مبتکر اندیشان: تولیدکننده و عرضه کننده نهاده های کشاورزی

کابرد سیانید سدیم در استخراج طلا

کابرد سیانید سدیم در استخراج طلا

سیانید سدیم NaCN پودر سفید رنگی با جرم مولکولی 49 gr/mol و جاذب رطوبت است. این ترکیب در آب محلول و در الکل به آرامی حل می شود. سیانید سدیم به صورت گسترده و با توجه به قیمت مناسب و در دسترس بودن در صنایع معدنی و به صورت تخصصی در استخراج طلا استفاده می شود. 

این ماده به صورت جامد و مایع به فروش می رسد. قریب به  90 % تولید طلا در جهان توسط سیانور (سیانید سدیم) انجام می شود. یکی از دلایل استفاده مداوم از این ماده در استخراج طلا عدم خود اشتعالی آن می باشد. افزایش روز افزون استخراج طلا از معادن نرخ استفاده از این ماده را به صورت قابل توجهی افزایش داده است. استفاده از طلا در بسترهای الکترونیکی نیز یکی دیگر از عوامل افزایش نرخ مصرف است.

اشکال سدیم سیانید

روش استخراج طلا با سیانید سدیم

یکی از دلایل ارزش بالای طلا مقاوت این ماده در برابر حمله اکثر مواد شیمیایی است. سیانید سدیم برای استخراج طلا و نقره از سنگ معدن به خصوص سنگ معدن هایی که حاوی درصد های کمتری از فلز هستند و یا با استفاده از فرآیند های فیزیکی مانند خرد کردن  قابل استخراج نباشد استفاده می شود.

یکی از دلایلی که ارزش طلا را بالا برده است مقاوم بودن طلا در برابر مواد شیمیایی مختلف است اما سیانور جز موارد استثنا است.

محلول سیانید سدیم هنگامی که در آب حل می شود، خاصیت اسیدی پیدا می کند و از این رو با قابلیت خورندگی بالایی که دارد می تواند سنگ و طلا را از یکدیگر جدا کند، یعنی عملا طلای موجود در سنگ با یون سیانور واکنش می دهد. 

استخراج طلا با سیانید سدیم

استفاده از محلول های مبتنی بر آب برای استخراج و بازیافت فلزاتی مانند طلا (hydrometallurgy) نامیده می شود. برای استخراج طلا از محلول های بسیار رقیق شده از سیانور استفاده می شود. 

سیانید سدیم در آب حل می شود و به آب خاصیت اسیدی می دهد که در این حالت طلا در محلول سیانید سدیم حل می شود. به محلول حاوی طلا محلول pregnant گفته می شود که با اضافه کردن فلز کربن یا کربن فعال به محلول می توان طلا را از محلول خارج کرد. بازیافت طلا از محلول سیانور یک روش قدیمی است این روش بسیار کم هزینه و مقرون به صرفه است.

اگر طلا از طریق فرایند سیانور بازیافت شود میتوان مس، نیکل و همچنین برنج را ذخیره کرد و  سود قابل توجهی بدست آورد.

واکنش زیر استخراج طلا توسط محلول سیانید سدیم را نشان میدهد:

4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O      →      4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

روش استخراج طلا با سیانید سدیم

واکنش مشابه برای پتاسیم سیانید برای تولید پتاسیم سیانید طلا نیز موجود است. یون [Au(CN)2]- در آب محلول می باشد. برای استخراج طلا از محلول میتوان کربن فعال و یا روی به آن اضافه کرد. 

روش استفاده از روی

اضافه کردن این مواد به محلول باعث می شود که طلا رسوب کند، محلول همراه رسوبات را فیلتر کرده. رسوب حاوی طلا بر روی فیلتر باقی می ماند.

در صنعت پس از انجام این مرحله طلا باقی مانده بر روی فیلتر را به قسمت اتاق طلا انتقال داده و محلول فیلتری به تانک منتقل می گردد.

در اتاق محصول حاصل پس از خشک شدن با کمک ذوب های مناسب مخلوط شده، ذوب و ریخته گری شمش طلا انجام می شود.

برای بهبود فرایند رسوب گیری باید در محلول به اندازه کافی سیانور آزاد داشته باشیم افزودن نمک های سرب مانند نیترات یا استات سرب باعث افزایش سرعت عمل رسوب گیری می شود.

مقدار اضافه کردن نمک سرب باید 10درصد بیشتر از مقدار روی موجود باشد.

سرب به صورت یک لایه فلزی نازک بر سطح ذرات روی می نشیند و به این ترتیب یک زوج گالوانی ایجاد شده و منجر به تسریع عمل رسوب گیری طلا و کاهش مصرف روی می شود.

