quá trình xyanua hóa để khai thác vàng

Bối cảnh ngành: Thách thức dai dẳng của việc khai thác vàng

Trong nhiều thiên niên kỷ, sức hấp dẫn của vàng chỉ có thể so sánh được với sự khó khăn trong việc khai thác nó. Trong khi các phương pháp ban đầu dựa vào sự tách trọng lực và hỗn hợp thủy ngân, những thứ này không hiệu quả và nguy hiểm cho môi trường. Cuối thế kỷ 19 chứng kiến ​​một sự thay đổi mô hình với sự ra đời của quá trình xyanua hóa, cụ thể là quá trình MacArthur-Forrest. Phương pháp này đã cách mạng hóa việc khai thác vàng bằng cách cho phép thu hồi vàng về mặt kinh tế từ các loại quặng cấp thấp mà trước đây được coi là không có lợi nhuận..

Bất chấp sự thống trị của nó trong hơn một thế kỷ, quá trình xyanua phải đối mặt với những thách thức đương thời đáng kể:

• Giám sát môi trường: Việc sử dụng xyanua, một chất có độc tính cao, đòi hỏi quản lý rủi ro nghiêm ngặt để ngăn chặn sự cố tràn dầu thảm khốc và ô nhiễm môi trường lâu dài.
• Độ phức tạp của quặng: Quặng chịu lửa, nơi vàng bị khóa trong các khoáng chất sunfua hoặc "cướp mang thai" do chất cacbon, có khả năng chống xyanua trực tiếp, dẫn đến tỷ lệ phục hồi dưới mức tối ưu.
• áp lực kinh tế: Chất lượng quặng giảm và chi phí năng lượng tăng đòi hỏi các quy trình hiệu quả hơn với năng suất thu hồi cao hơn và mức tiêu thụ thuốc thử thấp hơn.
• Rào cản pháp lý: Việc xin giấy phép cho các mỏ hoặc cơ sở lưu trữ chất thải mới sử dụng xyanua ngày càng khó khăn và tốn thời gian.

Do đó ngành này bị vướng vào một ràng buộc: Xyanua hóa vẫn là quá trình thủy luyện kim hiệu quả và được sử dụng rộng rãi nhất để khai thác vàng, tuy nhiên giấy phép hoạt động xã hội và môi trường của nó đang bị đe dọa thường xuyên.

công nghệ cốt lõi: Xyanua hiện đại hoạt động như thế nào?

Quá trình xyanua hóa, Tại cốt lõi của nó, là một phản ứng điện hóa đơn giản trong đó vàng hòa tan trong dung dịch kiềm xyanua với sự có mặt của oxy. Phản ứng cơ bản là:

4Âu + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Âu(CN)₂] + 4NaOH

Điều này mô tả sự hình thành phức hợp vàng-xyanua ổn định. Mạch xyanua hóa công nghiệp hiện đại là một hệ thống phức tạp được thiết kế để tối ưu hóa phản ứng này. Các giai đoạn quan trọng của nó là:

1. Hiệp thông và chuẩn bị: Quặng khai thác được nghiền nát và nghiền thành bột mịn để giải phóng các hạt vàng, tăng diện tích bề mặt cho phản ứng hóa học.
2. Lọc: Quặng nghiền được trộn với dung dịch natri xyanua loãng (tiêu biểu 100-500 ppm NaCN) trong một loạt các bể hoặc thùng được khuấy trộn. Chanh xanh (CaO) được thêm vào để duy trì độ pH cao (>10.5) để ngăn chặn sự hình thành khí hydro xyanua chết người (HN). Khí oxy được đưa vào, thường thông qua khuấy trộn cơ học hoặc tiêm trực tiếp, vì nó là một chất phản ứng quan trọng.
3. Tách rắn-lỏng: Sau khi lọc, hỗn hợp bùn thu được—hiện có chứa dung dịch lọc mang thai (làm ơn) với vàng hòa tan và chất thải rắn (chất thải)—được gửi đến thiết bị làm đặc và bộ lọc để phân tách.
4. Phục hồi vàng:
   • Carbon-trong-bột giấy (CIP): Các hạt than hoạt tính được đưa trực tiếp vào bùn đã lọc. Phức hợp vàng-xyanua hấp phụ lên cacbon.
   • Carbon-in-Leach (CIL): Một quá trình tương tự trong đó quá trình lọc và hấp phụ xảy ra đồng thời trong cùng một bể.
   • Lượng mưa kẽm (Merrill-Crowe): Một phương pháp cũ hơn trong đó bụi kẽm được thêm vào PLS đã được làm rõ để kết tủa (xi măng) vàng.
5. Rửa giải và điện phân: Trong mạch CIP/CIL, cacbon đã nạp được rửa bằng dung dịch xyanua ăn da nóng để loại bỏ (rửa giải) vàng. Dung dịch cao cấp này sau đó được đưa qua các tế bào điện phân, nơi dòng điện đẩy vàng vào cực âm bằng len thép.
6. luyện kim: Vật liệu catốt được nung chảy trong lò có chất trợ dung để tạo ra thỏi doré.

