Рэжа: Кириш

Олтин таркибли рудаларни цианлаш

Олтинни кучсиз циан тузлари эритмаларида кислород иштирокида эриш жараёни 1843 йилда П.Р. Багратион томонидан очилган болиб, қисқа вақт ичида амалиётда кенг миқёсида қолланила бошланди. Цианлаш жараёни ХIХ аср охирларида топилган олтин руда ва бойитмаларини қайта ишлашда қолланиладиган асосий усулларда бири ҳисобланади. Ҳозирги вақтда цианлаш жараёни механик ва дастгоҳлар технологияси бойича гидрометаллургиянинг энг такомиллашган жараёнларида бири болиб ҳисобланади.

Кичик олчамли олтин заррачаларини ажратиб олишни асосий усулларидан бири бу цианлаш жараёнидир. Цианлаш жараёнининг асосий моҳияти - нодир металларни ишқорий ва ишқорий ер металлари билан ҳосил қилган тузлар ва кислород ёрдамида эритишдан иборат.
Цианлаш жараёни орқали олтиннинг ажратиб олииши фақатгина майин заррачали олтинни ажралиши билан боради ва жараён толиқ бориш учун цианлаш жараёнида дастлабги гравитация жарайонини қошиш мақсадга мувифиқ болади.
Цианлаш жараёнинг ион кориниши қуйидагича амалга ошади:
4Au + 8CN^- + 2H₂O + O₂ = 4 Au(CN)₂^- + 4OH^-

Сорбция жараенида эритманинг сорбентга ютилиш реаксияси:

R-OH +NaAu(CN)₂=R-Au(CN)₂+NaOH

Реакция учун керак болган кислород ҳаводан берилади. Бош тог жинсларининг асосий қисми циан эритмалари билан тасирлашмайди ва танлаб эритишдан сонг уни сувсизлантириш усули орқали ажратиб олинади. Коплаб олтинни эритувчи циан комплекс бирикмалари мавжуд болиб дастлаб саноат миқёсида эритувчи сифатида КCN қолланилиб келинган ва кейинчалик бу эритма арзонроқ болган NаCN билан алмаштирилган. Бази ҳолларда эритма сифатида Cа(CN)₂ ҳам қолланилиши мумкин. Унинг нархи NаCN дан ҳам арзонроқ ҳисобланади, аммо сарфи ундан икки баробар купроқдир.

