کليدواژه: بهينه‌سازي، ليچينگ، طلا،کنسانتره سرب و روي 1-1- مقدمه. 22-1- شيمي انحلال طلا. 62-2-ليچينگطلاباحلال‌هايمختلف. 112-3-سيانوراسيون. 142-4- عوامل مؤثر بر سيانوراسيون. 162-5-مکانيزم سيانوراسيون. 222-7-بررسي و ارزيابي تحقيقاتمرتبط. 243-1-مواد و تجهيزات. 283-2-غربالگري متغيرها. 293-3-بهينه سازي پارامترهاي عملياتي. 303-1-1-روش انجام آزمايش‌هاي سيانوراسيون جهت تعيينغلظت سيانور مناسب. 303-1-2-روش آزمايش‌هاي سيانوراسيون جهت تعيين دانه‌بندي مناسب 303-1-3-آزمايش سيانوراسيون جهت بررسي تأثير زمان در بازيابي 313-1-4-آزمايش‌هاي سيانوراسيون جهت تعيين درصد جامد مناسب پالپ 313-1-5-آزمايش‌هاي سيانوراسيون جهت تعيين PH مناسب. 314-1-آناليز ابعادي و خردايش. 334-2-نتايج زمان لازم خردايش (آسيا کردن ). 344-3-سيانوراسيون اوليه. 344-4-بهينه سازي پارامترهاي عملياتي. 364-4-1-تعيين سيانور بهينه. 364-5-نتايج بررسي تأثير زمان در بازيابي. 404-6-نتايج مربوط به تعيين دانه‌بندي مناسب. 424-7-تعيين PH بهينه. 45نتيجه گيري. 49پيشنهادها:. 50منابع و مناخذ:51پيوست:55 فهرست اشکالشکل 2‑1دياگرام Eh-pH براي سيستم طلا - مولار16شکل 2‑2-دياگرام pH و EH براي سيستم آب طلا20شکل 2‑3-تصوير طلاي دريافت شده توسط ميکروسکوپ الکتروني نمونه دل آسا21شکل 2‑4 تصاوير ميکروسکوپ الکتروني نمونه دل آسا21شکل 2‑5 واکنش بين جامد و مايع در حلسازي طلا در محلول سيانيدي[2]22شکل 2‑6-دياگرام Eh-pH براي سيستم آب-سيانيد درc0 25 24شکل 2‑7-دياگرام Eh-pH براي سيستم آب- طلا- سيانيد در 25شکل 3‑1 نمايي از آماده سازي نمونه28شکل 3‑2 نمايي از آزمايش سيانوراسيون30شکل 4‑1 نمودار دانه‌بندي نمونه بعد از خردايش اوليه33شکل 4‑2 ميزان تغييرات دانه‌بندي نسبت به زمان آسيا کردن34شکل 4‑3 ميزان بازيابي طلا نسبت به زمان در آزمايش سيانوراسيون اوليه35شکل 4‑4 بازيابي و سيانور مصرفي بر حسب زمان ( غلظت محلول 37شکل 4‑5 بازيابي و سيانور مصرفي بر حسب زمان (غلظت محلول37شکل 4‑6 بازيابي و سيانور مصرفي بر حسب زمان39شکل 4‑7 ميزان بازيابي طلا نسبت به زمان در آزمايش‌هاي سيانوراسيون40شکل 4‑8 درصد بازيابي طلا نسبت به زمان در مدت زمان 48 ساعت41شکل 4‑9 بازيابي و سيانور مصرفي بر حسب زمان.، براي دانه‌بندي 85% زير 200 ميکرون43شکل 4‑10 بازيابي و سيانور مصرفي بر حسب زمان.