سیانید سدیم چیست؟

سیانید سدیم NaCN (سیانور هم نامیده می شود) پودر سفید رنگی با جرم مولکولی49گرم  بر مول که جاذب رطوبت میباشد این ترکیب در آب محلول و در الکل به آرامی حل میشود. سدیم سیانید 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. یکی از دلایل استفاده مداوم از این ماده در استخراج طلا عدم خود اشتعالی آن می باشد.

روش استخراج طلا با سیانور

 یکی از دلایل ارزش بالای طلا مقاوت این ماده در برابر حمله اکثر مواد شیمیایی می باشد. یکی از استثناها سیانید یا به طور خاص محلول سیانید سدیم که فلزات با ارزش را در خود حل می کند می باشد. سیانور برای استخراج طلا و نقره از سنگ معدن آنها به خصوص سنگ معدن هایی که حاوی درصد های کمتری از فلز می باشند 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 . سیانور در استخراج طلا (نقره) از سنگ های معدنی مورد استفاده قرار میگیردکه در ادامه به آن خواهیم پرداخت.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 اب حل میشود و به آب خاصیت اسیدی میدهد که در این حالت طلا در محلول سیانید سدیم  حل میشود. به محلول حاوی طلا محلول pregnant گفته میشود که با اضافه کردن فلز کربن و یا کربن فعال به محلول میتوان 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.

روش استفاده از روی:

اضافه کردن این مواد به محلول باعث میشود 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 فیاتری به تانک منتقل میگردد. در اتاق محصول حاصل پس از خشک شدن با کمک ذوب های مناسب مخلوط شده ، ذوب و ریخته گری شمش طلا انجام میشود.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 میشود.مقدار اضافه کردن نمک سرب باید 10درصد بیشتر از مقدار روی موجود باشد.سرب به صورت یک لایه فلزی نازک بر سطح ذرات روی مینشیند و به این ترتیب یک زوج گالوانی ایجاد شده و منجر به تسریع عمل رسوب گیری طلا و کاهش مصرف روی میشود.بعضی از محلول ها خود دارای سولفور میباشند که با افزودن نمک های سرب باعث تشکیل رسوب نامحلول سولفید سرب میشوند که ممکن است روزنه های فیلتر را بگیرد ، بهتر است نمک‌های سرب را قبل از ورود به مرحله زلال سازی و فیلتر کردن به ان افزود.

روش استفاده از کربن فعال:

کربن فعال غالبا بعنوان جاذب فیزیکی عمل میکند که میتواند 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 فرایند جذب با کربن فعال سومین پیوند خود را برقرار میکند.در این حالت یک الکترون از کربن فعال به اشتراک با اتم Au قرار میگیرد ، کمپلکس سیانور طلا دارای بار منفی است ، بنابراین یون های مثبت نیز برای خنثی  شدن بار توسط کربن جذب میشوند. 

برای جدا سازی سیانور طلا از کربن فعال ابتدا ذرات کربن توسط آب شسته میشود 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 میشوند. محلولی با غلظت 1% سدیم هیدروکسید و 1% سیانید تهیه میشود ، این محلول را در داخل یک بویلر بین 110 تا 120 درجه سانتی گراد حرارت میدهند و به داخل ستون Elution انتقال میدهندکه 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 فرایند الکترولیز طلا جذب قطب کاتد میشود و محلول پس از جذب طلا برای گرم شدن به بویلر فرستاده میشود. 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 حرارت700درجه سانتی گراد قرار میدهند ، ماده باقی مانده را به همراه ذوب کننده های مناسب ذوب میکنند تا ناخالصی از طلا جدا شوند.

روش های شیمیایی استخراج طلا با سیانور

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.

  اثر غلظت سيانور

مطالعات دقيقي بر روي عامل هاي موثر در شدت حلاليت طلا و نقره در محلول هاي رقيق سيانوري توسط اس. ج. اسواينسون و جي. براسکي انجام شده است که نخستين سري آزمايش براي تعيين تاثيرغلظت سيانور بر روي شدت حلاليت طلا و نقره است. در مقياس صنعتي غلظت سيانور حدود 0.05 درصد و يا در حدود يک پوند در تن محلول است. محلول هاي غليظ ترباعث تسريع و يا استخراج بيشتر طلا نشده و از آنجايي که اتلاف شيميايي و مکانيکي محلول قوي تر سيانوربيشتر است، بنابراين بهتر است که غلظت سيانور را در حداقل ممکن نگه داشت. ماکزيمم شدت حلاليت طلا در محلول هاي سيانور با استفاده از ورق نازک طلاي خالص تا غلظت ماکزيمم 0.05 درصد سيانور سديم و در PH=9  معين شده است. بنابراين ماکزيمم حلاليت در غلظت 0.05 درصد سيانور سديم به دست مي آيد که معادل غلظتي است که معمولا در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد.

