Βελτιστοποίηση και καινοτομία της διαδικασίας εξαγωγής χρυσού από χρυσωρυχεία

一  Διαφοροποιημένος Σχεδιασμός και Επιλογή Τεχνολογίας για τις Διαδικασίες CIL και CIP

Αν και οι διαδικασίες CIL (carbon-in-leach) και CIP (carbon-in-pulp) είναι και οι δύο διαδικασίες εκχύλισης χρυσού με προσρόφηση ενεργού άνθρακα, διαφέρουν σημαντικά στον σχεδιασμό της διαδικασίας, τη λειτουργική λογική και τα εφαρμόσιμα σενάρια: 

Μηχανισμοί διαφοροποίησης: Η CIL μειώνει ταυτόχρονα τη συγκέντρωση υγρού χρυσού μέσω έκπλυσης και προσρόφησης, οδηγώντας την κινητική της αντίδρασης κυάνωσης. Η CIP βελτιστοποιεί τις συνθήκες έκπλυσης και προσρόφησης βήμα προς βήμα για τη μείωση της παρεμβολής ακαθαρσιών, αλλά η διαδικασία είναι πιο περίπλοκη.

二  Βασικές επιρροές της κινητικής προσρόφησης ενεργού άνθρακα στην ανάκτηση χρυσού

Η απόδοση προσρόφησης του ενεργού άνθρακα για το σύμπλοκο χρυσού-κυανιούχου (Au(CN)₂⁻) καθορίζεται τόσο από τη δομή των πόρων όσο και από τη χημική τροποποίηση. Οι βασικές παράμετροι είναι οι εξής:

1. Κινητικό Μοντέλο Προσρόφησης

• Στάδιο ελεγχόμενο από διάχυση: Το Au(CN)₂⁻ μεταναστεύει σε θέσεις προσρόφησης μέσω μικροπόρων (<2 nm) and mesopores (2-50 nm). The diffusion rate is positively correlated with the pore distribution (BET surface area>1000 m²/g).
• Στάδιο χημικής προσρόφησης: Οι ομάδες λειτουργιών που περιέχουν οξυγόνο (όπως οι καρβοξυλικές και φαινολικές υδροξυλομάδες) στην επιφάνεια του ενεργού άνθρακα συντονίζονται με το Au(CN)₂⁻, με φαινομενική ενέργεια ενεργοποίησης 15-18 kJ/mol (τιμές που μετρήθηκαν στο εργαστήριο).

2. Βελτιστοποιημένες παράμετροι

• Δομή πόρων: Ο άνθρακας από κέλυφος καρύδας με αναλογία μικροπόρων >70% έχει ικανότητα προσρόφησης χρυσού 6-8 kg Au/t άνθρακα. Ο άνθρακας από κέλυφος φρούτων με αναλογία μικροπόρων <50% έχει χωρητικότητα μόνο 3-4 kg Au/t άνθρακα.
• Χημική τροποποίηση: Η οξείδωση με νιτρικό οξύ μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε φαινολική υδροξυλομάδα κατά 30%-50%, βελτιώνοντας τον ρυθμό προσρόφησης χρυσού κατά 40% (πειραματικά δεδομένα: η ανάκτηση χρυσού αυξήθηκε από 90% σε 99,1%).
• Λειτουργικές παράμετροι: Σε συγκέντρωση πολτού 40%-45% και ένταση ανάδευσης 200-400 rpm, ο χρόνος ισορροπίας προσρόφησης μειώνεται σε 8-12 ώρες.

3. Βιομηχανικοί δείκτες:

Ο συντελεστής προσρόφησης ενεργού άνθρακα (τιμή Κ) πρέπει να ταιριάζει με την ποιότητα του μεταλλεύματος. Για μεταλλεύματα υψηλής ποιότητας (Au >5 g/t), συνιστάται τροποποιημένος άνθρακας από κέλυφος καρύδας με τιμή Κ ≥30. Η συγκέντρωση χρυσού στα απόβλητα μπορεί να ελεγχθεί σε 0,05-0,1 mg/L.