، براي دانه‌بندي 85% زير 200 ميکرون44شکل 4‑11 درصد بازيابي طلا در سه دانه‌بندي متفاوت44شکل 4‑12 جدايش سيانيد و سيانيد هيدروژن در محلول آبي به صورت تابعي از pH47 فهرست جداولجدول 2‑1ثابت پايداري کمپلکس‌هاي يک و سه ظرفيتي طلا و پتانسيل10جدول 2‑2 خواص ترکيبات سيانيدي ساده23جدول 4‑1 جدول دانه‌بندي نمونه بعد از خردايش اوليه33جدول 4‑2 زمان آسيا و دانه‌بندي توليدشده34جدول 4‑3 نتيجه نهايي آزمايش سيانوراسيون اوليه35جدول 4‑4 نتيجه نهايي آزمايش سيانوراسيون براي36جدول 4‑5 نتيجه نهايي آزمايش سيانوراسيون براي37جدول 4‑6 نتيجه نهايي آزمايش سيانوراسيون براي38جدول 4‑7 - نتيجه نهايي آزمايش سيانوراسيون در مدت زمان 48 ساعت41جدول 4‑8 نتايج آزمايش سيانوراسيون. نمونه براي دانه‌بندي 85% زير 200 ميکرون42جدول 4‑9 نتايج آزمايش سيانوراسيون نمونه براي دانه‌بندي 90% زير 200 ميکرون43 فصل اول : مقدمه 1-1- مقدمهتقاضاي جهاني براي فلزات مدام در حال افزايش است. اما اکتشافات جديد کانسارهاي فلزي کاهش‌يافته و عيار اين کانسارها کمتر شده و پيچيدگي آن‌ها افزايش يافته است. بنابراين روشهاي فرآوري براي کانه هاي کم عيار و کنسانتره هاي باکيفيت پايين تنها به روش‌هايي محدود مي‌شوند که در عمل اقتصادي باشند [1-2].طلا يکي از فلزاتي است که به علت کميابي آن در طبيعت و پايداري جلاي فلزي از اهميت بالايي برخوردار است. اين فلز در طبيعت بيشتر به صورت آزاد و در مقادير بسيار کم يافت ميشود. تاريخچه استحصال فلز طلا به پيش از 6000 سال پيش بر مي‌گردد[3].اولين روشي که براي استحصال به‌کار گرفته شد، روش ثقلي بود که در استخراج طلا از ذخاير رسوبي و ماسه‌هاي رودخانه‌اي به‌کار گرفته شد. در اين روش طلا به خاطر وزن مخصوص بالاي آن به راحتي از باطله‌ي همراه آن جدا ميشد. با توجه به اين که اين روش بازيابي بالايي نداشت، لذا روشهاي مختلف انحلال طلا مورد بررسي قرار گرفت[3].هيدرومتالورژي طلا، يا روشهاي انحلال، براي هر دو نوع ذخاير رسوبي و غير رسوبي قابل‌استفاده ميباشد.در اين روش طلا به صورت انتخابي از ساير ترکيبات همراه آن به وسيله روش انحلال جدا ميشود. روشهاي متعددي براي انحلال طلا وجود دارد. قديمي‌ترين اين روشها، روش ملغمه سازي است که امروزه استفاده از آن منسوخ گرديده است [4].طلا يا زر عنصري است که در تناوب ششم و گروهLb (همراه مس و نقره) فلزات واسطه در جدول تناوبـي قرار دارد. طـلاي خالص فلـزي با رنگ زرد بـراق، عدد اتـمي 79، جرم اتمي 2/179، چگالي g/cm332/19 در k273، داراي ساختار FCC ميباشد. طلا فلزي بسيار نرم و چکشخوار بوده و داراي عدد سختيKg/mm2 95-40 در مقياس ويکرز ميباشد. نقطه ذوب و جوش آن به ترتيب C°1064 و C° 2808بوده و رسانايي الکتريکي و گرمايي فوقالعاده زيادي دارد[5].طلانجيب‌ترينفلزموجوددرجهاناست. اززمانباستان،اينفلزبهعنوانشاهفلزاتشناختهشده است. اينفلزبهخاطر،شفافيتبالا،نرميوپايداريدرهوا،نسبتبهسايرفلزاتازاهميتزيادي برخورداراست.