а сульфат меди добавляется в качестве катализатора, если в экстракте руды недостаточно меди. Эта процедура может снизить концентрацию цианида, способного разлагаться на слабую кислоту (WAD), до уровня ниже 10 ppm, установленного Директивой ЕС по отходам горнодобывающей промышленности. Этот уровень сопоставим с 66-81 миллионной долей свободного цианида и 500-1000 миллионной долей общего цианида в пруду в Бая-Маре .[12] Оставшийся свободный цианид разлагается в пруду, а цианат-ионы гидролизуются до аммония. Исследования показывают, что остаточный цианид, оставшийся в хвостах золотых рудников, вызывает постоянный выброс токсичных металлов (например, ртути) в грунтовые и поверхностные водные системы. [13] [14]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Смотрите также: Список бедствий при добыче золота
Барабан с цианистым натрием на заброшенной шахте Chemung в Масонике, Калифорния

Несмотря на то, что оно используется в 90% производства золота: [15] цианирование золота вызывает споры из-за токсической 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 разрушительные последствия для рек, 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-Марепланктон вернулся к 60% нормы в течение 16 дней после разлива; цифры не были подтверждены Венгрией или Югославией. [12] Известные разливы цианида включают:

ГодМояСтранаИнцидент
1985-91SummitvilleнасУтечка с площадки для выщелачивания
1980-е годы по настоящее времяОк ТедиПапуа - Новая ГвинеяБеспрепятственный сброс отходов
1995 г.ОмайГайанаОбрушение дамбы хвостохранилища
1998 г.КумторКыргызстанГрузовик проехал по мосту
2000 г.Бая-МареРумынияОбрушение защитной дамбы (см. Разлив цианида в Бая-Маре в 2000 г. )
2000 г.ТолукумаПапуа - Новая ГвинеяВертолет сбросил ящик в тропический лес [16]
2018 г.Сан-ДимасМексикаГрузовик слил 200 литров раствора цианида в реку Пиакстла в Дуранго [17]

Такие разливы вызвали ожесточенные протесты на новых рудниках с использованием цианида, таких как Roşia Montană в Румынии, Lake Cowal в Австралии, Pascua Lama в Чили и Bukit Koman в Малайзии.

Альтернативы цианиду [ править ]

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 (S 2 O 3 2- ), тиомочевину (SC (NH 2 ) 2 ), йод / йодид, аммиак, жидкую ртуть и альфа- циклодекстрин . Проблемы включают стоимость реагентов и эффективность извлечения золота. Тиомочевина применяется в промышленных масштабах для руд, содержащих антимонит. [18]

Законодательство [ править ]

Смотрите также: Запрет цианирования золота

Американские штаты Монтана [19] и Висконсин , [20] в Чехии , [21] Венгрия , [22] запретили добыча цианид. Европейская комиссия отклонила предложение о таком запрете, отметив , что существующие правила (см ниже) обеспечивают адекватную экологическую и охрану здоровья. [23] Несколько попыток запретить цианирование золота в Румынии были отклонены румынским парламентом. В настоящее время в Румынии проходят протесты, призывающие к запрету использования цианида в горнодобывающей промышленности (см. Протесты Румынии в 2013 году против проекта Roșia Montană ).

В ЕС промышленное использование опасных химикатов регулируется так называемой Директивой Севезо II (Директива 96/82 / EC, [24], которая заменила исходную Директиву Севезо (82/501 / EEC [25], введенную после 1976 г. диоксиновая катастрофа. «Свободный цианид и любое соединение, способное выделять свободный цианид в растворе» дополнительно контролируются включением в Список I Директивы по подземным водам (Директива 80/68 / EEC) [26], которая запрещает любые выбросы, размер которых может вызвать ухудшение качества грунтовых вод в то время или в будущем. Директива по подземным водам была в значительной степени заменена в 2000 году Рамочной директивой по водным ресурсам (2000/60 / EC) [27].

В ответ на разлив цианида в Байя-Маре в 2000 году Европейский парламент и Совет приняли Директиву 2006/21 / EC по обращению с отходами добывающей промышленности. [28] Статья 13 (6) требует, чтобы «концентрация слабокислотного диссоциируемого цианида в пруду была снижена до минимально возможного уровня с использованием наилучших доступных технологий », и почти все шахты, начатые после 1 мая 2008 года, не могут сбрасывать отходы, содержащие более 10 частей на миллион Цианид WAD, шахты, построенные или разрешенные до этой даты, изначально допускаются не более чем 50 частей на миллион, снизившись до 25 частей на миллион в 2013 году и 10 частей на миллион к 2018 году.

