Penggunaan Karbon Teraktif dalam Pemulihan Emas

Dalam industri pengekstrakan emas, karbon teraktif ialah bahan utama yang digunakan untuk menjerap dan memperkayakan-emas kepekatan rendah daripada larutan sianida. Fungsi terasnya adalah untuk memperkayakan kompleks sianida emas secara terpilih dalam struktur liang besarnya melalui penjerapan fizikal, mencapai peningkatan seribu-kali ganda dalam kepekatan jisim dan meletakkan asas untuk pemulihan yang cekap seterusnya.

 

I. Peranan Karbon Teraktif dalam Pemulihan Emas

 

Selepas larut lesap sianida bijih emas, emas wujud dalam larutan sebagai anion sianida emas (Au(CN)₂⁻) pada kepekatan yang biasanya sangat rendah. Ia adalah mencabar dari segi ekonomi untuk mendapatkan semula emas secara langsung daripada larutan cair tersebut. Karbon teraktif, dengan luas permukaan khusus yang sangat tinggi (kira-kira 1000 m²/g) dan struktur liang khusus, menjadi medium yang ideal untuk memperkayakan emas daripada larutan.

Dalam pengeluaran perindustrian, karbon teraktif tempurung kelapa digunakan terutamanya. Ia dihasilkan melalui pengaktifan wap dan mempunyai kekerasan dan rintangan haus yang mencukupi untuk menahan lelasan dalam-karbon dalam-proses pulpa.

 

II. Mekanisme Penyerapan Emas: Pasangan Ion Anion sianida emas bercas negatif, manakala permukaan karbon teraktif adalah neutral elektrik, jadi penjerapan langsung tidak mungkin. Penjerapan emas bergantung kepada pembentukan "pasangan ion". Ion kalsium (Ca²⁺, biasanya daripada kapur tambahan) dalam larutan bergabung dengan dua anion sianida emas untuk membentuk pasangan ion sianida emas kalsium-elektrik neutral: Ca[Au(CN)₂]₂. Pasangan ion neutral ini secara fizikal terserap pada permukaan pori karbon teraktif melalui daya van der Waals.

Ini ialah proses keseimbangan dinamik boleh balik. Terdapat hubungan yang sepadan antara kepekatan emas dalam larutan dan beban emas pada karbon teraktif. Untuk mengurangkan kepekatan emas dalam larutan secara berterusan dan meningkatkan beban emas pada karbon, kaedah sentuhan berlawanan diguna pakai: pulpa galas emas-mengalir secara berurutan melalui satu siri tangki penjerapan, manakala karbon diaktifkan bergerak ke arah yang bertentangan. Karbon segar ditambah dari tangki terakhir dan mengalir ke tangki pertama dengan kepekatan emas tertinggi; pulpa mengalir dari tangki pertama ke tangki terakhir. Dengan cara ini, kepekatan emas dalam tailing yang dilepaskan dari tangki terakhir boleh dikurangkan ke tahap yang sangat rendah, manakala karbon-bermuatan emas yang dikeluarkan dari tangki pertama mencapai kapasiti beban yang tinggi.

III. Faktor Utama yang Mempengaruhi Kecekapan Penjerapan Emas Kecekapan penjerapan emas dipengaruhi oleh pelbagai keadaan operasi dan kimia.

 

1. Keadaan Fizikal: Ketumpatan pulpa perlu hampir dengan ketumpatan basah karbon teraktif (kira-kira 1.3-1.5 t/m³) untuk memastikan penggantungan seragam zarah karbon dan mengelakkan pemendapan atau terapung. Pengacauan yang mencukupi boleh mengurangkan ketebalan lapisan sempadan cecair pada permukaan zarah karbon dan mempercepatkan pemindahan jisim dan resapan emas ke dalam zarah karbon.

 

2. Sifat Karbon Teraktif: Saiz zarah karbon yang lebih kecil bermanfaat untuk mempercepatkan kinetik penjerapan tetapi meningkatkan kesukaran penyaringan dan pemulihan. Secara industri, julat saiz zarah yang biasa digunakan ialah 1-3 milimeter (cth, 6×12 mesh atau 8×16 mesh). Kekerasan karbon adalah penting, kerana ia perlu menahan lelasan semasa proses mengacau, mengepam dan penjanaan semula. Karbon tempurung kelapa berprestasi cemerlang dalam hal ini.

