Anvendelse af aktivt kul i guldgenvinding

I guldudvindingsindustrien er aktivt kul et nøglemateriale, der bruges til at adsorbere og berige lav-koncentration af guld fra cyanidopløsninger. Dens kernefunktion er selektivt at berige guldcyanidkomplekser i dens store porestruktur gennem fysisk adsorption, at opnå en tusind-fold forøgelse af massekoncentrationen og lægge grundlaget for efterfølgende effektiv genopretning.

 

I. Aktivt kuls rolle i guldgenvinding

 

Efter cyanidudvaskning af guldmalm findes guld i opløsningen som guldcyanid-anioner (Au(CN)₂⁻) i sædvanligvis ekstremt lave koncentrationer. Det er økonomisk udfordrende direkte at genvinde guld fra sådanne fortyndede opløsninger. Aktivt kul bliver med sit ekstremt høje specifikke overfladeareal (ca. 1000 m²/g) og specifikke porestruktur et ideelt medium til at berige guld fra opløsningen.

I industriel produktion bruges kokosskal aktivt kul hovedsageligt. Det er produceret ved dampaktivering og har tilstrækkelig hårdhed og slidstyrke til at modstå slid i kulstof-i-masseprocessen.

 

II. Guldadsorptionsmekanisme: Ionpar Guldcyanid-anioner er negativt ladede, mens overfladen af ​​aktivt kul er elektrisk neutral, så direkte adsorption er ikke mulig. Guldadsorption er afhængig af dannelsen af ​​"ionpar". Calciumioner (Ca²⁺, sædvanligvis fra tilsat kalk) i opløsningen kombineres med to guldcyanidanioner for at danne elektrisk neutrale calcium-guldcyanidionpar: Ca[Au(CN)₂]₂. Disse neutrale ionpar adsorberes fysisk på poreoverfladerne af aktivt kul gennem van der Waals-kræfter.

Dette er en reversibel dynamisk ligevægtsproces. Der er en tilsvarende sammenhæng mellem guldkoncentrationen i opløsningen og guldbelastningen på det aktive kul. For kontinuerligt at reducere guldkoncentrationen i opløsningen og øge guldbelastningen på kulstoffet, anvendes en modstrømskontaktmetode: den guld-bærende pulp strømmer sekventielt gennem en række adsorptionstanke, mens det aktive kul bevæger sig i den modsatte retning. Frisk kulstof tilsættes fra den sidste tank og strømmer til den første tank med den højeste guldkoncentration; massen flyder fra den første tank til den sidste tank. På denne måde kan guldkoncentrationen i tailings udledt fra den sidste tank reduceres til et ekstremt lavt niveau, mens det guld-fyldte kulstof, der udtages fra den første tank, opnår en høj lastekapacitet.

III. Hovedfaktorer, der påvirker guldadsorptionseffektiviteten Guldadsorptionseffektiviteten påvirkes af forskellige driftsmæssige og kemiske forhold.

 

1. Fysiske betingelser: Pulpens massefylde skal være tæt på den våde densitet af aktivt kul (ca. 1,3-1,5 t/m³) for at sikre ensartet suspension af kulstofpartikler og undgå sedimentering eller flydning. Tilstrækkelig omrøring kan reducere tykkelsen af ​​væskegrænselaget på overfladen af ​​kulstofpartikler og accelerere masseoverførslen og diffusionen af ​​guld ind i kulstofpartiklerne.

 

2. Egenskaber for aktivt kul: Mindre kulstofpartikelstørrelse er gavnlig for at accelerere adsorptionskinetikken, men øger vanskeligheden ved screening og genvinding. Industrielt er det almindeligt anvendte partikelstørrelsesområde 1-3 millimeter (f.eks. 6×12 mesh eller 8×16 mesh). Kulstoffets hårdhed er afgørende, da det skal modstå slid under omrøring, pumpning og regenereringsprocesser. Coconut shell carbon klarer sig fremragende i denne henseende.

 

3. Konkurrencedygtig adsorption og giftstoffer: Dette er et nøgleproblem, der påvirker genvindingsgraden.

- Organiske gifte: Organiske stoffer såsom flotationsreagenser (f.eks. xanthater), smøreolier og humussyrer konkurrerer med guld om adsorptionssteder og kan endda blokere porer. Visse flotationsreagenser kan reducere adsorptionsaktiviteten af ​​aktivt kul med mere end 60 %. Disse organiske gifte fjernes hovedsageligt gennem efterfølgende termiske regenereringstrin.

- Uorganiske giftstoffer: Hovedsageligt cyanidkomplekser af andre metaller (f.eks. kobber, nikkel, sølv). De kan også danne ionpar, der skal adsorberes, og optager aktive steder. Der skal lægges særlig vægt på virkningen af ​​kobber. Dets cyanidform i opløsningen ændres med pH, og det adsorberes lettere, når pH er under 10,5. De fleste uorganiske gifte kan fjernes ved syrevask.

- Skalering: Under CIP-processen kan calciumioner og carbonat danne bundfald såsom calciumcarbonat (CaCO₃) på overfladen af ​​aktivt kul. Disse skællag er hovedsageligt aflejret og blokerer indgangene til mesoporer og makroporer af kulstofpartikler, hvilket hindrer diffusion af guld til mikroporer. Regelmæssig syrevask kan effektivt fjerne disse kalklag.

