Cyjanizacja

Cyjanowania lub proces MacArthur-Forrest jako nazwisk wynalazców, John Stewart MacArthura i Robert i William Forrest braci, jest techniką hydrometalurgii z wydobycia złota w roztworze z cyjankiem alkalicznym . Proces polega na ługowaniu rudy złota roztworem bardzo rozcieńczonych cyjanków. Odciek kontaktuje się z cynku do wytrącenia się złoto rozpuszczone jak i innych metali szlachetnych, takich jak srebro , z miedzi , itd.

Proces ten pozwolił na przełom w wydobyciu złota . Na przykład w przypadku złóż złota Witwatersrand złoto ma postać drobnych cząstek, a amalgamacja, taka jak chlorowanie, jest w stanie wydobyć tylko 55-65% metalu. Na początku XX th wieku, prawie miliard ton rudy złota są przetwarzane corocznie przez rozwiązania cyjanku, czyniąc to najważniejszy proces rudy trybu przetwarzania chemicznego. Od lat siedemdziesiątych XX w. Cena złota tworzy opłacalne pryzmy pozostałości wydobywczych zawierających 1 g / t złota, stosując techniki opracowane dla przeróbki ubogich rud miedzi lub uranu.

Historia

Kontekst

Chemia cyjanków czyni znaczący postęp, gdy uogólnienie wytwarzanych gazów pociąga za sobą ich oczyszczanie, a tym samym usuwanie najbardziej toksycznych składników. W środku XIX p wieku związki cyjankowe są usuwane za pomocą adsorpcji z mieszaniną wodorotlenków żelaza (II) i żelaza (III) . Podobnie, wyczerpująco badane są reakcje rozpuszczania . W ten sposób John Stewart MacArthur odkrył w 1887 roku praktyczne zastosowanie rud złota, cyjanizacji.

Uprzemysłowienie

Cyjanizacja opracowana przez Macarthura szybko stała się procesem przemysłowym. Jego przyjęcie jest początkiem poważnych wysiłków badawczych, mających na celu zrozumienie jego zasad i zoptymalizowanie go. Najważniejszy wkład w cyjanizację ma niemiecki chemik Guido Bodländer (en), który w 1896 r. Wskazuje dwa zasadnicze punkty: potwierdza obserwacje Elsnera i Faradaya , zaprzeczające Macarthurowi, który zauważył niezbędną rolę tlenu; i odkrywa, że nadtlenek wodoru jest reakcją pośrednią w rozpuszczaniu złota. Pomimo tych ustaleń cyjanizacja pozostaje słabo poznana:

„Działanie roztworów cyjanku na złoto od dawna pozostaje tajemnicą z trzech powodów:

Trudno zrozumieć, dlaczego złoto, najszlachetniejszy z metali, którego nie rozpuszcza żaden inny kwas niż stężony roztwór wody królewskiej , można rozpuścić w temperaturze pokojowej bardzo rozcieńczonym roztworem (0,01 - 0,1%) NaCN lub KCN ;
Stwierdzono, że wysokie stężenie NaCN nie jest lepsze niż rozcieńczony roztwór, podczas gdy na przykład w przypadku innych metali rozpuszczonych w kwasach, im bardziej stężony jest kwas, tym szybciej metal rozpuszcza się;
Powody zapotrzebowania na tlen nie były oczywiste, wiedząc, że sam nie działa na złoto.

Zagadka została rozwiązana około 60 lat po odkryciu procesu, kiedy zrozumiano, że rozpuszczanie się złota w roztworze cyjanków jest zjawiskiem elektrochemicznym , czyli porównywalnym do ogniwa galwanicznego . "

- MD Adams, Postępy w przetwarzaniu rudy złota

To Macarthur udoskonalił stosowanie wiórów cynkowych do wytrącania złota z roztworu cyjanku. Proces ten staje się bardziej efektywny dzięki ulepszonemu amerykańskiemu metalurgowi Charlesowi Washingtonowi Merrillowi (w) (1869-1956) używaniu pyłu cynkowego. Jego inżynier Thomas Bennett Crowe (1876-1940) ulepszył go następnie, odgazowując roztwór rozpuszczonego powietrza, wystawiając go na działanie próżni w zbiorniku przed wprowadzeniem cynku. Ta technika przetwarzania roztworu nazywa się procesem Merrill-Crowe .

Proces

Zasada

Cyjanowania jest wytworzenie „Sól poczwórne” rozpuszczalny w wodzie, gdy złoto znajduje się w obecności soli cyjanku ( cyjanek potasu , cyjanek sodu lub cyjanek wapnia ) i tlenu.

metoda

Ruda jest drobno mielona, a następnie umieszczana w obecności roztworu soli cyjanku.
Po pewnym czasie reakcji roztwór zawierający szlam jest oddzielany od cząstek mineralnych przez filtrację lub dekantację .

${\ Displaystyle 4Au + 8NaCN + 2H_ {2} O + O_ {2} \ rightarrow 4Na [Au (CN) _ {2}] + 4NaOH}$ .

