Приложение на натриев цианид като меден депресант в медно-молибденова мина

Въведение

В сложния процес на обогатяване на медно-молибденова руда, ефективното разделяне на медните и молибденовите минерали е от решаващо значение за максимизиране на икономическата стойност на рудата. Натриевият цианид отдавна се използва като мощен депресант във флотационния процес за селективно инхибиране на медните минерали, което позволява преференциално флотиране на молибден. Тази статия разглежда приложението на натриевия цианид в специфична медно-молибденова мина, изследвайки неговия работен механизъм, практическото му приложение, както и предизвикателствата и решенията, свързани с употребата му.

Работен механизъм на натриевия цианид като депресант

Натриевият цианид (NaCN) е високоефективен депресант за сулфидни минерали като халкопирит (медна руда). Във флотационната система натриевият цианид се дисоциира във вода, за да освободи цианидни йони (CN⁻). Тези цианидни йони могат да реагират с метални йони на повърхността на медните минерали. Например, с халкопирит (CuFeS₂), цианидните йони могат да образуват стабилни метал-цианидни комплекси. Реакцията може да бъде представена по следния начин:

CuFeS₂ + 4CN⁻ → Cu(CN)₄²⁻ + FeS₂ + 2e⁻

Тази реакция ефективно разтваря медните йони на повърхността на халкопирита, образувайки хидрофилен слой от медно-цианидни комплекси. В резултат на това повърхността на медния минерал става по-малко хидрофобна, което намалява способността му да се свързва с въздушни мехурчета във флотационната клетка. За разлика от това, молибденитът (MoS₂), основният минерал, съдържащ молибден, е относително инертен към цианидни йони при нормални условия на флотация. Молибденитът има естествена хидрофобна повърхност поради слоестата си структура, което позволява лесното му флотиране от колектора и въздушните мехурчета в процеса на флотация, докато медните минерали се депресират от натриев цианид.

Казус от практиката: Медно-молибденова мина

Характеристики на рудата

Медно-молибденовият рудник има рудно тяло със сложна минералогия. Основните медни минерали са халкопирит и борнит, докато молибденът присъства главно като молибденит. Рудата обикновено съдържа средно 0.8% мед и 0.03% молибден. Разпределението на размера на частиците на минералите също е разнообразно, с някои фино зърнести минерали, които представляват предизвикателства за ефективно разделяне.

Поток на флотационен процес

1. Етап на насипна флотация

• В началния етап на процеса на флотация се използва метод на насипна флотация. Колектор, като натриев изопропил ксантогенат, се добавя към рудната каша, за да плават както медните, така и молибденовите минерали заедно. Така се образува насипен медно-молибденов концентрат. Целта на този етап е да се обогатят ценните минерали от пустинните минерали.

2. Етап на разделителна флотация

• След насипната флотация, насипният концентрат се обработва допълнително в етапа на разделителна флотация. На този етап към пулпата се добавя натриев цианид. Скоростта на добавяне на натриев цианид се контролира внимателно въз основа на съдържанието на мед в насипния концентрат и желания ефект на разделяне. Обикновено дозировката варира от 300 - 500 грама на тон насипен концентрат.

• След това целулозата се кондиционира в серия резервоари за кондициониране, за да се осигури равномерното разпределение на натриевия цианид и неговата ефективна реакция с медните минерали. След кондициониране пулпата влиза във флотационните клетки. Във флотационните клетки депресираните медни минерали потъват на дъното като опашки, докато молибденитът изплува на повърхността с помощта на въздушни мехурчета и се събира като молибденов концентрат.

3. Етапи на почистване с молибден

• Молибденовият концентрат, получен от сепарационната флотация, се обработва допълнително чрез множество етапи на почистваща флотация. В тези етапи на почистване могат да се добавят допълнителни реагенти за допълнително подобряване на чистотата на молибденовия концентрат. Остатъците от етапите на почистване обикновено се рециклират обратно до подходящата точка в процеса на разделяне или насипна флотация, за да се увеличи максимално възстановяването на ценни минерали.

Металургични резултати

1. Възстановяване и степен на молибден

• Преди внедряването на оптимизирания процес на разделяне, базиран на натриев цианид, възстановяването на молибден в мината беше около 60% със съдържание на молибденов концентрат от около 40%. След внимателно регулиране на дозировката на натриевия цианид и параметрите на процеса, възстановяването на молибден се е увеличило до над 75%. Съдържанието на молибденовия концентрат също е подобрено до 45% или по-високо в повечето случаи.