اثرPH محيط

با توجه به اين موضوع که محلول سيانوري در PH هاي پايين گاز سمي اسيدسيانيدريک ( HCN ) آزاد مي کند و هر چهPH کاهش پيدا کند، مقدار آزاد شدن اين گاز شديدتر خواهد شد . بنابراين در صنعت براي جلوگيري از آزاد شدن اين گاز، PH را تا حدي بالا مي برند تا آزاد شدن اين گاز در حداقل خود باشد. اين عمل توسط اضافه نمودن قلياهايي مانند آهک و سود حاصل مي شود. تاثير قلياييت بر روي انحلال طلا بررسي شده است. اين بررسي ها نشان مي دهد که افزايش PH تا مقدار معيني انحلال طلا را افزايش مي دهد ولي اگر از حد معيني، PH بالاتر رود، انحلال کاهش مي يابد. هرچند در PH هاي بالاتر مصرف سيانور کمتر مي شود ولي مصرف آهک افزايش پيدا مي کند. در صنعت PH محلول سيانوراسيون بين9.5 تا 11 کنترل مي شود.

 اثر دما

هنگامي که محلول سيانوري حاوي طلا حرارت داده شود، نرخ انحلال طلا به دو طريق افزايش پيدا مي کند: اولا افزايش درجه حرارت باعث افزايش قدرت فعاليت محلول و بنابراين افزايش ميزان انحلال شده، ثانيا باعث کاهش ميزان اکسيژن حل شده مي شود.زيرا حلاليت گازها با افزايش درجه حرارت کاهش پيدا مي کند.قابليت انحلال طلا در محلول 25 درصد سيانور پتاسيم براساس تابعي از درجه حرارت بررسي شده است که نشان مي دهد حداکثر نرخ انحلال در حرارت 85 درجه ي سانتي گراد اتفاق مي افتد. نرخ انحلال طلا در 100 درجه ي سانتي گراد مقداري کمتر از ماکزيمم انحلال است.اگرچه در اين دما، محلول سيانوري فاقد اکسيژن محلول است. دليل اين امر ظرفيت کمتر الکترود براي جذب يا نگهداري هيدروژن در سطحش در يک محلول گرم نسبت به يک محلول سرد مي باشد. بنابراين با حرارت دادن محلول حداکثر نيروي الکتروموتيو مخالف (EMF ) به علت پلاريزاسيون، کمتر و کمتر مي شود تااينکه EMF انحلال طلا بر پلاريزاسيون غلبه کند و انحلال طلا بدون وجود اکسيژن انجام مي شود.بنابراين مي توان با دو عامل از پلاريزاسيون سطح طلا جلوگيري کرد عامل اول، بااضافه نمودن اکسيژن که هيدروژن را از سطح طلا مي راند و به آن اجازه مي دهد که بدون اکسيژن در محلول سيانوري حل شود.4اثر اکسيژن

اثر اکسيژن

در انحلال طلا نمي تواند بي اهميت تلقي شود. هرچند عوامل اکسيدکننده اي مانند پراکسيدسديم، پرمنگنات پتاسيم، بروماين و کلرين براي انحلال طلا قابل استفاده اند، اما هوادهي مناسب نتايج بهتري از اکسيدکننده هاي شيميايي با صرف هزينه هاي کمتر خواهد داشت. مقدار اکسيژن حل شده در محلول رقيق سيانوري به چهار عامل بستگي دارد:

الف)ارتفاع ( فشار هوا)

ب)حرارت محلول

ج)نوع و شدت هم زدن

د)قدرت يوني محلول 

در غلظت پايين سيانور، فشار اکسيژن در شدت انحلال طلا اثري نخواهد داشت. هرچند در غلظت هاي بالا جايي که شدت انحلال، مستقل از غلظت حلال است، آهنگ واکنش بستگي به فشار اکسيژن دارد. تاثير اصلي بر شدت انتقال جرم اکسيژن ( به محلول ) بر سرعت سطحي هوا بيان شده است. (شدت جريان هوا در واحد سطح مقطع تانک، سرعت سطحي هوا تعريف مي شود ) . آهنگ انتقال جرم اکسيژن با افزايش چگالي پالپ و کاهش اندازه ذرات کاهش مي يابد. استفاده از اکسيژن خالص در سيانوراسيون در سال 1950 مطالعه شده است. اما اولين کاربرد تجاري آن براي سيانوراسيون تحت فشار در سال 1983 بوده است. در تعداد قابل توجهي از کارخانه هاي آفريقاي جنوبي معمولا از اکسيژن خالص در عمل سيانوراسيون استفاده مي شود.

