Cyanidierung

Die Cyanidierung oder das Verfahren MacArthur-Forrest, wie die Erfinder John Stewart MacArthur und die Brüder Robert und William Forrest nennen, ist eine Hydrometallurgie des Goldabbaus mit einer Lösung von Cyanid- Alkali . Das Verfahren besteht aus dem Auslaugen des Golderzes mit einer Lösung sehr verdünnter Cyanide. Das Sickerwasser wird dann mit kontaktiert Zink zu präzipitieren das Gold gelöst sowie anderen Edelmetallen wie Silber , das Kupfer , usw.

Der Prozess ermöglichte einen Durchbruch im Goldabbau . Beispielsweise liegt Gold im Fall der Witwatersrand- Goldlagerstätte in Form feiner Partikel vor, und durch Verschmelzung wie Chlorierung können nur 55 bis 65% des Metalls extrahiert werden. Zu Beginn des XX - ten Jahrhundert, fast eine Milliarde Tonnen Golderz werden jedes Jahr von Cyanid - Lösungen verarbeitet, so dass dieser wichtigsten Prozesse chemischen Verarbeitungsmodus Erz. Seit den 1970er Jahren hat der Goldpreis rentable Verarbeitungshaufen von Bergbaurückständen mit 1 g / t Gold unter Verwendung von Techniken hergestellt, die für die Behandlung von armen Kupfererzen oder Uranerzen entwickelt wurden.

Geschichte

Kontext

Die Chemie der Cyanide macht bemerkenswerte Fortschritte, wenn die Verallgemeinerung der hergestellten Gase deren Reinigung und damit die Entfernung der giftigsten Komponenten impliziert. In der Mitte des XIX - ten Jahrhundert werden die Verbindungen , die durch Cyanid entfernt Adsorption mit einer Mischung von Hydroxiden von Eisen (II) und Eisen (III) . Ebenso werden Auflösungsreaktionen eingehend untersucht. So fand John Stewart MacArthur 1887 eine praktische Anwendung mit Golderzen, Cyanidierung.

Industrialisierung

Die von Macarthur entwickelte Cyanidierung wurde schnell zu einem industriellen Prozess. Seine Annahme löst einen großen Forschungsaufwand aus, um seine Prinzipien zu verstehen und zu optimieren. Der wichtigste Beitrag zur Cyanidierung geht auf den deutschen Chemiker Guido Bodländer (en) zurück, der 1896 zwei wesentliche Punkte identifiziert: Er bestätigt die Beobachtungen von Elsner und Faraday , die von Macarthur widerlegt wurden, der die notwendige Rolle von Sauerstoff feststellte; und er entdeckt, dass Wasserstoffperoxid ein Reaktionszwischenprodukt bei der Auflösung von Gold ist. Trotz dieser Ergebnisse bleibt die Cyanidierung wenig verstanden:

„Die Wirkung von Cyanidlösungen auf Gold ist aus drei Gründen lange ein Rätsel geblieben:

Es ist schwer zu verstehen, warum Gold, das edelste Metall, das von keiner anderen Säure als einer konzentrierten Königswasserlösung gelöst wird, bei Raumtemperatur durch eine sehr verdünnte Lösung (0,01 - 0,1%) von NaCN oder KCN gelöst werden kann ;;
Es wurde festgestellt, dass eine hohe Konzentration an NaCN nicht besser ist als eine verdünnte Lösung, wohingegen bei anderen in Säuren gelösten Metallen beispielsweise das Metall umso schneller aufgelöst wird, je stärker die Säure konzentriert ist;
Die Gründe für den Sauerstoffbedarf waren nicht offensichtlich, da man wusste, dass er allein nicht auf Gold einwirkt.

Das Rätsel wurde etwa 60 Jahre nach der Entdeckung des Verfahrens gelöst, als verstanden wurde, dass die Auflösung von Gold in einer Lösung von Cyaniden ein elektrochemisches Phänomen ist , d. H. Mit dem einer galvanischen Zelle vergleichbar . ""

- MD Adams, Fortschritte in der Golderzverarbeitung

Es war Macarthur, der die Verwendung von Zinkchips zur Ausfällung des Goldes aus der Cyanidlösung perfektionierte . Mit dem verbesserten amerikanischen Metallurgen Charles Washington Merrill (in) (1869-1956), der den Zinkstaub verwendet, wird das Verfahren effizienter . Sein Ingenieur Thomas Bennett Crowe (1876-1940) verbessert sie dann durch Entgasen die Lösung seiner gelösten Luft , indem sie ein Vakuum, in einem Tank, vor der Einführung von Zink aussetzt. Diese Lösungsverarbeitungstechnik wird als Merrill-Crowe-Verfahren bezeichnet .

Prozess

Prinzip

Durch Cyanidierung wird ein wasserlösliches "Vierfachsalz" erzeugt, wenn Gold in Gegenwart eines Cyanidsalzes ( Kaliumcyanid , Natriumcyanid oder Calciumcyanid ) und Sauerstoff gegeben wird.

Methode

Das Erz wird fein gemahlen und dann in Gegenwart einer Cyanidsalzlösung gegeben.
Nach einer bestimmten Reaktionszeit wird die schlammhaltige Lösung durch Filtration oder Dekantierung von den Mineralpartikeln getrennt .

${\ displaystyle 4Au + 8NaCN + 2H_ {2} O + O_ {2} \ rightarrow 4Na [Au (CN) _ {2}] + 4NaOH}$ .