بعضی از محلول ها خود دارای سولفور می باشند که با افزودن نمک های سرب باعث تشکیل رسوب نامحلول سولفید سرب میشوند که ممکن است روزنه های فیلتر را بگیرد، بهتر است نمک های سرب را قبل از ورود به مرحله زلال سازی و فیلتر کردن به آن افزود.

روش استفاده از کربن فعال

کربن فعال غالبا به عنوان جاذب فیزیکی عمل می کند که می تواند گونه های متنوعی را بر روی سطح خود جای دهد. اما در فرایند کمپلکس سیانور طلا فرایند جذب بیشتر یک فرایند شیمیایی است.

طلا در محلول سیانید سدیم به صورت یک کمپلکس خطی است که اتم طلا در مرکز به دو شاخه سیانور متصل شده است و در حین فرآیند جذب با کربن فعال سومین پیوند خود را برقرار می کند.

در این حالت یک الکترون از کربن فعال به اشتراک با اتم Au قرار می گیرد، کمپلکس سیانور طلا دارای بار منفی است، بنابراین یون های مثبت نیز برای خنثی  شدن بار توسط کربن جذب می شوند.

برای جدا سازی سیانور طلا از کربن فعال ابتدا ذرات کربن توسط آب شسته می شود تا ذرات جامد همراه آن ها کاملا از بین برود سپس توسط اسید کلریدریک رقیق کربن ها از بین میروند و به ستون Elution منتقل می شوند.

محلولی با غلظت 1% سدیم هیدروکسید و 1% سیانید تهیه می شود، این محلول را در داخل یک بویلر بین 110 تا 120 درجه سانتی گراد حرارت می دهند و به داخل ستون Elution انتقال می دهند که حاوی کربن های فعال است در اثر این فرایند کمپلکس سیانور طلا جذب شده توسط کربن فعال به داخل محلول می آید.

پس از سرد شدن، محلول به قسمت الکترولیز انتقال می یابد در اثر فرآیند الکترولیز طلا جذب قطب کاتد می شود و محلول پس از جذب طلا برای گرم شدن به بویلر فرستاده می شود.

مسیر این فرایند یک مسیر بسته است و تا زمانی که تمامی طلای جذب شده توسط کربن فعال جدا نشود این فرایند ادامه دارد.

صفحات کاتد که طلا بر روی آن ها نشسته است را از داخل مخزن الکترولیز جدا کرده و در ظرف فولادی نسوز در داخل یک کوره به مدت 24 ساعت با درجه حرارت 700درجه سانتی گراد قرار می دهند، ماده باقی مانده را به همراه ذوب کننده های مناسب ذوب می کنند تا ناخالصی از طلا جدا شوند.

مصرف طلا در سال 2015

در سال 2015 چین در رده اول پر مصرفترین کشورهای دنیا برای طلا قرار گرفت و میزان مصرف این ماده در این کشور حدود 985 تن بوده است. این درحالی است که کل طلای تولیدی از معادن در سال 2015، 3000 تن بوده است.

مصرف کنندگان طلا

طلا فلزی گران بها  و پر مصرف در سراسر جهان می باشد. علاوه بر ظاهر زیبای این فلز خواص و ویژگی های این ماده استفاده از آن را در سایر کاربرد ها به جز در جواهرات رونق بخشیده است. این کاربردها شامل الکترونیک (با توجه به هادی بودن و مقاوت در برابر خوردگی) ، دندان پزشکی و ساخت بلور و شیشه می باشد. در سال 2015 مصرف این ماده در آمریکا 193 تن بوده که از میزان پیش بینی شده در سال های گذشته 29 تن بیشتر بود.

مصرف کنندگان طلا

روش های شیمیایی استخراج طلا با سیانید سدیم

عموما بهترین روش برای استحصال این فلز با ارزش استفاده از اسید، خصوصا سیانید سدیم است (هنگام حل شدن در آب خاصیت اسیدی پیدا می کند). استفاده از محلول های آبی برای استخراج و بازیابی فلزات گران بها مانند طلا را “هیدرومتالورژی” می نامند. برای این منظور محلول بسیار رقیقی از سدیم سیانید که دارای حدود 01/0% تا 05/0% سیانید می باشد (100 الی 500 ppm  ) استفاده می شود. فرآیند انحلال فلز درون محلول را “لیچینگ” می نامند. محلول “سدیم سیانید یا پتاسیم سیانید” و سنگ معدن حاوی طلا تحت شرایط اکسیداسیون در آب حل می شوند. به محلول نهایی که حاوی طلا است محلول باردار می گویند. 