 

3. Penjerapan dan Racun Berdaya saing: Ini adalah isu utama yang mempengaruhi kadar pemulihan.

- Racun Organik: Bahan organik seperti reagen pengapungan (cth, xanthates), minyak pelincir dan asid humik bersaing dengan emas untuk tapak penjerapan dan mungkin menyekat liang-liang. Reagen pengapungan tertentu boleh mengurangkan aktiviti penjerapan karbon teraktif sebanyak lebih daripada 60%. Racun organik ini terutamanya dikeluarkan melalui langkah penjanaan semula terma berikutnya.

- Racun Bukan Organik: Terutamanya kompleks sianida logam lain (cth, kuprum, nikel, perak). Mereka juga boleh membentuk pasangan ion untuk diserap, menduduki tapak aktif. Perhatian khusus harus diberikan kepada kesan tembaga. Bentuk sianidanya dalam larutan berubah dengan pH, dan ia lebih mudah diserap apabila pH di bawah 10.5. Kebanyakan racun bukan organik boleh disingkirkan dengan mencuci asid.

- Penskalaan: Semasa proses CIP, ion kalsium dan karbonat boleh membentuk mendakan seperti kalsium karbonat (CaCO₃) pada permukaan karbon teraktif. Lapisan skala ini terutamanya dimendapkan dan menyekat pintu masuk mesopores dan makropori zarah karbon, menghalang penyebaran emas ke dalam mikropori. Basuh asid yang kerap boleh menanggalkan lapisan skala ini dengan berkesan.

 

4. Persekitaran Kimia Penyelesaian:

- pH dan Kepekatan Sianida: Secara industri, pH biasanya dikekalkan antara 10-11 untuk mengawal penjanaan gas HCN toksik. Kepekatan sianida bebas yang mencukupi adalah syarat yang diperlukan untuk memastikan pembubaran dan kestabilan emas yang berkesan.

- Suhu: Penjerapan emas ialah proses eksotermik, jadi suhu yang lebih rendah adalah kondusif untuk penjerapan. Banyak kilang sering mencapai kadar pemulihan yang lebih tinggi pada musim sejuk. Sebaliknya, proses desorpsi seterusnya memerlukan suhu yang tinggi.

- Kekuatan Ion: Kehadiran ion logam alkali tanah seperti kalsium dan magnesium diperlukan untuk pembentukan pasangan ion sianida emas.

 

IV. Nyahserap: Menyahserap Emas daripada Karbon Teraktif Karbon-bermuatan emas yang terjerap dengan emas-kepekatan tinggi perlu menjalani rawatan penyahjerapan (pengelusi) untuk memindahkan emas kembali kepada larutan untuk penulenan elektrolitik.

 

Prinsip asas desorpsi adalah untuk mewujudkan keadaan yang tidak sesuai untuk penjerapan dan membalikkan proses penjerapan. Secara industri, dua proses matang digunakan terutamanya: kaedah AARL dan kaedah Zadra. Kedua-duanya adalah berdasarkan langkah-langkah berikut:

1. Pada suhu tinggi, larutan ion natrium-kepekatan tinggi (daripada natrium hidroksida) digunakan untuk menggantikan ion kalsium dalam pasangan ion sianida emas dengan ion natrium melalui pertukaran ion, membentuk pasangan ion sianida emas-natrium yang kurang stabil.

2. Suhu tinggi menggalakkan penguraian pasangan ion sianida emas-natrium yang tidak stabil, dan anion sianida emas dilepaskan semula ke dalam larutan daripada permukaan karbon teraktif.

