Metal Production

8/16/2019 Metal Production

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hapter

etal

Production

David

A

Mil l igan , Omar A Muhtadi , and R. Bruce Th orndycraf t

P r e ci o us m e t a l s i n a l e a c h s o l u t i o n a r e e x t r a c t e d , c o n c e n t r a t e d , and

p u r i f i e d t o c o m p le t e t h e p r o c e s s beg un i n t h e heap and t o p r o du c e an e nd

p r o d u c t w h i c h

w i l l

p ro v i d e a n e co no mic p a y b a c k t o t h e m in e d e v e l o p e r / o p e ra t o r .

S ev er al d i f e r e n t p ro ce ss es a r e r e q u i r e d t o c o n v e r t t h e d s o l ved p re c i o u s

m e t a l s i n t o p u re m e ta l b a r s . T h is c h a p t e r d i s cu s s e s t h e a c t u a l p r o d u c t i o n o f

meta l once it has been r e co v e re d f ro m t h e p r e g n a n t l e a c h s o l u t i o n s b y t h e z i n c

c e m e n t a ti o n ( M e r r i 11 -C ro we) o r c a r b o n a d s o r p t i o n p r o ce s se s . M e t a l p r o d u c t i o n

i s g e n e r a l ly t ak en t o mean t h e p r o d u c t i o n o f a f a i r l y pu re d o re b a r . T h i s

c h a p t e r a l s o r e i t e r a t e s some i n f o r m a t i o n f r o m C ha pt er 8 i n a s l i g h t l y

d i f f e r e n t c o n t e x t , s in c e t h e focus o f C ha pte r was a f a i r l y d e t a i l e d

d e s c r i p t i o n o f t he two a c t u a l r e c o v e r y p ro ce s se s , whereas t h e f o cu s o f t h i s

c h a p t e r i s m et a l p r o d u c t i o n .

The s a l e o f an i n t e r m e d i a t e p r e c i o u s m e ta l p r o d u c t i s p o s s i b l e ( a s

opposed t o t h e p r o d u c t i o n o f d or e b a r s a t t h e min e s i t e ) h ow ev er, t h e v a l u e

o f t h e p r e c io u s m e t a l s i s r ed uc ed b y t h e v a r i o u s c ha r g es and r i s k s a s s o c i a t e d

w i t h p r e c io u s m e t al p r o c e s si n g . F or t h i s r e as on , m os t o p e r a t o r s c ho os e t o

p ro du ce t h e m ost r e f i n e d m e ta l p o s s i b l e i n o r d e r t o m ax im iz e p r o j e c t

e co no mic s. P r ec i ou s m e t a l s may be e x t r a c t e d f ro m t h e l e a c h s o l u t i o n by b o t h

c o n v e n t i o n a l and u n c o n v e n t i o n a l p ro c e s s e s . The c o n v e n t i o n a l p ro c e s s e s a r e

a c t i v a t e d c a r b o n / e l e c t r o w i n n i n g ( ACE) an d z i n c p r e c i p i t a t i o n ( Z IP ) . The

u n c o n v e n ti o n a l p ro ce s se s a r e r e s i n i o n excha ng e, s o l v e n t e x t r a c t i o n , and

d i r e c t e l ec t ro w in n in g .

A t y p i c a l ACE pr oc es s ha s two c i r c u l a t i n g l o o p s . The f i r s t l o o p a d s or b s

t h e c ya nid e- me ta l complexes f r om t h e d i l u t e l e a c h s o l u t i o n o n t o t h e a c t i v a t e d

ca rbon . s ec on d, s e p a r a te s o l u t i o n l o o p re mo ve s t h e c y a n i d e - m e t a l c o ~ n p l e x e s

f r o m t h e a c t i v a t e d c arb on i n t o a s t r o n g s o l u t i o n , t h e e l e c t r o w i n n i n g

e l e c t r o l y t e . A c t i va t e d ca rb on i s t r a n s f e r r e d f ro m one f l u i d lo o p t o t h e

o t h e r . The o p e r a t in g c o s t o f t h e

CE

p ro ce ss i s d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t o t h e

q u a n t i t y o f c ar bo n s t r i p p e d and t h u s t o t h e q u a n t i t y o f p r e c i o u s m e ta l

p roduced .

t y p i c a l ZIP p ro ce ss c o n ta i n s a s i n g l e c i r c u l a t i n g l o o p . The s o l u t i o n

i s f i l t e r e d , d ea er at ed , c o n ta c te d w i t h z i n c , and f i l t e r e d a g a in . The b a r r e n

l e a c h s o l u t i o n i s th e n r e t u r n e d t o t h e h ea p. The z i n c s lu d g e r e c o v e re d i n t h e

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PR EC IO US MET L HE P LE CHING PROJECTS

second f i l t e r i n g s t e p c o n t a i n s t h e p re c i ou s m eta l. T his s lu d g e i s t y p i c a l l y

d r i e d , f l u x e d , and s m e l t e d t o a d o r e . The o p e r a t i n g c o s t o f t h e Z IP p ro c es s i s

d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l t o t h e q u a n t i t y o f s o l u t i o n t re a te d , w i t h dependence

upon t h e m e t a l c o n t e n t o f t h e s o l u t i o n . The ZIP p ro ce ss r e q u i r e s t i g h t c o n t r o l

f o r e f f i c i e n t g o l d and s i l v e r r e co v e ry .

A p r e c i o u s m e t a l s l u d g e i s p ro du ce d f ro m bo t h t h e CE and the Z IP

p r o c e s s e s . T h i s s l u d g e m u s t b e t r e a t e d t o f o rm p ur e m e t a l ba r s. The

c o n v e n t i o n a l m e th od i n v o l v e s a

p y r o m e t a l l u r g i c a l t r e a t m e n t w i t h t h e n e c e s s a r y

f lu x e s t o f orm a d o r e o f g o l d , s i l v e r , and co pp er . The do re i s u s u a l l y s o l d t o

m e t a l r e f i n e r s . T he re , t h e d o r e i s r e f in e d h y d r o m e t a l l u r g i c a l l y t o p u re

m e t a l s . The p u r e m e t a l s a r e m e l t e d and c a s t i n t o b ar s o f g o ld and s i l v e r f o r

s a l e .

The r e m a i n de r o f t h i s c h a p t e r d is c us s es a1 t e r n a t i v e c ar bo n e l u t i o n

p r o c e s s e s ,

e l ec t r o w i n n i n g c a r b o n r e g e n e r a t i o n and s m e l t in g .

9 2

CARBON

ELUTION

Loaded c a r bo n i s s t r i p p e d o f i t s p r e ci ou s m e ta ls i n t h e c arbo n e l u t i o n

c i r c u i t . The s t r i p p i n g c i r c u i t c o n ta i n s fo u r m ajo r components: 1 c a r b o n

s t r i p c ol u mn s; 2 m e t a l c o n c e n t r a t i o n e qu ip me nt;

3

carbon hand1 ng equipment ;

and

4

h e a t e x c h a n g e a n d h e a t i n g e qu i pm e n t. The c a rb o n s t r i p c ol um n s may b e

o pe ra te d i n a c o u n t e r c u r r e n t m a n ne r; ho wev er, a s i n g l e v es s el i s o f t e n us ed .

The k e y o p e r a t i n g p a r a m e t e r s a r e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c arbon, t h e

t er rlp er at ur e o f t h e s t r i p p i n g c olum n, t h e c i r c u l a t i o n r a t e , and th e e f f i c i e n c y

o f t h e m e t a l c o n c e n t r a t i o n e qu ip m en t.