三  Τεχνολογία προεπεξεργασίας για μεταλλεύματα χρυσού που περιέχουν αρσενικό και μηχανισμός βελτίωσης της απόδοσης

Οι ενώσεις αρσενικού (όπως το FeAsS) που περιβάλλουν σωματίδια χρυσού είναι η κύρια αιτία χαμηλών αποδόσεων έκπλυσης. Οι τεχνολογίες προεπεξεργασίας απελευθερώνουν χρυσό μέσω αποσύνδεσης ορυκτών:

1. Μέθοδος οξείδωσης με ψήσιμο

• Παράμετροι διεργασίας: Ψήσιμο δύο σταδίων (πρώτο στάδιο στους 650°C για την απομάκρυνση του αρσενικού και την παραγωγή αερίου As₂O₃, δεύτερο στάδιο στους 800°C για την απομάκρυνση του θείου και την παραγωγή πορώδους ψημένου άμμου Fe₂O₃).
• Επαλήθευση: Μετά το ψήσιμο ενός μεταλλεύματος υψηλής περιεκτικότητας σε αρσενικό (12% περιεκτικότητα σε As), ο ρυθμός έκπλυσης χρυσού αυξήθηκε από 41% σε 90,5%, αλλά απαιτήθηκε σύστημα καθαρισμού καυσαερίων (απόδοση σύλληψης As₂O₃ >99%).

2. Μέθοδος οξείδωσης υπό πίεση

• Όξινη οξείδωση: Υπό συνθήκες 190°C και 2,0 MPa, η αρσενοπυρίτης αποσυντίθεται σε Fe₃⁺ και SO₄²⁻, μετατρέποντας το αρσενικό σε H₃AsO₃, αυξάνοντας τον ρυθμό έκπλυσης χρυσού σε 88%-95%.
• Περιορισμοί: Οι αντιδραστήρες τιτανίου κοστίζουν 30 εκατομμύρια δολάρια ανά 10.000 τόνους παραγωγικής ικανότητας, καθιστώντας τους κατάλληλους μόνο για μεγάλης κλίμακας ορυχεία.

3. Μέθοδος βιοοξείδωσης

• Δράση μικροβίων: Το Acidithiobacillus ferrooxidans καταλύει τη μετατροπή του Fe²⁺ σε Fe³⁺, διαλύοντας την επίστρωση αρσενοπυρίτη και επιτυγχάνοντας ρυθμό απομάκρυνσης αρσενικού >90%.
• Βελτίωση απόδοσης: Η βιοοξείδωση ενός δύσκολου στην επεξεργασία μεταλλεύματος χρυσού (2,5 g/t Au, 8% As) αύξησε τον ρυθμό έκπλυσης κυανιούχου από 25% σε 92% και ο κύκλος οξείδωσης βελτιστοποιήθηκε σε 7 ημέρες (με την προσθήκη καταλύτη Fe³⁺).

四  Εφαρμογή μεγάλης κλίμακας και τεχνολογικές ανακαλύψεις στη βιοοξείδωση προεπεξεργασίας

Λόγω των περιβαλλοντικών πλεονεκτημάτων της, η τεχνολογία βιοοξείδωσης έχει επιτύχει εμπορική εφαρμογή σε συγκεκριμένα σενάρια:

1. Εφαρμόσιμα όρια

• Τύπος μεταλλεύματος: Μετάλλευμα χρυσού με ενθυλάκωση θειούχου (As 1%-15%), βαθμός αποσύνδεσης ορυκτών <30%.
• Περιβαλλοντικές απαιτήσεις: pH 1,0-1,5, θερμοκρασία 35-45°C, συγκέντρωση πολτού 10%-15% (η υπερβολική συγκέντρωση αναστέλλει τη βακτηριακή δραστηριότητα).

2. Τυπικές μελέτες περιπτώσεων

• Ένα ορυχείο χρυσού στο Liaoning της Κίνας: Διφασική επεξεργασία βιοοξείδωσης συμπυκνώματος που περιέχει 15% αρσενικό πέτυχε ρυθμό έκπλυσης χρυσού 92% και ρυθμό στερεοποίησης αρσενικού >99% (παράγοντας σκοροδίτη FeAsO₄·2H₂O).
• Ένα μεγάλο ορυχείο στο Περού: Καθημερινή επεξεργασία 2.000 τόνων μεταλλεύματος που περιέχει 20% ​​αρσενικό, επιτυγχάνοντας ρυθμό ανάκτησης κυανιούχου σκωρίας >90% και μείωση 30% στο συνολικό κόστος σε σύγκριση με το ψήσιμο.

3. Τεχνικά σημεία συμφόρησης και ανακαλύψεις

• Εγκλιματισμός βακτηρίων: Τα ανθεκτικά στο αρσενικό στελέχη (όπως το Leptospirillum ferriphilum) μπορούν να επιβιώσουν σε συγκεντρώσεις As₃⁺ 15 g/L, αυξάνοντας τους ρυθμούς οξείδωσης κατά 25%.
•  Σύζευξη διεργασιών: Η συνδυασμένη διεργασία βιοοξείδωσης + CIL μπορεί να επεξεργαστεί μεταλλεύματα εξαιρετικά χαμηλής ποιότητας (Au 0,8 g/t), επιτυγχάνοντας συνολικό ρυθμό ανάκτησης που υπερβαίνει το 85%.