В соответствии со статьей 14 компании должны также предоставить финансовые гарантии для обеспечения очистки после завершения работы на руднике. 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 » [29], который направлен на снижение воздействия на окружающую среду с помощью сторонних аудиторских проверок деятельности компании по управлению цианидами.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Рубо, Андреас; Келленс, Раф; Редди, Джей; Штайер, Норберт; Hasenpusch, Вольфганг (2006). «Цианиды щелочных металлов». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.i01_i01 . ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Barrick Gold - факты о цианиде Архивированных 2010-09-20 на Wayback Machine
  3. ^ а б Грей, JA; Маклахлен, Дж. (Июнь 1933 г.). «История внедрения процесса цианида МакАртура-Форреста на золотых приисках Витватерсранда». Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии . 33 (12): 375–397. HDL : 10520 / AJA0038223X_5033 .
  4. ^ us US403202 , Макартур, Джон Стюарт; Уильям Форрест и Роберт Форрест Роберт, «Процесс получения золота и серебра из руд», выпущено 14 мая 1889 г. 
  5. ^ «Методы восстановления золота II» . 2013-05-14.
  6. ^ a b Хабаши, Последние достижения Фатхи в золотой металлургии. Архивировано 30 марта 2008 г. в Wayback Machine.
  7. ^ Выпускники ежеквартальные и двухнедельных ноты . Университет Иллинойса. 1 января 1921 . Проверено 1 мая 2016 года .
  8. ^ "Mercur, UT" . Проверено 1 мая 2016 года .
  9. ^ Адамс, Майк Д. (2005-12-02). Достижения в переработке золотых руд . Эльзевир. С. XXXVII – XLII. ISBN 978-0-444-51730-2. ISSN  0167-4528 .
  10. ^ Гринвуд, штат Нью-Йорк; И Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 . 
  11. ^ (Интернет-архив) Технический бюллетень, https://web.archive.org/web/20091023235047/http://www.multimix.com.au/DOCUMENTS/Technical%20Bulletin1.PDF
  12. ^ a b Отдел окружающей среды ЮНЕП / УКГВ «Миссия ООН по оценке - разлив цианида в Бая-Маре, март 2000 г.»
  13. ^ Мапрани, Анту С .; Al, Tom A .; MacQuarrie, Kerry T .; Dalziel, John A .; Шоу, Шон А .; Йейтс, Филипп А. (2005). «Определение уклонения от ртути в загрязненном верхнем течении». Наука об окружающей среде и технологии . 39 (6): 1679–1687. Bibcode : 2005EnST ... 39.1679M . DOI : 10.1021 / es048962j . PMID 15819225 . 
  14. ↑ Al, Tom A .; Leybourne, Мэтью I .; Maprani, Antu C .; MacQuarrie, Kerry T .; Dalziel, John A .; Фокс, Дон; Йейтс, Филипп А. (2006). «Влияние кислотно-сульфатного выветривания и цианидсодержащих золотых хвостов на перенос и судьбу ртути и других металлов в Госсан-Крик: рудник Мюррей-Брук, Нью-Брансуик, Канада». Прикладная геохимия . 21 (11): 1969–1985. Bibcode : 2006ApGC ... 21.1969A . DOI : 10.1016 / j.apgeochem.2006.08.013 .
  15. ^ «Долгосрочная устойчивость цианидных видов в окружающей среде шахтных отходов», Б. Ярар, Колорадская школа горнодобывающей промышленности, хвостохранилищ и шахтных отходов '02, Swets & Zeitlinger ISBN 90-5809-353-0 , стр. 197 ( Google Книги ) 
  16. ↑ BBC News BBC: «Цианид просачивается в реки PNG» 23 марта 2000 г.
  17. ^ Уилсон, Т. Е. La politica es la politica: "После разлива цианида сможет ли First Majestic очистить его действие?" 21 апреля 2018.
  18. ^ Ла Бруа, SR; Linge, HG; Уокер, GS (1994). «Обзор добычи золота из руд». Минеральное машиностроение . 7 (10): 1213–1241. DOI : 10.1016 / 0892-6875 (94) 90114-7 .
  19. ↑ Гражданская инициатива, запрещающая добычу цианида в штате Монтана, США. Архивировано 21 октября 2007 года на Wayback Machine.
  20. ↑ Законопроект Сената 160 2001 г. об использовании цианида в горнодобывающей промышленности.
  21. ^ «Чешский сенат запрещает использование цианида в золотодобыче» . Nl.newsbank.com. 2000-08-10 . Проверено 3 января 2013 .
  22. ^ Zöld siker: törvényi tilalom a cianidos bányászatra! Архивировано 21 июля 2011 года в Wayback Machine.
  23. ^ International Mining - Европейская комиссия отклоняет предложенный запрет на использование цианида в добывающей промышленности , июль 2010 г.
  24. ^ Директива Совета 96/82 / ЕС от 9 декабря 1996 г. о контроле за опасностями крупных аварий, связанных с опасными веществами. Изменения см. В сводной версии.
  25. ^ Директива Совета 82/501 / EEC от 24 июня 1982 г. об опасностях крупных аварий при определенных видах промышленной деятельности. Не в силе.
  26. ^ Директива Совета 80/68 / EEC от 17 декабря 1979 г. о защите подземных вод от загрязнения, вызываемого некоторыми опасными веществами. Не в силе.
  27. ^ Директива 2000/60 / ЕС Европейского парламента и Совета от 23 октября 2000 г., устанавливающая рамки для действий Сообщества в области водной политики ( Рамочная директива по водным ресурсам ). Изменения см. В сводной версии.
  28. ^ Директива 2006/21 / EC Европейского парламента и Совета от 15 марта 2006 г. по управлению отходами добывающих отраслей. Изменения см. В сводной версии.
  29. ^ ICMI www.cyanidecode.org Международный кодексцианидов для производства, транспортировки и использования цианида при производстве золота

Внешние ссылки [ править ]

  • Усилия по более чистому процессу
  • Yestech Другой коммерческий метод, в котором не используется токсичный цианид.
  • Неопределенности по цианидам (PDF)
  • Как золото извлекается методом цианирования