موادی مانند فلز روی و کربن فعال نیز به این محلول برای بازیابی و یا جداسازی طلا از محلول اضافه می شود. محلول باقی مانده برای بازیابی باقی مانده طلای موجود به صورت جریان برگشتی به مخزن باز می گردد و یا برای فرآیند تصفیه به واحد تصفیه پساب فرستاده می شود. دو روش کلی برای استخراج طلا از سنگ معدن حاوی آن وجود دارد : “تانک لیچینگ و هیپ لیچینگ”.

تانک لیچینگ

تانک لیچینگ یک روش مرسوم است که در آن سنگ معدن طلا به اندازه کمتر از 1 میلی متر خرد شده و پودر می شود. در بعضی از موارد مقدار اندکی از ذرات بسیار ریز طلا توسط تکنیک های جداسازی گراویمتریک قابل جداسازی هستند. در بیشتر موارد سنگ معدنی که کاملا پودر شده است به درون تانک لیچینگ فرستاده شده تا در طلا در محلول سیانید سدیم حل شود. هنگامی که طلا در واحد های لیچینگ مرسوم بازیابی شد محلول باقی مانده به همراه جامدات باقی مانده به سیستم تصفیه پساب اضافه می شوند.

هیپ لیچینگ

برای یعضی از سنگ های معدنی طلا روش هیپ لیچینگ نیز روش خوبی برای استخراج طلا به شمار می آید. در این روش سنگ معدن به ذراتی با اندازه کمتر از چند سانتی متر خرد می شود و به صورت شیب دار روی هم قرار می گیرند. سپس محلول سیانید سدیم روی آنها چکانده شده و در طی عبور از سنگ ها طلا را در خود حل می کند و در حوضچه ای که در پایین این تپه ها قرار دارد جمع آوری می شود که می تواند برای بازیابی طلای بیشتر دوباره از روس سنگ ها عبور داد می شود. سایر عوامل بازیابی طلا در استخراجات سال های اخیر نظیر تیواوره، کلرید ها و سایر هالید ها مورد استفاده قرار گرفته است اما از لحاظ اقتصادی به صرفه نیستند و قابل تطبیق با  استانداردهای  محیط زیستی نمی باشند. کمپلکس های سیانیدی پایدار تر و موثر تر هستند و برای بازیابی کامل طلا نیاز به افزودنی های شیمیایی دیگری ندارند. در شکل زیر شماتیک استخراج طلا قابل مشاهده است:

شماتیک استخراج طلا

سیانید در محلول ها

زمانی که فلز طلا به طورکامل توسط روش هیدرومتالورژی استخراج شد، 3 نوع از ترکیبات سیانیدی ممکن است در محلول فرآیندی یا پساب موجود باشند: سیانید های آزاد، کمپلکس های ضعیف، کمپلکس های قوی. همه ترکیبات سیانیدی با نام کلی سیانور شناخته می شوند. درک شیمی از سه نوع از سیانیدها ایمنی کارکرد با آنها و عملکردشان در محیط زیست را مشخص می کند.

سیانید های آزاد

سیانید آزاد ترمی است که به تمام یون های سیانید که در آب حل شده اند و تمام هیدروژن سیانید هایی (HCN)  که تولید می شوند اطلاق می شود. سدیم سیانید جامد در آب حل می شود و یون های CN و Na را در آب آزاد می کند. آنیون های سیانید با یون های هیدروژن واکنش می دهند و  هیدروژن سیانید را به وجود می آورند. غلظت یون های هیدروژن توسط مفهوم آشنای pH بیان می شود. تقریبا تمام سیانید های آزاد در صورت وجود هیدروژن کافی یه هیدروژن سیانید تبدیل می شوند (در مقادیر pH  8 و کمتر). این ماده اکنون می تواند تبخیر شود ودر هوا پراکنده شود.

هنگامی که pH بیشتر از 5/10 باشد هیدروژن کافی در آب وجود ندارد و در نتیجه سیانید ها به صورت یون در محلول باقی می مانند. در شرایط استاندارد دما و فشار، غلظت هیدروژن سیانید و یون های آزاد و در حدود pH  4/9 با هم برابر است. در واحد های استخراج طلا با سیانید سدیم اپراتور ها pH  محلول را تا نزدیکی 5/10 نگه می دارند تا از تبخیر هیدروژن سیانید جلوگیری شود.  این کار باعث باقی ماندن سیانید در محلول با آب و بازیابی بیشتر طلا می شود و از طرفی خطر در معرض قرار دادن کارگران با گاز هیدروژن سیانید را کاهش می دهد.