Đổi mới đã tập trung vào việc tăng cường quá trình này:

• Lò phản ứng lọc nội tuyến (ILR): Đối với chất cô đặc cao cấp, cung cấp khả năng lọc mạnh mẽ trong một bình nhỏ gọn.
• Tiêm oxy nâng cao: Sử dụng hợp chất oxy hoặc peroxide tinh khiết để tăng tốc động học lọc.
• Phân tích thời gian thực: Hệ thống điều khiển tự động theo dõi độ pH, nồng độ xyanua, và mức oxy để sử dụng thuốc thử tối ưu.

Chợ & Ứng dụng: Nơi Cyanidation ngự trị tối cao

Quá trình xyanua hóa là xương sống của ngành khai thác vàng toàn cầu. Người ta ước tính rằng hơn 90% sản xuất vàng sơ cấp trên toàn thế giới sử dụng công nghệ này.

Ứng dụng / Loại quặng	Quá trình biến đổi	Lợi ích chính
Quặng xay xát tự do	CIL/CIP thông thường	Khả năng phục hồi cao (>95%), hoạt động đơn giản, khả năng mở rộng cho các hoạt động khối lượng lớn.
Quặng sunfua chịu lửa	Tiền oxy hóa (VÍ DỤ., POX, sinh học) theo sau là CIL	Mở khóa "vô hình" vàng từ ma trận sunfua; làm cho nguồn tài nguyên vật liệu chịu lửa khổng lồ có hiệu quả kinh tế.
Quặng vàng-đồng	Quy trình SART (Sulfua hóa-Axit hóa-Tái chế-Làm đặc)	Quản lý nhiễu đồng bằng cách thu hồi đồng dưới dạng sản phẩm phụ có thể bán được và tái tạo xyanua để tái chế.
Tái chế chất thải	Lọc đống hoặc lọc thùng	Thu hồi vàng còn sót lại từ chất thải lịch sử; giải quyết các trách nhiệm về môi trường trong khi tạo ra doanh thu.

Những lợi ích chính thúc đẩy việc tiếp tục sử dụng nó là:

• Hiệu quả phục hồi cao: Đạt được sự phục hồi thường vượt quá 95% đối với quặng nghiền tự do.
• Độ bền: Chịu được sự thay đổi về loại thức ăn và khoáng chất tốt hơn nhiều quy trình thay thế.
• Khả năng kinh tế: Đây vẫn là phương pháp hiệu quả nhất về mặt chi phí để xử lý khối lượng lớn quặng cấp thấp ở quy mô công nghiệp.

Triển vọng tương lai: Sự tiến hóa giữa sự gián đoạn

Tương lai của quá trình xyanua không nằm ở sự thay thế toàn bộ mà ở sự phát triển có trách nhiệm của nó thông qua tích hợp công nghệ.

1. Sự phá hủy xyanua & tái chế: Các quy định chặt chẽ hơn sẽ yêu cầu tiêu hủy gần như toàn bộ xyanua trong chất thải trước khi thải ra ngoài bằng các công nghệ như INCO SO₂/Air hoặc hydrogen peroxide. Các quy trình như SART sẽ được áp dụng rộng rãi hơn cho các mạch nước và xyanua khép kín.
2. Tích hợp với các chất phụ gia không chứa xyanua: Trong khi thiosulfat, halogenua, và glycine hứa hẹn là chất thay thế ít độc hại hơn, chúng chưa được áp dụng phổ biến hoặc chưa mang tính kinh tế. Trong tương lai gần có thể sẽ thấy các bảng quy trình lai trong đó việc xử lý trước bằng các thuốc thử này làm cho quá trình xyanua hóa tiếp theo hiệu quả hơn hoặc loại bỏ nó đối với các loại quặng cụ thể.
3. Số hóa & Kiểm soát quá trình: Kiểm soát quy trình nâng cao bằng AI và học máy sẽ tối ưu hóa liều lượng thuốc thử trong thời gian thực dựa trên đặc tính của nguồn cấp quặng, giảm thiểu mức tiêu thụ và dấu chân môi trường trong khi tối đa hóa năng suất.
4. Tại chỗ và thăm dò lọc sinh học: Đối với tiền gửi sâu hoặc khó tiếp cận,Tại chỗ phục hồi—bơm chất lỏng trực tiếp vào thân quặng—đang được nghiên cứu như một giải pháp thay thế cho khai thác truyền thống.

Lộ trình hướng tới "Thông minh hơn," các hệ thống khép kín hơn giúp nâng cao hiệu quả đồng thời giảm thiểu rủi ro môi trường liên quan đến thực tiễn thông thường.