Олтинни циан эритмалари иштирокида эриши мураккаб гетероген жараёндир.
Цианлаш жараёнида циан эритмасининг 0,02-0,05 % ли эритмаси ишлатилади. Олтин комплекс ҳолда эриб эритмага отади, бунда асосий компонентлардан бири кислороддир. Кислород орнига бошқа оксидловчилар ишлатиш мумкин. Масалан: Натрий пероксид, Барий пероксид ва озон.
Юқорида келтирилган моддалар бирининг камайиши жараённи секинлашишига олиб келади. Кислород ва циан концентрациясини ошиб кетиши салбий натижа беради, чунки кислород ва циан эритмаси эритма таркибидаги қошимча металларни эритишга олиб келади ва бу эса олтин ажратиб олишни қийинлаштиради.
Цианлаш жараёни олиб бориш температураси 20-45⁰Cда олиб борилади.
Ундан юқорида циан моддасининг бугланиши юзага келади.
Саноат шароитида олтинни синил тузларида эритиш ота мураккаб ҳолатда кечади. Тажрибада қолланган олтин метали шакли фақат тажриба шароитларидагина болади. Реал шароитда ишлатиладиган синил эритмалари тоза болмай, унда турли-туман қошимчалар болиб, у реакцияларга катта таъсир корсатади. Реал шароитда эритмада жуда коп минераллар қатнашиб, жараёнларга оз таъсирини отказади. Лекин нима болганда ҳам, илмий тажрибалар эриш жараёни диффузия жараёни эканлиги тасдиқлайди. Шу боисдан илмий тажрибаларга асосланиб диффузияни самарали бориши, олтин эриш жараёнининг самарали бориши деб қараш мумкин.
Бунда эриган кислороднинг диффузиясининг ишончли боришини таъминлаш керак.
Синил CN концентрациясини ота копайиши, эриш жараёнини оширмайди. Тажрибалар шуни корсатадики, кислороднинг порциал босими 0,21 атм., болганда синил эритмасининг чегараланган концентрацияси 0,02-0,1% болмоги керак. Бу катталиклар олтин саралаш фабрика ва заводларининг корсатгичларига мос келади. Агар синил эритмасининг омилкор концентрациясини ушлаш осон болса, кислород учун бу иш муракккабдир. Табиий шароитда, саноатда ишлатиладиган руда таркибига тез оксидланадиган минераллар қатнашиши мумкин. Бу ҳолда кислароднинг анчагина қисми, ён-атроф реакцияларнинг боришига бефойда сарф болиб кетади. Агарда эритмани аралаштириш етарли болмаса, ундаги кисларод, шу шароитдаги ҳарорат ва парциал босимга нисбатан оз миқдорда болади. Олтин ва кумушнинг цианил эритмасида эриш ёлларини билиб олгач, унинг эриш тезлиги кинетикасини ҳам бошқариш мумкин. Шуни ҳам айтиш керакки, жараён самарасини оширишнинг асосий юлларидан бири, эритмада эриган кислород концентрациясини оширишдир. Кислороднинг эриши эса, эритма устидаги порциал босимга тогри пропорционал болганидан, эритмада ҳам синил, ҳам олтин эриш тезлигини ошира бориш керакдир. И.Н.Плаксин каби олимлар тажрибаси олтин эриш тезлиги синил эритмасининг юқори концентрациясида, кислороднинг босими ва эриш тезлиги билан ошиб боради. Турли рудалар билан олиб борилган тажрибалар, кислороднинг порциал босими оширилганда, олтин эриш тезлиги ҳам оша боришини корсатди. Изланишлар шуни корсатдики, ҳарорат ортиши эриш реакцияларининг тезлашувига олиб келади. Аммо ҳарорат ошиши билан руда таркибидаги бошқа минераллар ҳам эриб, турли қийинчиликлар тугидиради. Ҳарорат ошганда гидролиз юз беради ва чумоли кислотаси ажралади:
CN + 2H₂O= NH₂ + HCOO^-
Шу сабабдан бу технологияга асосланган фабрикаларда ҳароратни унча оширмаган, қишда эса 15-20⁰С атрофида олиб боришга ҳаракат қиладилар.
