सोने की रिकवरी में सक्रिय कार्बन का अनुप्रयोग

सोना निष्कर्षण उद्योग में, सक्रिय कार्बन एक प्रमुख सामग्री है जिसका उपयोग साइनाइड समाधानों से कम सांद्रता वाले सोने को सोखने और समृद्ध करने के लिए किया जाता है। इसका मुख्य कार्य भौतिक सोखना के माध्यम से अपने बड़े छिद्र संरचना में सोने के साइनाइड परिसरों को चुनिंदा रूप से समृद्ध करना है, बड़े पैमाने पर एकाग्रता में एक हजार गुना वृद्धि प्राप्त करना और बाद में कुशल पुनर्प्राप्ति के लिए नींव रखना है।

 

I. सोने की रिकवरी में सक्रिय कार्बन की भूमिका

 

सोने के अयस्क के साइनाइड लीचिंग के बाद, सोना आमतौर पर बेहद कम सांद्रता में गोल्ड साइनाइड आयनों (Au(CN)₂⁻) के रूप में घोल में मौजूद रहता है। ऐसे तनु समाधानों से सीधे सोना प्राप्त करना आर्थिक रूप से चुनौतीपूर्ण है। सक्रिय कार्बन, अपने अत्यधिक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र (लगभग 1000 वर्ग मीटर/ग्राम) और विशिष्ट छिद्र संरचना के साथ, घोल से सोने को समृद्ध करने के लिए एक आदर्श माध्यम बन जाता है।

औद्योगिक उत्पादन में, नारियल के खोल सक्रिय कार्बन का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है। यह भाप सक्रियण द्वारा निर्मित होता है और इसमें लुगदी प्रक्रिया में कार्बन में घर्षण को झेलने के लिए पर्याप्त कठोरता और पहनने का प्रतिरोध होता है।

 

द्वितीय. सोना सोखने की क्रियाविधि: आयन पेयर गोल्ड साइनाइड आयन नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, जबकि सक्रिय कार्बन की सतह विद्युत रूप से तटस्थ होती है, इसलिए प्रत्यक्ष सोखना संभव नहीं है। सोने का अवशोषण "आयन जोड़े" के निर्माण पर निर्भर करता है। घोल में कैल्शियम आयन (Ca²⁺, आमतौर पर मिलाए गए चूने से) दो गोल्ड साइनाइड आयनों के साथ मिलकर विद्युत रूप से तटस्थ कैल्शियम -गोल्ड साइनाइड आयन जोड़े बनाते हैं: Ca[Au(CN)₂]₂। ये तटस्थ आयन जोड़े वैन डेर वाल्स बलों के माध्यम से सक्रिय कार्बन की छिद्र सतहों पर भौतिक रूप से अवशोषित होते हैं।

यह एक प्रतिवर्ती गतिशील संतुलन प्रक्रिया है। घोल में सोने की सघनता और सक्रिय कार्बन पर सोने के भार के बीच एक समान संबंध है। समाधान में सोने की सांद्रता को लगातार कम करने और कार्बन पर सोने के भार को बढ़ाने के लिए, एक प्रतिधारा संपर्क विधि अपनाई जाती है: सोना युक्त गूदा सोखना टैंकों की एक श्रृंखला के माध्यम से क्रमिक रूप से बहता है, जबकि सक्रिय कार्बन विपरीत दिशा में चलता है। ताजा कार्बन अंतिम टैंक से डाला जाता है और उच्चतम सोने की सांद्रता वाले पहले टैंक में प्रवाहित होता है; लुगदी पहले टैंक से आखिरी टैंक तक बहती है। इस तरह, अंतिम टैंक से निकाले गए अवशेषों में सोने की सांद्रता को बेहद निम्न स्तर तक कम किया जा सकता है, जबकि पहले टैंक से निकाला गया सोना {{5}भरा हुआ कार्बन उच्च भार क्षमता प्राप्त करता है।

