петък, 25 юни 2010 г.

След забраната на цианидите, накъде?

Какви ще бъдат алтернативите пред минните компании, ако се забрани използването на цианиди за добив на злато?

Ако приемем, че резолюцията за забрана на използването на цианиди за добив на злато на Европейския парламент бъде приета, не можем да очакваме, че добивът на злато в Европейския съюз ще спре. Вероятно компаниите, добиващи злато ще използват други технологии. Накратко ще Ви представим технологиите, които са разработени към момента за добив на злато. Някои от тях се използват ограничено, други са още на експериментално ниво.

Анализът на различните методи за извличане на злато показва, че над 70 на сто от произведения благороден метал се получава чрез прилагане на хидрометалургичен метод. В основата на процесите е използването на слаби цианидни разтвори. Методът предлага значителни предимства от гледна точка на разходи за експлоатация, оползотворяване на полезните минерални компоненти в разнообразни руди, постигане на добри техникоикономически показатели. Не е без значение и фактът, че той позволява добър контрол над процесите и безопасна експлоатация. В голяма степен негативните последици от прилагането на цианирането при добив на злато са преодолени отдавна чрез прецизни методи на разграждане и съхраняване.

Използване на цианиди

Цианидите са съединения, които се срещат естествено в природата и могат да се синтезират изкуствено. Много от тях са силни и бързодействащи отрови. Някои бактерии, гъби и водорасли произвеждат цианиди. Цианиди се срещат и в определени растения и храни. Всекидневно хората са в контакт с продукти, в чиято изработка или състав се ползват цианидни съединения.

Идеалното излугващо средство трябва да е икономически изгодно, с универсално приложение спрямо повечето видове руда, безопасно за транспортиране, работа, обезвреждане и депониране. Повечето такива средства, които са активни в киселина (например тиоурея) и дори неутрална среда, имат свойството да мобилизират и метали като мед или желязо в по-голяма степен в сравнение с излугващо средство в алкална среда (като цианид).

Тиоурея

Тиоуреята е широко разпространено химическо вещество и по тази причина лесно достъпно. Капиталовите разходи при нейното използване за добив на злато вероятно са сходни с тези за изграждане на инсталация за обработка на благородния метал с цианиди, въпреки че ще са необходими по-скъпи резервоари. Като цяло консумацията на реагенти изглежда значително по-висока от тази на цианида. Оперативните разходи за детоксификация биха били значително по-високи от тези за цианида, поради нуждата от големи количества кислород, необходими за пълното окисляване на тиоуреята. Тиоуреята е нестабилна и се разпада бързо до вещества, които не са в състояние да излугват злато, а в същото време са не по-малко токсични от производните на цианида. Тези вещества са потенциален проблем при определяне степента на токсичност. Процесът на разпадане ограничава възможностите за рециклиране, въпреки че пълна детоксификация изглежда е възможна, макар и изключително скъпа. Това е единственият алтернативен излугващ реагент, който намира по-мащабно приложение в Австралия, Китай и Франция.

Може би най-големият недостатък на тиоуреята е, че тя е категоризирана като канцерогенно съединение и замърсител на водите.

От гледна точка на безопастността и здравето трябва да се въвеждат по-високи стандарти за безопасност.

Тиосулфат

Може да се приеме, че капиталовите разходи за изграждане на инсталация за излугване с тиосулфат са сходни с тези за изграждане на инсталация за обработка с цианиди, макар че разходите за реагента са сравнително високи. Има достатъчно предлагане на тиосулфат на приемливи цени. Все пак при използването му като излугващо вещество се изразходват големи количества, което прави добивът на злато далеч по-скъп в сравнение с този, при който се използват цианиди. Тиосулфатът е нестабилен и се разпада лесно до сулфат, преминавайки през различни съединения на сярата и кислорода. Ето защо възможността за рециклиране изглежда неосъществима. Все пак е възможно окисляване (детоксификация) до сулфат, макар и то да е много скъпо.

Използването на тиосулфат като алтернативен излугващ реагент е осъществено в лабораторна среда и се прилага в полупромишлен мащаб в Невада, САЩ. Макар и натриевият тиосулфат да се използва като химически редуктор за питейната вода в Германия, не е позволено концентрацията му да надвишава 2,8 мг/л. Сулфидите и бисулфидите, които се получават при спонтанния разпад на тиосулфата, са силно токсични. Натриевият тиосулфат има потенциал да редуцира концентрацията на кислород във всеки естествен воден път. В случай на разлив може да се стигне до превишаване на нормите за замърсяване на околната среда. В сравнение с цианида, тиосулфатът може единствено да се приеме за по-изгоден от икономическа гледна точка, ако се използва амониев тиосулфат, чиято токсичност в последствие не се налага да бъде неутрализирана. В този случай, обаче, се сблъскваме с проблема за токсичността на амонячните производни.