The e l u a t e i s s u b j e c t e d t o e i t h e r e l ec t ro w in n in g o r z in c c em en ta t io n f o r

e v e n t u a l r e c o v e r y and s m e l t i n g o f g o l d and s i l v e r .

9.2.1

H e a t i n g E q u i p m e n t

The s t r i p c i r c u i t c y c l e s f ro m a c o l d c i r c u i t w i t h c o ld ca rbo n t o a h o t

o p e r a t i n g c i r c w it The h e a t i n g e q ui pm en t, a b o i l e r o r e l e c t r i c a l h ea te r, h e a t s

t h e s t r i p s o l u t i o n t o o p e r a t i n g t em pe ra tu re . The h o t s o l u t i o n he a t s t h e

c i r c u i t c o mp on en ts an d m a i n t a i n s t h e t em p er at ur e o f th e s t r i p column. The

s t r i p c o lu m n m u st be i n s u l a t e d t o p re ve n t ex c es s iv e lo s se s o f h ea t. Once t h e

c i r c u i t i s h o t , a s e r i e s o f h e a t ex ch ange rs t r a n s f e r h ea t t o c oo l t he s t r i p

s o l u t i o n l e a v i n g t h e c o l um n a nd h e a t th e s t r i p s o l u t i o n e n te r i ng th e co lum n.

H ea t l o s s e s a r e h i g h , w i t h f r e q u e n t c y c le s .

P a ck a ge d h o t w a t e r o r s t e a m b o i l e r s a r e commonly used t o p r o v i d e t h e

e ne rg y n e ce s s a r y f o r h e a t i n g t h e s t r i p s o l u t i o n . A h e a t e xc ha ng er t r a n s f e r s

h e a t f r om t h e s te a m o r h o t w a t e r t o t h e s t r i p s o l u t i o n . The maximum d u t y o f

t h e b o i l e r , w h ic h i s t h e t o t a l o f t h e h ea t r eq ui r em en ts f o r s t a r t - u p and t h e

s y st em h e a t l o s s e s , c a n be c a l c u l a t e d f ro m s t a r t - u p c o n d i t i o n s . The

e q u ip m e n t, t h e c a r b o n , and t h e s o l u t i o n m us t be h ea te d t o o p e r a t i n g

t e m p e r a t u r e f r o m a m b i e n t t e m p e r a t u r e . From t h e mass o f t h e c om po ne nts , t h e

h e a t c a p a c i t y o f t h e c om p on en ts , t h e t e m pe ra tu re i nc r ea s e r e q u i r e d , and t h e

t i m e a1 l o w e d f o r a t t a i n i n g o p e r a t i n g t em p er at ur e, t h e en er gy r eq u ir e m e nt s a r e

c a l c u l a t e d , a nd t h e n d i v i d e d b y t h e t i m e a l l o t t e d . Heat l os s es fr om t h e s y s te m

m ust a l s o b e i n c l u d e d i n t h e d u t y . Losses i n c l u d e c o nv e ct io n and r a d i a t i o n

from t h e s t r i p co lu m n, t h e p i p i n g , t h e he at ex ch ange rs , t h e b o i l e r p i p i n g , a nd


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METAL

PRODU TION

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t h e m e t a l c o n c e n t r a t i o n e q u ip m e n t. T he se h e a t l o s s e s ca n be c a l c u l a t e d b a s ed

upon t h e o p e r a t i n g t e m p e r a t u re o f t h e e q ui pm e nt and t h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r

c o e f f i c i e n t f ro m t h e i n s i d e o f t h e e qu ip m en t t o t h e s u r r o u n d i n g e n v i ro n m e n t .

The d u t y i s t h e n th e sum o f t h e h e a t - up d u t y and t h e h e a t - l o s s d u t y .

9.2.2 S t r i p p i n g Columns

The s t r i p p i n g co l um n s

p r o v i d e c o n t a c t between t h e h o t s t r i p s o l u t i o n and

t h e lo ad ed a c t i v a t e d c ar bo n a t t h e c o n d i t i o n s n e ce ss ary f o r s t r i p p i n g o f t h e

c y an i de - m e ta l c om ple xe s. The s t r i p c ol um n i s i n s u l a t e d t o r ed u ce h e a t l o s s .

The c ar bo n i s l oa d ed i n t o t h e s t r i p c ol um n , u s u a l l y b y pum ping. The s y s te m i s

s e a l e d and t h e c a r bo n s t r i p p e d . The c a r b o n i s t h e n u n l o a d e d f r o m t h e c o l u m n

and t r an s fe r re d back t o t h e a d s o r p t i o n c i r c u i t . For e f f i c i e n t c o n t a c t w i t h t h e

ca rbon , t h e ve sse l i s t y p i c a l l y a co lum n w i t h a h e i g h t t o d ia m et er r a t i o o f

t o

6.

The e q u i l i b r i u m l o a d i n g o f c ar bo n f o r a p a r t i c u l a r l e a c h s o l u t i o n may

exceed 750 ounces p er t o n

( 2 6

k g /m t ) o f c a rb o n; however, t h e o p e r a t i n g l o a d i n g

l e v e l

i s much l ow er . An o p e r a t i n g c a rb o n l o a d i n g l e v e l o f 1 50 t o 20 0 o z / t o n 5

t o 7 kg /m t) p r e c i o u s m e t a l c a n be a c h i e ve d u nd er n orm al g o l d l e a c h i n g

c o n d i t i o n s w i t h le a c h s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n s a bo ve ppm. T he c a r b o n may a l s o

c o n t a i n o t h e r c y a n i d e - me t a l c o mp le x e s s u ch a s c o p p e r , m e r c u ry , a nd z i n c .

To s t r i p th e ca rb on , a h o t s o l u t i o n i s c i r c u l a t e d t hr ou g h t h e c a rb on .

Many s t r i p p i n g s o l u t i o n c o m p o s i t io n s a r e p o s s i b l e . The s o l u t i o n c o m p o s i t i o n

s e l e c t i o n i s based upon s a f e t y , ease o f o p e r a t i o n , c a p i t a l c o s t , and o p e r a t i n g

c o s t co mp ar iso n. Each s o l u t i o n m ust o p e r a t e a t a p a r t i c u l a r t e m p e r a t u r e an d

f o r a p a r t i c u l a r t im e t o o b t a i n an e f f i c i e n t s t r i p o f t h e a c t i v a t e d c h a rc o a l .

The USBM o r i g i n a l l y s t r i p p e d c a rb o n w i t h a s o l u t i o n o f p e r c e n t c a u s t i c ,

NaClH, p l u s 0.1 p e r c e n t s o d iu m c y a n i d e n e a r t h e b o i l i n g p o i n t o f w a t e r . Two t o

t h r e e days o f s t r i p p i n g w ere r e q u i r e d . T a b le 9.1 i l l u s t r a t e s s e v e r a l d i f f e r e n t

s o l u t i o n s w i t h t h e i r r e q u i r e d t i m es a nd t em p er at ur es . O th er s o l u t i o n s w i t h

v a r y i n g q u a n t i t i e s o f o r g a n i c s h a ve been us ed i n So ut h A f r i c a and A u s t r a l i a .

