Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Төмен дәрежелі кеннен алтынды алу әдісі
Technique for extracting gold from low grade ore
Алтын цианидтеу (немесе цианид процесі, Макартур-Форрест процесі деп те аталады) – алтынды суға ерігіш координациялық кешенге айналдыру арқылы төмен дәрежелі кеннен алтынды алуға арналған гидрометаллургиялық техника. Бұл алтынды өндіру үшін ең көп қолданылатын лишинг процесі. Цианидтеу күмісті өндіруде де кеңінен қолданылады, әдетте көбікті флотациядан кейін. Әлемдегі цианидтің 70%-дан астамы алтынды қайта өңдеу үшін минералды өңдеуге қажетті реагенттерді өндіруге жұмсалады. Бұл процестен мыс, мырыш және күміс сияқты басқа да металдар алынады, бірақ алтын осы технологияның басты драйвері болып табылады. Цианидті қауіпсіз пайдалану үшін маңызды жайт – pH деңгейін 10.5-тен жоғары, сілтілік ортада тиісті деңгейде бақылауды қамтамасыз ету. Өндірістік масштабта pH бақылауы негізінен әкпен жүзеге асырылады, ол алтынды өңдеудегі маңызды реагент болып табылады.
Gold cyanidation (also known as the cyanide process or the MacArthur–Forrest process) is a hydrometallurgical technique for extracting gold from low grade ore by converting the gold to a water soluble coordination complex. It is the most commonly used leaching process for gold extraction. Cyanidation is also widely used in the extraction of silver, usually after froth flotation. Production of reagents for mineral processing to recover gold represents more than 70% of cyanide consumption globally. Other metals are recovered from the process include copper, zinc, and silver, but gold is the main driver of this technology. A key feature for safe use of cyanide is to ensure adequate pH control at an alkaline pH level above 10.5. At industrial scale, pH control is mainly achieved using lime, as an important enabling reagent in gold processing.
Тарих
1783 жылы Карл Вильгельм Шеле алтынның сулы цианид ерітінділерінде ерітінін ашты. Багратион (1844), Элснер (1846) және Фарадей (1847) жұмыстары арқылы алтынның әрбір атомына екі цианид ионы қажет екендігі, яғни ерігіш қосылыстың стехиометриясы анықталды.
In 1783, Carl Wilhelm Scheele discovered that gold dissolved in aqueous solutions of cyanide. Through the work of Bagration (1844), Elsner (1846), and Faraday (1847), it was determined that each atom of gold required two cyanide ions, i. e. the stoichiometry of the soluble compound.
Өнеркәсіптік процесс
1880 жылдары Оңтүстік Африканың Рандында алтын өндірісінің кеңеюі баяулады, себебі жаңа табылған кен орындарында пирит кені көптеп кездесті. Сол кездегі химиялық процестер мен технологиялардың көмегімен осы қосылыстан алтынды алу мүмкін болмады. 1887 жылы Джон Стюарт МакАртур, Шотландияның Глазго қаласындағы Теннант компаниясында Роберт және Уильям Форрест ағайындармен бірлесіп, алтын кенінен алтынды алуға арналған МакАртур-Форрест процесін жасап шығарды. Осы жылы бірнеше патент берілді. Уатылған кенді цианид ерітіндісіне салғанда, 96 пайызға дейін таза алтын бөліп алуға қол жеткізілді. Бұл процеске алғаш рет 1890 жылы Рандта қолданыс тапты және операциялық кемшіліктеріне қарамастан, ірі алтын кендері ашылғанда инвестициялардың өсуіне ықпал етті. 1896 жылы Бодландер процеске оттегінің қажеттігін растады, бұл МакАртур күмәнданған мәселе еді, сондай-ақ аралық кезеңде сутек пероксидінің түзілетінін анықтады.
The expansion of gold mining in the Rand of South Africa began to slow down in the 1880s, as the new deposits being found tended to contain pyritic ore. The gold could not be extracted from this compound with any of the then available chemical processes or technologies. In 1887, John Stewart MacArthur, working in collaboration with brothers Robert and William Forrest for the Tennant Company in Glasgow, Scotland, developed the MacArthur–Forrest process for the extraction of gold from gold ores. Several patents were issued in the same year. By suspending the crushed ore in a cyanide solution, a separation of up to 96 percent pure gold was achieved. The process was first used on the Rand in 1890 and, despite operational imperfections, led to a boom of investment as larger gold mines were opened up. In 1896, Bodländer confirmed that oxygen was necessary for the process, something that had been doubted by MacArthur, and discovered that hydrogen peroxide was formed as an intermediate.