Тицианат

Отдавна е известно е, че тиоцианатът може се използва като реагент за излугване на злато. Недостатъчно, обаче, се знае за механизма за образуване на цианатния йон в киселинни разтвори и в такива с неутрално pH в присъствието на окислител като водороден прекис например. Наскоро учени демонстрираха, че тиоцианитът може да излугва злато в pH среда от 1 до 3 при висока температура (до 85°C). Ниското ниво на pH и високата температура са фактори, които оскъпяват изграждането на инсталация за излугване с тиоцианат. Подържането на висока температура означава и по-високи производствени разходи в сравнение с цианидното излугване. Други пречки може да се окажат ограничените количества наличен тиоцианит, както и обезвреждането му. То изисква големи количества кислород и още по-високи технологични разходи. Преимуществата му са, че смъртоносната доза е сравнително висока и видимо няма емисии на газове. Тиоцианатът е слаб замърсител на водите без значителни негативни ефекти върху околната среда. Дори да не се вземат предвид разходите за неутрализиране на токсичните му ефекти, той не е икономически изгоден като излугващ реагент в сравнение с цианида, тъй като изисква поддържане на високи температури. Макар в отделни случи прилагането му да е оправдано от икономическа гледна точка за някои концентрати с високо съдържание на метал, високите оперативни разходи са сериозна пречка за универсалното му използване. Може би това са причините да не се прилага в промишлени мащаби.

Бисулфид

Прекалено дългият период на задържане в затворена система, което е част от технологията при използването на този реагент, означава високи капиталови инвестиции за изграждането на инсталация. Наличността и разумните цени на суровината подсказват рентабилност на производствения процес. Оперативните разходи по неутрализране на токсичните ефекти биха били много високи поради необходимостта от големи количества химически кислород. По отношение на фактора безопасност, основен недостатък е, че се отделя сероводород. Тъй като неговите показатели са сходни с възможен страничен продукт от цианидното излугване, стандартите за безопасност би следвало да третират подобна субстанция. Ето защо предлаганият процес няма да има никакви предимства от гледна точка на охрана и безопасност на труда в сравнение с цианидното излугване

Бисулфидът е категоризиран като замърсител на водите. В сравнение с цианида, той не предлага сериозни технически преимущества, нито по-добри показатели по отношение на летална или екотоксичност, които да му отредят по-благоприятна класификация, свързана с безопасността на труда или предотвратяване на замърсявания на околната среда в случай на разлив. Дългият период на задържане, както и изключително високите капиталови разходи, необходими за изграждане на затворена система, обуславят икономическата нерентабилност на такова производство в сравнение с цианидното. Това може би е главната причина методът да не получи мащабно приложение.

Амоняк

Приложението на амоняк като допълнителен реагент е по-познато при цианидното извличане на метали за руди с високо съдържание на мед. Подържането на високи температури и налягане обуславя големи капиталови инвестиции за изграждането на излугваща инсталация от такъв тип. Въпреки че се отчитат кратки периоди за реакция, оперативните разходи биха били сериозни заради поддържането на висока температура и налягане. Амонякът е широко разпространен, на достъпни цени, което не е пречка за евентуалното захранване на промишлена инсталация. От друга страна, той трябва да се рециклира и детоксификациятя му не е лесна. Този реагент може би е подходящ за повечето видове руди, но не е селективен при излугването на медните рудни тела. Това се дължи на образуването на тетра-амин при повечето медни минерали. Системата трябва да бъде затворена, за да се предотврати изпускането на амоняк в атмосферата. Амонячният йон е слаб замърсител на водите, а самият амоняк е замърсител на водата от категория 2. Това означава, че амонякът и реагентите, съдържащи амоняк или негови йони, нямат сериозни преимущества по отношение на токсичност и дългосрочни въздействия.

Икономическата нерентабилност все пак е водещият ограничителен фактор към настоящия момент амонякът да не се използва в промишлени мащаби за излугване.