TABLE 9.1

STRIPPING SOLUTIONS

S o l u t io n S t r i p

Compos i t i on

Temgera tu re T ime

H r s

NaOH

0.1 NaCN

NaOH

0.5 Ethanol

NaOH

0.1 NaCN

20 Ethanol


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14

PREC IOUS MET L HE P LE CHING PROJECTS

The f l ow r a t e o f t h e s o l u t i o n m us t b e s u f f i c i e n t t o p r o v id e good c o n t a c t

w i t h t h e c ar bo n. Two bed vo lu me s o f s t r i p s o l u t i o n p er h o ur a r e o f t e n s e le c t e d

t o o b t a i n a c om pr om is e b et we en s wee p e f f i c i e n c y and s o l u t i o n g r a d e. F lo w

r a t e s o f l e s s t h a n 0.5 bed v olu me s p e r h o u r may r e s u l t i n dead s p o t s i n t h e

co lumn, w h i l e s o l u t i o n f l o w r a t e s i n e xc es s o f s i x bed volumes w i l l o f t e n

g e n e r a t e l o w gr ad e s o l u t i o n . T hese p a ra m e te r s may v a r y s i g n i f i c a n t l y

i

t h e

o me t r y o f t h e s t r i p co lumns i s s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t t h an a f o u r t o one

h e i g h t t o d ia m et e r ) r a t i o .

T h e r e a r e a n umber o f co mm o nl y us ed m e th od s t o s t r i p t h e l o a d e d g o l d and

s i l v e r o f f t h e c a r b on . The m o s t co mm on ly u se d e l u t i o n m eth od s a r e Z ad ra S t r i p ,

a l c o h o l ( H e i n en ) s t r i p , a nd t h e A n g lo A m er ic an R es ea rc h L a b o r a t o r i e s

(A.A.R.L.) s t r i p . I n a d d i t i o n ,

a

number o f v a r i a t i o n s o f each o f t he se

s t r i p p i n g m e th o ds a r e known a nd h a v e b ee n us ed .

The Z adra s t r i p and a l c o h o l ( H e in e n) s t r i p ( a m o d i f i c a t i o n o f t h e Zadra

s t r i p ) a r e b o t h r ec r c u l a t o r y ( c o n t i n u o u s l o o p ) m e th od s and w i 11 b e d i s c u s s e d

j o i n t l y b e lo w . The A.A.R.L. s t r i p i s a o nc e p a ss t h r o u g h p r o c e s s . The Z ad ra

s t r i p i s now t h e m o st common p r o c e ss f o r c a r bo n s t r i p p i n g .

Z ad ra -H ei ne n E l u t i o n P r o ce ss . I n t h e a t m o s p he r i c Zadra s t r i p , t h e l oa d e d

c a r b o n i s le a ch e d w i t h a s o l u t i o n ( e l u a n t ) c o n t a i n i n g 1.0 p e r c e n t NdOH and 0.1

pe rc en t NaCN, and hea ted t o b o i 1 n g tempe ra tu re , ap p ro x im a te l y 212 F ( lOO°C).

F i g u r e

9.1

shows a g e n e r a l i z e d f l o w s h e e t u se d w i t h t h e Z adra s t r i p .

FIGURE 9.1

-

GENERALIZED ZADRA STRIPPING FLOWSHEET


5/15

MET L PRODUCTION

4

I n a m o d i f i c a t i o n t o t h e a tm o s ph e ri c Z adra s t r i p , t h e p r e s s u r e Za dra

s t r i p i n v o l v e s l e a c h in g t h e l oa d e d c ar bo n w i t h t h e same e l u a n t a s t h e

atmosp her ic Zadra (1 .0 pe rc en t NaOH, and 0 .1 pe rc en t NaCN), b u t a t a p r es su re

o f a p pr o xi m at e ly 100 p s i g ( 6 9 0 k P a) . The s t r i p p i n g t e m p e ra tu r e i n t h i s c as e i s

u s u a l l y a ro u nd 3 0 0 ~ ( 14 80 C) .

A l c o h o l s t r i p p i n g was d e ve l o p ed y H einen e t a l . ( 19 76 ) i n o r d e r t o

speed up t h e t im e r e q u i r e d f o r s t r i p p i n g t h e c a rb o n t o a r e q u i r e d b a r r e n

v a l u e . The e l u a n t u se d i n t h i s p r o c e s s c o n t a i n s 1 . 0 p e r c e n t NaOH, a nd 2 0

p e rc e nt by volumg a l c o h o l ( u s u a l l y e t h a n o l ) . The e l u t i o n i s co n du ct ed a t

a p p r o x i m a t e l y 1 70 F (7 70 C), a t a t m o sp h e r ic p r e s s u r e , o r a t 35 t o 40 p s i g ( 2 4 0

t o 275 kPa) p ressu re .

The ma jo r advan tages and d i sa dva n tag es o f t he Zad ra -He inen p rocess a re

l i s t e d belo w.

Advantages

The sys tems can t o l e r a t e l o w qua1 i t y w ate r f o r e l u t i o n ( i e., w a te r

w i t h f a i r l y h i g h t o t a l d i s s o lv e d s o l i d s and h i g h c o n c e n t r a t i o n s o f

Ca and Mg i o n s ) . The e l u t i o n c a n be s i m p l y c o n t i n u e d u n t i l

i t

i s

a n t i c i p a t e d t h a t s u f f i c i e n t g o l d h as been removed o f f t h e c ar bo n;

The t e m pe ra tu re o f t h e s t r i p p i n g s ys te ms i s i n h e r e n t l y m a in t ai ne d .

Because t h e e l u a n t i s r e c y cl e d , t h e o n l y h e a t i n p u t n eeded i s t h a t

o f m a i n t a i n i n g t h e s t r i p p i n g te m p er a tu r e; and

The e l u a n t vo lu me i s r e l a t i v e l y s m al l w i t h c o n s e q u en t ly s m al l

reagen t consumpt i on .

Disadvantages

For f a s t e r e l u t i o n t im e s, a r e l a t i v e l y h i g h p re ss ur e i s re q u i re d

f o r t h e Z a d r a ;

I m p u r i t i e s w hic h a cc um u la te d u r i n g t h e s t r i p a r e r e c y c l e d and

p ro mo te po or e l e c t r o w i n n i n g . The g o l d t h a t i s r e c y c l e d d e pr es se s

e l u t i o n ; a n d

A l co h ol ( i n th e H e in e n s t r i p ) i s e x p en s iv e and da n ge ro u s f ro m an

o p e r a t i o n a l v i e w p o i n t .

A.A.R.L. E l u t i o n P r o ce s s. F i g u r e 9.2 r e p r e s e n t s a s i m p l i f i e d f l o w s h e e t

o f an A.A.R.L. c i r c u i t . Loaded c a rb o n i s d i s p a t c h e d i n t o t h e e l u t i o n c olu mn

from t h e f l o o d e d c a r b on s t o r a g e h o p pe r . The e l u t i o n co lu m n i s c o m p l e t e l y

f i l l e d , and t h e c ar bo n i s f i r s t a c i d washed w i t h o ne b ed volum e o f t h r e e

p e r c e nt by volume h y d r o c h l o r i c a c i d ( 3 1 t o 33 p e r c e n t s t r e n g t h ) . T h i s i s

f o l l o w e d b y a wash o f one t o t w o b ed vo lu m es o f w a t e r ( t h e b ed v o lu m e r e l a t e s

t o t h e volum e o f t h e empty c o lu m n ) . D u r i n g t h i s p e r i o d t h e o s y s t e m i s o r a i s e d

t o t h e r e q u i r e d e l u t i o n t e m pe r at u re ( 2 3 0 ~ t o 2 4 8 ~ o r 110 t o 120 C) and

p r e s su r e ( 3 5 t o 50 p s i g o r 2 40 t o 2 75 k Pa ), w h i l e t h e a c i d

i s d is c ha r ge d .


6/15

PREC IOUS METAL HEA P LEACHING PROJECTS

LOADE D

CARBON

FLOODE D CARBON

--

TORAQE

4- : y

:>:

a

:. .-

WATER SUPPLY

.

