công thức hóa học trong khai thác bạc
Công thức hóa học trong khai thác bạc: Từ quặng đến kim loại nguyên chất
Việc khai thác bạc từ Trái đất về cơ bản là một chuỗi các biến đổi hóa học. Trong khi bạc có thể tồn tại ở dạng tự nhiên của nó (nguyên tố) hình thức, nó thường được tìm thấy liên kết với các nguyên tố khác trong các khoáng chất phức tạp. Hiểu được công thức hóa học cụ thể của các loại quặng này và các phản ứng giải phóng bạc là trọng tâm của việc khai thác và tinh luyện hiệu quả và tiết kiệm.. Bài viết này khám phá các hợp chất quan trọng liên quan, tương phản các phương pháp xử lý chính, và kiểm tra tính chất hóa học trong thế giới thực thúc đẩy ngành công nghiệp cổ xưa nhưng có công nghệ tiên tiến này..jpg)
Khoáng chất mang bạc sơ cấp và thành phần hóa học của chúng
Bạc hiếm khi tồn tại một mình. Khoáng vật quặng quan trọng nhất của nó là sunfua, muối sulfos, và halogenua. Công thức hóa học của quặng quyết định phương pháp khai thác tối ưu.
- argentit (Bạc sunfua): Ag₂S. Đây là một trong những quặng bạc quan trọng nhất. Quá trình xử lý của nó thường bao gồm quá trình rang oxy hóa hoặc xyanua trực tiếp.
- Pyrargyrit (Bạc hồng ngọc): Ag₃SbS₃. Sulfosalt phức tạp, việc xử lý nó thường đòi hỏi phải nung để loại bỏ antimon và lưu huỳnh trước khi thu hồi bạc..
- Cerargyrit (Sừng bạc): AgCl. Một khoáng chất phổ biến trong các vùng trầm tích bị oxy hóa, nó hòa tan cao trong dung dịch xyanua.
- Bạc bản địa: Ag. Trong khi bạc nguyên tố nguyên chất, nó thường chứa các hợp kim tự nhiên với vàng hoặc các kim loại khác và vẫn cần xử lý hóa học để tinh chế.
Các quy trình khai thác chính tương phản: Con đường hóa học
Hai quá trình hóa học chiếm ưu thế được sử dụng trên toàn cầu: Xyanua và quá trình Patio (Về mặt lịch sử). Phản ứng cốt lõi của họ về cơ bản là khác nhau.
| Quá trình | Phản ứng hóa học cốt lõi(S) | Thuốc thử chính | Các loại quặng áp dụng | Sự liên quan hiện đại |
|---|---|---|---|---|
| Xyanua hóa (Hiện đại) | 4Ag + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Ag(CN)₂] + 4NaOH (cho Ag bản địa) Ag₂S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)₂] + Na₂S (cho argentit) |
Natri xyanua (NaCN) | Bạc bản địa, argentit, Cerargyrit, và quặng vàng chứa bạc. | Tiêu chuẩn ngành dành cho >85% sản xuất bạc sơ cấp. Hiệu quả cao nhưng yêu cầu quản lý môi trường cẩn thận. |
| Quy trình sân hiên (lịch sử) | Ag₂S + 2NaCl + 2HgO → 2Ag + Hg₂Cl₂ + Na₂SO₄ Tiếp theo là chưng cất hỗn hống bạc-thủy ngân. |
thủy ngân (Hg) & Natri clorua (NaCl) | Chủ yếu là quặng bạc sunfua (argentit). | Đã lỗi thời do độc tính cực cao của thủy ngân. Được sử dụng rộng rãi ở châu Mỹ từ thế kỷ 16 đến đầu thế kỷ 20. |
Nghiên cứu trường hợp thực tế: Quá trình Cyanid hóa tại Mỏ Saucito của Fresnillo PLC
Một ví dụ rõ ràng về ứng dụng hiện đại là tại Mỏ Saucito ở Mexico, một trong những nhà sản xuất bạc sơ cấp lớn nhất thế giới..jpg)
- Loại quặng: Mỏ chế biến quặng sulfua đa kim có chứa argentit (Ag₂S) và các khoáng chất phức tạp khác.
- mài & Sự chuẩn bị: Quặng được nghiền và nghiền thành bùn mịn để giải phóng các hạt khoáng.