---

Câu hỏi thường gặp

Quá trình xyanua vẫn an toàn do độc tính của xyanua?
Khi được quản lý theo các quy tắc quốc tế nghiêm ngặt như Bộ luật quản lý xyanua quốc tế (ICMC), Các nhà máy xyanua hóa hiện đại được thiết kế với nhiều lớp hệ thống ngăn chặn an toàn có thể đạt được kỷ lục an toàn tuyệt vời Nồng độ thuốc thử được giữ ở mức rất thấp (<0 05%) giảm đáng kể rủi ro so với nhận thức của công chúng vốn thường nhầm lẫn việc sử dụng công nghiệp với các dạng đậm đặc Kiểm soát độ pH thích hợp ngăn ngừa sự hình thành khí HCN giúp các nhà máy hiện đại trở nên an toàn cho người vận hành

Điều gì xảy ra nếu có sự cố tràn?
Các cơ sở hiện đại được yêu cầu phải có kế hoạch ứng phó khẩn cấp toàn diện bao gồm cơ sở lưu trữ miếng đệm/chất thải chứa chất thải hai lớp lót thứ cấp Hệ thống phát hiện TSF Các biện pháp tức thời bao gồm trung hòa ngăn chặn bằng cách sử dụng canxi hypochlorite hydro peroxide thu hồi dung dịch tràn Giám sát liên tục đảm bảo phát hiện nhanh chóng giảm thiểu tác động môi trường

Tại sao không chuyển hoàn toàn sang các chất thay thế không chứa xyanua như thiosulfate?
Trong khi các lựa chọn thay thế tồn tại, chúng phải đối mặt với những rào cản đáng kể Mức tiêu thụ thiosulfate có thể cao hơn khiến nó kém kinh tế hơn, đặc biệt là quặng cấp thấp. Sự thay đổi nhiệt độ pH nhạy cảm đòi hỏi chất xúc tác amoniac đồng, gây ra những lo ngại về môi trường khác nhau. Glycine cho thấy có triển vọng nhưng vẫn đang ở giai đoạn phát triển, ứng dụng quy mô lớn. Do đó, mặc dù đã nghiên cứu chuyên sâu nhưng không có giải pháp thay thế nào phù hợp với tính hiệu quả về mặt chi phí tổng thể trên nhiều loại quặng khác nhau

---

Nghiên cứu điển hình / Ví dụ kỹ thuật

Tối ưu hóa khả năng phục hồi từ thân quặng chịu lửa phức tạp

Một hoạt động khai thác lớn ở Nevada Hoa Kỳ đang phải vật lộn với tỷ lệ thu hồi vàng dưới mức trung bình (~65%) từ thân quặng sunfua chịu lửa phức tạp Vàng được phân tán mịn trong pyrit khiến quá trình xyanua trực tiếp không hiệu quả sau khi nghiền thông thường

Chiến lược thực hiện

Mạch tiền oxy hóa hai giai đoạn đã được thiết kế ở thượng nguồn của nhà máy CIL hiện có:

1.Quá trình oxy hóa sinh học BIOX: Một nhà máy oxy hóa sinh học chuyên dụng đã được xây dựng Bùn quặng nghiền được đưa vào các lò phản ứng khuấy trộn nối tiếp chứa vi khuẩn ưa nhiệt Sulfolobus Những vi sinh vật này tích cực tiêu thụ ma trận sunfua giải phóng các hạt được bao bọc
2.Mạch CIL được tối ưu hóa: Bùn oxy hóa sinh học được trung hòa được cung cấp mạch CIL hiện có Tuy nhiên, nồng độ oxy hòa tan tăng lên máy trộn cắt tốc độ cao liều lượng natri xyanua được kiểm soát cẩn thận máy phân tích thời gian thực dựa trên loại dung dịch mang thai

Kết quả có thể đo lường được

Sau nhiều tháng vận hành đầy đủ các kết quả sau đây đã được ghi lại so với hiệu suất cơ bản:

Số liệu	Trước khi thực hiện	Sau khi thực hiện
Phục hồi vàng tổng thể	~65%	nhất quán >92%
Tiêu thụ natri xyanua kg/t	N/A Đường cơ sở Không hiệu quả Tổn thất cao ppm Dư lượng Giảm động học hấp phụ được tối ưu hóa sau quá trình oxy hóa cho phép kiểm soát chặt chẽ hơn. Liều lượng thấp hơn đạt được mục tiêu luyện kim trong khi giảm thiểu chi phí thuốc thử tải môi trường dòng xả của nhà máy đã chứng minh khả năng tồn tại khi tích hợp luyện kim sinh học, luyện kim khai thác thông thường, giải phóng giá trị của các nguồn tài nguyên đầy thách thức