Диффузия тезлиги кимёвий реакцияларнинг жадаллигига, минерал юза қисми, диффузия юз берувчи юзага боғлик бўлади. Шунинг учун - нодир металлар минералларининг катталиги ва юзаси уларнинг эриш жадаллигини корсатади. Майда зарраларнинг солиштирма юза майдони, катталарга нисбатан коп ва катта болгани учун, уларнинг эриш тезроқ боради. Йирик дона зарраларининг тола эриш муддати, майда зарраларига қараганда 3-4 баробар ошиб кетиши мумкин. Бу йирик зарраларни синил эритмаларида эритиш жараёнидан воз кечишгача олиб келиши мумкин. Олтин рудаларини тегирмонда янчишда, тугма металл зарралари ота майдаланмайди,шу боисдан синиллаб эритишдан аввал гравитация, амальгамация ёли билан бу зарралар тутиб қолинади. Ота майда 1-5 мкм. руда зарраларини янчиб, минераллар юзасини «очиш» анча огир ишдир. Бундай ота майда заррали рудаларни янчишда коп элекрто энергия сарф болишини ҳисобга олинса, бундай рудалар қийин бойитилувчи (упорний) беқарор рудалар таркибига киради. Солиштирма сирт юзаси, бу минералларнинг шаклига ҳам боглиқдир. Олтин шакли цианлаб эритишга тогридан-тогри таъсир этади. Бир хил олчам-огирликдаги соққа шакл юзаси, куб шакл юзаси, куб шаклидаги юзадан, куб эса ясси-лаппак шакл юзадан кичикдир. Танлаб эритиш пайтида металл юзаси, тохтовсиз камайиб боради ва унинг эриш тезлиги вақт бирлигида борган сари камайиб боради. Баъзида минерал (металл) руда таркибида сингганлигига (вкрапленност) эриш тезлиги ҳам турлича болиши мумкин.
Цианлаш жараёнига тасир этувчи омиллардан яна бири бу руда таркибидаги қошимча зарарли металларнинг учраши ва эришидир. Рудалар таркибидаги мис, сурма, маргумуш ва темир минераллари энг коп таъсир корсатадиган салбий қошимчалардир.
Темир минералларининг таъсири:
Бундай минераллари олтин рудаларининг доимий ҳамроҳидир. Темирнинг оксидли минераллари гематит -Fе₂О₃ . магнетит - Fе₃О₄, сидерит -FеCО₃ ва бошқалар синил моддалари билан реакцияга киришмайдилар. Аммо, бунга олароқ, аксинча темирнинг сулфидли минераллари: пирит -FеS₂, бу минераллар жуда коп ноқулайчилик, қийинчиликлар тугдиради. Бу реакцияларда ҳар бир сулфид минерали, озича таъсир этади. Бу минералларнинг салбий таъсири яна шундаки, бу минераллари билан эритма орасида боладиган реакциядан ташқари, бунда ҳосил боладиган оксидланиш жараён маҳсулотлари билан ҳам реакцияга киришади. Сулфидлар оз таъсир кучига кора секин ва тез оксидланувчи колчеданларга болинади (сулфидлар). Пирит колчедан секин оксидлана бориб, бутун жараён давомида деярли унча таъсир корсатмайди. Пиротин ва марказит майда заррачали минераллар болиб, улар анча ноқулай қийинчиликлар тугдиради. Бу рудалар қазиб олиш ва ташиш транспорт шароитларида ҳам озгаришга учраб, синил эритмаларида акс таъсир корсатиб, синил тузларининг ортиқча сарф болишига олиб келади.
Бундай моддаларнинг топланиши синил эритмаларининг эритиш қобилиятини сусайтиради. Яна бир сабаб олтин ва кумуш юзасига кумуш пардалар қоплашидир. Бу пардалар нодир металларнинг эритмадаги фаол модда ва минераллар билан озаро тоқнашувида пайдо болади. Пардаларнинг эриш жараёнини тосиб қойиши уларнинг қалинлиги ва говаклигига боглиқдир. Мис комплекс ионлари олтин юзасида зич тосиқ парда ҳосил болишига олиб келади. Унга акс олароқ темир синил ионлари, металл юзасида юпқа ва говак парда ҳосил қилиб, Синил ионларининг олтин юзасига отиб эритиши, мис каби унча зарарли эмас. Толиқ парда зарарига нисбатан :
Темир -рух -мис тартибида болади. Эритмадаги сурма ва маргумуш ҳам қалин парда ҳосил қилади. Эритмада маргумуш, сурма, мис минераллари болиши синил тузи эритиш қобилиятини сусайтириб, уни толиқтиради . эритмага ҳимоя ишқори таъсир этганида хим унинг эритиш қобилияти сусаяди, у толиқади.
Кориш мумкинки, эритмада охак эритмаси ошиши билан, олтиннинг эриши тезлиги камаяди. Ҳимоя ишқори сифатида NаОH қошиш хам шундай натижа беради. Бунинг сабаби NаОH таъсирида ҳам металл юзасида юпқа парда ҳосил болади.
Олтин эритишда катта қийинчилик тугдирадиган яна бир қошимча унсур, бу теллурдир. У олтинни эришини жуда ҳам сусайтириб юборади. Жараённи фаоллаштириш учун олтин рудасини майда янчиб, эритмада ишқор концентрациясини оширишга тогри келади.
Теллуридларнинг синил эритмасида олтин билан озаро реакцияси қуйидагача болади:
2AuTe₂ + 4CN + 6OH +4,5O₂= 2Au(CN)₂ +4TeO₃ +3H₂O
Агарда руда таркибида тугма соф платина болса у эримай, тогири чиқиндига отиб кетади. У олтин ва кумуш билан қаттиқ эритма ҳосил қилган болса, ортиқча синил сарф қилиш билан секин эрийди. Гравитация ва амальгамация чиқиндиси синиллаб эритиладиган болса, ботана таркибидаги яна бир унсур симоб болади. Симоб кам эрийди. Олтин рудаларини танлаб эритишда ишлатилаётган ишқорий металл синиллари аслида захарли болган синил кислотаси HCN нинг синил тузлари ва кучли ишқорлари (КОH, NаОH, Cа(ОH)₂)лардир. Шунинг учун улар сувда эритлганда улар енгил диссоцияланади ва синил ионлари CN гидролизланиб ишқор ионлари ОH га юл очади: CN + H₂O = OH + HCN.
Эритмада натрий гидрооксидни 0,008 % ли эритмасини ишлатилиши КCN ни 0,016 % дан 1,2 % гача болган эритмасини гидролизини олдини олади. Бундан келиб чиқадики ишқорни 0,01 % ли эритмаси циан эритмасини гидролиз коринишада парчаланишини олдини олади.
Бу ишқор концентрацияси руда билан циан эритмасини таъсирлашмаган ҳолатда гидролизини олдини олишини кафолатлайди, лекин шуни ҳам билиш керакки ҳаво таркибидаги карбонат ангидрид билан ишқор эритмаси таъсирлашиб нейтралланади ва ишқор концентрацияси камаяди. Натижада яна сезиларли даражада гидролиз жараёни содир булади.
Ишқор концентрациясининг оширилишини яна бир ижобий томони эритма таркибидаги сулфид минералларининг оксидланиши натижасида ҳосил болган кислоталарни нейтраллашдир.
Олтин таркибли рудалар ва бойитмалрни цианлашнинг сиздириб отказиш усули билан (уюмда ёхуд чанларда) танлаб эритиш ёки аралаштириб танлаб эритиш усуллари мавжуд. Биринчи усулда чангa юкланган руда махсулоти устидан эритма берилиб фильтрланиш вақти мобайнида танлаб эритилади. Сиздириб эритиш цианлашнинг мураккаб болмаган ва арзон усули ҳисобланади. У усулнинг бва қолланилувчи дастгоҳларнинҳ соддалиги, қулайлиги ва арзонлиги билан ажралиб туради. Бу усулнинг камчилиг эса олтиннинг паст ажралиш даражаси (70-80%), ва дастгоҳларнинг коп жой эгаллаши, ҳамда махсулот олиш жараёни давомийлигининг узоқлиги билан ифодаланади. Шунингдек сиздириб отказиш усулида танлаб эритиш жуда янчилган руда учун амалга ошириб болмайди, сабаби бунадай рудалар ёмон филтирланади.
Аралаштириш усули билан танлаб эритиш майин янчилган рудани циан эритмаси билан махсус чанлар, агитаторлар, пачукларда эритишга асосланган.
Аралаштириб эритиш, сиздириб эритишдан кора самаралидир. Аралаштириб цианлаш жараёнига келаётган ботана юқори қовушкокликка эга болади, бу эса циан ионлари ва эритмада эриган кислород молекулалари орасидаги диффузияни қийинлаштиради. Бундан ташқари сулфидли рудалар эритмада эриган кислород ёрдамида тез оксидаланади ва кислород босимини камайтиради. Бу ҳам оз навбатида олтин эришини қийинлаштиради. Майда заррачали ботаналарни цианлаш асосан аралаштириш ва узлуксиз ҳаво кислороди билан туйинтиришга асосланган.
Жараёнда циан эритмасининг 0,02-0,05 %ли эритмаси ва охакнинг 0,01-0,03 % ли эритмалари (pH=9-11) ишлатилади. Аралаштириш жараёнининг асосий корсатгичларидан бири бу суюқлик ва қаттиқлик нисбатидир. Одатда кварцли олтин рудаларини бойитишда С:Қ = 1,2:1(1,5:1), гил сақлаган рудаларни бойитишда эса С:Қ=2:1(2,5:1).
Аралаштириб цианлаш жараёни даврий ва узлуксиз болиши мумкин.
Даврий равишда аралаштириб цианлаш алоҳида-алоҳида параллель равишда ишлайдиган бойитиш дастгоҳларида олиб борилади. Малум вақт аралаштиришдан сонг олтинни эритмага отишига етгунча болган вақтдан сонг ботана чандан чиқарилади, эритма йигувчи чанга юборилади, чанга эса янги ботаналар юкланади.
Узлуксиз аралаштириб цианлашда ботана кетма-кет уланган занжир коринишидаги дастгохларга келиб қуйилади. Каскадда ботананинг болиш даври қуйидаги формула билан топилади:
τ= В/Қ, соат