Разработка месторождений методами выщелачивания

     Не  подлежат переработке методом кучного  выщелачивания первичные руды, в  которых золото или серебро тонко вкраплено в сульфиды, руды, в которых присутствует углеродистое вещество, сорбционноактивное к цианидному комплексу.

     Важным  фактором, ограничивающим использование  технологии кучного выщелачивания  является наличие глинистого материала в руде. Глины, обладая низкими фильтрационными свойствами и способностью к набуханию, препятствуют проницаемости продуктивных растворов, замедляя процесс выщелачивания и снижая извлечение золота. В этом случае действенным способом является предварительное окомкование или агломерация.

     Основной  принцип процесса цианирования состоит  в том, что цианидные ионы образуют весьма устойчивые комплексы с золотом, серебром и другими металлами. Слабощелочные  цианидные растворы вызывают растворение  в первую очередь находящихся в рудах золота и серебра. Ионная реакция (известна как уравнение Эльсенера), которая обычно используется как основной способ перевода золота в раствор с помощью цианида, выглядит следующим образом:

     4Au+8CN+O2+2H2O=4Au(CN)2+4OH (1)

     Более поздние исследования механизма растворения указывают на то, что растворение протекает в две стадии. Основная часть золота растворяется в соответствии с реакцией:

     2Au+4CN+O2+2H2O=2Au(CN)2+H2O+2OH (2)

     а меньшая, но все-таки заметная его часть  в соответствии с реакцией (1) - уравнением Эльсенера. Скорость растворения зависит от концентрации цианида натрия (NaCN) и щелочности раствора, причем оптимальное значение pH-10,3.

     Исторически первые проекты кучного выщелачивания  благородных металлов в США начали реализовываться в западных штатах, и, прежде всего, в Неваде. Предпочтение в территориальном размещении рудников обуславливалось несколькими факторами. Безусловно, первостепенное значение имело наличие крупных золоторудных месторождений с бедными рудами, поддающимися выщелачиванию. На второе место можно поставить такие факторы, как рельеф и климатические условия местности, которые могли способствовать реализации простого проекта кучного выщелачивания при ограниченном использовании земельных площадей и минимальных правовых ограничениях. Более поздние проекты с использованием технологий кучного выщелачивания реализовывались уже по всей гористой местности, низких температур и повышенной влажности. Несмотря на то, что использование метода в этих условиях требует специальных конструкторских решений, многие проекты были успешно выполнены и продолжают осуществляться в районах, традиционно считавшихся неподходящими для использования рассматриваемых технологий. Тем не менее, следует сказать, что использование метода кучного выщелачивания часто ограничивается рамками территорий с более или менее умеренными климатическими условиями. Низкие температуры ограничивают эксплуатационную активность не столько из-за того, что они "угнетают" химическую реакцию выщелачивания, сколько из-за образования льда.

     Гидрогеологический  режим территории, где расположен объект кучного выщелачивания, связан с режимом выпадения осадков  в данном районе и имеет отчетливо  выраженное влияние на технологический  процесс. Для того, чтобы эффективно выщелачивать благородные металлы и делать это экономично, необходимо относительно узкий диапазон концентраций выщелачивающего раствора. Сохранение постоянной концентрации выщелачивающего раствора (если оставить в стороне подаваемые в ходе работ химические добавки) зависит от гидрогеологического режима соответствующей местности. Аридный климат с высоким испарением может проявлять себя в весьма высоком потреблении воды для поддержания ее необходимого объема в контуре выщелачивания. Напротив, в районах с избыточным увлажнением может иметь место постоянное увеличение объемов раствора в контуре выщелачивания, что потребует отвода, нейтрализации и разгрузки излишнего количества химически активного раствора из системы. Такого рода факторы, безусловно, должны приниматься в расчет на стадии проектирования. Чтобы выбрать наиболее подходящий метод кучного выщелачивания, для того или иного конкретного проекта, а так же оценить методы оптимизации технологического процесса на объекте, необходимо принять во внимание результаты технологических испытаний, рельеф местности и климатические особенности района, расположения проекта, геолого-технические и геологические особенности месторождения, а так же способ добычи руды и годовую производительность рудника.

     Не  подлежат переработке методом кучного выщелачивания первичные руды, в которых золото или серебро тонко вкраплено в сульфиды, руды, в которых присутствует углеродистое вещество, сорбционноактивное к цианидному комплексу. 
 

     3. Физические свойства цианида натрия

     Цианид  натрия высокотоксичен, вызывает удушье вследствие паралича тканевого дыхания, что приводит к сердечной недостаточности. Смертельная доза для человека 0,1 г. Отравления могут происходить  при вдыхании пыли, при случайном  проглатывании вещества, а также через кожу, в особенности, если целостность её нарушена мелкими ранками, кожными заболеваниями. Помещения в которых ведется работа с цианистым натрием, должны быть оборудованы мощной проточно – вытяжной вентиляцией. Все лица имеющие дело с цианистым натрием, должны иметь специальные противогазы и спецодежду (комбинезон, сапоги, головной убор, резиновые перчатки).

     Химические  свойства цианида натрия обуславливают  его промышленное применение. Так  при сплавлении с серой образуют тиоционат натрия (NaNCS), с галогенами – галогениды, с алкил- и арилгалогенидами – нитрилы соответствующих карбоновых кислот, с солями переходных металлов – цианидные комплексы (например Na[Au(CN)₂]. При растворении в жидком аммиаке цианид натрия образует аммиакаты, например, NaCN * 5 NH₃.

     В водном растворе цианид натрия постепенно гидролизуется с выпадением синильной  кислоты. При нагревании в водном растворе разлагается на NH3 и HCOONa. Цианид натрия окисляется кислородом до NaNCO или Na₂CO₃. В герметичной таре вещество стабильно, но во влажном воздухе разлагается углекислым газом до Na₂CO₃ и HCN.