افزودن مواد اکسيدکننده، کمک فراواني به حل شدن طلا درمحلول سيانوري مي کند زيرا باعث فعال تر شدن يون هاي OH و بالعکس غير فعال شدن H+ مي شود. در اين حالت مقدار ماده ي اکسيدکننده در محلول بستگي به خاصيت احياکنندگي موادمعدني دارد تا اينکه محيط عمل انحلال، همواره در حالت اکسيدي باقي بماند. از موادي که مي تواند در اين امر موثر باشند درصدگاز اوزن موجود در هواي منطقه ي عمليات مي باشد.

همراه با دميدن هوا به داخل محلول، مي توان از مواد و ترکيبات اکسيدکننده نيز استفاده نمود مانند آب اکسيژنه، اکسيد منگنز ( ( IV، اکسيدسرب، پرمنگنات پتاسيم، پرکلرات پتاسيم، سولفات سديم، پراکسيدسديم، بروماين آمونيم پرسولفات و ... بيشترين تاثير در افزودن سولفات سديم و پتاسيم، پراکسيدسديم و پتاسيم، سيانيدآهن(( III مشاهده مي شود. همچنين سرعت حلاليت با افزايش مقدار ماده ي اکسيدکننده تا حد مناسبي افزايش مي يابد.

مواد آلي اکسيدکننده نيز باعث تسريع در حلاليت طلا در محلول قليايي سيانور مي شوند مانند : نيتروبتانفتول، نيتروبنزن، نيتروبنزن، نيتروفنل، اسيد پيکريک و ... بدون شک افزودن مواد اکسيدکننده به محلول هاي سيانوري مفيد است اما به علت گران بودن آنها، استفاده ي درازمدت ازاين مواد، قابل مقايسه با استفاده از هواي فشرده درمحلول نيست در نتيجه در واحدهاي صنعتي عمدتا به جاي ترکيبات اکسيدکننده از هواي فشرده در داخل مخازن استفاده مي شود. در مورد کاني هاي آرسنوپيريت در عمل سيانوراسيون به اکسيژن نيازي نيست به همين خاطر در اين موارد از ترکيبات سيانيدبرم استفاده مي شود. در اثرواکنش سيانوربرم در محيط قليايي اکسيژن توليد مي گردد که عامل موثري در حلاليت طلا است.براي عمليات سيانوري کردن کاني هاي تغليظ شده ي تلورايدهاي طلا، از ترکيبات نمک هاي برم استفاده مي شود.

اثر نور وسطح

محلول سيانوري در برابر نور فعال تر از حالت تاريکي عمل مي نمايد، علت آن اين است که مقدار جذب اکسيژن در روشنايي نسبت به تاريکي بيشتر است همچنين سطح محلول سيانوري نسبت مستقيم در حلاليت آن با مقدار مشخصي از ماده دارد.

اثراندازه ي ذرات

ماده‌ي معدني طلا به صورت خيلي ريزخرد مي شود تا ذرات فلزات قيمتي به نحوي آزاد شوند که با سيانور ترکيب شوند. در شرايط ايده آل هوادهي و همزني پالپ، حداکثر نرخ انحلال طلا که محاسبه شده است 25/3 ميلي گرم بر هر سانتي مترمربع در ساعت است. اين معادل نفوذ 68/1 ميکرون بر هر طرف يک سطح يک سانتي متر مربع ذره طلا است. يا نفوذ کلي در ضخامت 36/3 ميکرون در هر ساعت است، بنابراين يک تکه طلا به ضخامت 37 ميکرون، 11 ساعت زمان مي خواهد تا حل شود. ذرات دانه درشت طلا معمولا به وسيله ي تغليظ ثقلي جدا مي شوند و به ندرت با سيانور فروشويي مي شوند، چون دانه هاي درشت ممکن است تماما در زمان سيانوراسيون قابل قبول اقتصادي حل نشوند.