Mètodes i processos per a l'eliminació de cianur a la superfície de minerals de sulfur

1. Introducció

En el camp de la metal·lúrgia, especialment en l'extracció d'or i el processament de minerals de sulfur, la presència de cianur a la superfície de Minerals de sulfur planteja reptes importants. El cianur s'utilitza àmpliament en el procés de lixiviació per cianuració per a l'extracció d'or a causa de la seva capacitat de formar complexos amb l'or, facilitant la seva dissolució. Tanmateix, després del procés de lixiviació, el residu cianur a la superfície dels minerals de sulfur en els residus no només condueix a la contaminació ambiental, sinó que també inhibeix la posterior beneficiació dels minerals de sulfur, reduint la taxa de recuperació global de metalls valuosos. Per tant, el desenvolupament de mètodes eficaços per eliminar el cianur a la superfície dels minerals de sulfur és crucial per al processament sostenible dels minerals i la protecció del medi ambient.

2. Problemes existents amb el cianur a les superfícies de minerals de sulfur

2.1 Impacte ambiental

El cianur és una substància altament tòxica. Quan els minerals de sulfur amb cianur adsorbit superficialment s'aboquen al medi ambient, el cianur es pot lixiviar gradualment i contaminar el sòl, les fonts d'aigua i l'aire. Fins i tot en baixes concentracions, el cianur pot ser extremadament nociu per als organismes aquàtics, les plantes i la salut humana. Per exemple, en algunes zones mineres on s'ha produït una eliminació inadequada de residus que contenen cianur, les masses d'aigua properes han mostrat una disminució significativa del contingut d'oxigen dissolt, cosa que ha provocat la mort de peixos i altres formes de vida aquàtica.

2.2 Inhibició de la beneficiació mineral de sulfur

El cianur adsorbit a la superfície de minerals sulfurats, com la pirita, la calcopirita i l'esfalerita, pot formar una pel·lícula de passivació a la superfície del mineral. Aquesta pel·lícula redueix la reactivitat dels minerals sulfurats durant la flotació posterior o altres processos de beneficiació. Per exemple, en la flotació de minerals sulfurats que contenen coure, la presència de cianur a la superfície de la calcopirita pot debilitar la seva interacció amb els col·lectors, cosa que dificulta la separació eficaç dels minerals de coure dels minerals de ganga, reduint així el grau i la taxa de recuperació dels concentrats de coure.

3. Mètodes per eliminar el cianur de la superfície dels minerals de sulfur

3.1 Mètode d'activació àcida

3.1.1 Principi

El mètode d'activació àcida utilitza principalment àcids com l'àcid sulfúric o l'àcid oxàlic per reaccionar amb els compostos que contenen cianur a la superfície dels minerals de sulfur. Quan s'afegeix un àcid, es provoca la descomposició dels complexos cianur-metall. Com a resultat, es genera gas cianur d'hidrogen. Però en un procés ben dissenyat, aquest cianur d'hidrogen volàtil es pot recuperar i reutilitzar mitjançant sistemes d'absorció adequats.

3.1.2 Passos del procés

1. Preparació de la polpa de mineralPrimer, barregeu els residus de mineral de sulfur amb cianur adsorbit a la superfície amb aigua per crear una polpa de mineral uniforme. La proporció sòlid-líquid de la polpa de mineral s'ajusta normalment en funció de les característiques del mineral i els requisits específics del procés, generalment dins del rang d'1:2 - 1:5.

2. Addició d'àcidAfegiu lentament àcid sulfúric o àcid oxàlic a la polpa de mineral mentre remeneu contínuament. La quantitat d'àcid afegit s'ha de controlar acuradament segons el contingut de cianur de la polpa de mineral. Normalment, el valor del pH de la polpa de mineral s'ajusta a 2-4. I el pH s'ha de controlar en temps real mitjançant un pH-metre durant el procés d'addició.

3. Reacció i tractament de gasosDesprés d'afegir l'àcid, deixeu que la reacció continuï durant aproximadament 1-3 hores. Durant aquest temps, es produeix gas cianur d'hidrogen. Per evitar que aquest gas contamini el medi ambient, s'estableix un sistema de recollida i tractament de gasos. El gas cianur d'hidrogen generat es dirigeix ​​a una torre d'absorció plena d'una solució alcalina, com ara una solució d'hidròxid de sodi. Aquí, el cianur d'hidrogen reacciona amb l'hidròxid de sodi i el recuperat... Cianur de sodi La solució es pot reciclar al procés de cianuració si la seva qualitat compleix els requisits.