: . .

; .

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ELUTION COLUMN

RE HEATER

ACID

DRAIN

ELUTED

CARBON

COLUM N

DRAIN

HE AT

I

E X C H A N Q E R

E LUATE

-

S T O R A Q E

FIGURE

9 2


7/15

MET L PRODUCTION 43

The a c i d washed c a rb o n i s now p r e t r e a t e d w i t h 0 .6 bed v ol um e s o f 2 .0

percent NaCN

+

2 p e r c e n t NaOH s o l u t i o n . The c a r b o n t h e n s oa ks i n t h i s r e a ge n t

f o r a p p r o x i m a t e ly 30 m i n u t e s .

G old and s i l v e r a r e e l u d e d b y t h e u s e o f w a t e r . The w a t e r f l o w s t h r o u g h

t h e c ar bo n bed a t a f l o w r a t e e q u i v a l e n t t o t wo b ed v olu me s p e r h o u r, u s i n g a

t o t a l o f f i v e t o s i x bed v olu me s. The w a t e r u se d f o r e l u t i o n s h o u l d be o f a

h i g h q u a l i t y , p r e f e r a b l y c o n t a i n i n g l e s s t h a n 1 ,500 ppm TDS.

The ma jo r advan tages and d i sa dva n ta ge s o f th e A.A. R. L. e l u t i o n p ro ce ss

a r e 1i t e d be1 ow.

Advantages

The A.A.R.L. e l u t i o n s ys te m i s o p e r a t i o n a l l y v e r y f l e x i b l e because

o f t h e r e l a t i v e l y s h o r t e l u t i o n t im e . The t o t a l e l u t i o n c y c le can

g e n e r a l l y be ex ec u t ed i n a s i n g l e e i g h t h ou r s h i f t ;

The A.A.R.L. e l u t i o n s ys te m l i m i t s c a r bo n r e g e n e r a t i o n k i l n

d e g ra d a t io n . T h i s i s b e ca us e c o n t a m i n a n ts a r e a lw a ys e l u t e d o u t o f

t h e ca rb o n by f r e s h e l u a n t ; and

The A.A.R.L. sys tem works w e l l a t 110 ~ and, t h e r e f o r e , a h i g h

p re s su r e sy ste m i s n o t r e q u i r e d .

Disadvan tages

A.A.R.L. r e q u i r e s r e l a t i v e l y good q u a l i t y w a te r, p r e f e r a b l y l e s s

t h a n 1,500 ppm TDS, f o r f a s t e l u t i o n and i s p a r t i c u l a r l y s e n s i t i v e

t o th e p res ence o f Ca and Mg much

i n

exce ss o f 100 ppm; and

The q u a n t i t y o f e l e c t r o l y t e g e n e r a t e d b y t h e A.A.R.L. p r oc e du r e f o r

e l e c t r o w i n n i n g i s l a r g e co mp ar ed t o t h e p r e s s u r e Z ad ra s ys te m

( a p p r o x i m a t e l y 5 1 ) T h i s e l e c t r o l y t e v o lum e d i f f e r e n c e b ala nc es

t h e o p e r a t i n g c o s t i n t e rm s o f t h e r m a l e n er gy , d e s p i t e t h e much

l o w e r t e m p e ra t u re a p p l e d f o r t h e A.A.R. L. s y st em .

9 3 METAL CONCENTRATION

S o l u t i o n s may be e i t h e r e l e c t r o w o n o r p r e c i p i t a t e d w i t h z i n c .

E l e c t ro w i n n i n g i s t h e c o n v e n t io n a l m ethod . Z i nc p r e c i p i t a t i o n i s used

e x t e n s i ve l y d i r e c t l y on 1each s o l u t i o n r e c e n t l y z i n c was used t o p r e c i p i t a t e

g o l d fr om a c ar bo n s t r i p s o l u t i o n . S e v e ra l a dv an ta ge s f o r t h e u s e o f Z IP o v er

e l e c t r o w i n n i n g a r e c l a i m e d . These i n c l u d e 1) r ed u ce d c a p i t a l i n ve s tm e n t ;

2

more e f f i c i e n t r em ova l o f p r e c i o u s m e ta l f r om s o l u t i o n ; and

3 )

l o w e r o p e r a t i f l g

c o s t s .

9 . 3 . 1 E l e c t r o w i n n i n g

E l e c t ro w i n n i n g re mo ve s t h e p r e c i o u s m e t a l s f ro m t h e s t r i p s o l u t i o n b y

t h e passage o f c u r r e n t th r o u g h an e l e c t r o w i n n i n g c e l l . The ca th o de , t h e

anode, and an e l e c t r o l y t e a r e p l a c e d i n a c o r r o s i o n r e s i s t a n t c o n t a i n e r . These

components a r e known a s t h e e l e c t r o w i n n i n g c e l l . A d i r e c t c u r r e n t power s u p pl y


8/15

44

PRECIOUS MET L HE P LE CHING PROJECTS

i s c o nn e ct e d t o t h e anode an d c a t ho d e . As c u r r e n t p as se s t h r o u g h t h e c e l l ,

m e ta l i s d e p o s i t e d up on t h e c a t ho d e . The c e l l compartment i s o f a f lo w - th ro u g h

d es ig n, e i t h e r l i n e a r o r r a d i a l . As m et a l i s removed f ro m t h e e l e c t r o l y t e ,

f r e s h s t r i p s o l u t i o n added t o t h e c e l l r e p la c e s t h e d e p l e te d s o l u t i o n t h ro u gh

t h e c i r c u l a t i o n p a t hs p ro v id e d.

The c a t h o d e i s made o f a n e xt e n d e d s u r f a c e a r e a c o n d u c t o r . The e x t e n d e d

s ur fa ce i s r e q u i r e d t o m in im iz e t h e c u r r e n t d e n s i t y ( t o t a l c u r r e n t t o t o t a l

ca th od e s u r fa c e a re a r a t i o ) . T h i s a i d s i n t he t r a n s f e r o f m et al t o t he s u r f a ce

o f t h e c at ho de . As t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e m et a l s d ec re as es , t h e e f f i c i e n c y

o f t h e c e l l a l s o d e cr ea se s. T h i s i s d e m on s tr at e d b y t h e f o r m a t i o n o f h yd ro ge n

a t t h e ca th od e a t h i g h c u r r e n t d e n s i t i e s .

The c a t ho d e c an be o f v a r i o u s d e s i g n s . The m a j o r r e q u i r e m e n t s i n c l u d e :

1

h i g h s u r f a c e a r e a ;

2 )

l a r g e open ar ea f o r d e p o s i t i o n o f m et a l s and f l o w o f

e l e c t r o l y t e ; 3) h i g h c o n d u c t i v i t y ; and 4 ) good me ch an ic al s t r e n g t h . A t y p i c a l

c e l l use s a p l a s t i c f ram e w i t h s t e e l wool p a c k in g two t o f o u r i n c he s t h i c k .

The c r o s s - s e c t i o n a l a re a o f t h e f ra me i s d e te rm i ne d b y t h e s o l u t i o n f l o w

t hr ou gh t h e e l e c t r o w in n i n g c e l l . I n a r e c t a n g u l a r c e l l w i t h l i n e a r f lo w, t h e

c at ho de s a r e suspended down t h e a x i s o f t h e c e l l a l t e r n a t e l y w i t h an od es. I n

t h e o r i g i n a l Z adra c e l l w i t h r a d i a l f l o w , s t e e l woo1 was l o o s e l y w ra ppe d

a ro un d a s t a i n l e s s s t e e l s p oo l w i t h t h e a node p l a c e d c o n c e n t r i c a l l y a ro un d t h e

ca th od e. C e r t a i n c e l l s may u s e a f l u i d i z e d o r a packed bed o f p a r t i c l e s as

t h e c a t h o d e .