امروزهنيزاينفلزبهخاطرکمياببودنآنازارزشبالاييبرخوردارميباشد. جلايفلزي و همچنينخواصهدايتيبالاييداردکهمنجربهاستفادهازآندرصنايعجديددردهه‌هاياخيرشده است. از آنجايي كه طلاي خالص بسيار نرم است آن را با فلزات ديگر به صورت آلياژ در مي‌آورند. استفاده از طلا در جواهرسازي، ضرب مسكوكات و علوم و فنون مختلف دامنه روزافزوني پيدا كرده است. بيشتر طلاهايي كه تا كنون در سراسر دنيا استخراج گرديده در خزانه‌هاي دولتي و بانک‌هاي بزرگ به منظور موازنه پرداخته‌اي تجاري با كشورهاي خارجي نگهداري ميشود[18].طلافلزياستکهدرطبيعتبهصورتآزاديافتمي‌شودوتنهاترکيباتطلاکهدرطبيعتوجود دارند تلوريدها و استيبنيت‌ها (AuSb2و AuTe2) هستند.فلزطلامعمولاًبههمراهکوارتزوپيريت و به صورت رگه‌هاي رسوبي و پلاسري يافت مي‌شوند. طلا تنها فلزي است کهدرهواوآببه وسيلهاکسيژنوياگوگرداکسيدنمي‌شود[6 و7].ذخاير طلا مي‌توانند پلاسري باشند که در اين صورت طلا بدون نياز به خردايش و توسط جداکننده‌هاي ثقلي و با توجه به وزن مخصوص بالاي آن قابل‌استخراج است. در صورتي که کاني‌هاي در برگيرنده طلا به صورت اکسيدي باشند با چند مرحله خردايش و عمليات ليچينگ طلا قابل بازيابي مي‌گردد. روشسيانوراسيونبيشازيکقرنبهعنوانبهترينروشبرايانحلالطلابه‌کارگرفتهشدهاست. عليرغممزايايبسيارزياداينروش،باتوجهبهمشکلاتزيست‌محيطيآن،امروزهتحقيقاتزياديبرروي يافتنجايگزينيبراياينروشانجاممي‌گيرد[8].هر کدام از اين روشهاي فوق مشکلات خاص مربوط به خود را داشته و لذا در صنعت به طور کامل مورد پذيرش واقع نشدهاند. از جمله مشکلاتي که اين روشها با آن روبرو هستند ميتوان به هزينه بالاي اين روشها و نيز محدود بودن کاربرد آن‌ها به چند نوع کانه خاص اشاره کرد.با توجه به زيانهاي زيست محيطي سيانور و هزينهي آن، در اين پروژه، ميزان سيانور و عوامل موثر بر آن براي براي رسيدن به بازيابي حداکثر بهينه شد.نمونه مورد استفاده در اين تحقيق کنسانتره اکسيدي سرب و روي شرکت دل آسا واقعدرشهرستانسراب (آذربايجانشرقي)ميباشد؛ که جهت بهينه‌سازي پارامترهاي عملياتي ليچينگ طلا از اين کنسانتره جهت رسيدن به بالاترين بازيابي طلا استفاده شد.فصل دوم : مروري بر تحقيقات گذشته 2-1- شيمي انحلال طلاانحلالطلادرمحلولهايآبيترکيبيازفرايندهاياُکسايشوکمپلکسسازياست. درحضور ليگاندهايتشکيل‌دهندهکمپلکس،کاتيون‌هايطلاييکوسهظرفيتيتشکيلکمپلکس‌هايپايدارمي‌دهندويابهوسيلهآببهطلايفلزياحياءمي‌شوند [4].همچنين اغلب لازم است که براي تنظيم pH، مقداري که براي انحلال طلا مورد نياز است از اسيد يا باز استفاده شود .