2. Потискащ ефект на медта

• Използването на натриев цианид ефективно потиска медните минерали. Съдържанието на мед в крайния молибденов концентрат е намалено от около 5% до по-малко от 2%. Това значително намаляване на съдържанието на мед в молибденовия концентрат не само подобрява качеството на молибденовия продукт, но също така намалява разходите за по-нататъшно рафиниране на молибденовия концентрат в процеса на топене.

Предизвикателства и решения при използването на натриев цианид

Загриженост за околната среда и безопасността

1. Токсичност на натриевия цианид

• Натриевият цианид е силно токсичен. Всяко изтичане или неправилно боравене по време на процеса на добив и обогатяване може да представлява сериозна заплаха за околната среда и човешкото здраве. В случай на случайно изтичане, цианидните йони могат бързо да навлязат в почвата и водоизточниците, причинявайки замърсяване и застрашавайки водния живот и растенията.

2.Решения

• Строги протоколи за безопасност : Мината е въвела строги протоколи за безопасност за съхранението, транспортирането и употребата на натриев цианид. За съхранение на натриев цианид се използват специализирани складови помещения с резервоари с двойни стени и системи за откриване на течове. Всички служители, участващи в работата с натриев цианид, са длъжни да преминават редовно обучение по безопасност, включително процедури за реагиране при извънредни ситуации в случай на течове.

• Третиране на хвостохранилища и отпадъчни води : Мината е инсталирала усъвършенствани системи за пречистване на отпадъчни води. След процеса на флотация, хвостохранилищата и отпадъчните води, съдържащи остатъчен натриев цианид, се третират за отстраняване или детоксикация на цианида. Един често срещан метод е използването на водороден пероксид или хипохлорит за окисляване на цианидните йони в по-малко токсични форми като цианат (CNO⁻) или азот и въглероден диоксид. След това пречистените отпадъчни води се наблюдават внимателно, за да се гарантира, че концентрацията на цианид отговаря на екологичните стандарти за изпускане, преди да бъдат изпуснати.

Предизвикателства при оптимизиране на процеси

1. Променливост в качеството на рудата

• Качеството на рудата в медно-молибденовата мина може да варира значително. Различните партиди руда могат да имат различни съотношения мед - молибден, минералогичен състав и разпределение на размера на частиците. Тази променливост може да повлияе на ефективността на натриевия цианид като депресант. Например, в руди с по-висок дял на фино-зърнести медни минерали, може да е необходим повече натриев цианид, за да се постигне същото ниво на депресия на медта.

2.Решения

• Анализ на руда в реално време : Мината е инвестирала в модерно аналитично оборудване за извършване на анализ на постъпващата руда в реално време. Рентгенова флуоресценция (XRF) и лазерно-индуцирана пробивна спектроскопия (LIBS) се използват за бързо определяне на химичния състав на рудата. Въз основа на резултатите от анализа, дозата на натриев цианид и други реагенти може да се коригира своевременно.

• Управление на процеса, базирано на модел : Разработен е математически модел за прогнозиране на оптималната доза натриев цианид и параметрите на процеса въз основа на характеристиките на рудата. Моделът отчита фактори като съотношение мед-молибден, минералогичен състав и размер на частиците. Тази система за управление на процеса, базирана на модел, позволява по-прецизен контрол на флотационния процес, подобрявайки ефективността на отделянето на мед-молибден, дори при променливост в качеството на рудата.

Заключение

Приложението на натриев цианид като депресант на медта във флотационния процес се е доказало като ефективно за постигане на разделяне на медни и молибденови минерали. Чрез внимателен контрол на дозата на натриевия цианид, оптимизиране на потока на флотационния процес и прилагане на строги мерки за опазване на околната среда и безопасността, мината успя да подобри добива и качеството на молибденовия концентрат, като същевременно ефективно депресира медните минерали. Предизвикателствата, свързани с употребата на натриев цианид, като например опасения за околната среда и безопасността и оптимизиране на процеса в условията на променливост в качеството на рудата, обаче изискват непрекъснато внимание и прилагане на подходящи решения. Тъй като минната индустрия се движи към по-устойчиви и ефективни практики, са необходими допълнителни изследвания и разработки, за да се намерят алтернативни депресанти или да се подобри съществуващият процес на базата на натриев цианид, за да се сведе до минимум въздействието му върху околната среда, като същевременно се поддържат високи металургични характеристики.