The anode must a l s o be a c o n d u c t i v e s u r f a c e , t y p i c a l l y f l a t o r c u rv e d

m e t a l . The s u r f a c e may be p e r f o r a t e d p l a t e , s h e e t , o r s c re e n ; a1 hough t may

a l s o be an e xt en d ed s u r f a c e c o n d u c t o r s i m i l a r t o t h e c a t ho d e . The an od e m u st

be c o r r o s i o n r e s i s t a n t u nder t h e h i g h l y o x i d i z i n g c o n d i t i o n s i n c o n t a c t w i t h

t h e e l e c t r o l y t e . S t a i n l e s s s t e e l i s t h e t y p i c a l m a t e r i a l o f c o n s t r u c t i o n ,

a l th o ug h c ar bo n o r t i t a n i u m may a l s o be u se d. I n c e r t a i n c e l l s , t h e w a l l s o

t h e c e l l o r t h e c o n t a i n e r may s er ve a s t h e anode. I n a r e c t a n g u l a r c e l l , t h e

anode, a p e r f o r a t e d p l a t e o r g r i d mesh, i s s uspended down t h e a x i s o f t h e c e l

a l t e r n a t e l y w i t h t h e c a th od es . Power i s t r a n s m i t t e d t o t h e e l e c t r o d e s b y buss

b a rs on each s i de o f t h e c e l l . I n t h e Zadra c e l l , t h e anode i s a c y l i n d r i c a l

s t a i n l e s s s t e e l s cre en p la ce d c o n c e n t r i c a l l y o u t s i d e t h e ca th ode . I n f l u i d i z e d

beds, t h e anode i s o f t e n t h e e x t e r n a l w a l l s o f t h e c e l l .

The e l e c t r o l y t e , a t a s u i t a b l e t e mp er at ur e , e n t e rs t h e e l e c t ro w i n n i n g

c e l l a t a r e l a t i v e l y h i g h c o n c e n t r a t i o n o f p r e c io u s me ta l. The s t r i p s o l u t i o n

may be c i r c u l a t e d t h r o u g h a s i n g l e c e l l o r a s e r i e s o f c e l l s . The c op pe r,

m ercu ry , s i l v e r , and g o l d c o n t e n t o f t h e s o l u t i o n i s d ep o s i t e d upon t h e

c at ho de as m e t a ls as t h e s o l u t i o n f l o w s t h r o u g h t h e c e l l . The s o l u t i o n e n t e r s

a t a c o n c e n t r a t i o n v a r y i n g f r o m 2,000 ppm t o

5 0

ppm i n p r e c i o u s m e t a l s . As t h e

p r e c i o u s m e ta l i s s t r i p p e d f r o m t h e ca rb on , t h e g ra de o f s o l u t i o n de cre as es .

Once t h e ca rb on i s s t r i p p e d t o a r e s i d u a l g o l d l e v e l o f a p p r ox im a t el y f i v e

o z / t o n ( 15 0 g /m t) , t h e c a rb o n i s c o n si d e re d f u l l y s t r i p p e d . The lo w e r t h e

c o n c e n t r a t i o n o f me t a l i n t h e e l e c t r o l y t e , t h e more d i f f i c u l t m e ta l r em ova

becomes. The e l e c t r o l y t e t em p er a tu re i s n o t c r i t i c a l as l o n g a s t h e s o l u t i o n

i s c o o l e d b elo w t h e b o i l i n g p o i n t p r i o r t o p a ss in g t hr ou gh t h e e l e c t r o w i n n i n g

c e l l . Where p l a s t i c s a r e u se d, t h e s o l u t i o n may r e q u i r e f u r t h e r c o o l i n g t o

140O F ( 6 0 ~ ) .


9/15

MET L PRODU CTION

I 5

The o p e r a t io n o f t h e c e l l depends upon th e c i r c u l a t i o n r a t e , c e l l

v o l ta ge , and s o l u t i o n c o n d u c t i v i t y . The v e l o c i t y o f s o l u t i o n i n t h e c e l l

d ete rm in es t h e c e l l ' s m e t a l t r a n s f e r c h a r a c t e r i s t i c s . H ig he r c i r c u l a t i o n r a t e s

w i t h i n t h e c e l l i n c r ea s e mass t r a n s f e r and g i v e b e t t e r m et a l d e p o s i t s o n t h e

c at ho de s u rf a ce . C o n d u c t i v i t y o f th e e l e c t r o l y t e , d i s t a n c e b et we en t h e anode

and t h e ca th od e, and c u r r e n t d e n s i t y d e t e r m i n e c e l l v o l t a g e .

The power r e q u i r e d f o r e l e c t r o w i n n i n g i s de t er m in e d by c e l l v o l t a g e and

c u r r e n t . A p p ro x im a t el y 2.5 v o l t s a r e a p p l i e d be tw ee n t h e a node an d c a t h o de o f

a c e l l . C ur re nt e f f i c i e n c y w i l l app roach 100 p e r c e n t a t 2,000 ppm o f g o l d a nd

0 p e r c e n t a t ppm o f g o l d . The pow er r e q u i r e m e n t s a r e l o w ; ho we ve r, c a p i t a l

c o s t o f t h e c e l l s a nd t h e power s u p p l y can o f t e n b e s i g n i f i c a n t .

E l e c t ro w i n n i ng o p e r a t i n g c o s t s a r e m a i n l y o p e r a t i n g l a b o r . E l e c t r o d e s m u st be

s up po rt ed w i t h c o n d u c t i v e c o n t a c t t o t h e e l e c t r o w i n n i n g p ow er s u p p l y .

When s u f f i c i e n t m e t a l h a s b ee n d e p o s i t e d on t h e c a th o d e , t h e c a t h od e , a

mass o f s t e e l wo ol and s l u d g e , i s removed f r om t h e c e l l and r i n s e d an d d r i e d

f o r f u r t h e r t r e at me n t. The s l u dg e f r o m t h e b o t t o m o f t h e c e l l i s a l s o removed

p e r i o d i c a l l y f o r t r e a t m e n t t o r e c o v er t h e p r e c i o u s m e ta l .

9.3.2 E l e c t r o w i n n i n g C e l l D e s i g n s

Over t h e y e a rs , s e v e r a l e l e c t r o w i n n i n g c e l l d e s i gn s h a ve been de v el o pe d

i n o r d e r t o im prove t h e e f f i c i e n c y o f p r e c i o u s m e ta l s e le c t r o w in n i n g . These

d es ig ns i n c l ud e d C y l i n d r i c a l Zadra c e l l , A A R L d ia ph ra m c e l l , M i c ro n c e l l ,

and HSA ( h i g h s u r f a c e a r e a ) c a r b o n f i b e r c e l l . H ow ever, t o d a y on e c e l l d e s i g n

i s al mo st u n i v e r s a l l y s e l e c t e d f o r new o p e r a t i o n s o f any s i z e . T h i s i s a

r e c t a n g u l a r c e l l t a n k , accorr~moda i g mu1

t

l e a n o de - c a th o d e p a i r s s us pe nd ed

v e r t i c a l l y f ro m busbars i n t o t h e e l e c t r o l y t e .

F i g u r e 9.3 shows t h e e l u t i o n a r ra n g e m e n t a t t h e C o r t e z G o ld Min e,

i n c l u d i n g a c u t o u t v i e w o f t h e Za dr a c e l l . F i g u r e 9.4 shows t h e b a s k e t t y p e

Bateman e l e c t r o w i n n i n g c e l l d e s i g n.