Қолдану
Кен ұнтақтау машиналарын қолдану арқылы ұсатылады. Кеннің түріне қарай, кейде ол көбікті флотация немесе центробегтік (гравитациялық) байыту арқылы қосымша шоғырландырылады. Тұнба немесе пульпа алу үшін су қосылады. Негізгі кен пульпасы натрий цианиді немесе калий цианиді ерітіндісімен араластырылуы мүмкін; көптеген кәсіпорындар кальций цианидін қолданады, ол арзанға түседі. Өңдеу процесінде улы сутегі цианидінің түзілуін болдырмау үшін, цианидтеу кезіндегі қышқылдықтың pH 10.5-тен жоғары, күшті сілтілі деңгейде ұстау үшін, экстракциялық ерітіндіге сөндірілген әк (кальций гидроксиді) немесе сода (натрий гидроксиді) қосылады. Қорғасын нитраты алтынды сіңіру жылдамдығын және алынған мөлшерін жақсарта алады, әсіресе жартылай тотыққан кендерді өңдеуде.
The ore is comminuted using grinding machinery. Depending on the ore, it is sometimes further concentrated by froth flotation or by centrifugal (gravity) concentration. Water is added to produce a slurry or pulp. The basic ore slurry can be combined with a solution of sodium cyanide or potassium cyanide; many operations use calcium cyanide, which is more cost effective. To prevent the creation of toxic hydrogen cyanide during processing, slaked lime (calcium hydroxide) or soda (sodium hydroxide) is added to the extracting solution to ensure that the acidity during cyanidation is maintained over pH 10.5 strongly basic. Lead nitrate can improve gold leaching speed and quantity recovered, particularly in processing partially oxidized ores.
Ерітілген оттегінің әсері
Қысқышқышқыл – цианидтеу процесінде тұтынылатын реагенттердің бірі, ол алтыннан электрондарды қабылдайды. Еріген оттегінің жетіспеуі лизинг жылдамдығын төмендетеді. Еріген оттегінің концентрациясын арттыру үшін ауа немесе таза оттегі газбен пульпаны қанағаттандыруға болады. Ерітіндімен тікелей жанасатын оттегінің жартылай қысымын арттыру үшін жақын байланыстағы оттегі-пульпа контакторлары қолданылады, бұл атмосфералық қысымдағы қанығу деңгейінен әлдеқайда жоғары еріген оттегі концентрациясын қамтамасыз етеді. Сондай-ақ, пульпаға сутек пероксиді ерітіндісін қосу арқылы оттегі мөлшерін арттыруға болады.
Oxygen is one of the reagents consumed during cyanidation, accepting the electrons from the gold, and a deficiency in dissolved oxygen slows leaching rate. Air or pure oxygen gas can be purged through the pulp to maximize the dissolved oxygen concentration. Intimate oxygen pulp contactors are used to increase the partial pressure of the oxygen in contact with the solution, thus raising the dissolved oxygen concentration much higher than the saturation level at atmospheric pressure. Oxygen can also be added by dosing the pulp with hydrogen peroxide solution.
Алдын ала ауаландыру және кенді жуу
Кейбір кендерде, әсіресе ішінара сульфидтелген кендерде, жоғары pH-та сумен кенді ауамен қанау (цианид енгізу алдында) темір және күкірт сияқты элементтердің цианидке реакцияға түсуін азайтады, осылайша алтынды цианидтеу процесін тиімдірек етеді. Атап айтқанда, темірдің темір (III) оксидіне тотығуы және одан кейін темір гидроксиді түрінде шөгуі, темір цианид кешендерінің түзілуінен цианидтің жоғалуын азайтады. Күкірт қосылыстарын сульфат иондарына тотықтыру цианидтің тиоцианатқа (SCN−) қосалқы өнімге айналуына жол бермейді.
In some ores, particularly those that are partially sulfidized, aeration (prior to the introduction of cyanide) of the ore in water at high pH can render elements such as iron and sulfur less reactive to cyanide, therefore making the gold cyanidation process more efficient. Specifically, the oxidation of iron to iron (III) oxide and subsequent precipitation as iron hydroxide minimizes loss of cyanide from the formation of ferrous cyanide complexes. The oxidation of sulfur compounds to sulfate ions avoids the consumption of cyanide to thiocyanate (SCN−) byproduct.
Цианидке балама
Цианид арзан, тиімді және биологиялық түрде ыдырайтын болса да, оның жоғары уыттылығы алтынды алудың басқа әдістерін іздеуге ынталандырды. Тиосульфат (S2O32−), тиоурея (SC(NH2)2), йод/йодид, аммиак, сұйық сынап және альфа циклодекстрин сияқты басқа да экстрагенттер зерттелді. Реагент құны және алтынды қалпына келтіру тиімділігі қиындықтар тудырады. Тиоурея стибниттен тұратын кендерді өңдеуде коммерциялық тұрғыда қолданылады. Цианидтеуге тағы бір балама – глицин негізіндегі лизианттар.
Although cyanide is cheap, effective, and biodegradable, its high toxicity has incentivized to alternative methods for extracting gold. Other extractants have been examined including thiosulfate (S2O32−), thiourea (SC(NH2)2), iodine/iodide, ammonia, liquid mercury, and alpha cyclodextrin. Challenges include reagent cost and the efficiency of gold recovery. Thiourea has been implemented commercially for ores containing stibnite. Yet another alternative to cyanidation is the family of glycine based lixiviants.
