Олтин, кумуш ва металлар қазиб олишда озонни қўллаш

Озон (О₃) кон ва бойитиш саноатида қимматли технологияга айланмоқда. Кучли оксидловчи хусусиятлари билан озон қийин рудалардан қимматбаҳо металларни ажратиб олишни яхшилаш, еритиш самарадорлигини ошириш ва кон оқова сувларини тозалаш учун ечимлар таклиф қилади. Ушбу мақола олтин, кумуш ва металларни қазиб олиш жараёнларида озонни қўллаш бўйича илмий тадқиқотларни кўриб чиқади.

Қийин олтин рудаларини озон билан олдиндан ишлов бериш

Қийин олтин рудалари кон операцияларида муҳим муаммо ҳисобланади. Бундай рудаларда олтин заррачалари сулфид минералларида — пирит, арсенопирит ва пирротинда — яширинган бўлиб, бу уларни ан'анавий сиянид еритишда фойдаланишга имкон бермайди. Озон билан олдиндан ишлов бериш бу сулфид минералларини оксидлаш ва олтинни ажратиб олиш учун самарали ечим таклиф қилади.

Мексика қийин руда намуналарида ўтказилган тадқиқотлар озон билан олдиндан ишлов беришда сезиларли яхшиланишларни намойиш етди. Билвосита озон контакт усули олтин ажратиб олишни 53% дан 88% гача, кумушни еса 26% дан 78% гача оширди. Бундан ташқари, бевосита озон билан олдиндан ишлов бериш ажратиш вақтини 40 соатдан 24 соатгача қисқартирди, шу билан бирга ажратиш кўрсаткичларини сақлаб қолди.

Оксидланиш механизми озоннинг сулфид минераллари билан реаксияга киришиб, металл сулфатлари ва гидроксидларини ҳосил қилишни ўз ичига олади. Бу жараён аввал яширинган олтин зарраларини чиқаради ва кейинги еритишда сиянид сарфини камайтиради. Ҳарорат озон билан олдиндан ишлов бериш самарадорлигига та'сир қилувчи асосий параметр сифатида аниқланган, озон консентрации еса темир сулфат еритмаларда рудаларни қайта ишлашда камроқ та'сир кўрсатади.

Уюм еритишни кучайтириш учун озон музи

Уюм еритиш олтин қазиб олишнинг кенг қўлланиладиган усули, аммо кислород мавжудлиги кўпинча еритиш тезлигини чеклайди. Турли институтлардаги тадқиқотлар кислород чиқарувчи реагент сифатида озон музидан фойдаланишни ўргандилар.

Тадқиқотлар шуни кўрсатдики, ериган кислород (ЕК) консентрациини 8,2 мг/л дан 12 мг/л гача ошириш юқори сиянид консентрацияларида (60 мг/л) олтин еритиш тезлигини икки баравар оширди. Озон музи 300 мг/л озон консентрации билан устунли еритиш тажрибаларига қўшилганда, олтин ажратиб олиш озон музисиз назорат устунларига нисбатан 4,1% га ошди.

Дон устунлари орқали озон оқими икки фазада содир бўлади. 1-фазада озон дон юзасидаги модда билан реаксия бераётганда тез парчаланади. 2-фазада озон дон орқали минимал парчаланиш билан еркин ўтади ва мақсадли материаллар билан реаксияга кириша олади. Озон оқими тезлигини 0,02 дан 0,04 м/с гача ошириш 1-фазада чуқурроқ кириб боришга ёрдам беради.

Қимматбаҳо металларни бевосита озон еритиши

Олдиндан ишлов бериш қўлланилишидан ташқари, озон қимматбаҳо металлар учун бевосита еритувчи агент сифатида хизмат қилиши мумкин. Тадқиқотлар шуни кўрсатдики, суюлтирилган хлорид муҳитидаги сувли озон хона ҳароратида олтин ва палладийни еритиши мумкин.

Еритиш жараёни хлорид ионлари мавжудлигида озон томонидан оксидланиш орқали металл хлорид комплексларини (масалан, АуCл₄⁻) ҳосил қилади. Кинетика қаттиқ-суюқлик интерфейсига озон масса ўтказувчанлигидан бошқарилади, ериган озон консентрациига биринчи даражали боғлиқликни кўрсатади.

Озон ишлаб чиқариш учун електр енергияси сарфи еритилган металлнинг ҳар бир килограмига 4-8 кВт·соат ни ташкил қилади. Бу жараённи олтин ва платина гуруҳидаги металлар каби юқори қийматли металлар учун иқтисодий жиҳатдан енг мақбул қилади. Сўнгги тадқиқотлар ески флотация думларидан мис ва олтин олиш учун озон/тиосулфат комбинацияланган ёндашувларини ҳам ўргандилар.

Кон оқова сувларида сиянидларни йўқ қилиш

Кон саноатида озоннинг енг барқарор қўлланилишларидан бири оқова сувларда сиянидларни йўқ қилишдир. Сиянид олтин ажратиб олиш учун зарур, аммо тозаланмаган ҳолда чиқарилганда жиддий екологик ва соғлиқни сақлаш хавфини келтириб чиқаради.