Perbezaan utama antara kedua-duanya terletak pada kombinasi proses: kaedah AARL ialah operasi kelompok dan larutan kaya emas-yang dinyahserap (larutan hamil) dihantar ke bengkel elektrolisis bebas; kaedah Zadra menghubungkan lajur desorpsi dan sel elektrolitik secara bersiri untuk membentuk kitaran-gelung tertutup, merealisasikan nyahjerapan dan elektrolisis secara serentak. Tanpa mengira kaedah yang digunakan, matlamatnya adalah untuk mengurangkan kandungan emas karbon tanpa lemak yang dikembalikan ke litar penjerapan kepada di bawah kira-kira 50 gram setiap tan untuk memulihkan kapasiti penjerapannya.

 

V. Aliran Proses Utama: CIP, CIL, dan Pumpcell

 

Terdapat tiga bentuk utama proses pengekstrakan emas karbon aktif:

Karbon dalam Pulp (CIP): Bijih mula-mula melengkapkan kebanyakan pembubaran emas melalui tangki larut lesap sianida bebas, dan kemudian pulpa memasuki satu siri tangki penjerapan untuk penjerapan emas. Pulpa mengalir ke hadapan, dan karbon teraktif diangkut secara berlawanan. "Nisbah pengayaan" (nisbah emas-gred karbon yang dimuatkan kepada gred emas larutan suapan) biasanya 1000-1200.

Karbon dalam Lesap (CIL): Lesap dan penjerapan digabungkan dan dijalankan serentak dalam siri tangki yang sama. Proses ini amat sesuai untuk bijih yang mengandungi bahan "emas-rompak" (bahan lain yang boleh menyerap emas), kerana karbon teraktif boleh bersaing dengannya untuk melindungi emas terlarut. Walau bagaimanapun, disebabkan kepekatan emas yang rendah dalam larutan apabila larut lesap tidak lengkap, inventori karbon teraktif yang lebih besar biasanya diperlukan, dan nisbah pengayaan biasanya 800-1000.

 

Proses Pumpcell: Mengguna pakai mod operasi yang serupa dengan "merry-go-round". Aliran arus berlawanan dicapai dengan sentiasa memutarkan titik suapan pulpa dan titik pelepasan tailing tanpa memerlukan pergerakan fizikal pulpa karbon. Kaedah ini mengurangkan pencampuran balik, menguruskan karbon dalam kelompok, boleh mencapai nisbah pengayaan yang lebih tinggi (1500-2500 atau lebih tinggi), dan mempunyai volum peralatan yang lebih padat.

Pemilihan proses bergantung kepada pelbagai faktor seperti sifat bijih, skala reka bentuk, pelaburan dan kos operasi.

 

VI. Pemantauan dan Keseimbangan Proses Operasi stabil loji CIP/CIL bergantung pada pemantauan parameter utama, yang dinilai terutamanya melalui dua "aspek":

 

- Kepekatan Emas dalam Penyelesaian: Pantau kandungan emas dalam larutan di alur keluar setiap tangki penjerapan, yang sepatutnya menunjukkan aliran menurun-demi{2}}langkah yang ketara.

- Kepekatan Emas dalam Emas-karbon yang dimuatkan: Pantau beban emas karbon diaktifkan dalam setiap tangki penjerapan, yang sepatutnya menunjukkan aliran-demi-langkah menurun dari hadapan ke belakang.

Analisis tetap aspek-aspek ini, digabungkan dengan ujian pada kadar kinetik penjerapan (aktiviti) karbon teraktif, boleh membantu loji mengenal pasti masalah tepat pada masanya seperti pengumpulan racun, kecekapan peralatan berkurangan, atau ketidakseimbangan operasi, dengan itu mengekalkan kadar pemulihan emas yang optimum.

Karbon teraktif memainkan peranan yang tidak boleh ditukar ganti dalam pemulihan emas. Daripada prinsip asas penjerapan pasangan ion sianida emas, untuk menangani cabaran praktikal racun dan penskalaan organik dan bukan organik, kepada pemulihan desorpsi dan pemilihan proses, keseluruhan proses membentuk sistem teknikal yang kompleks dan cekap. -Pemahaman mendalam dan kawalan tepat sifat karbon diaktifkan, keadaan proses dan keseimbangan sistem adalah teras untuk mencapai pemulihan emas yang cekap dan menjimatkan.