Aplicación de cianuro de sodio como depresor de cobre en una mina de cobre y molibdeno

Introducción

En el complejo proceso de beneficio de minerales de cobre y molibdeno, la separación eficaz de los minerales de cobre y molibdeno es crucial para maximizar el valor económico del mineral. Sodio cianuro Se ha utilizado durante mucho tiempo como un potente depresor en el proceso de flotación para inhibir selectivamente los minerales de cobre, lo que permite la flotación preferencial del molibdeno. Este artículo profundiza en la aplicación de Cianuro de sodio en una mina de cobre y molibdeno específica, explorando su mecanismo de funcionamiento, su implementación práctica y los desafíos y soluciones asociados a su uso.

Mecanismo de acción del cianuro de sodio como depresor

El cianuro de sodio (NaCN) es un depresor muy eficaz para minerales sulfurados como la calcopirita (mineral de cobre). En el sistema de flotación, Cianuro de sodio Se disocia en agua para liberar iones cianuro (CN⁻). Estos iones cianuro pueden reaccionar con iones metálicos en la superficie de los minerales de cobre. Por ejemplo, con la calcopirita (CuFeS₂), los iones cianuro pueden formar complejos estables de metal-cianuro. La reacción se puede representar de la siguiente manera:

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

Esta reacción disuelve eficazmente los iones de cobre en la superficie de la calcopirita, formando una capa hidrófila de complejos de cobre-cianuro. Como resultado, la superficie del mineral de cobre se vuelve menos hidrófoba, lo que reduce su capacidad de adherirse a las burbujas de aire en la celda de flotación. En contraste, la molibdenita (MoS₂), el principal mineral que contiene molibdeno, es relativamente inerte a los iones de cianuro en condiciones normales de flotación. La molibdenita tiene una superficie hidrófoba natural debido a su estructura en capas, lo que le permite flotar fácilmente por el colector y las burbujas de aire durante el proceso de flotación, mientras que los minerales de cobre son deprimidos por cianuro de sodio.

Estudio de caso: Mina de cobre y molibdeno

Características del mineral

La mina de cobre y molibdeno posee un yacimiento con una mineralogía compleja. Los principales minerales de cobre son la calcopirita y la bornita, mientras que el molibdeno se presenta principalmente como molibdenita. El mineral suele contener un promedio de 0.8 % de cobre y 0.03 % de molibdeno. La distribución granulométrica de los minerales también es diversa, con algunos minerales de grano fino que dificultan una separación eficiente.

Flujo del proceso de flotación

1. Etapa de flotación a granel

• En la etapa inicial del proceso de flotación, se emplea un método de flotación a granel. Se añade un colector, como el xantato de isopropilo de sodio, a la pulpa de mineral para combinar los minerales de cobre y molibdeno. Esto forma un concentrado a granel de cobre y molibdeno. El objetivo de esta etapa es enriquecer los minerales valiosos de la ganga.

2. Etapa de flotación por separación

• Tras la flotación a granel, el concentrado se procesa en la etapa de flotación por separación. En esta etapa, se añade cianuro de sodio a la pulpa. La tasa de adición de cianuro de sodio se controla cuidadosamente en función del contenido de cobre del concentrado y del efecto de separación deseado. Normalmente, la dosis oscila entre 300 y 500 gramos por tonelada de concentrado.

• La pulpa se acondiciona posteriormente en una serie de tanques de acondicionamiento para garantizar la distribución uniforme del cianuro de sodio y su reacción eficaz con los minerales de cobre. Tras el acondicionamiento, la pulpa ingresa a las celdas de flotación. En estas celdas, los minerales de cobre deprimidos se hunden hasta el fondo como colas, mientras que la molibdenita flota a la superficie mediante burbujas de aire y se recolecta como concentrado de molibdeno.

3. Etapas de limpieza del molibdeno

• El concentrado de molibdeno obtenido de la flotación por separación se procesa posteriormente mediante múltiples etapas de flotación de limpieza. En estas etapas de limpieza, se pueden añadir reactivos adicionales para mejorar aún más la pureza del concentrado de molibdeno. Las colas de las etapas de limpieza suelen reciclarse en el punto correspondiente del proceso de separación o flotación a granel para maximizar la recuperación de minerales valiosos.

Resultados metalúrgicos

1.Recuperación y grado del molibdeno

• Antes de la implementación del proceso optimizado de separación a base de cianuro de sodio, la recuperación de molibdeno en la mina rondaba el 60%, con una ley de concentrado de molibdeno de aproximadamente el 40%. Tras un cuidadoso ajuste de la dosis de cianuro de sodio y los parámetros del proceso, la recuperación de molibdeno ha aumentado a más del 75%. La ley del concentrado de molibdeno también se ha mejorado al 45% o más en la mayoría de los casos.