Озон сиянидни икки босқичли жараёнда оксидлайди: аввал сиянид (CН⁻) сиянатга (CНО⁻) айланади, сўнгра қўшимча оксидланиш ва гидролиз бикарбонот ва азотга олиб келади. Реаксия озон консентрациига нисбатан биринчи даражали кинетикага ва сиянид консентрациига нисбатан нол даражали кинетикага амал қилади. Стехиометрия бир мол сиянид бир мол озон билан реаксияга киришини кўрсатади.

Олтин кон операцияларида ўтказилган саноат синовлари еркин сиянид ва заиф кислота диссоциацияланган (WAD) сиянид комплексларининг 99% камайишини намойиш етди. Ўртача озон дозаси сияниднинг ҳар бир грамига 2-3 грамм О₃ ни ташкил қилади, тўлиқ оксидланиш одатда 10-30 дақиқада еришилади.

МгО/персулфат ёки ЕДТА-кокос толаси/мис шлак катализаторларидан фойдаланган илғор каталитик озонлаш тизимлари сиянидни йўқ қилиш самарадорлигининг 98,71% га еришди. О₃/Ҳ₂О₂ комбинации (пероксон жараёни) еркин сиянидни тўлиқ йўқ қилиш учун енг самарали бўлиб, пҲ 11,0 да 3 дақиқада деярли тўлиқ йўқ қилишга еришди.

Ан'анавий усулларга нисбатан екологик афзалликлар

Кимёвий моддалар сарфини камайтириш: озон билан олдиндан ишлов бериш кейинги еритишда сиянид сарфини сезиларли даражада камайтириши мумкин, зарур токсик моддалар миқдорини минималлаштиради.
Хавфли қўшимчаларни йўқ қилиш: озон ан'анавий равишда олтин еритишни яхшилаш учун ишлатиладиган қўрғошин қўшимчаларини алмаштириши мумкин, тегишли екологик хавфларни йўқ қилади.
Жойида ишлаб чиқариш: озон ҳаво ёки кислороддан жойида ишлаб чиқарилади, хавфли кимёвий моддаларни ташиш ва сақлашни йўқ қилади.
Токсик қолдиқлар йўқлиги: озон тез кислородга парчаланади, ишлов берилган материаллар ёки оқова сувларда зарарли қолдиқлар қолдирмайди.
Оқова сувларни қайта ишлаш: озон билан ишлов берилган оқова сувлар кўпинча жараёнда қайта ишлатилиши мумкин, тоза сув исте'молини камайтиради.

Саноат қўлланилиши ва жорий етиш

Бир қанча кон операциялари турли қўлланилишлар учун озон технологияларини муваффақиятли жорий қилдилар:

Сиянидни йўқ қилиш тизимлари: жойида озон ишлаб чиқариш тизимлари Жануби-шарқий Осиё ва Жанубий Африкадаги олтин конларида ўрнатилган, еркин сиянидни 85% дан ортиқ камайтиришга еришган ва Халқаро сиянид бошқарув кодексига (ICMC) мувофиқ келади.
Олдиндан ишлов бериш иншоотлари: икки марта қийин олтин рудаларини қайта ишлаш учун тажриба ва саноат миқёсидаги озон билан олдиндан ишлов бериш тизимлари синовдан ўтказилди, яхшиланган олтин ажратиб олиш ва қайта ишлаш вақтини қисқартиришни намойиш етди.
Комбинацияланган тозалаш тизимлари: оқова сувларни тозалаш самарадорлигини ошириш учун озонни бошқа оксидловчилар (водород пероксид, персулфат) билан бирлаштирган интеграцияланган тизимлар жойлаштирилди.

Озонлаш ускуналарга нисбатан юқори капитал харажатларни талаб қилса-да, експлуатация харажатлари натрий гипохлорит каби ан'анавий кимёвий оксидловчиларга нисбатан пастроқдир. Технология дум оқимларини созлашни талаб қилмайди, тез ва қайтарилмас реаксияларни та'минлайди ва хавфли кимёвий моддалар билан ишлашни йўқ қилиш орқали операторлар хавфсизлигини оширади.

Хулосалар

Озон технологиялари қимматбаҳо металларни ажратиб олиш ва кон оқова сувларини тозалаш учун сезиларли афзалликларни таклиф қилади. Тадқиқотлар уларнинг қийин рудаларни олдиндан ишлов бериш, олтин ва кумуш ажратиб олишни ошириш ва оқова сувларда сиянидларни йўқ қилишдаги самарадорлигини намойиш етди. Екологик ме'ёрлар қаттиқроқ бўлиб бораётгани ва саноат барқарорроқ амалиётларни излаётгани сабабли, кон саноатида озон қўлланилиши кенгайиши кутилмоқда. Асосий афзалликларга металларни ажратиб олиш кўрсаткичларини яхшилаш, кимёвий моддалар сарфини камайтириш, екологик та'сирни камайтириш ва халқаро екологик стандартларга мувофиқлик киради.