तृतीय. सोना सोखने की क्षमता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक सोने की सोखने की दक्षता विभिन्न परिचालन और रासायनिक स्थितियों से प्रभावित होती है।

 

1. भौतिक स्थितियाँ: कार्बन कणों का एक समान निलंबन सुनिश्चित करने और अवसादन या तैरने से बचने के लिए लुगदी का घनत्व सक्रिय कार्बन के गीले घनत्व (लगभग 1.3-1.5 t/m³) के करीब होना चाहिए। पर्याप्त सरगर्मी से कार्बन कणों की सतह पर तरल सीमा परत की मोटाई कम हो सकती है और कार्बन कणों में सोने के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण और प्रसार में तेजी आ सकती है।

 

2. सक्रिय कार्बन गुण: छोटे कार्बन कण का आकार सोखना गतिकी में तेजी लाने के लिए फायदेमंद है लेकिन स्क्रीनिंग और पुनर्प्राप्ति की कठिनाई को बढ़ाता है। औद्योगिक रूप से, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कण आकार सीमा 1-3 मिलीमीटर है (उदाहरण के लिए, 6×12 जाल या 8×16 जाल)। कार्बन की कठोरता महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसे सरगर्मी, पंपिंग और पुनर्जनन प्रक्रियाओं के दौरान घर्षण का सामना करने की आवश्यकता होती है। नारियल के खोल का कार्बन इस संबंध में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है।

 

3. प्रतिस्पर्धी सोखना और जहर: यह पुनर्प्राप्ति दर को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख मुद्दा है।

- कार्बनिक जहर: प्लवनशीलता अभिकर्मक (उदाहरण के लिए, ज़ैंथेट्स), चिकनाई वाले तेल और ह्यूमिक एसिड जैसे कार्बनिक पदार्थ सोखने वाले स्थानों के लिए सोने के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं और यहां तक ​​कि छिद्रों को भी अवरुद्ध कर सकते हैं। कुछ प्लवनशीलता अभिकर्मक सक्रिय कार्बन की सोखने की गतिविधि को 60% से अधिक कम कर सकते हैं। इन कार्बनिक जहरों को मुख्य रूप से बाद के थर्मल पुनर्जनन चरणों के माध्यम से हटा दिया जाता है।

- अकार्बनिक जहर: मुख्य रूप से अन्य धातुओं (जैसे, तांबा, निकल, चांदी) के साइनाइड कॉम्प्लेक्स। वे सक्रिय स्थलों पर कब्जा करके, अधिशोषित होने के लिए आयन जोड़े भी बना सकते हैं। तांबे के प्रभाव पर विशेष ध्यान देना चाहिए। घोल में इसका साइनाइड रूप पीएच के साथ बदलता है, और पीएच 10.5 से नीचे होने पर यह अधिक आसानी से अवशोषित हो जाता है। अधिकांश अकार्बनिक जहरों को अम्लीय धुलाई द्वारा हटाया जा सकता है।

- स्केलिंग: सीआईपी प्रक्रिया के दौरान, कैल्शियम आयन और कार्बोनेट सक्रिय कार्बन की सतह पर कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃) जैसे अवक्षेप बना सकते हैं। ये स्केल परतें मुख्य रूप से जमा होती हैं और कार्बन कणों के मेसोपोर और मैक्रोपोर के प्रवेश द्वार को अवरुद्ध करती हैं, जिससे माइक्रोप्रोर्स में सोने के प्रसार में बाधा आती है। नियमित एसिड धोने से इन स्केल परतों को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है।

 

4. समाधान रासायनिक पर्यावरण:

- पीएच और साइनाइड सांद्रता: औद्योगिक रूप से, जहरीली एचसीएन गैस के उत्पादन को नियंत्रित करने के लिए पीएच को आमतौर पर 10-11 के बीच बनाए रखा जाता है। सोने के प्रभावी विघटन और स्थिरता को सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त मुक्त साइनाइड सांद्रता एक आवश्यक शर्त है।