2. Efecto depresor del cobre

• El uso de cianuro de sodio ha reducido eficazmente los minerales de cobre. El contenido de cobre en el concentrado final de molibdeno se ha reducido de aproximadamente un 5 % a menos de un 2 %. Esta reducción significativa del contenido de cobre en el concentrado de molibdeno no solo mejora la calidad del producto, sino que también reduce el costo de refinarlo en el proceso de fundición.

Desafíos y soluciones en el uso de cianuro de sodio

Preocupaciones ambientales y de seguridad

1. Toxicidad del cianuro de sodio

• El cianuro de sodio es altamente tóxico. Cualquier fuga o manipulación inadecuada durante el proceso de extracción y beneficio puede representar una grave amenaza para el medio ambiente y la salud humana. En caso de fuga accidental, los iones de cianuro pueden penetrar rápidamente en el suelo y las fuentes de agua, causando contaminación y poniendo en peligro la vida acuática y las plantas.

2.Soluciones

• Protocolos de seguridad estrictosLa mina ha implementado estrictos protocolos de seguridad para el almacenamiento, transporte y uso de cianuro de sodio. Se utilizan instalaciones de almacenamiento especializadas con tanques de doble pared y sistemas de detección de fugas para almacenar el cianuro de sodio. Todos los empleados que participan en la manipulación de cianuro de sodio deben recibir capacitación periódica en seguridad, incluyendo los procedimientos de respuesta ante emergencias en caso de fugas.

• Tratamiento de relaves y aguas residualesLa mina ha instalado sistemas avanzados de tratamiento de aguas residuales. Tras el proceso de flotación, los relaves y las aguas residuales que contienen cianuro de sodio residual se tratan para eliminarlo o desintoxicarlo. Un método común es el uso de peróxido de hidrógeno o hipoclorito para oxidar los iones de cianuro a formas menos tóxicas, como cianato (CNO⁻) o nitrógeno y dióxido de carbono. Las aguas residuales tratadas se monitorean cuidadosamente para garantizar que la concentración de cianuro cumpla con las normas ambientales de vertido antes de su liberación.

Desafíos de la optimización de procesos

1.Variabilidad en la calidad del mineral

• La calidad del mineral en la mina de cobre y molibdeno puede variar significativamente. Distintos lotes de mineral pueden presentar diferentes proporciones de cobre y molibdeno, composiciones mineralógicas y distribuciones granulométricas. Esta variabilidad puede afectar la eficacia del cianuro de sodio como depresor. Por ejemplo, en minerales con mayor proporción de minerales de cobre de grano fino, puede requerirse una mayor cantidad de cianuro de sodio para lograr el mismo nivel de depresión del cobre.

2.Soluciones

• Análisis de mineral en tiempo realLa mina ha invertido en equipos analíticos avanzados para analizar en tiempo real el mineral entrante. Se utilizan fluorescencia de rayos X (XRF) y espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) para determinar rápidamente la composición química del mineral. Con base en los resultados del análisis, la dosis de cianuro de sodio y otros reactivos se puede ajustar oportunamente.

• Control de procesos basado en modelosSe ha desarrollado un modelo matemático para predecir la dosis óptima de cianuro de sodio y los parámetros del proceso según las características del mineral. El modelo considera factores como la relación cobre-molibdeno, la composición mineralógica y el tamaño de partícula. Este sistema de control de procesos basado en modelos permite un control más preciso del proceso de flotación, mejorando la eficiencia de la separación cobre-molibdeno incluso ante la variabilidad de la calidad del mineral.

Conclusión

La aplicación del cianuro de sodio como Depresor de cobre El proceso de flotación ha demostrado ser eficaz para separar minerales de cobre y molibdeno. Mediante un control minucioso de la dosificación de cianuro de sodio, la optimización del flujo del proceso de flotación y la implementación de estrictas medidas ambientales y de seguridad, la mina ha logrado mejorar la recuperación y la ley del concentrado de molibdeno, a la vez que deprime eficazmente los minerales de cobre. Sin embargo, los desafíos asociados con el uso de cianuro de sodio, como las preocupaciones ambientales y de seguridad, y la optimización del proceso ante la variabilidad de la calidad del mineral, requieren atención continua y la implementación de soluciones adecuadas. A medida que la industria minera avanza hacia prácticas más sostenibles y eficientes, se necesita mayor investigación y desarrollo para encontrar depresores alternativos o mejorar el proceso actual basado en cianuro de sodio para minimizar su impacto ambiental y mantener un alto rendimiento metalúrgico.