3.1.3 Avantatges i inconvenients

• avantatgesAquest mètode és relativament senzill tant en principi com en funcionament. Pot descompondre eficaçment els compostos que contenen cianur a la superfície dels minerals de sulfur i té el potencial de reciclar el cianur, reduint el cost global de l'ús del cianur en el procés miner.

• DesavantatgesHi ha riscos de seguretat importants. El gas cianur d'hidrogen és altament tòxic i qualsevol fuita durant la reacció pot suposar danys greus per als operadors i el medi ambient. A més, els àcids utilitzats en aquest mètode són corrosius, cosa que pot danyar els equips i les canonades, augmentant els costos de manteniment i escurçant la vida útil de l'equip.

3.2 Mètode d'activació oxidant

3.2.1 Principi

Oxidants com el peròxid d'hidrogen, el permanganat de potassi i l'ozó s'utilitzen per oxidar el cianur a la superfície dels minerals de sulfur. Aquests oxidants trenquen els enllaços químics dels compostos de cianur, transformant el cianur en substàncies relativament no tòxiques com el nitrogen gasós i Carbonimenja.

3.2.2 Passos del procés

1. Preparació de la polpa de mineralDe manera similar al mètode d'activació àcida, prepareu els residus de mineral de sulfur en una polpa de mineral amb una proporció sòlid-líquid adequada.

2. Addició d'oxidantAfegiu l'oxidant escollit a la polpa de mineral. La quantitat d'oxidant afegida depèn del contingut de cianur de la polpa de mineral i del potencial d'oxidació de l'oxidant. Per exemple, quan s'utilitza peròxid d'hidrogen, la dosi sol ser d'1 a 5 kg per tona de polpa de mineral, mentre que el permanganat de potassi se sol afegir de 0.5 a 2 kg per tona de polpa de mineral. L'addició s'ha de fer lentament amb agitació contínua per garantir una barreja uniforme.

3. Reacció i monitoritzacióDeixeu que l'oxidant reaccioni amb el cianur de la polpa del mineral durant 2-4 hores. Durant la reacció, controleu el potencial d'oxidació-reducció i el contingut de cianur a la polpa del mineral. El valor del potencial d'oxidació-reducció pot reflectir el progrés de la reacció d'oxidació. Quan el valor s'estabilitza i el contingut de cianur a la polpa del mineral compleix l'estàndard requerit (normalment menys de 0.5 mg/L), la reacció es considera completa.

3.2.3 Avantatges i inconvenients

• avantatgesAquest mètode no produeix gasos tòxics i volàtils com el mètode d'activació àcida, cosa que el fa més segur per a l'entorn d'operació. Pot oxidar i descompondre el cianur de manera eficaç, aconseguint l'objectiu d'eliminar el cianur de la superfície dels minerals de sulfur. A més, els productes de reacció són relativament respectuosos amb el medi ambient.

• DesavantatgesEl cost dels oxidants és relativament alt, especialment per a oxidants forts com l'ozó, cosa que augmenta el cost de processament dels minerals de sulfur. A més, la reacció d'oxidació es veu fàcilment influenciada per factors com el valor del pH de la polpa del mineral, la temperatura i la presència d'altres impureses, cosa que requereix un control estricte de les condicions de reacció.

3.3 Mètode de la sal de coure

3.3.1 Principi

Les sals de coure, com el sulfat de coure, s'afegeixen a la polpa de mineral de sulfur amb cianur adsorbit a la superfície. Els ions de coure reaccionen amb el cianur per formar complexos insolubles de coure-cianur. Aquests complexos es poden separar de la polpa de mineral mitjançant mètodes de separació sòlid-líquid, aconseguint així l'eliminació del cianur.

3.3.2 Passos del procés

1. Preparació de la polpa de mineralPrepareu els residus de mineral de sulfur en una polpa de mineral amb una proporció sòlid-líquid adequada.

2. Addició de sal de coureAfegiu una quantitat adequada de sulfat de coure a la polpa del mineral. La quantitat de sulfat de coure afegida ve determinada pel contingut de cianur a la polpa del mineral, generalment amb una proporció molar d'ions de coure i ions de cianur d'1 a 2:1. El sulfat de coure s'afegeix normalment com a solució aquosa, i el procés d'addició ha d'anar acompanyat d'una agitació contínua per garantir una distribució uniforme dels ions de coure a la polpa del mineral.