     Цианистый натрий выпускается промышленностью  в виде прессованных брикетов или  кристаллического порошка. Применяется  для извлечения золота или серебра  из руд селективным выщелачиванием; как цианирующий агент в производстве нитрилов, изонитрилов красителей (индиго); для повышения поверхностной твердости, износостойкости и усталости прочности стальных изделий – так называемое цианирование (насыщение поверхностных слоев стальных изделий одновременно углеродом и азотом при нагревании в расплаве, содержащем цианид). Кроме того, используется при паянии и жидкой цементации металлов, при бронзировании и оцинковке, при серебрении зеркал, в фотографии, литографии, в производстве фармацевтический препаратов, для борьбы с вредителями сельского хозяйства, во флотационных процессах (в частности, для отделения галенита от цинковой обманки (сфалерита) и пиритов от халькоперита). 

     4. Технология производства цианида, применение и воздействие на окружающую среду

     Способы производства цианида натрия: 

     Существует  множество способов получения цианида  натрия, в зависимости от наличия  реагентов. 

     1. В 1775 г. Шееле получил цианид  натрия взаимодействием кокса  с содой в атмосфере азота: 
 Na₂CO₃ + N₂ + 4C => 2NaCN + 3CO 

     2. Прокаливание цианида кальция  в смеси с хлоридом натрия  и углеродом: 
 CaNCN + 2 NaCl + C => 2 NaCN + CaCl 

     3. Пропускание газообразного аммиака  над расплавленным натрием с  последующим прокаливанием образовавшегося  амида натрия с углем при  500 – 600⁰С: 

     Na + NH₃ => NaNH₂ + H₂ 
 2NaNH₂ + C => Na₂N₂C+ 2H₂ 
 Na₂N₂C + C => 2NaCN 

     4. Нагревание смеси соды, угля и  20% раствора аммиака: 
 Na₂CO₃ + C + 2NH₃ => NaCN + 3H₂O 

     5. Основной способ производства  – нейтрализация синильной кислоты  щелочью с последующим уравниванием водного раствора и сушкой осадка: 
 HCN + NaOH => NaCN + H₂O

     Цианид  натрия – чрезвычайно  ядовитое вещество, очень опасное для человека и животных. Поэтому при его производстве применяется соответствующие оборудовании, препятствующее проникновению этого вещества в окружающую среду.

     Процесс производства, используемый предприятиями  СНГ, является периодическим, и при  использовании традиционных технологий в процессе производства получается пылящий порошок, содержание основного  вещества – 88%. За рубежом применяется непрерывны процесс, при котором содержание основного вещества достигает 98%. Цианид натрия прессуют и грунулируют, а также брикетируют для снижения вредного воздействия пыли.

     В основном почти весь цианид натрия используется для добычи золота методом выщелачивания.

     Цианидное выщелачивание на сегодняшний день является основным способом извлечения золота из руд, как в традиционной технологии, так и при геотехнологической добыче. В качестве реагента используются соли циановой кислоты – цианиды  натрия или калия концентрацией 0.02–0.3%. Растворение золота происходит по реакции 2Au + 4KCN + 0/2O₂ + Н₂O = 2KAu(CN)₂ + 2КОН, из которой следует необходимость введения в процесс окислителя – добавок в рабочий раствор перекиси водорода, гипохлоритов калия, натрия и др. В цианистых растворах должно быть обеспечено, кроме того, создание, так называемой, защитной щелочи, уменьшающей разложение цианистых солей. В подземном или кучном выщелачивании для предотвращения кольматационных явлений предпочтительнее использование едких щелочей (КОН или NaOH), не приводящих к увеличению в растворе содержания кальция.

     Процесс цианирования золотосодержащих руд  и концентратов используется и в  традиционной технологии и, соответственно, разносторонне изучен. В частности  установлено, что скорость растворения золота может контролироваться либо концентрацией NaCN, либо кислорода; интенсивное пассивирование золота имеет место в присутствии солей свинца; при малых концентрациях (5–25 мг/л) серебро, свинец и ртуть ускоряют растворение золота; в присутствии сульфосолей мышьяка скорость растворения золота резко подавляется.

     Интенсификация  цианирования может быть достигнута за счет предварительного введения извести  и цемента для гранулирования материала; использования концентрированных  цианистых растворов, цианида кальция, который дешевле NaCN, комбинированных реагентов (особенно для теллуристых и золотосеребряных руд); введения в раствор некоторых добавок (солей таллия, марганца, высокомолекулярных спиртов и т. д.).

     Продолжительность выщелачивания колеблется от 7 до 30 суток для дробленой руды (крупностью менее 20 мм) и до нескольких месяцев для получаемой в результате взрыва. При всех достоинствах цианистого процесса извлечения золота из руд у него имеется и существенный недостаток – очень высокая токсичность цианистых солей. До сих пор не решена проблема обезвреживания стоков, поэтому уже давно ведется поиск альтернативных реагентов для гидрометаллургической (в том числе и геотехнологической) переработки золотосодержащего сырья. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5. Заключение

     Цианид - любая из известных ядовитых солей синильной кислоты. Цианиды связываются с ферментами тканей, отвечающими за клеточное дыхание, подавляя их активность, поэтому смерть от них может наступить очень быстро; человек теряет сознание, после чего у него развиваются судороги и наступает смерть. При вдыхании паров синильной кислоты смерть наступает в течение одной минуты. Попадание цианида натрия или калия в рот также может вызвать наступление смерти у человека в течение нескольких минут. Спасти жизнь больному можно лишь немедленным применением амилнитрита и тиосульфата натрия или эдитата дикобальта. Все цианиды имеют запах горького миндаля.