از ديدگاه الکتروشيمي، انحلال مواد فلزي جامد، يک فرايند الکتروشيميايي است که شامل واکنش‌هاي آندي (اکسيدکننده) و کاتدي (کاهنده) به صورت جداگانه مي‌باشند[9]. براي انحلال طلا در واکنش‌هاي آبي، فرايند آندي، شامل اُکسايش طلا بر طبق واکنش‌هاي (2-1) و (2-2) است:(2‑1)E0489/1=(2‑2)0 E0پتانسيل احياء استاندارد با واحد ولت ميباشد. فرايند کاتدي که به طور همزمان با واکنش‌هاي بالا اتفاق مي‌افتد شامل احياء يک اکسيدکننده مناسب است. همان طور که از پتانسيل احياء معادلات (2-1) و (2-2) مشاهده ميشود در غياب ليگاندهاي کمپلکس کننده، يون‌هاي يک و سه ظرفيتي طلا از لحاظ ترموديناميکي تحت تمامي شرايط پتانسيلي و pHناپايدار هستند.در اين پتانسيل‌هاي بالا، هر دوي يون‌هاي يک و سه ظرفيتي طلا با اُکسايش آب به اکسيژن، طي واکنش (2-3) به طور خودبه خودي به فلز طلا احياء مي‌شوند.299/1=E0(2‑3) اين بدين معني است که طلا نمي‌تواند در محلول‌هاي آبي در غياب ليگاندهاي تشکيل‌دهنده کمپلکس اکسيد شود. هر چند که پايداري يون‌هاي طلا مي‌تواند در حضور ليگاندهاي مناسب نظير يون‌هاي سيانيد، کلريد و تيوسولفات، با تشکيل کمپلکس‌هاي پايدار افزايش يابد.(2‑4)0(2‑5)که در آن Lيکليگاندتشکيل‌دهندهکمپلکساست. ثابت‌هايپايداري، β2و β4براي Au+و Au3+ مي‌توانند به صورت معادلات زير باشند.انحلالطلادرمحلول‌هايآبيترکيبيازفرايندهاياُکسايشوکمپلکسسازياست. درحضورليگاندهايتشکيل‌دهندهکمپلکس،کاتيون‌هايطلاييکوسهظرفيتيتشکيلکمپلکس‌هايپايدارمي‌دهندويابهوسيلهآببهطلايفلزياحياءمي‌شوند[4].همچنيناغلبلازم است که براي تنظيم pH، مقداريکهبرايانحلالطلاموردنيازاستازاسيديابازاستفادهشود.از ديدگاهالکتروشيمي،انحلالموادفلزيجامد،يکفرايندالکتروشيميايياستکهشاملواکنش‌هايآندي (اکسيدکننده) و کاتدي (کاهنده)بهصورتجداگانهمي‌باشند[9]. براي انحلال طلا در واکنش‌هايآبي،فرايندآندي،شاملاُکسايشطلابرطبقواکنش‌هاي (2-1) و (2-2) است:(2‑6)v691/1=E0498/1=E00(2‑7)E0پتانسيلاحياءاستاندارد با واحد ولتمي‌باشد. فرايندکاتديکهبهطورهمزمانباواکنش‌هايبالااتفاقمي‌افتدشاملاحياءيکاکسيدکنندهمناسباست.همان طورکهازپتانسيلاحياءمعادلات(2-1) و (2-2) مشاهدهمي‌شوددرغيابليگاندهايکمپلکسکننده،يون‌هاييکوسهظرفيتيطلاازلحاظ ترموديناميکيتحتتماميشرايطپتانسيليو pH ناپايدار هستند.دراينپتانسيل‌هايبالا،هردوييون‌هاييکوسهظرفيتيطلابااُکسايشآببهاکسيژن، طي واکنش (2-3) بهطورخودبهخودي بهفلزطلااحياءمي‌شوند.299/1=E0 0(2‑8)اينبدينمعنياستکهطلانمي‌توانددرمحلول‌هايآبيدرغيابليگاندهايتشکيل‌دهنده کمپلکساکسيدشود.هرچندکهپايدارييون‌هايطلامي‌توانددرحضورليگاندهايمناسبنظيريون‌هايسيانيد،کلريدوتيوسولفات،باتشکيلکمپلکس‌هايپايدارافزايشيابد.