Złoto jest następnie odzyskiwane przez dodanie wiórów cynku lub aluminium do poczwórnego roztworu soli.

${\ Displaystyle 2Na [Au (CN) _ {2}] + Zn \ rightarrow Na_ {2} [Zn (CN) 4] + 2Au}$ .

Roztwór następnie zakwasza się kwasem siarkowym w celu usunięcia nadmiaru cynku, suszy i przepuszcza przez piec w 800 ° C w obecności powietrza w celu utlenienia ołowiu , żelaza i cynku. Pozostałość po pierwszym stopieniu zawiera 80-90% złota.

Na początku XXI p wieku, istnieją dwa główne procesy obróbki roztwór cyjanku: wytrącania z użyciem cynku (zwany proces Merrill Crowe w udoskonalonej wersji) i adsorpcji węgla (w) . Konkurs adsorpcyjny metoda Merrill Crowe ze względu na szacowane koszty inwestycyjne i operacyjne niższe o 20 do 50%. Jest również bardziej wydajna, jeśli ruda zawiera węgiel i jest bogata w metal lub jeśli jest bogata w glinę (ponieważ wytwarza odciek, który jest trudny do przefiltrowania). Obecnie adsorpcja na węglu zapewnia na świecie 70% oczyszczania roztworu cynaurów, pozostałą część poddaje się procesowi Merrill-Crowe lub bezpośredniej elektrolizie . Rzeczywiście, ta ostatnia pozostaje konkurencyjna dla rud bogatych w złoto i zawierających znaczną ilość srebra. Oprócz adsorpcji na węglu można go również stosować do usuwania innych metali szlachetnych: w tym przypadku zastępuje bezpośrednią elektrolizę.

Utylizacja odpadów

Bezpośrednia pozostałość po filtracji to toksyczne odpady przemysłowe ze względu na zawarte w nich sole cyjanku. Odpady te są czasami składowane na wolnym powietrzu w dużych basenach utrzymywanych przez wały ziemne, błoto jest stopniowo odwadniane przez słońce i wiatr (parowanie). Następnie cyjanki zaczynają ulegać degradacji w kontakcie z tlenem, rozpadając się na cyjanian, a ostatecznie na węglan .

Różne zabiegi fizykochemiczne lub biologiczne mogą przyspieszyć ich degradację.

Zabiegi biologiczne

W naturze niewielkie ilości cyjanków są naturalnie wytwarzane przez niektóre bakterie (na przykład tlenowe i / lub beztlenowe , archeony ), grzyby, rośliny i glony (trochę cyjanku znajdujemy na przykład w gorzkich migdałach lub w niektórych surowych fasolach), prawdopodobnie w celu ochrony przed drapieżnictwem zwierząt. Obecność cyjanków w środowisku wynika jednak głównie z działalności człowieka, aw szczególności z przemysłu metalurgicznego ;

Dlatego rozkładające się mikroorganizmy mogą do pewnego stopnia zarządzać tą trucizną i rozkładać ją (na przykład na amoniak (mniej toksyczny)), a następnie na nieszkodliwe węglany . Mogą nawet - pod pewnymi warunkami - zrobić to w warunkach beztlenowych.

Biologiczne metody obróbki przemysłowego cyjanku są wciąż aktualne. Wydaje się, że są one obiecującym sposobem na lepszą utylizację odpadów wydobywczych zawierających cyjanki.

Takie zabiegi zostały po raz pierwszy przetestowane w Ameryce Północnej i nadal są przedmiotem badań laboratoryjnych i in situ w niektórych obiektach składowania i przetwarzania odpadów wydobywczych w przemyśle złotniczym, na przykład z dość wszechobecną bakterią (ale która może być patogenna dla ludzi ( prawdopodobnie) szpitalne ) oraz niektóre rośliny i drzewa: Pseudomonas sp. Niektóre szczepy tej bakterii (na przykład szczepy CM5 i CMN2) mogą w pewnych warunkach wykorzystywać cyjanek jako źródło węgla i azotu, rozkładając cyjanki z wydajnością porównywalną do powszechnie stosowanych substancji chemicznych. zabiegi.
Inną drogą jest obróbka w ciekłym reaktorze lub w basenach zewnętrznych z algami. W ten sposób przebadano kilka gatunków alg, w tym Arthrospira maxima , Chlorella sp. i Scenedesmus obliquus , o bardzo zasadowym pH (pH = 10,3), ale mogą przetwarzać tylko dość rozcieńczone odpady, w przeciwnym razie giną. W tym przypadku najlepiej działającymi glonami był S. obliquus, który zdegradował 99% cyjanku, przeżywając przy stężeniach od 100 do 400 mg / l .

W przypadku zanieczyszczenia cyjankami i odpadami cyjankowymi z przemysłu złotniczego

W przypadku wycieku cyjanku do wody producent wtryskuje do środowiska chlor w celu zniszczenia cyjanków, co jednak przyczynia się do wtórnego zanieczyszczenia.