- तापमान: सोना सोखना एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है, इसलिए कम तापमान सोखने के लिए अनुकूल होता है। कई फ़ैक्टरियाँ अक्सर ठंड के मौसम में उच्च पुनर्प्राप्ति दर प्राप्त करती हैं। इसके विपरीत, बाद की विशोषण प्रक्रिया के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है।

- आयनिक शक्ति: गोल्ड साइनाइड आयन जोड़े के निर्माण के लिए कैल्शियम और मैग्नीशियम जैसे क्षारीय पृथ्वी धातु आयनों की उपस्थिति आवश्यक है।

 

चतुर्थ. सोखना: सक्रिय कार्बन से सोने को सोखना। उच्च सांद्रता वाले सोने के साथ सोखे गए सोने को इलेक्ट्रोलाइटिक शुद्धिकरण के लिए समाधान में वापस स्थानांतरित करने के लिए सोखने वाले कार्बन को सोखने की आवश्यकता होती है।

 

विशोषण का मूल सिद्धांत अधिशोषण के लिए प्रतिकूल परिस्थितियों का निर्माण करना और अधिशोषण प्रक्रिया को उलट देना है। औद्योगिक रूप से, दो परिपक्व प्रक्रियाएँ मुख्य रूप से अपनाई जाती हैं: एएआरएल विधि और ज़ेड्रा विधि। दोनों निम्नलिखित चरणों पर आधारित हैं:

1. उच्च तापमान पर, उच्च सांद्रता वाले सोडियम आयन (सोडियम हाइड्रॉक्साइड से) घोल का उपयोग आयन एक्सचेंज के माध्यम से गोल्ड साइनाइड आयन जोड़े में कैल्शियम आयनों को सोडियम आयनों से बदलने के लिए किया जाता है, जिससे कम स्थिर सोडियम - गोल्ड साइनाइड आयन जोड़े बनते हैं।

2. उच्च तापमान अस्थिर सोडियम गोल्ड साइनाइड आयन जोड़े के अपघटन को बढ़ावा देता है, और गोल्ड साइनाइड आयन सक्रिय कार्बन की सतह से वापस समाधान में छोड़ दिए जाते हैं।

दोनों के बीच मुख्य अंतर प्रक्रिया संयोजन में निहित है: एएआरएल विधि एक बैच ऑपरेशन है, और सोख लिया गया सोना -समृद्ध घोल (गर्भवती घोल) एक स्वतंत्र इलेक्ट्रोलिसिस कार्यशाला में भेजा जाता है; ज़ेड्रा विधि एक बंद लूप चक्र बनाने के लिए डीसोर्प्शन कॉलम और इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को श्रृंखला में जोड़ती है, जिससे डिसोर्प्शन और इलेक्ट्रोलिसिस एक साथ होता है। अपनाई गई विधि के बावजूद, लक्ष्य इसकी सोखना क्षमता को बहाल करने के लिए सोखना सर्किट में लौटाए गए दुबले कार्बन की सोने की सामग्री को लगभग 50 ग्राम प्रति टन से कम करना है।

 

वी. मुख्य प्रक्रिया प्रवाह: सीआईपी, सीआईएल, और पंपसेल

 

सक्रिय कार्बन सोना निष्कर्षण प्रक्रियाओं के तीन मुख्य रूप हैं:

पल्प में कार्बन (सीआईपी): अयस्क पहले स्वतंत्र साइनाइड लीचिंग टैंकों के माध्यम से अधिकांश सोने के विघटन को पूरा करता है, और फिर लुगदी सोने के सोखने के लिए सोखने वाले टैंकों की एक श्रृंखला में प्रवेश करती है। गूदा आगे की ओर बहता है, और सक्रिय कार्बन विपरीत दिशा में ले जाया जाता है। इसका "संवर्धन अनुपात" (सोने से भरे कार्बन ग्रेड और फ़ीड समाधान सोने के ग्रेड का अनुपात) आमतौर पर 1000-1200 है।