The anode o f t h e Z ad ra c y l i n d r i c a l c e l l i s a c y l i n d r i c a l s t a i n l e s s s t e e l

s cr ee n p o s i t i o n e d o u t s i d e t h e c a t ho d e h o l d e r . B o t h t h e c a th o d e c o n t a i n e r and

t h e anode a r e p o s i t i o n e d one i n s i d e t h e o t h e r i n s i d e t h e c e l l t a n k c o n s i s t i n g

o f a c y l i n d r i c a l t an k ( F i g u r e 9.5). P r e g n a n t s o l u t i o n f l o w s t h r o u g h t h e

c e n t r a l f e e d t u b e and t h e n f l o w s u pw a rd a nd o u t w a r d t h r o u g h t h e s t e e l w o o l .

Z ad ra - type c y l i n d r i c a l c e l l s h a v e s e v e r a l d i s a d v a n t a g e s :

S o l u t i o n f l o w i s u n ev en ly d i s t r i b u t e d ;

* E l ec t ro d e s pa c i n g i s l a r g e ;

S te e l wool c a th o de i s t h i c k and t h e r e i s a p o t e n t i a l d r o p a cr os s

i t

Each c e l l c o n t a i n s o n l y one ca th od e -a n od e p a i r ; an d

The c e l l s a r e b u l k y .


10/15

PR EC IO US MET L HE P LE CHING PROJECTS

H O T P R E Q N A NT

STEELW OOL C A TH OD ES

RUBBER LINED CELL

H E A T E X C H A N G E R

M A K E U P R E A 0 E N T

.2

N r C N

1.0

N r O H

A N O D E B U S B A R

112

THICK PRESSED

RUBBE R GASK ET GRAPHITE ANODE

SOLUTION 9.8. C ON TA C T8

S H O R T C I R C U I T I N 0

OUT

I b , S T E E L W O O L

C A T H O D E S

RUBBER I M E

ROP

OOL

I b , S T E E L W O O L

C A T H O D E S

FIGURE

9 3

YLEN E

B A 8 K E

CORTEZ GOLD MINE ELUTION ARRANGEMENT


11/15

MET L PRODUCTION

FIGURE 9 4


12/15


FIGURE 9.5 - CYLINDRICAL CELLS AT NORTH KALGOORLI MINES LTD.

914 S T E E L M E S H C A T H O D E

P L A S T I C B A S K E T

C A T H O D E

C O N T A C T

P L A S T I C C E L L T A N K

P E R F O R A T E D

IN P L A T E OR S T E E L

M E S H A N O D E

P L A N

P L A S T

Z i n c P r e c i p i t a t i o n

V I E W O F

I C B A S K E T

As has been p r e v i o u s l y s t a t e d t h e s t r i p s o l u t i o n can a l s o be t r e a t e d

w i t h powdered z in c t o p r e c i p i t a t e t h e p r e c i o u s m e t a l s . The m e t a l s o f o t h e r

cyan ide -me ta l s may a1 so be p re c p i a t e d . These i n c l u de coppe r and mercu ry . The

p r e c i p i t a t i o n i s s i m i l a r t o t h e Z IP p r oc es s f o r h a n d l i n g t h e l ea c h l i q u o r .

D epending upon t h e v ol u m e o f s o l u t i o n t o b e t r e a t e d t h e p r o c e s s may b e

p erfo rm ed i n a c o n t i n u o u s o r b a t c h m an ne r. The s o l u t i o n g ra de i s much h i g h e r

t ha n le a ch s o l u t i o n and t h e e f f i c i e n c y o f m e t a l r em ov al ca n be v e r y h ig h . The

l o w p re ci ou s m et al c o n t e n t o f t h e r e c y c l e s t r i p s o l u t i o n can a i d i n t h e

s t r i p p i n g r a t e .

9 4

C RBON H NDLING

FTER

S T R I

P P I N G

Three o t h e r c a rb o n h a n d l i n g o p e r a t i o n s a r e a l s o p r e s e n t i n m ost

s t r i p p i n g c i r c u i t s - c l e a n i n g r e g e n e r a t i o n and s i z i n g . The o b j e c t i v e o f

t he se op e r at io n s i s t o p r e p a r e t h e c a r b on f o r f u r t h e r u se. The c a rb o n r e q u i r e s

a h i g h s u r f a ce a re a good m e c h a n i ca l s t r e n g t h and a p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n

which promotes the

k i

n e t j c s o f a d s o r p t i o n o f t h e c y a n id e - me t al c om ple xe s. The

c arb on i s s i ze d t o p r e v e n t l o s s e s u n d er o p e r a t i n g c o n d i t i o n s .


13/15

MET L PRODUCTION

Two t y p i c a l ca rb o n s i ze s f o r a d so r p t i o n co lu m n s a r e 6 mesh x 12 mesh and

2 mesh x 30 mesh. The s ma l le r th e s i ze , t h e cheaper th e ca rbon and

f a s t e r t h e

r a t e . S mall s i z e a l s o r e s u l t s i n l a r g e r ca rb o n usages and l o s s e s .

D u r i n g ca rb o n c l e a n i n g , mud and m i n e r a l d e p o s i t s a r e r em o ve d f r o m t h e

r bo n. Carbon may be c le an ed e i t h e r b e f o r e o r a f t e r t h e s t r i p p i n g o p e r a t i o n .

ud and m i n e r a l d e p o s i t s a r e rem ov ed b y f i r s t r i n s i n g w i t h w a t e r t o r em o ve

n id e and t he n t r e a t i n g w i t h h o t a c i d s o l u t i o n ( 1 t o 3 pe rc e nt h y d r o c h l o r i c

r n i t r i c a c i d s s o l u t i o n s ) . T$e a c i d t r e a t m e n t may be c on du ct ed a t e l e v a t e d

1 9 0 ' ~ (88 C . T h i s i s a da ng er ou s o p e r a t i o n a nd m u s t b e

erform ed u nd er s t r i c t c o n t r o l s w i t h t r a i n e d o p e r a t o r s . The m i n e r a l de o s i t s

o f t e n c a l c i u m compounds ( i e., c a l c i u m c a r b o n a t e o r c a l c i u m s u l f a t e The

ust be c om p a ti b le w i t h d i s s o l u t i o n o f t h e s e d e p o s i t s .

H y d r o c h l o r i c a c i d

r n i t r i c a c i d a r e common c h o i c e s . O r g a ni c a c i d s s h o u l d be a v o i d e d , d u e t o

h e i r e f f e c t upon c arb on a c t i v i t y .

A f t e r t h e c ar bo n h as been s t r i p p e d o f m e t a l s and c de an ed o f i n e r a 1

t

can be r e a c t i v a t e d i n a k i l n a t 1,100 t o 1 ,470

F

( 600 -800

C

f o r

15 t o 20 m in ut es under a n e u t r a l o r s l i g h t l y o x i d i z i n g atm os ph ere c o n t a i n i n g

t er v apo r t o r e s t o r e t he a c t i v e s i t e s . H i gh c ar bo n lo s s e s may o c c u r i n t h e

k i l n and h e a t r eq u ir e me n ts a r e h i g h . The c a p i t a l i n ve s tm e n t i s a l s o h i g h .

B o th c o n v e n t i o n a l h o r i z o n t a l f u r n a c e s and v e r t i c a l f u rn a c e s c a n be u s e d .

