Aplicació del carbó actiu en la recuperació d'or

A la indústria de l'extracció d'or, el carbó actiu és un material clau que s'utilitza per adsorbir i enriquir l'or de baixa-concentració de solucions de cianur. La seva funció principal és enriquir selectivament els complexos de cianur d'or en la seva estructura de porus grans mitjançant l'adsorció física, aconseguint un augment de mil- vegades en la concentració de massa i establint les bases per a una recuperació eficient posterior.

 

I. Paper del carbó activat en la recuperació d'or

 

Després de la lixiviació amb cianur del mineral d'or, l'or existeix a la solució en forma d'anions de cianur d'or (Au(CN)₂⁻) a concentracions normalment extremadament baixes. És un repte econòmic recuperar directament l'or d'aquestes solucions diluïdes. El carbó actiu, amb la seva superfície específica extremadament elevada (aproximadament 1000 m²/g) i una estructura de porus específica, es converteix en un medi ideal per enriquir l'or de la solució.

En la producció industrial, s'utilitza principalment carbó activat de closca de coco. Es produeix per activació del vapor i té prou duresa i resistència al desgast per suportar l'abrasió del carbó-en el procés-de la pasta.

 

II. Mecanisme d'adsorció d'or: Els anions de cianur d'or de parell d'ions estan carregats negativament, mentre que la superfície del carbó actiu és elèctricament neutre, de manera que no és possible l'adsorció directa. L'adsorció d'or es basa en la formació de "parells d'ions". Els ions de calci (Ca²⁺, generalment de la calç afegida) a la solució es combinen amb dos anions de cianur d'or per formar parells d'ions de cianur d'or de calci-electricament neutres: Ca[Au(CN)₂]₂. Aquests parells d'ions neutres s'adsorbeixen físicament a les superfícies dels porus del carbó activat mitjançant les forces de van der Waals.

Aquest és un procés d'equilibri dinàmic reversible. Hi ha una relació corresponent entre la concentració d'or a la solució i la càrrega d'or sobre el carbó actiu. Per reduir contínuament la concentració d'or a la solució i augmentar la càrrega d'or sobre el carboni, s'adopta un mètode de contacte a contracorrent: la pasta d'or-flueix seqüencialment a través d'una sèrie de dipòsits d'adsorció, mentre que el carbó actiu es mou en sentit contrari. S'afegeix carboni fresc des de l'últim dipòsit i flueix al primer dipòsit amb la concentració d'or més alta; la polpa flueix del primer dipòsit a l'últim dipòsit. D'aquesta manera, la concentració d'or en els residus descarregats de l'últim dipòsit es pot reduir a un nivell extremadament baix, mentre que el carboni carregat d'or-extret del primer dipòsit aconsegueix una gran capacitat de càrrega.

III. Principals factors que afecten l'eficiència d'adsorció d'or L'eficiència d'adsorció d'or es veu afectada per diverses condicions operatives i químiques.

 

1. Condicions físiques: la densitat de la polpa ha d'estar propera a la densitat humida del carbó actiu (aproximadament 1,3-1,5 t/m³) per garantir una suspensió uniforme de partícules de carboni i evitar la sedimentació o la flotació. Una agitació adequada pot reduir el gruix de la capa límit líquida a la superfície de les partícules de carboni i accelerar la transferència de massa i la difusió de l'or a les partícules de carboni.

 

2. Propietats del carbó activat: una mida de partícula de carboni més petita és beneficiosa per accelerar la cinètica d'adsorció, però augmenta la dificultat de cribratge i recuperació. Industrialment, el rang de mida de partícules que s'utilitza habitualment és d'1 a 3 mil·límetres (per exemple, malla 6×12 o malla 8×16). La duresa del carboni és crucial, ja que ha de suportar l'abrasió durant els processos d'agitació, bombeig i regeneració. El carboni de closca de coco funciona de manera excel·lent en aquest sentit.

 

3. Adsorció competitiva i verins: aquest és un tema clau que afecta la taxa de recuperació.

- Verins orgànics: les substàncies orgàniques com els reactius de flotació (p. ex., xantats), els olis lubricants i els àcids húmics competeixen amb l'or pels llocs d'adsorció i fins i tot poden bloquejar els porus. Alguns reactius de flotació poden reduir l'activitat d'adsorció del carbó actiu en més d'un 60%. Aquests verins orgànics s'eliminen principalment mitjançant passos de regeneració tèrmica posteriors.

- Verins inorgànics: principalment complexos de cianur d'altres metalls (p. ex., coure, níquel, plata). També poden formar parells d'ions per ser adsorbits, ocupant llocs actius. S'ha de prestar especial atenció a l'impacte del coure. La seva forma de cianur a la solució canvia amb el pH, i s'adsorbeix més fàcilment quan el pH és inferior a 10,5. La majoria dels verins inorgànics es poden eliminar mitjançant un rentat àcid.

- Escalat: durant el procés CIP, els ions de calci i el carbonat poden formar precipitats com ara el carbonat de calci (CaCO₃) a la superfície del carbó actiu. Aquestes capes d'escala es dipositen principalment i bloquegen les entrades de mesopors i macroporos de partícules de carboni, dificultant la difusió de l'or als micropors. El rentat àcid regular pot eliminar eficaçment aquestes capes d'escala.

 

4. Entorn químic de la solució:

- pH i concentració de cianur: industrialment, el pH se sol mantenir entre 10 i 11 per controlar la generació de gas HCN tòxic. Una concentració suficient de cianur lliure és una condició necessària per garantir la dissolució i l'estabilitat efectiva de l'or.