Халиди/Халогени

Бромидът, хлоридът и йодидът (най-вече хлоридът) са добре известни излугващи средства за извличане на злато. Използването на бромид и хлорид изглежда обосновано от икономическа гледна точка. Все пак прилагането на оксидант, обикновено халоген на съответния халид, би довело до повишаване цената на инвестицията заради обезпечаване на инсталацията срещу корозия и прилагане на затворена система. Халогените са широко разпространени, но халидите не могат да бъдат детоксицирани и изискват електроокисляване, за да бъдат рециклирани. Преимуществото на използването на халиди/халогени се крие в тяхната универсална приложимост, което обаче е валидно и за цианидите.

Използването на хлорид за извличане на злато е доказана технология. Въпреки това, няма данни тя да се прилага някъде в промишлени мащаби.

Управлението на процесите е може би най-големият недостатък на тази технология. Възможно е излагане на работниците на вредното въздействие на брома и хлора. Хлорът е замърсител на водата (категория 2), а бромът е силен воден замърсител (категория 3). Икономическата целесъобразност е сходна с тази на цианидните инсталации. Все пак авторите смятат, че електрическата регенерация на халогените и необходимостта от затворена система оскъпяват производството. По отношение безопасните условия на труд, по-удачна е употребата на водородния цианид. При прилагането на халиди не е изключено отделянето на силно токсични съединения. Ето защо те не са подходящи излугващи реагенти.

С оглед на това, че днес трябва да се вземат под внимание не само икономическите, но и екологичните, и функционални параметри, критериите за избор на подходящ излугващ реагент за добив на злато са по-комплексни. Те са свързани и с регулирането на вредните емисии в атмосферата - изискване, за което ще се следи все по-стриктно в бъдеще по отношение на златодобивната индустрия. Цианидът засега отговаря най-добре на критериите, а процесът на излугване с него може да бъде модифициран без сериозни инвестиции или оперативни разходи, така че да отговаря на всички настоящи и бъдещи екологични и други критерии. Технологията е доказала своята ефективност.

Като се вземат предвид плюсовете и минусите на изброените излугващи реагенти, става ясно защо цианидът е все още най-разпространен и масово използван реагент в производството и преработката на златни руди. Тази утвърдена в практиката технология може лесно да бъде прилагана и в бъдеще, като се минимизира свързания с нея риск посредством детоксификация и/или рециклиране, както и редуциране на емисиите. Макар това все още да е отворено предизвикателство пред добивната индустрия, не е трудно да се въведат съответните промени, тъй като технологиите са добре изучени и доказани в практиката.

Плюсовете при използването на цианиди са: стандартна технология, подплатена с рентабилни икономически и експлоатационни показатели; широко разпространение на суровината; доказани методи за детоксификация, рециклиране и универсална приложимост. Единствените недостатъци са свързани с екологичната токсичност на реагента, тъй като той се класифицира и като силен замърсител на водите (категория 3). По отношение на безопасността при работа, той не е чак толкова безопасен като халогените и е в същия порядък като амоняка и бисулфида.

Профилът на цианида може да бъде подобрен, като се въведе цианидна детоксификация и/или технологии за рециклиране, които да минимизират потенциалните рискове, свързани с производството на злато (например детоксификация на хвоста преди заустването му в хвостохранилището). В България златодобивната компания "Челопеч майнинг" предлага именно съобразена с модерните критерии и изисквания за опазване на околната среда технология за добив на злато. Малките остатъчни количества цианиди в отпадъка при преработката на рудата се обезвреждат по химичен път, при което се образуват неопасни вторични продукти. Процесът е под непрекъснат мониторинг чрез автоматична система, както и чрез ръчно опробване с цел гарантиране на най-висока ефективност на разграждането на цианидите. Компанията предвижда да изгради и ново хвостохранилище - изцяло в съответствие с най-добрите международни практики. При него отпадъкът се задържа от основната стена в чашата на съоръжението, където протича процес на утаяване и уплътняване на твърдите частици. Друга по-амбициозна идея при цианидния метод е упражняването на стриктен контрол на pH средата и съдържанието на цианиди, комбинирано със затворени резервоари за излугване, което ще доведе до намаляване съдържанието на цианиди в отпадъчните води.

Отчитайки качествата на различните излугващи вещества, е очевидно, че те не предлагат реални предимства сами по себе си. Никоя от тези субстанции не може да бъде приета за алтернатива на цианида, дори ако се разгледат само показателите токсичност и излагане. Всяка от предложените алтернативи тепърва трябва да доказва евентуалните си преимущества в практиката.

Автор: Петър Петров

Няма коментари:

Публикуване на коментар