کمپلکس های سیانیدی

زمانی که محلول سیانور در روش شیمیایی استخراج طلا استفاده می شود با سایر فلزات نیز واکنش می دهند. این فلزات که در سنگ معدن طلا وجود دارد شامل آهن، مس، روی، نیکل و نقره و حتی آرسنیک  می شوند. در بیشتر سنگ هاس معدن غلظت سایر فلزات از غلظت طلا فراتر می رود. برای مثال سنگ معدنی با گرید پایین طلا حاوی 5/0 تا 1 گرم طلا در هر تن از سنگ می باشد یعنی ppm 5/0 تا 1  طلا و این در حالی است که غلظت کل فلزات موجود در سنگ حدود 5/3 % یا حدود  ppm 35000   می باشد. آنالیزهای شیمیایی محلول فرآیندی و پساب خروجی از واحد استخراج بیان می کند که بیشتر CN موجود در محلول با سایر فلزات اتصال می یابد. زمانی که این اتصالات گونه های قابل حلی را در آب تشکیل  دهند آنها را کمپلکس می نامند.

رنج وسیعی از واکنش های فیزیکی و شیمیایی در محلول اتفاق می افتد. بخشی از این کمپلکس ها بسیار پایدار هستند و بعضی از آن ها به سرعت و به آسانی تخریب می شوند.

فلزات رنج غلظت (میلی گرم بر لیتر)
کل سیانید 2000-50
آرسنیک 115-0
مس 1/0 – 300
آهن 1/0- 100
مولیبدن 0- 7/4
سرب 0- 1/0
نیکل 3/ 0 – 35
روی 740-13

چرا تصفیه پساب حاوی سیانید مهم است؟

پساب هر کدام از صنایعی که با سیانید سرو کار دارند به خصوص استخراج طلا باید قبل از تخلیه، تصفیه شود. تصفیه این نوع از پساب ها بسیار ضروری است زیرا این ماده برای موجودات زنده بسیار سمی است. محیط آبی که شامل میکروارگانیسم ها می شود می تواند توسط سیانور آلوده شود و این موضوع سلامتی انسان را نیز تهدید می کند زیرا ممکت است از آب های سطحی برای مصارف کشاورزی استفاده شود. دوز کشنده این ماده برای انسان ها حدود 4 میلی گرم بر پوند از وزن بدن می باشد.

تصفیه محلول حاوی سیانید و استفاده مجدد از آن

4 روش برای تصفیه و بازیابی محلول حاوی سیانید وجود دارد :

1) تجزیه طبیعی (تخریب توسط آب، هوا، خاک)

2) اکسیداسیون شیمیایی

3) رسوب و ته نشینی

4) تخریب زیستی

در شکل زیر شمای کلی یک واحد تصفیه سیانور قابل مشاهده است:

ملاحظات ایمنی

خطرات سیانور: خطرات فیزیکی شامل احتراق، انفجار، اشتغال پذیری و خورندگی می شود. خطراتی که از جانب مواد شیمیایی سلامتی را تهدید می کند شامل دو دسته اساسی خطرات حاد: مثل تحریک چشم و پوست و خطرات مزمن: مثل سرطان می شود. سیانید یک سم با عملکرد بسیار سریع است که در طی چند دقیقه در صورت تماس با دوز بالایی از این ماده باعث مرگ می شود. تنفس و جذب از طریق پوست راه های ورود سیانید به بدن است. این ماده از رسیدن اکسیژن به سلول ها جلوگیری می کند  باعث سیانوز می شود. سیستم تنفسی از رساندن اکسیژن به اندام ها باز می ماند و باعث تنگی نفس، تشنج، عدم هوشیاری و در نهایت خفگی می شود. بهترین پادزهر برای این ماده آمیل نیتریت است که از تریق دهان یا تزریق باید وارد بدن شود.

نرخ رشد بازار مصرف سیانید سدیم در استخراج طلا

بیشتر از نصف ظرفیت جهانی این ماده در آسیا و اقیانوسیه می باشد و چین پیشرو در این زمینه می باشد. 5 کشور اصلی تولید کننده سدیم سیانید در جهان چین، آمریکا، کره جنوبی، استرالیا و روسیه می باشند. راه کارهایی برای جایگزینی مواد شیمیایی دیگر به جای سدیم سیانید به علت مشکلات محیط زیستی که ایجاد می کند وجود دارد، ولی هم چنان جایگزینی برای این ماده با همین کارایی تولید نشده است. اروپا و ژاپن بزرگترین مصرف کننده های  این ماده در حوزه های غیر از استخراج طلا می باشند. پیش بینی می شود مصرف این ماده در سال های پیش رو با افت همراه باشد. لازم به ذکر است که سدیم سیانید و پتاسیم سیانید هر دو برای استخراج طلا استفاده می شوند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دسته بندی محصولات

درباره ما

شرکت مبتکر اندیشان صنعت پیشرو در سال 1401 با هدف تولید نهاده های کشاورزی با بکارگیری نیروهای متخصص در این بخش شروع به فعالیت نموده است

مجوز ها