लीच में कार्बन (सीआईएल): लीचिंग और सोखना संयुक्त होते हैं और टैंकों की एक ही श्रृंखला में एक साथ किए जाते हैं। यह प्रक्रिया उन अयस्कों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है जिनमें "सोने को सोखने वाले" पदार्थ (अन्य पदार्थ जो सोने को सोख सकते हैं) होते हैं, क्योंकि सक्रिय कार्बन घुले हुए सोने की रक्षा के लिए उनके साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है। हालाँकि, जब लीचिंग अधूरी होती है तो घोल में सोने की कम सांद्रता के कारण, आमतौर पर सक्रिय कार्बन की एक बड़ी सूची की आवश्यकता होती है, और संवर्धन अनुपात आम तौर पर 800-1000 होता है।

 

पम्पसेल प्रक्रिया: "मीरा{0}}गो-राउंड" के समान एक ऑपरेशन मोड को अपनाता है। कार्बन पल्प के भौतिक संचलन की आवश्यकता के बिना पल्प फ़ीड बिंदु और टेलिंग्स डिस्चार्ज बिंदु को नियमित रूप से घुमाकर प्रतिधारा प्रवाह प्राप्त किया जाता है। यह विधि बैकमिक्सिंग को कम करती है, बैचों में कार्बन का प्रबंधन करती है, उच्च संवर्धन अनुपात (1500-2500 या अधिक) प्राप्त कर सकती है, और इसमें अधिक कॉम्पैक्ट उपकरण मात्रा होती है।

प्रक्रिया का चयन अयस्क गुण, डिजाइन पैमाने, निवेश और परिचालन लागत जैसे विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है।

 

VI. प्रक्रिया निगरानी और संतुलन सीआईपी/सीआईएल संयंत्र का स्थिर संचालन प्रमुख मापदंडों की निगरानी पर निर्भर करता है, जिसका मूल्यांकन मुख्य रूप से दो "पहलुओं" के माध्यम से किया जाता है:

 

- घोल में सोने की सघनता: प्रत्येक सोखने वाले टैंक के आउटलेट पर घोल में सोने की मात्रा की निगरानी करें, जो एक महत्वपूर्ण कदम दर कदम नीचे की ओर रुझान दर्शाएगा।

- सोने से भरे हुए कार्बन में सोने की सांद्रणता: प्रत्येक सोखने वाले टैंक में सक्रिय कार्बन के सोने के भार की निगरानी करें, जो आगे से पीछे की ओर एक कदम नीचे की ओर रुझान दिखाना चाहिए।

इन पहलुओं का नियमित विश्लेषण, सक्रिय कार्बन के सोखने की गतिज दर (गतिविधि) पर परीक्षणों के साथ मिलकर, संयंत्र को जहर संचय, कम उपकरण दक्षता, या परिचालन असंतुलन जैसी समस्याओं की समय पर पहचान करने में मदद कर सकता है, जिससे इष्टतम सोने की वसूली दर बनी रहती है।

सक्रिय कार्बन सोने की रिकवरी में एक अपूरणीय भूमिका निभाता है। सोने के साइनाइड आयन जोड़े को सोखने के मूल सिद्धांत से लेकर, कार्बनिक और अकार्बनिक जहर और स्केलिंग की व्यावहारिक चुनौतियों को संबोधित करने, अवशोषण पुनर्प्राप्ति और प्रक्रिया चयन तक, पूरी प्रक्रिया एक जटिल और कुशल तकनीकी प्रणाली का गठन करती है। सक्रिय कार्बन गुणों, प्रक्रिया स्थितियों और सिस्टम संतुलन की गहन समझ और सटीक नियंत्रण, कुशल और किफायती सोने की पुनर्प्राप्ति प्राप्त करने का मूल है।