Цианирование золотосодержащих руд
Сущность цианирования заключается в выщелачивании Au из руд слабым цианистыми растворами в присутствии O2 воздуха. Au при этом переходит в раствор в виде цианистого комплекса:
Na[Au(CN)2 ] u Na[Ag(CN)2 ].
В дальнейшем из раствора они могут быть выделены цементацией Zn или сорбцией на ионообменных смолах или активированных углях.
Метод цианирования применим для извлечения мелкого золота.
К настоящему времени это единственный горно - металлургический метод извлечения из руды.
Химизм процесса
Растворение может быть описано различными химическими реакциями:
Эльснер: Au u Ag
4Me + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na[Me(CN)2] + 4NaOH (1)
Бодлендер :
2Me+4NaCN+O2+2H2O = 2Na[Me(CH)2]+ H2O2+2NaOH (2) 2Me+4NaCN+H2O2 = 2Na[Me(CN)2] + 2NaON (3)
(1) = (2) + (3)
Au - лучше растворяется в реакции (2) .
Ag - лучше растворяется в реакции (1).
2Au+4NaCN+O2+2H2O = 2Na[Au(CN)2]+H2O2+H2O+2NaOH;
4 Ag +8NaCN+O2+2H2O = 4Na[Ag(CN)2]+4NaOH;
A uTe2+2NaCN+O2+3NaOH Na[Au(CN)2]+2Na2TeO3+3/2H2O;
A gCl+2NaCN Na[Ag(CN)2]+NaCl;
Ag2Se+4NaCN+O2+NaOH
2Na[Ag(CN)2]+Na2SeO3+H2O;
Ag2Se + NaCN + O2 + H2O = Na[Ag(CN)2] + NaCNSe + NaOH.
Термодинамика процесса
NaCN - комплексообразователь;
O2 - окислитель.
0Au/Au+ = +1.88;
0 O2/OH- = 0,40 B.
0 O2/OH+H2O2 =-0,15B
E = ок - вос >0 , тогда процесс возможен.
Au/Au(CN)2- - по уравнению Нернста = f(aAu+ ).
[Au(CN)2]- : KH = 1.1*10-41
aAu+ , Au/Au(CN)2- = -0.54 B.
Процесс становится также возможен.
Аналогично для [Ag(CN)2]-: KH = 1.8*10-19 ; Ag/Ag(CN)2- = -0.31 B.
Кинетика процесса
Лимитирующую стадию процесса устанавливают экспериментально по следующим факторам :
- По интенсивности перемешивания ;
- По влиянию температуры на процесс ;
- По уравнению Аррениуса рассчитывают энергию активации
K=K0exp(-E/RT);
-По энергии активации (до20 КДж/моль- дифференциальные ,
-50 КДж/моль- кинетические) ;
- влияние концентрации реагирующих веществ ;
- влияние крупности материала .
Цианирование является типичным гетерогенным процессом, где твердая
фаза Au/Ag , жидкая фаза - цианистый раствор, газообразная фаза - О2.
Процесс цианирования можно представить состоящим из нескольких
элементарных стадий:
1. адсорбция O2 воздуха раствором;
2. диффузия ионов циана и молекул О2 к поверхности частицы;
3. химическая реакция;
4. отвод, диффузия продуктов реакции oт поверхности в объем раствора.
Если медленной является (1) или (2) стадия, процесс лимитируется дифузией. Если медленной является (3) стадия, то процесс лимитируется химической кинетикой. Эксперименты, проведенные Каковским и сотрудниками показали следующее рисунок 10.
ЕAgакт = 3,8 - 14,97 КДж/моль;
ЕAuакт = 6 - 15 КДж/моль.
jAg
jAg
Ag
кинетический
диффузионный
n
10-15
n
Рис. 10.
Таким образом, процесс протекает в диффузионном режиме. Лимитирующей является диффузия либо циан - иона, либо О2. Для Au характерен переход при интенсивном перемешивании из диффузионного режима в кинетический. Считают, что при интенсивном перемешивании происходит адсорбция О2 на поверхности Au, что затрудняет доступ цианида. Рисунок 11.
0,05
– 0,2%
jAu
повышенное давление
О2
лимитирует
диффузия CN-
Диффузия О2
лимитирует
атмосферное
давление
.
В реальных условиях, как правило, лимитирует диффузия О2. Оптимальную скорость процесса можно достичь путем подбора соответствующих концентраций цианида и О2. Рисунок 12.
-0,043мм
-0,074мм
-0,150мм
EAu
Рис. 12.
Чем больше поверхность реагирования, тем больше Е и скорость процесса.
!!! Все факторы, ускоряющие диффузию следует рассматривать как возможные пути интенсификации процесса цианирования.