- Temperatura: l'adsorció d'or és un procés exotèrmic, de manera que les temperatures més baixes afavoreixen l'adsorció. Moltes fàbriques sovint aconsegueixen taxes de recuperació més altes en èpoques fredes. En canvi, el procés de desorció posterior requereix altes temperatures.

- Força iònica: la presència d'ions de metalls alcalinotèrres com el calci i el magnesi és necessària per a la formació de parells d'ions cianur d'or.

 

IV. Desorció: desorció d'or del carbó activat El carbó carregat d'or-adsorbit amb or d'alta-concentració ha de sotmetre's a un tractament de desorció (elució) per transferir l'or de nou a la solució per a la purificació electrolítica.

 

El principi bàsic de la desorció és crear condicions desfavorables per a l'adsorció i invertir el procés d'adsorció. Industrialment, s'adopten principalment dos processos madurs: el mètode AARL i el mètode Zadra. Tots dos es basen en els passos següents:

1. A alta temperatura, s'utilitza una solució d'ió sodi d'alta-concentració (a partir d'hidròxid de sodi) per substituir els ions de calci dels parells d'ions de cianur d'or per ions de sodi mitjançant intercanvi iònic, formant parells d'ions de cianur d'or de sodi- menys estables.

2. Les altes temperatures afavoreixen la descomposició dels parells d'ions de cianur d'or inestables-, i els anions de cianur d'or tornen a alliberar-se a la solució des de la superfície del carbó actiu.

La diferència principal entre els dos rau en la combinació de processos: el mètode AARL és una operació per lots i la solució rica en or-desorbida (solució embarassada) s'envia a un taller d'electròlisi independent; el mètode Zadra connecta la columna de desorció i la cèl·lula electrolítica en sèrie per formar un cicle tancat-, realitzant la desorció i l'electròlisi simultàniament. Independentment del mètode adoptat, l'objectiu és reduir el contingut d'or del carboni magre retornat al circuit d'adsorció per sota d'aproximadament 50 grams per tona per restaurar la seva capacitat d'adsorció.

 

V. Principals fluxos de procés: CIP, CIL i Pumpcell

 

Hi ha tres formes principals de processos d'extracció d'or amb carbó actiu:

Carboni a la pasta (CIP): el mineral primer completa la major part de la dissolució d'or a través de tancs de lixiviació de cianur independents, i després la polpa entra a una sèrie de dipòsits d'adsorció per a l'adsorció d'or. La polpa flueix cap endavant i el carbó actiu es transporta a contracorrent. La seva "proporció d'enriquiment" (proporció del grau de carboni carregat d'or-a la qualitat d'or de la solució d'alimentació) sol ser de 1000 a 1200.

Carbon in Leach (CIL): La lixiviació i l'adsorció es combinen i es realitzen simultàniament en la mateixa sèrie de dipòsits. Aquest procés és especialment adequat per als minerals que contenen substàncies "-robadores d'or" (altres substàncies que poden adsorbir l'or), perquè el carbó actiu pot competir amb elles per protegir l'or dissolt. Tanmateix, a causa de la baixa concentració d'or a la solució quan la lixiviació és incompleta, normalment es requereix un inventari més gran de carbó actiu i la proporció d'enriquiment és generalment de 800-1000.

 

Procés de Pumpcell: adopta un mode de funcionament semblant a un "carry-go-round". El flux a contracorrent s'aconsegueix girant regularment el punt d'alimentació de polpa i el punt de descàrrega de residus sense necessitat de moviment físic de polpa de carboni. Aquest mètode redueix la retromescla, gestiona el carboni en lots, pot aconseguir una proporció d'enriquiment més alta (1500-2500 o superior) i té un volum d'equip més compacte.

La selecció del procés depèn de diversos factors, com ara les propietats del mineral, l'escala del disseny, la inversió i els costos operatius.

 

VI. Seguiment i equilibri de processos El funcionament estable d'una planta CIP/CIL es basa en el seguiment de paràmetres clau, que s'avalua principalment a través de dos "aspectes":

 

- Concentració d'or a la solució: controleu el contingut d'or de la solució a la sortida de cada dipòsit d'adsorció, que hauria de mostrar una tendència a la baixa-a{2}}pas a pas significativa.

- Concentració d'or en carbó carregat d'or-: controleu la càrrega d'or de carbó actiu a cada dipòsit d'adsorció, que hauria de mostrar una tendència a la baixa-a-pas a pas d'avant enrere.

L'anàlisi regular d'aquests aspectes, combinat amb proves sobre la taxa cinètica d'adsorció (activitat) del carbó actiu, pot ajudar a la planta a identificar oportunament problemes com ara l'acumulació de verí, la reducció de l'eficiència de l'equip o el desequilibri operatiu, mantenint així la taxa òptima de recuperació d'or.

El carbó actiu té un paper insubstituïble en la recuperació de l'or. Des del principi bàsic d'adsorció de parells d'ions de cianur d'or, fins a abordar els reptes pràctics dels verins orgànics i inorgànics i l'escala, fins a la recuperació de la desorció i la selecció del procés, tot el procés constitueix un sistema tècnic complex i eficient. La-comprensió en profunditat i el control precís de les propietats del carbó actiu, les condicions del procés i l'equilibri del sistema són la base per aconseguir una recuperació d'or eficient i econòmica.