Das Gold wird dann durch Zugabe von Zink- oder Aluminiumspänen zu der vierfachen Salzlösung gewonnen.

${\ displaystyle 2Na [Au (CN) _ {2}] + Zn \ rightarrow Na_ {2} [Zn (CN) 4] + 2Au}$ .

Die Lösung wird dann mit Schwefelsäure angesäuert , um überschüssiges Zink zu entfernen, getrocknet und in Gegenwart von Luft bei 800 ° C durch einen Ofen geleitet , um Blei , Eisen und Zink zu oxidieren . Der Rückstand nach dem ersten Schmelzen enthält 80-90% Gold.

Zu Beginn des XXI ten Jahrhunderts, gibt es zwei Haupt Behandlung von Cyanid - Lösung Prozesse: Fällung mit Zink (genannt Merrill-Crowe - Prozess in seiner verbesserten Version) und die Adsorption von Kohlenstoff (in) . Der Adsorptionswettbewerb Merrill Crowe Methode wegen seiner geschätzten Investitions- und Betriebskosten 20 bis 50% niedriger. Es ist auch effizienter, wenn das Erz Kohlenstoff enthält und reich an Metall ist oder wenn es reich an Ton ist (weil es ein Sickerwasser erzeugt, das schwer zu filtern ist). Gegenwärtig liefert die Adsorption durch Kohlenstoff weltweit 70% der Behandlung der Lösung von Cynauren, der Rest wird durch das Merrill-Crowe-Verfahren oder die direkte Elektrolyse behandelt . Letztere bleibt in der Tat wettbewerbsfähig für Erze, die reich an Gold sind und eine erhebliche Menge Silber enthalten. Es kann neben der Adsorption durch Kohlenstoff auch zur Entfernung anderer Edelmetalle verwendet werden. In diesem Fall ersetzt es die direkte Elektrolyse.

Abfallbehandlung

Der direkte Rückstand aus der Filtration ist aufgrund der darin enthaltenen Cyanidsalze giftiger Industrieabfall. Dieser Abfall wird manchmal im Freien in großen Becken gelagert, die von Erddeichen unterhalten werden. Der Schlamm wird allmählich von Sonne und Wind entwässert (Verdunstung). Cyanide beginnen sich dann bei Kontakt mit Sauerstoff abzubauen und zerfallen in Cyanat und schließlich in Carbonat .

Verschiedene physikochemische oder biologische Behandlungen können ihren Abbau beschleunigen.

Biologische Behandlungen

In der Natur werden kleine Mengen an Cyaniden auf natürliche Weise von bestimmten Bakterien ( z. B. aerob und / oder anaerob , Archaeen ), Pilzen, Pflanzen und Algen (wir finden beispielsweise in Bittermandeln oder in bestimmten rohen Bohnen etwas Cyanid) produziert, wahrscheinlich zum Schutz gegen tierische Raubtiere. Das Vorhandensein von Cyaniden in der Umwelt ist jedoch hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten und insbesondere auf die metallurgische Industrie zurückzuführen .

Zersetzende Mikroorganismen können dieses Gift daher bis zu einem gewissen Grad handhaben und abbauen (z. B. zu Ammoniak (weniger giftig)) und dann zu harmlosen Carbonaten . Sie können es sogar - unter bestimmten Bedingungen - unter anaeroben Bedingungen tun.

Biologische Behandlungen von industriellem Cyanid sind noch neu. Sie scheinen ein hoffnungsvoller Weg zu sein, um cyanidhaltige Bergbauabfälle besser zu behandeln.

Solche Behandlungen wurden erstmals in Nordamerika getestet und sind weiterhin Gegenstand von Labor- und In-situ-Studien in bestimmten Lager- und Behandlungsanlagen für Bergbauabfälle in der Goldindustrie, beispielsweise mit einem ziemlich allgegenwärtigen Bakterium (das jedoch für den Menschen pathogen sein kann ( möglicherweise) nosokomial ) und bestimmte Pflanzen und Bäume: Pseudomonas sp. Bestimmte Stämme dieses Bakteriums (z. B. Stämme CM5 und CMN2) können unter bestimmten Bedingungen Cyanid als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle verwenden, indem Cyanide mit einer Effizienz abgebaut werden, die mit der der üblicherweise verwendeten Chemikalie vergleichbar ist Behandlungen.
Ein weiterer Weg ist die Behandlung in einem Flüssigkeitsreaktor oder in externen Becken mit Algen. Auf diese Weise wurden mehrere Algenarten getestet, darunter Arthrospira maxima , Chlorella sp. und Scenedesmus obliquus mit einem sehr basischen pH-Wert (pH = 10,3), aber sie können nur ziemlich verdünnte Abfälle behandeln, sonst sterben sie ab. In diesem Fall war S. obliquus die leistungsstärkste Alge, die 99% des Cyanids durch Überleben in Konzentrationen von 100 bis 400 mg / l entgiftete .

Im Falle einer Verschmutzung durch Cyanide und Cyanidabfälle aus der Goldindustrie

Im Falle von Cyanidlecks ins Wasser injiziert der Hersteller Chlor in die Umwelt, um die Cyanide zu zerstören, was jedoch zur Sekundärverschmutzung beiträgt.

Anmerkungen und Referenzen

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Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Literaturverzeichnis

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