Carbon e x i t i n g a t t h e f u r n a c e ' s o p e r a t i n g t e m p e r at u r e m us t be c o o l e d t o

p r e v e n t i t s o x i d a t i o n . Carbon c a n be q ue nc he d o r s l o w l y c o o l e d

i n

an i n e r t

tm o sp he re . To r e du ce t h e h e a t d u t y o f t h e f u r n a ce , cat-bon sh o u l d be d r i e d t o

re du ce w at e r c o n t e n t p r i o r t o r e g e n e r a t i o n .

5

S M L T I N G

S me lt in g o f p r od uc ts f r om e i t h e r t h e M e r r i l l -C r o w e o p e r a t i o n o r t h e

e l e c t r o w i n n in g o p e r a t i o n i s t h e f i n a l s t e p i n do r e p r o d uc t i on . The f l u x and

equipment s e l e c t i o n may s i g n i f i c a n t l y a f f e c t t h e e f f i c i e n c y o f t h i s o p e r a t i on .

S lu dg e t o be sm elte d c an c o n t a i n s i g n i f i c a n t q u a n t i t i e s o f p r e c io u s m e t a l s , a s

e l l as va r i o u s co n t a m in a n t s. T he se co n t a m i n a n t s may i n c l u d e co p p e r , l e a d ,

m e rcu ry , cadmium , and o t h e r m e t a l s . I n a d d i t i o n , t h e s l u d g e w i l l a l s o c o n t a i n

s i l i c a , gypsum, c a l c i t e , and o t h e r co mp on ents o f t h e h ea p.

9.5.1 M e r r i l l - C r o w e P r e c i p i t a t e s

Z in c p r e c i p i t a t e s a r e p ro du ce d by t h e M e r r i l l Crowe p ro c es s f o r p r e c i o u s

m e ta l r e c ov e r y . The z i n c p r e c i p i t a t e s c o n t a i n u p t o 75 p e rc e n t p r e c i o u s m e t a l .

Two methods o f r e f i n i n g t h es e p r e c i p i t a t e s a r e p o s s i b l e . The p r i n c i p a l m et ho d

o f t r e at m en t i s by s m e l t in g f l u x e d p r e c i p i t a t e s , e i t h e r d i r e c t l y o r a f t e r

a c i d t r e a t m e n t . The second m et ho d i s t h r o u g h ch e m i ca l r e f 1n i ng methods

r e s u l t i n g

i n a h i g h - p u r i t y g o ld w i t h o u t use o f p y ro m et al u r g i c a l m etho ds .

P r ec i ou s m e ta l i s c o n c e n t r a t e d f r o m th e h eap l e a c h s o l u t i o n b y

c em en ta ti on u s i n g z i n c p r e c i p i t a t i o n . These p r e c i p i t a t e s c o n t a i n a l l l e a c h

s o l u t i o n m e ta ls p r e s en t above z i n c i n t h e e l e c t r o m o t i v e c he m ic al s e r i e s ( i .e . ,

co p p er , l e a d , m e rcu ry , cadm ium, g o l d , a nd s i l v e r ) . The p r e c i p i t a t e s a1 so

c o n t a i n any excess z i n c o r f i l t e r a i d added t o t h e p ro ce ss t o a i d i n r e c o v e r y

o f t he p re c i p i t a t e s . The f i r s t p r e c i p i t a t e s produced a f t e r s t a r t - u p

w i l l

be

much lower g rade than those ev e n tu a l l y p roduced . Grades as l ow as 1 ,500 oz o f


14/15

15


p r e c i o u s m e t a l p er t o n ( 5 1 k g /m t) o f p r e c i p i t a t e s a r e p o s s i b l e d u r i n g s t a r t -

u p . As t h e o p e r a t o r s g a i n e x p e r ie n c e , p r e c i p i t a t e s g ra d es s h o ul d a v e ra g e 6,0 00

o z / t o n ( 20 0 kg /m t ) where f i l t e r a i d i s added t o prom ote f i l t r a t i o n and 12,000

t o 20,000 o z / t o n ( 4 0 0 t o 700 k g/ mt ) w here n o f i l t e r a i d i s added. C o n v e r t i n g

t h i s m a t e r i a l t o p r e c i o u s m et al d o r e g i v e s t h e o p e r a t o r more c o n t r o l o v e r t h e

c o s t s , i n v e n t o r y , and c us to m er .

f

t h e p r e c i p i t a t e i s n o t co nv er te d t o d o r e ,

t h e c o s t s i n c l u d e r ed uc ed s a le s p r i c e s , l o s s o f i n t e r e s t w h i l e a w a i t i n g a s sa y

r e s u l t s , a s s a y c h ar ge s , c o s t s o f p a c ki n a , t r a n s p o r t a t i o n , and in s u ra n c e, a nd

t h e r e f i n e r s f ee s and p r o f i t s .

P r e t r e a t m e n t . P r e c i p i t a t e s may be t r e a t e d t o remove b as e m e t a l s and

r e s i d u a l z i n c . The p r e c i p i t a t e s a r e f i r s t washed t o remove r e s i d u a l c y a n i d e

c o n te n t , t h en mi xe d w i t h s u l f u r i c a c i d w h i l e b e i ng a ere ate d. T h i s d i s s o l v e s

t h e e x c e s s z i n c a nd t h e o t h e r b a s e m e t a l s s u c h a s c o p p e r an d c ad miu m. L e ad a nd

m e rc u ry w i l l t e n d t o r em a i n w i t h t h e p r e c i p i t a t e s . The p r e c i p i t a t e s a r e washed

a g a i n and d r i e d . f p r e c i p i t a t e s c o n t a i n s i g n i f i c a n t m er c u jy , t h e d r i e d

p r e c i p i t a t e s may be r e t o r t e d i n a m e r c u r y r e t o r t a t 7 5 0 ~ (4 0 0 C) f o r s e v e r a l

h ou rs t o d r i v e o f f t h e m e rc ur y i n t o a w a te r c o o le d con den ser . M er cu ry i s

c o l l e c t e d u n de r w a te r t o p r e ve n t t h e e sc ap e o f m e rc u ry v ap or . The p r e c i p i t a t e s

a r e t h e n r e a d y f o r s mel t g .

F l u x S e l e c t i o n . Z in c p r e c i p i t a t e s a r e d r i e d p r i o r t o m i x i n g w i t h t h e

f l u x e s . The f l u x e s a r e c a l c u l a t e d b ased up on t h e a n a l y s i s o f t h e p r e c i p i t a t e s .

An a n a l y s i s o f s e v er a l c o n s t i t u e n t s ( m o is t u r e , s i l i c a , z i n c , s i l v e r , a nd g o l d )

i s n e ce s sa ry . The f l u x m us t o x i d i z e m e t a l l i c z i n c and o t h e r base m e t a l s and

f or m a b o r o s i l i c a t e g l a s s s l a g . N i t e r r e q u i re m e n t i s based on z i n c c o n t e n t a nd

t h e s l a g i s n e x t b a l a n ce d b et we en a c i d c o n t e n t a nd ba se c o n t e n t . The a c i d

c o n t e n t i s b ase d on t h e s i l i c a c o n t e n t , w h i l e t h e base c o n te n t i s based o n t h e

z i n c , b as e m e t a l , and n i t e r c o n t e n t . The b a l a n c e i s made b y a d d in g s u f f i c i e n t

s i l i c a . B o ra x i s added t o make a b o r o s i l c a t e g la s s o f b o t h s i l i c a p r e se n t i n

t h e p r e c i p i t a t e s and s i l i c a added . F e l ds p ar i s added as a v i s c o s i t y m o d i f i e r

( a p p r o x im a t e l y t h r e e p e rc e nt o f t h e c h a rg e ).

