Métodos y procesos para la eliminación de cianuro en superficies minerales sulfuradas

Introducción

En los procesos de beneficio y fundición de minerales de sulfuro de metales no ferrosos, el cianuro se utiliza frecuentemente para aumentar las tasas de recuperación de metales. Sin embargo, el cianuro que permanece en la superficie de estos minerales no solo afecta negativamente los procesos posteriores, sino que también causa graves problemas ambientales. Por lo tanto, el desarrollo de métodos eficientes y respetuosos con el medio ambiente para eliminar el cianuro de la superficie de los minerales de sulfuro reviste gran importancia práctica.

Situación actual y peligros de los residuos de cianuro en superficies minerales sulfuradas

Situación actual

En el proceso tradicional de flotación de minerales sulfurados, el cianuro se utiliza ampliamente como inhibidor. Puede inhibir selectivamente ciertos minerales no deseados en los minerales sulfurados, logrando así la separación de los minerales objetivo de los minerales de ganga. Sin embargo, tras la flotación, una gran cantidad de cianuro se adsorbe en la superficie de los minerales sulfurados. Según investigaciones relevantes, en algunas concentradoras, el contenido de cianuro en la superficie de los concentrados de minerales sulfurados tras la flotación puede alcanzar varios cientos de miligramos por kilogramo.

Peligros

Desde una perspectiva tecnológica, el cianuro restante interferirá con el proceso de fundición posterior. Por ejemplo, durante la fundición de minerales de sulfuro de cobre, el cianuro formará complejos con el cobre, lo que reducirá la eficiencia de fundición del cobre y aumentará el consumo de energía. Desde una perspectiva ambiental, el cianuro es una sustancia altamente tóxica. Cuando las aguas residuales de relaves que contienen cianuro se vierten al medio ambiente, contaminan los cuerpos de agua y el suelo, ponen en peligro los organismos acuáticos y la vegetación circundante, e incluso representan una amenaza para la salud humana a través de la cadena alimentaria.

Métodos para la eliminación de cianuro en superficies minerales sulfuradas

Método de oxidación

1. Método de oxidación química

• Principio: Utilizar oxidantes fuertes para oxidar el cianuro y convertirlo en sustancias menos tóxicas o no tóxicas. Algunos oxidantes comunes son el peróxido de hidrógeno (H2O2), el hipoclorito de sodio (NaClO), etc. Tomando como ejemplo el peróxido de hidrógeno, su ecuación de reacción es: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O).

• Proceso de operación : Primero, coloque la pulpa de mineral de sulfuro que contiene cianuro en un tanque de reacción y ajuste el pH de la pulpa a un rango apropiado (generalmente, para la oxidación con peróxido de hidrógeno, el pH ideal se encuentra entre 9 y 11). Luego, agregue lentamente la solución de peróxido de hidrógeno mientras agita para que el oxidante entre en contacto completo con la pulpa y reaccione. El tiempo de reacción suele oscilar entre 1 y 3 horas, y el tiempo específico depende de la concentración de cianuro en la pulpa y de las propiedades del mineral.

• Ventajas : La velocidad de reacción es relativamente rápida y el efecto de eliminación del cianuro es bueno, lo que puede reducir la concentración de cianuro a un nivel relativamente bajo.

• Desventajas : Los oxidantes como el peróxido de hidrógeno son relativamente costosos, y un exceso de oxidantes puede afectar los procesos posteriores de beneficio o fundición.

Método de adsorción

1. Método de adsorción con carbón activado

• Principio : El carbón activado posee una gran superficie específica y una rica estructura porosa, que le permite adsorber cianuro en su superficie mediante adsorción física y química.

• Proceso de operación : Añada carbón activado a la pulpa de mineral sulfurado que contiene cianuro y remueva bien para que el carbón activado entre en contacto total con el cianuro presente en la pulpa. El tiempo de adsorción suele ser de 30 minutos a 2 horas. Tras la adsorción, separe el carbón activado de la pulpa mediante filtración u otro método.

• Ventajas : Su funcionamiento es sencillo y presenta un buen efecto de adsorción sobre cianuro de baja concentración. El carbón activado puede regenerarse y reutilizarse.

• Desventajas : Para concentraciones elevadas de cianuro, la capacidad de adsorción es limitada, y un tratamiento inadecuado del carbón activado adsorbido provocará contaminación secundaria.

2. Método de adsorción con resina de intercambio iónico

• Principio : Las resinas de intercambio iónico contienen grupos funcionales específicos que pueden intercambiarse con los iones del cianuro, adsorbiendo así el cianuro en la resina.

• Proceso de operación : Cargue la resina de intercambio iónico en una columna de intercambio y haga pasar la pulpa de mineral de sulfuro que contiene cianuro a través de la columna. Controle el caudal de la pulpa para asegurar que el cianuro se intercambie completamente con la resina. Cuando la resina esté saturada por adsorción, utilice un eluyente específico para eluir y regenerar la resina.