Заңнама
АҚШ-тың Монтана және Висконсин штаттары, Чехия, Венгрия цианидті пайдаланып кен шығаруға тыйым салды. Еуропалық комиссия мұндай тыйым салу туралы ұсынысты қабылдамады, себебі қолданыстағы регламенттер (төменде қараңыз) қоршаған ортаны және денсаулықты жеткілікті деңгейде қорғайды. Румыния Парламенті алтынды цианидтеуге тыйым салуға бірнеше рет әрекеттенді, бірақ бәрі сәтсіз аяқталды. Қазіргі уақытта Румынияда тау-кен өндірісінде цианидтің қолданылуына тыйым салу талаптарымен наразылық акциялары өтуде (2013 жылғы Румыниядағы Roșia Montană жобасына қарсы наразылықтарды қараңыз). ЕО-дағы қауіпті химиялық заттардың өнеркәсіптік қолданылуы 1976 жылғы диоксин апатынан кейін қабылданған бастапқы Seveso директивасын (82/501/EEC) алмастырған Seveso II директивасымен (96/82/EC) реттеледі. "Еркін цианид және ерітіндіде еркін цианидті бөліп шығаратын кез келген қосылыстар" Жер асты сулары туралы директиваның (80/68/EEC директивасы) I тізіміне енгізілген, бұл жер асты суларының қазіргі немесе болашақтағы сапасын нашарлататын кез келген мөлшерде төгілуге тыйым салады. Жер асты сулары туралы директива 2000 жылы Сулар жөніндегі негізгі директивамен (2000/60/EC) көптеп алмастырылды. 2000 жылғы Бая-Маредегі цианидтің төгілуіне жауап ретінде Еуропалық Парламент және Кеңес өндіруші өнеркәсіптерден шығарылатын қалдықтарды басқару туралы 2006/21/EC директивасын қабылдады. 13(6)-бапқа сәйкес, "қоймадағы нашар қышқылмен ыдырайтын цианидтің концентрациясы ең жақсы қолданылатын технологияларды пайдалану арқылы ең төменгі мүмкін деңгейге дейін төмендетілуі керек", сондай-ақ 1 мамыр 2008 жылдан кейін іске қосылған барлық кендер 10 ppm-нен аспайтын WAD цианидін қамтитын қалдықтарды шығара алмайды, ал осы күнге дейін салынған немесе рұқсат алған кендер бастапқыда 50 ppm-нен аспауы керек, 2013 жылы 25 ppm-ге және 2018 жылға қарай 10 ppm-ге дейін төмендеуі тиіс. 14-бапқа сәйкес, компаниялар кен орыны жабылғаннан кейін тазалау жұмыстарын жүргізуді қамтамасыз ету үшін қаржылық кепілдіктер ұсынуға міндетті. Бұл, әсіресе, ЕО-да алтын кендерін салуды жоспарлап отырған шағын компанияларға әсер етуі мүмкін, себебі олардың мұндай кепілдіктерді беруге жеткілікті қаржылық мүмкіндіктері болмауы мүмкін. Индустрия компанияның цианидті басқаруын үшінші тараптан тексеру арқылы қоршаған ортаға тигізетін әсерді азайтуға бағытталған ерікті "Цианид кодексін" әзірледі.
The US states of Montana and Wisconsin, the Czech Republic, Hungary, have banned cyanide mining. The European Commission rejected a proposal for such a ban, noting that existing regulations (see below) provide adequate environmental and health protection. Several attempts to ban gold cyanidation in Romania were rejected by the Romanian Parliament. There are currently protests in Romania calling for a ban on the use of cyanide in mining (see 2013 Romanian protests against the Roșia Montană Project). In the EU, industrial use of hazardous chemicals is controlled by the so called Seveso II Directive (Directive 96/82/EC, which replaced the original Seveso Directive (82/501/EEC brought in after the 1976 dioxin disaster. "Free cyanide and any compound capable of releasing free cyanide in solution" are further controlled by being on List I of the Groundwater Directive (Directive 80/68/EEC) which bans any discharge of a size which might cause deterioration in the quality of the groundwater at the time or in the future. The Groundwater Directive was largely replaced in 2000 by the Water Framework Directive (2000/60/EC). In response to the 2000 Baia Mare cyanide spill, the European Parliament and the Council adopted Directive 2006/21/EC on the management of waste from extractive industries. Article 13(6) requires "the concentration of weak acid dissociable cyanide in the pond is reduced to the lowest possible level using best available techniques", and at most all mines started after 1 May 2008 may not discharge waste containing over 10ppm WAD cyanide, mines built or permitted before that date are allowed no more than 50ppm initially, dropping to 25ppm in 2013 and 10ppm by 2018. Under Article 14, companies must also put in place financial guarantees to ensure clean up after the mine has finished. This in particular may affect smaller companies wanting to build gold mines in the EU, as they are less likely to have the financial strength to give these kinds of guarantees. The industry has come up with a voluntary "Cyanide Code" that aims to reduce environmental impacts with third party audits of a company's cyanide management.