- Lọc xyanua: Bùn đi vào bể lọc lớn nơi chứa natri xyanua loãng (NaCN) thêm dung dịch vào với sự có mặt của oxi. Phản ứng cốt lõi của argentite xảy ra:
Ag₂S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)₂] + Na₂S
Điều này tạo thành dicyanoargentate hòa tan(TÔI) ion. - Hấp phụ: Dung dịch lọc mang thai đi qua cột chứa than hoạt tính. các
[Ag(CN)₂]⁻phức chất hấp phụ lên các hạt carbon. - rửa giải & Điện phân: Cacbon đã nạp được xử lý bằng dung dịch xyanua ăn da nóng để loại bỏ ("rửa giải") bạc. Dung dịch đậm đặc này sau đó được điện phân, nơi bạc kim loại nguyên chất (Ag) tấm lên cực âm bằng thép không gỉ.
- tinh chế: Bạc mạ được nấu chảy và đúc thành có độ tinh khiết cao (>99.9% Ag) thanh cho thị trường.
Toàn bộ bảng quy trình này được thiết kế nhằm tạo điều kiện thuận lợi và kiểm soát các phản ứng hóa học cụ thể này ở quy mô công nghiệp.
Câu hỏi thường gặp (Câu hỏi thường gặp)
Q1: Tại sao xyanua vẫn được sử dụng nếu nó độc hại?
Cyanide vẫn chưa có đối thủ về hiệu quả và tính chọn lọc để hòa tan vàng và bạc từ quặng ở quy mô công nghiệp. Các mỏ hiện đại hoạt động theo quy tắc quốc tế nghiêm ngặt (VÍ DỤ., Quy tắc quản lý xyanua quốc tế) yêu cầu hệ thống khép kín, miếng đệm lót đôi, và các quy trình khử độc toàn diện trước khi chất thải được lưu trữ hoặc thải ra nước.
Q2: Điều gì xảy ra với các kim loại khác như chì hoặc kẽm trong quá trình chế biến bạc?
Quặng bạc thường có tính đa kim. Trong nhiều thao tác, đặc biệt là nơi có chì, luyện kim vẫn rất quan trọng. Ví dụ, thỏi chì từ lò luyện đóng vai trò là người thu gom kim loại quý; thu được hợp kim chì-bạc ("vàng") sau đó được tinh chế thông qua quy trình Parkes hoặc cupen để tách bạc nguyên chất.
Q3: Có giải pháp thay thế xyanua thân thiện với môi trường không?
Nghiên cứu các chất thay thế như thiosulfate (S₂O₃²⁻) quá trình rửa trôi đang diễn ra, đặc biệt đối với một số loại quặng chịu lửa mà xyanua hoạt động kém hoặc ở những nơi có quy định về môi trường bị cấm. Ưu điểm chính của thiosulfate là độc tính thấp hơn và độ chọn lọc cao đối với vàng/bạc so với kim loại cơ bản; Tuy nhiên, nó có chi phí thuốc thử cao hơn và độ phức tạp của quy trình, điều này đã hạn chế việc áp dụng rộng rãi nó như một chất thay thế hoàn toàn cho xyanua.
Q4: Làm thế nào có được bạc nguyên chất trước hóa học hiện đại?
Phương pháp chủ yếu là cupenlation—một quá trình tinh chế được biết đến từ thời cổ đại bằng cách sử dụng lò tro xương hoặc "cupel." Một hợp kim chì chứa kim loại quý được nung nóng dưới luồng không khí; chì bị oxy hóa thành litharge (PbO) thấm vào cupel xốp hoặc thổi đi như bụi trong khi để lại một hạt vàng/bạc kim loại gần như nguyên chất (Au/Ag).
Q5: làm gì "vật liệu chịu lửa" ý nghĩa của quặng bạc?
Quặng chịu lửa chống lại các phương pháp chiết xuất tiêu chuẩn như xyanua trực tiếp vì tính chất hóa học của nó "ổ khóa" tạo ra các kim loại có giá trị bên trong các khoáng chất chủ như sunfua sắt hoặc đóng gói chúng về mặt vật lý trong các hạt mà thuốc thử không thể xâm nhập một cách hiệu quả—đòi hỏi các bước tiền xử lý bổ sung như nghiền siêu mịn hoặc oxy hóa áp suất (POX) trước khi quá trình lọc có thể diễn ra thành công