3. Reacció i separació sòlid-líquidDesprés d'afegir la sal de coure, deixeu que la reacció continuï durant 1-2 hores. A continuació, realitzeu la separació sòlid-líquid de la polpa del mineral mitjançant mètodes com la filtració o la sedimentació. El sòlid separat conté precipitats de coure-cianur i minerals sulfurats, mentre que el líquid separat es pot tractar posteriorment per complir amb l'estàndard de descàrrega o reciclar-se per a altres finalitats.

3.3.3 Avantatges i inconvenients

• avantatgesAquest mètode pot eliminar eficaçment el cianur de la superfície dels minerals de sulfur formant precipitats insolubles. El procés d'operació és relativament senzill i el sulfat de coure és un reactiu químic comú i econòmic que ofereix certs beneficis econòmics.

• DesavantatgesL'addició de sals de coure pot introduir impureses de coure a la polpa del mineral, cosa que pot afectar la posterior incorporació de minerals sulfurats. Per exemple, en la flotació de minerals de sulfur de plom i zinc, l'excés d'ions de coure pot activar l'esfalerita, interferint amb la separació dels minerals de plom i zinc. A més, els precipitats de coure i cianur separats s'han d'eliminar correctament per evitar la contaminació secundària.

3.4 Nou mètode de reactiu compost

3.4.1 Principi

S'utilitzen alguns reactius compostos recentment desenvolupats, com una combinació de polisulfurs i metabisulfit de sodi. Els polisulfurs reaccionen amb els components que contenen sofre dels compostos que contenen cianur a la superfície dels minerals de sulfur, mentre que el metabisulfit de sodi ajusta el potencial redox del sistema i promou la descomposició del cianur, facilitant així la seva eliminació.

3.4.2 Passos del procés

1. Preparació de la polpa de mineralPreparar els residus de mineral de sulfur en una polpa de mineral.

2. Addició de reactius compostosAfegiu el reactiu compost que consisteix en polisulfurs i metabisulfit de sodi a la polpa de mineral. La relació en pes de polisulfurs a metabisulfit de sodi és normalment d'1:1. i la quantitat del reactiu compost afegit es determina en funció del contingut de cianur a la polpa de mineral i la naturalesa del mineral de sulfur, generalment oscil·lant entre 0.5 i 2 kg per tona de polpa de mineral.

3. Reacció i monitoritzacióDesprés d'afegir el reactiu compost, deixeu que la reacció continuï durant 1-3 hores. Durant la reacció, controleu el contingut de cianur i els paràmetres químics rellevants, com ara el potencial redox i el valor del pH, a la polpa de mineral. Ajusteu les condicions de reacció immediatament segons els resultats del control per garantir l'eliminació completa del cianur.

3.4.3 Avantatges i inconvenients

• avantatgesAquest mètode mostra una bona adaptabilitat a diferents tipus de minerals de sulfur. El reactiu compost treballa sinèrgicament per eliminar eficaçment el cianur de la superfície dels minerals de sulfur. En comparació amb els mètodes d'un sol reactiu, pot oferir una millor eficiència d'eliminació i tenir menys impacte en la posterior beneficiació dels minerals de sulfur.

• DesavantatgesEl desenvolupament i la producció de reactius compostos són relativament complexos, i el cost pot ser més elevat que en alguns mètodes tradicionals amb un sol reactiu. A més, el mecanisme de reacció específic dels reactius compostos encara no s'entén completament, cosa que pot introduir incerteses en les aplicacions industrials reals.

4. Optimització de processos i consideracions

4.1 Pretractament de minerals

Abans d'utilitzar qualsevol dels mètodes anteriors per eliminar el cianur de la superfície dels minerals de sulfur, sovint cal un pretractament adequat del mineral. Per exemple, si els residus del mineral de sulfur contenen una gran quantitat de minerals de ganga de gra fi, es poden dur a terme operacions de preselecció o classificació per eliminar les fraccions de gra fi difícils de tractar. Això pot millorar l'eficiència del contacte entre el reactiu i els minerals de sulfur amb el cianur adsorbit a la superfície i reduir la interferència dels minerals de ganga en el procés de reacció.

4.2 Control de les condicions de reacció

• Valor del pHEl valor del pH de la polpa de mineral té un impacte significatiu en el procés de reacció. El mètode d'activació àcida requereix un pH més baix per promoure la descomposició dels compostos que contenen cianur, mentre que el mètode d'activació oxidant i el mètode de sal de coure han de mantenir un rang de pH adequat. Per exemple, quan s'utilitza peròxid d'hidrogen com a oxidant, el valor òptim de pH de la polpa de mineral sol ser de 8 a 10, i quan s'utilitza sulfat de coure, el valor del pH de la polpa de mineral generalment es controla a 6-8.