 

4. Opløsningens kemiske miljø:

- pH og cyanidkoncentration: Industrielt holdes pH normalt mellem 10-11 for at kontrollere dannelsen af ​​giftig HCN-gas. Tilstrækkelig fri cyanidkoncentration er en nødvendig betingelse for at sikre en effektiv opløsning og stabilitet af guld.

- Temperatur: Guldadsorption er en eksoterm proces, så lavere temperaturer er befordrende for adsorption. Mange fabrikker opnår ofte højere genvindingsrater i kolde årstider. I modsætning hertil kræver den efterfølgende desorptionsproces høje temperaturer.

- Ionstyrke: Tilstedeværelsen af ​​jordalkalimetalioner såsom calcium og magnesium er nødvendig for dannelsen af ​​guldcyanidionpar.

 

IV. Desorption: Desorbering af guld fra aktivt kul Det guld-fyldte kul adsorberet med høj-koncentration af guld skal gennemgå desorptionsbehandling (elueringsbehandling) for at overføre guld tilbage til opløsningen til elektrolytisk rensning.

 

Det grundlæggende princip for desorption er at skabe ugunstige forhold for adsorption og vende adsorptionsprocessen. Industrielt anvendes hovedsageligt to modne processer: AARL-metoden og Zadra-metoden. Begge er baseret på følgende trin:

1. Ved høj temperatur bruges en natriumionopløsning med høj-koncentration (fra natriumhydroxid) til at erstatte calciumioner i guldcyanidionparrene med natriumioner gennem ionbytning, hvilket danner mindre stabile natrium-guldcyanidionpar.

2. Høj temperatur fremmer nedbrydningen af ​​ustabile natrium-guldcyanid-ionpar, og guldcyanid-anioner frigives tilbage til opløsningen fra overfladen af ​​aktivt kul.

Hovedforskellen mellem de to ligger i proceskombinationen: AARL-metoden er en batchoperation, og den desorberede guld-rige opløsning (gravid opløsning) sendes til et uafhængigt elektrolyseværksted; Zadra-metoden forbinder desorptionskolonnen og elektrolysecellen i serie for at danne en lukket-sløjfecyklus, der realiserer desorption og elektrolyse samtidigt. Uanset den anvendte metode er målet at reducere guldindholdet i det magre kulstof, der returneres til adsorptionskredsløbet, til under ca. 50 gram pr. ton for at genoprette dets adsorptionskapacitet.

 

V. Hovedprocesstrømme: CIP, CIL og Pumpcell

 

Der er tre hovedformer for udvinding af aktivt kulguld:

Carbon in Pulp (CIP): Malmen fuldender først det meste af guldopløsningen gennem uafhængige cyanidudvaskningstanke, og derefter kommer papirmassen ind i en række adsorptionstanke til guldadsorption. Massen strømmer frem, og det aktive kul transporteres i modstrøm. Dens "berigelsesforhold" (forholdet mellem guld-ladet kulstofkvalitet og fødeopløsningens guldkvalitet) er normalt 1000-1200.

Kulstof i udvaskning (CIL): Udvaskning og adsorption kombineres og udføres samtidigt i samme serie af tanke. Denne proces er særligt velegnet til malme, der indeholder "guld-røvende" stoffer (andre stoffer, der kan adsorbere guld), fordi aktivt kul kan konkurrere med dem om at beskytte det opløste guld. Men på grund af den lave guldkoncentration i opløsningen, når udvaskningen er ufuldstændig, kræves der normalt et større lager af aktivt kul, og berigelsesforholdet er generelt 800-1000.

 

Pumpcell Process: Indtager en driftstilstand, der ligner en "god-gå-runde". Modstrøm opnås ved regelmæssigt at rotere pulptilførselspunktet og tailingsudledningspunktet uden behov for fysisk bevægelse af kulstofmasse. Denne metode reducerer tilbageblanding, håndterer kulstof i batches, kan opnå et højere berigelsesforhold (1500-2500 eller højere) og har et mere kompakt udstyrsvolumen.

Procesvalget afhænger af forskellige faktorer såsom malmegenskaber, designskala, investering og driftsomkostninger.

 

VI. Procesovervågning og balance Den stabile drift af et CIP/CIL-anlæg afhænger af overvågningen af ​​nøgleparametre, som hovedsageligt evalueres gennem to "aspekter":

 

- Guldkoncentration i løsning: Overvåg guldindholdet i opløsningen ved udløbet af hver adsorptionstank, som bør vise en betydelig nedadgående tendens-for-.

- Guldkoncentration i guld-fyldt kulstof: Overvåg guldmængden af ​​aktivt kul i hver adsorptionstank, som bør vise en trin-for-trin nedadgående tendens fra forside til bagside.

Regelmæssig analyse af disse aspekter, kombineret med test af adsorptionskinetisk hastighed (aktivitet) af aktivt kul, kan hjælpe anlægget rettidigt at identificere problemer såsom giftophobning, reduceret udstyrseffektivitet eller operationel ubalance, og derved opretholde den optimale guldgenvindingshastighed.

Aktivt kul spiller en uerstattelig rolle i guldgenvinding. Fra det grundlæggende princip om at adsorbere guldcyanid-ionpar, til at løse de praktiske udfordringer ved organiske og uorganiske gifte og skældannelse, til desorptionsgenvinding og procesvalg, udgør hele processen et komplekst og effektivt teknisk system. Dybdeforståelse og præcis kontrol af egenskaber af aktivt kul, procesforhold og systembalance er kernen i at opnå effektiv og økonomisk guldgenvinding.