• Ventajas : Posee una alta selectividad de adsorción para el cianuro y permite un funcionamiento continuo.

• Desventajas : El coste de la resina es elevado, el proceso de elución es relativamente complejo y se puede generar un líquido residual de elución que contiene cianuro.

Otros métodos

1. Método de neutralización ácido-base

• Principio : Bajo ciertas condiciones, el cianuro experimenta reacciones de hidrólisis en ambientes ácidos o alcalinos para generar sustancias menos tóxicas o no tóxicas. Por ejemplo, en un medio ácido, el cianuro reacciona con iones de hidrógeno para formar ácido cianhídrico (HCN), que puede eliminarse por volatilización; en un medio alcalino, el cianuro se hidroliza para formar cianato y otras sustancias.

• Proceso de operación : Si se opta por la hidrólisis ácida, agregue lentamente soluciones ácidas, como ácido sulfúrico diluido, a la pulpa de mineral de sulfuro que contiene cianuro, ajuste el pH a 2-4 y luego airee para volatilizar el ácido cianhídrico generado. Si se opta por la hidrólisis alcalina, agregue sustancias alcalinas, como hidróxido de sodio, ajuste el pH a 10-12 y deje reaccionar durante un período determinado (generalmente de 2 a 4 horas).

• Ventajas : El coste es relativamente bajo y el funcionamiento es relativamente sencillo.

• Desventajas : El ácido cianhídrico generado durante la hidrólisis ácida es altamente tóxico y requiere estrictas medidas de protección; la velocidad de reacción de la hidrólisis alcalina es lenta y puede quedar una pequeña cantidad de residuo de cianuro después del tratamiento.

Diseño del flujo de proceso para la eliminación de cianuro en superficies minerales sulfuradas

Etapa de pretratamiento

1. Ajuste de la pulpa : Ajustar la concentración de la pulpa de mineral sulfurado después de la flotación. Generalmente, la concentración de la pulpa se controla entre el 20 % y el 40 % para el tratamiento posterior. Al mismo tiempo, se determina la concentración inicial de cianuro en la pulpa para establecer los parámetros del proceso subsiguiente.

2. Eliminación de impurezas : Eliminar las impurezas de partículas grandes y algunos sólidos en suspensión en la pulpa mediante filtración, sedimentación, etc., para evitar que interfieran con los procesos de tratamiento posteriores.

Etapa de eliminación

1. Selección del método : Seleccione un método de eliminación apropiado según factores como la concentración de cianuro en la pulpa, las propiedades del mineral, el costo del tratamiento y los requisitos de protección ambiental. Por ejemplo, para altas concentraciones de cianuro y casos donde el costo no es un factor determinante, se puede priorizar el método de oxidación química ; para bajas concentraciones de cianuro y en situaciones donde se prioriza la protección del medio ambiente, el método de oxidación biológica o el método de adsorción pueden ser más adecuados.

2. Control de parámetros del proceso : Tomando como ejemplo la oxidación con peróxido de hidrógeno en el método de oxidación química , controle estrictamente la cantidad de peróxido de hidrógeno añadido (generalmente calculada según la concentración de cianuro y la ecuación de reacción), la temperatura de reacción (generalmente de 20 a 30 ℃), el valor de pH (de 9 a 11) y la velocidad de agitación (de 100 a 300 revoluciones por minuto), así como otros parámetros para garantizar una reacción eficiente.

Etapa post-tratamiento

1. Separación sólido-líquido : Separe la pulpa después de la eliminación del cianuro mediante filtración, centrifugación, etc., para obtener concentrados de mineral de sulfuro purificados y aguas residuales que contengan una pequeña cantidad de cianuro.

2. Tratamiento de aguas residuales : Se realiza un tratamiento adicional a las aguas residuales separadas para cumplir con las normas nacionales de descarga. Se pueden utilizar oxidación secundaria, adsorción y otros métodos para eliminar completamente el cianuro de las aguas residuales y garantizar una descarga segura.

Conclusión

Existen diversos métodos para la eliminación de cianuro en la superficie de minerales sulfurosos, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. En la práctica, es necesario considerar exhaustivamente factores como las propiedades del mineral, la concentración de cianuro, el costo del tratamiento y los requisitos de protección ambiental para seleccionar los métodos y flujos de proceso adecuados. Con los requisitos de protección ambiental cada vez más estrictos y el continuo avance tecnológico, el desarrollo de tecnologías más eficientes, respetuosas con el medio ambiente y de bajo costo para la eliminación de cianuro en la superficie de minerales sulfurosos será la línea de investigación clave en el futuro. Mediante la optimización continua de los procesos, se espera lograr la eliminación total de cianuro en los procesos de beneficio y fundición de minerales sulfurosos y promover el desarrollo sostenible de la industria de metales no ferrosos.