F u rn a c e O p e r a t i o n . The f u r n a c e i s o p e r a t e d i n a c o n t i n u o u s mode. Once

h o t , t h e f u r n a c e m e l t s p r e c i p i t a t e s f o r s e v e r a l ho u rs . The p r e c i p i t a t e s and

f l u x e s a r e w e l l m ix ed i n b a tc h es w h ic h a r e g r a d u a l l y f ed t o t h e f u rn a ce . The

f ur na ce , e i t h e r gas f i r e d o r i n d u c t i o n , i s f i l l e g w i t h t he o m i x t u r e and h e a t e d

t o o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e a p p r o x i m a t e l y 2,100 F (1,150 C). As t h e f i r s t

c ha rg e m e l ts , a d d i t i o n a l m a t e r i a l i s added and m e l t ed u n t i l t h e f u r na c e i s

f u l l . A p p ro x i m a te l y h a l f o f t h e fu r n a c e i s e m p t i e d o f s l a g and t h e f i l l - u p

c y c l e i s r e pe a t ed . T h i s c o n t in u e s u n t i l t h e f u rn ac e i s e i t h e r o n e - t h i r d f u l l

o f p r e c i o u s m e t a l , a l l o f th e p r e c i p i t a t e s h ave been me lt e d, o r t h e f u r na c e i s

t o b e s h u t down. The s l a g a bo ve t h e d o r e i s p o ur ed and a b o t t o m p o u r i s t h e n

made w h i c h c o n t a i n s t h e b o t t o m h a l f o f t h e r em a -i n in g s l a g and t h e d o r e . W i t h

each s l a g p o u r , t h e b o t t o m o f t h e s l a g m us t be che cke d f o r a d o re b u t t o n t o

a s s ur e t h a t t h e m e ta l i s n o t p o u re d f ro m t h e f ur na ce . f t h e s l a g i s v e r y

v i s c o u s , c o m p o s i t i o n o f t h e m i x t u r e o r f u r n a c e t em p er at ur e mu st be a d j u s t e d t o

r ed u c e v i s c o s i t y . A l ow v i s c o s i t y i s r e q u i r e d t o p re ve n t me ta l l o s s es t o t h e

s l a g . The s l a g may be s av ed f o r f u r t h e r p r o c e s s i n g .


15/15

MET L PRODU TION

.5.2 E l ec t r ow in n i ng Cathodes and S ludge

S t e e l wool c at ho de s f r o m e l e c t r o w i n n i n g a r e p r o d u c t s o f c a r b o n

o p e r a t i o n s . The p r e c i o u s m e t a l - b e a r i n g s t e e l w oo l

a th od es and sluclge f ro m t h e b o t to m o f e l e c t r o w i n n i n g c e l l s c o n t a i n u p t o 50

e n t p re c i o u s m e t a l . Two m et ho ds o f r e f i n i n g t he s e p r o d u c t s a r e p o s s i b l e ,

s w i t h p r e c i p i t a t e s f r om z i n c p r e c i p i t a t i o n . The p r i n c i p a l m ethod o f

e a tm e n t i s a g ai n d i r e c t s m e l t i n g ; how ever, f l u x i n g r e q ui r e m en t s a r e g r e a t l y

f f e r e n t . S t e e l wool c a th o de s may a l s o b e a c i d t r e a t e d p r i o r t o s m e l t in g .

he a l t e r n a t i v e i s ag a i n t h e u s e o f ch em ic a l r e f i n i n g t o p ro du ce a h i g h - p u r i t y

As p r e v i o u s l y i n d i c a te d , t h e d i s s o l v e d p r e c i o u s m e ta l i s t r a n s f e r r e d

o m t h e heap le a c h s o l u t i o n t o s t e e l w oo l c a t h o d e s. These c a th o d e s c o n t a i n u p

100 oz o f g o l d p e r 1b 1 . 4

kg

o f g o l d p e r kg ) o f s t e e l w oo l . C on ve r t in g

i s m a t e r ia l t o r e f i n e d g o l d w i l l r ed uc e t h e o p e r a t i n g c o s t s b u t

w i l l

r e a se c a p i t a l i n ve s tm e n t a s a s m a l l f u r n a c e i s r e q u i r e d . The p r e c i o u s m et a l

t e nt i s t ra n s f e r r e d i n t o a d o re . The d o r e c an be e i t h e r s o l d o r r e f i n e d

P re t re a tm e n t. The p r e t r e a t m e n t o f s t e e l w oo l c at h o d es and e l e c t r o w i n n i n g

lu dg e i s s i m i l a r t o t h e t r e a t m e n t o f z i n c p r e c i p i t a t e s . The c at ho de s ar e

w i t h s u l f u r i c a c i d t o remove base m e t a l s and r e s i d u a l i r o n . T h i s

s o l v e s e xc e s s i r o n and t h e o t h e r b as e m e t a l s s uc h as c o p p e r . Lead and

w i l l

r e ma in . T he r e s i d u e i s washed a nd d r i e d .

f

t h e r e s i d u e c o n t a i n s

g n i f i c a n t m e rc ur y, t h e d r i e d c a th o d e s may b e r e t o r t e d . The c a th o de s a r e t h e n

t

g

F l ux S e l e c t i o n . The d r i e d c a th o d e and s l u d g e r e s i d u e o r t h e p r e t r e a t e d

a r e mixe d w i t h t h e p r o p e r f l u x e s and s m e lt e d. The f l u x e s a r e

l a t e d based upon an a n a l y s i s o f t h e c a t h o d e and s l u d g e m i x t u r e . The

l o w i n g m us t be a n al yz e d: m o i s t u r e , s i l i c a , i r o n , s i l v e r , and g o l d . The

f t h e o x i d i z e r , n i t e r , i s based upon t h e base m e t al c o n t e n t . S i l i c a

s added t o b al an ce t h e a c i d- b a se c o n t e n t o f t h e s l a g . Sodium b o r a t e i s a l s o

dded t o fo rm a b o r o s i l i c a t e g l a s s s l ag . F e ld s pa r i s added a s a v i s c o s i t y

d i f i e r . The c h ar ge i s w e l l m i xe d .

Furnace O p er at io n. F ur na ce o p e r a t i o n w i t h c at h od e m a t e r i a l i s s i m i l a r t o

h z i nc p r e c i p i t a t e s . The m ajo r d i f f e r e n c e i s i n t h e h i g h e r y i e l d o f

e c i ou s m et al due t o t he h i g h e r g r ad e o f p r e c i p i t a t e s . The f ur na ce i s f i l l e d

h t h e m i x t u r e and h ea te d t o o p e r a t i n g f e e d . As t h e c h a r ge me1 t s , a d d i t i o n a l

i a l i s added t o t h e f ur na ce and m e lt ed u n t i l t h e f u rn ac e i s f u l l . f

h e

eed m a t e r i a l gra de i s h i g h , t h e f u r n a c e w i l l c o n t a i n s u f f i c i e n t d o re f o r a

r. Low-grade feed w i l l r e q u i r e s e ve r al s l a g p ou rs t o a cc um ul at e s u f f i c i e n t

r o f d o re . The s l a g may b e s av ed f o r f u r t h e r p r o c e s s i n g .

6

REFEREN ES

Heinen, H.J.,

D G

P e t e r s o n a nd R.E. L i n d s t r o m 1 9 7 6 ) . G o ld d e s o r p t i o n f o r

a c t i v a t e d ca rb on w i t h a l k a l i n e a l c o h o l s o l u t i o n s , i W o r l d m i n i n g a nd

me ta l s tech no lo gy , ed. A. Weiss Ch ap ter

3 3 ) .

AIME,

N . Y .

pp. 551-563.

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