• TemperaturaLa temperatura de reacció també afecta la velocitat i l'eficiència de la reacció. Generalment, augmentar la temperatura pot accelerar la velocitat de reacció. Tanmateix, per a algunes reaccions, com ara l'oxidació del cianur per peròxid d'hidrogen, una temperatura massa alta pot fer que l'oxidant es descompongui, reduint l'eficiència de l'oxidació. Per tant, cal optimitzar la temperatura de reacció segons el sistema de reacció específic, generalment dins del rang de 20-40 °C.

• Intensitat d'agitacióUna agitació suficient és essencial per garantir una distribució uniforme dels reactius a la polpa del mineral i augmentar la probabilitat de contacte entre el reactiu i les substàncies que contenen cianur a la superfície dels minerals de sulfur. Tanmateix, una agitació excessiva pot provocar un consum d'energia innecessari i un desgast mecànic de l'equip. La intensitat d'agitació adequada s'ha de determinar mitjançant la investigació experimental i l'experiència pràctica de producció.

4.3 Separació sòlid-líquid i tractament d'aigües residuals

Després de la reacció per eliminar el cianur a la superfície dels minerals de sulfur, cal una separació sòlid-líquid eficient per separar els minerals de sulfur tractats de la solució de reacció. Els mètodes de separació sòlid-líquid que s'utilitzen habitualment inclouen la filtració, la sedimentació i la centrifugació. Les aigües residuals separades solen contenir cianur residual i altres impureses, que cal tractar-les addicionalment per complir amb l'estàndard de descàrrega. Els processos de tractament d'aigües residuals poden incloure mètodes com ara l'oxidació addicional, l'adsorció i el tractament biològic.

5. Casos pràctics

5.1 Aplicació del mètode d'activació àcida en una mina d'or

En una mina d'or determinada, després del procés de lixiviació per cianuració, els residus de mineral de sulfur tenien una certa quantitat de cianur adsorbit superficialment. La mina utilitzava el mètode d'activació àcida per al tractament. Primer, els residus es convertien en una polpa de mineral amb una proporció sòlid-líquid d'1:3. A continuació, s'hi afegia àcid sulfúric per ajustar el valor de pH de la polpa de mineral a 3. Després de reaccionar durant 2 hores, el gas cianur d'hidrogen generat es recollia i s'absorbia amb una solució d'hidròxid de sodi. Després del tractament, el contingut de cianur a la polpa de mineral va baixar de 5 mg/L a menys de 0.5 mg/L, i la taxa de recuperació de minerals de sulfur per flotació posterior va augmentar aproximadament un 10%. No obstant això, durant l'operació, la fuita de gas cianur d'hidrogen va plantejar riscos per a la seguretat al lloc d'operació i les canonades de l'equip van patir una corrosió relativament greu.

5.2 Mètode d'activació d'oxidants en una mina de mineral de sulfur polimetàl·lic

Una mina de mineral de sulfur polimetàl·lic utilitzava peròxid d'hidrogen com a oxidant per eliminar el cianur de la superfície dels minerals de sulfur. Primer es va ajustar el valor del pH de la polpa de mineral a 9 i després es va afegir peròxid d'hidrogen a una dosi de 3 kg per tona de polpa de mineral. Després de reaccionar durant 3 hores, el contingut de cianur a la polpa de mineral es va reduir a un nivell molt baix. La posterior beneficiació dels minerals de sulfur de coure, plom i zinc no es va veure afectada pel cianur restant i la taxa de recuperació global del metall va millorar. Tanmateix, l'alt cost del peròxid d'hidrogen va provocar un augment del cost de processament del mineral d'uns 5 dòlars per tona.

6. conclusió

L'eliminació del cianur a la superfície dels minerals de sulfur és una tasca crucial en el camp del processament de minerals. El mètode d'activació àcida, el mètode d'activació oxidant, el mètode de sal de coure i el nou mètode de reactiu compost tenen els seus propis avantatges i desavantatges. En aplicacions industrials reals, cal tenir en compte de manera exhaustiva factors com la naturalesa dels minerals de sulfur, els requisits de protecció ambiental i els costos econòmics per seleccionar el mètode més adequat. Mentrestant, optimitzant les condicions del procés, pretractant els minerals i gestionant adequadament la separació sòlid-líquid i el tractament d'aigües residuals, es pot millorar encara més l'eficiència de l'eliminació del cianur a la superfície dels minerals de sulfur, aconseguint els objectius de recuperació de recursos i protecció ambiental.