Uwagi i odniesienia

ID Gadaskina i LA Ryzik , Wytapianie i rafinacja złota , vol. 3, Międzynarodowa Organizacja Pracy, dz. „Encyklopedia bezpieczeństwa i higieny pracy”,2002, 3 e ed. ( ISBN 92-2-209816-1 ) , str. 82.11
(en) Hermann Renner, Günther Schlamp, Dieter Hollmann, Hans Martin Lüschow, Peter Tews, Josef Rothaut, Klaus Dermann, Alfons Knödler, Christian Hecht, Martin Schlott, Ralf Drieselmann, Catrin Peter, Rainer Schiele, Gold, Gold Alloys, and Gold Compounds , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, al. „Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna”,2000( czytaj online )
(en) Mike D. Adams , Advances in Gold Ore Processing , Elsevier , coll. „Zmiany w przetwórstwie minerałów” ( N O 15)2 grudnia 2005, 1076, s. ( ISBN 0-444-51730-8 , ISSN 0167-4528 ) , str. XXXVII-XLII
(w) „ Thomas Bennett” Tom „Crowe ” na findagrave.com ,13 sierpnia 2011
(w) A. Paul Hampton , „Cementowanie cynku - proces Merrill Crowe” w: Andrew L. Mular Doug N. Halbe, Derek John Barratt, Projekt zakładu przetwórstwa minerałów, praktyka i kontrola: Proceedings , vol. 2, Towarzystwo Górnictwa, Metalurgii i Eksploracji (SME),2002( ISBN 0-87335-223-8 , czytaj online ) , str. 1663-1679
Domen Novak, Ingrid H. Franke-Whittle, Elizabeta Tratar Pirc, Vesna Jerman, Heribert Insab, Romana Marinšek Logar, Blaž Stres (2013), Procesy biotyczne i abiotyczne przyczyniają się do udanej beztlenowej degradacji cyjanku przez reaktor UASB oczyszczający ścieki z browaru ; Badania wody; Tom 47, wydanie 11, 1 lipca 2013, strony 3644–3653 ( podsumowanie )
Rajesh Roshan Dasha, Abhinav Gaur, Chandrajit Balomajumder (2009), Cyjanek w ściekach przemysłowych i jego usuwanie: Przegląd na temat oczyszczania biologicznego ; Journal of Hazardous Materials; Vol163, N O 1, 2009-04-15, strony 1-11 (literatura) [streszczenie]
Akcil, A. 2003. „ Zniszczenie cyjanku w ściekach z huty złota: obróbka biologiczna a obróbka chemiczna ”. Biotechnology Advances, tom. 21, nr 6, s. 501-511 ( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975003000995 streszczenie])
A Akcil AG Karahan, H Ciftci, O Sagdic (2003), Biologiczne traktowanie cyjanku przez naturalne izolowane bakterie (Pseudomonas sp.) ; Minerals Engineering tom 16, wydanie 7, lipiec 2003, strony 643–649
Fatma Gurbuz, Hasan Ciftci, Ata Akcil, Aynur Gul Karahan (2004), Mikrobiologiczna detoksykacja roztworów cyjanku: nowe podejście biotechnologiczne z wykorzystaniem alg ; Hydrometalurgia Tom 72, wydania 1–2, luty 2004, strony 167–176 ( streszczenie )
Amegbey, NA i AA Adimado. 2003. „ Przypadki wycieku cyjanku w Ghanie ”. Transakcje Zakładu Górnictwa i Hutnictwa Sekcja C - Przeróbka Minerałów i Metalurgia Wydobywcza, t. 112, nr 2, s. C126-C130 ( http://www.ingentaconnect.com/content/maney/mpem/2003/00000112/00000002/art00010 podsumowanie])

Zobacz też

Powiązane artykuły

Bibliografia

Soto, H., Rousseau, A. and F. Nova (1996) Cyanidation absolutorium treatment process . Badania bibliograficzne utworzone dla Ministerstwa Zasobów Naturalnych Quebecu. 64p. W Aubertin, Bussière i Bernier, 2002. Środowisko i gospodarka odpadami wydobywczymi: Podręcznik na płycie CD-ROM. Montreal: Presses internationales polytechniques.
(en) Somayeh Golbaza, Ahmad Jonidi Jafarib * i Roshanak Rezaei Kalantaric (2013) Badanie wydajności procesu utleniania Fentona przy jednoczesnym usuwaniu fenolu, cyjanku i chromu (VI) ze ścieków syntetycznych ; Odsalanie i uzdatnianie wody; Tom 51, wydanie 28-30, 2013 DOI: 10.1080 / 19443994.2012.760108; strony 5761-5767 ( podsumowanie )
(en) Domen Novak, Ingrid H. Franke-Whittle, Elizabeta Tratar Pirc, Vesna Jerman, Heribert Insam, Romana Marinšek Logar, Blaž Stres (2013), Procesy biotyczne i abiotyczne przyczyniają się do udanej beztlenowej degradacji cyjanku przez browar uzdatniający biomasę reaktora UASB ścieki ; Badania wody; Tom 47, wydanie 11, 1 lipca 2013, strony 3644–3653 ( podsumowanie )