روشها و فرآیندهای حذف سیانید روی سطوح معدنی سولفیدی

معرفی

در بهره مندی و ذوب شدن فرآیندهای سنگ معدن سولفید فلزات غیر آهنی، سیانید اغلب برای افزایش نرخ بازیافت فلز استفاده می شود. با این حال، سیانید باقی ماندن روی سطح سنگ معدن سولفید نه تنها تأثیر منفی بر جریان های فرآیند بعدی دارد بلکه باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی جدی می شود. بنابراین، توسعه روش های کارآمد و سازگار با محیط زیست برای حذف سیانید از سطح سنگ معدن سولفید از اهمیت عملی زیادی برخوردار است.

وضعیت فعلی و خطرات باقیمانده سیانید بر روی سطوح معدنی سولفید

وضعیت فعلی

در فرآیند فلوتاسیون سنتی سنگ معدن سولفید، سیانید به طور گسترده ای به عنوان یک بازدارنده استفاده می شود. این می تواند به طور انتخابی برخی از مواد معدنی ناخواسته را در سنگ معدن سولفید مهار کند، بنابراین به جداسازی کانی های هدف از کانی های گانگی دست می یابد. اما پس از فلوتاسیون، مقدار زیادی سیانید در سطح سنگ معدن سولفیدی جذب می شود. بر اساس تحقیقات مربوطه، در برخی از تغلیظ ها، محتوای سیانید روی سطح کنسانتره سنگ سولفیدی پس از فلوتاسیون می تواند به چند صد میلی گرم در کیلوگرم برسد.

خطرات

از دیدگاه تکنولوژیکی، سیانید باقیمانده در فرآیند ذوب بعدی تداخل خواهد داشت. به عنوان مثال، در حین ذوب سنگ معدن سولفید مس، سیانید با مس کمپلکس هایی تشکیل می دهد که باعث کاهش راندمان ذوب مس و افزایش مصرف انرژی می شود. از منظر زیست محیطی، سیانید یک ماده بسیار سمی است. هنگامی که فاضلاب باطله حاوی سیانید به محیط طبیعی تخلیه می شود، آب و خاک را آلوده می کند، موجودات آبزی و پوشش گیاهی اطراف را به خطر می اندازد و حتی سلامت انسان را از طریق زنجیره غذایی تهدید می کند.

روشهای حذف سیانید از سطوح معدنی سولفیدی

روش اکسیداسیون

1. روش اکسیداسیون شیمیایی

• اصل: از اکسیدان های قوی برای اکسید کردن سیانید به مواد کمتر سمی یا غیر سمی استفاده کنید. اکسیدان های رایج عبارتند از پراکسید هیدروژن (H2O2)، هیپوکلریت سدیم (NaClO) و غیره. با در نظر گرفتن پراکسید هیدروژن به عنوان مثال، معادله واکنش آن عبارت است از: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O).

• روند عملیاتی: ابتدا خمیر سنگ معدن سولفید حاوی سیانید را در یک مخزن واکنش قرار داده و مقدار pH خمیر را در محدوده مناسب تنظیم کنید (به طور کلی، برای اکسیداسیون پراکسید هیدروژن، مقدار pH ترجیحاً بین 9 - 11 است). سپس محلول پراکسید هیدروژن را به آرامی در حین هم زدن اضافه کنید تا اکسیدان کاملاً در تماس باشد و با خمیر واکنش دهد. زمان واکنش معمولا بین 1 تا 3 ساعت متغیر است و زمان خاص به غلظت سیانید در خمیر و خواص سنگ معدن بستگی دارد.

• مزایای: سرعت واکنش نسبتا سریع است و اثر حذف سیانید خوب است که می تواند غلظت سیانید را به سطح نسبتاً پایینی کاهش دهد.

• معایب: اکسیدان‌هایی مانند پراکسید هیدروژن نسبتاً گران هستند و اکسیدان‌های بیش از حد ممکن است بر فرآیندهای ذوب یا ذوب بعدی تأثیر بگذارد.

روش جذب

1. روش جذب کربن فعال

• اصلفعال شده کربن دارای سطح ویژه بزرگ و ساختارهای متخلخل غنی است که می‌تواند سیانید را از طریق جذب فیزیکی و شیمیایی روی سطح خود جذب کند.

• روند عملیاتی: اضافه کردن کربن فعال به پالپ سنگ معدن سولفیدی حاوی سیانید اضافه کنید و کاملاً هم بزنید تا کربن فعال کاملاً با سیانید موجود در پالپ تماس پیدا کند. زمان جذب معمولاً 30 دقیقه تا 2 ساعت است. پس از جذب، کربن فعال را با فیلتراسیون یا روش دیگر از پالپ جدا کنید.

• مزایای: عملیات ساده است و اثر جذب خوبی روی سیانید با غلظت کم دارد. کربن فعال قابل احیا و استفاده مجدد است.

• معایب: برای سیانید با غلظت بالا، ظرفیت جذب محدود است و درمان نادرست کربن فعال جذب شده باعث آلودگی ثانویه می شود.

2. یون - روش جذب رزین تبادلی

• اصل: رزین های تبادل یونی حاوی گروه های عملکردی خاصی هستند که می توانند با یون های موجود در سیانید تبادل کرده و در نتیجه سیانید را روی رزین جذب کنند.

• روند عملیاتی: رزین تبادل یونی را در یک ستون مبادله بارگذاری کنید و خمیر سنگ معدن سولفید حاوی سیانید را از ستون مبادله عبور دهید. سرعت جریان پالپ را کنترل کنید تا اطمینان حاصل شود که سیانید به طور کامل با رزین مبادله می شود. هنگامی که رزین با جذب اشباع شد، از یک شوینده خاص برای شستشو و بازسازی رزین استفاده کنید.

• مزایای: انتخاب پذیری جذب بالایی برای سیانید دارد و می تواند به عملکرد مداوم دست یابد.

• معایب: هزینه رزین بالا است، فرآیند شستشو نسبتاً پیچیده است و ممکن است مایع زباله شستشو حاوی سیانید تولید شود.

روشهای دیگر

1. روش خنثی سازی اسید - باز

• اصل: تحت شرایط خاص، سیانید تحت واکنش های هیدرولیز در محیط های اسیدی یا قلیایی قرار می گیرد تا مواد سمی یا غیر سمی کمتری تولید کند. به عنوان مثال، در شرایط اسیدی، سیانید با یون های هیدروژن واکنش می دهد و اسید هیدروسیانیک (HCN) را تشکیل می دهد که می تواند با تبخیر حذف شود. در شرایط قلیایی، سیانید هیدرولیز می شود و سیانات و سایر مواد را تشکیل می دهد.

• روند عملیاتی: اگر هیدرولیز اسیدی اتخاذ شد، محلول های اسیدی مانند اسید سولفوریک رقیق را به آرامی به خمیر سنگ معدن سولفید حاوی سیانید اضافه کنید، مقدار pH را بین 2 تا 4 تنظیم کنید و سپس برای تبخیر اسید هیدروسیانیک تولید شده، هوادهی کنید. اگر هیدرولیز قلیایی اتخاذ شد، مواد قلیایی مانند هیدروکسید سدیم را اضافه کنید، مقدار pH را روی 10-12 تنظیم کنید و برای مدت معینی (معمولاً 2 تا 4 ساعت) واکنش نشان دهید.

• مزایای: هزینه نسبتا کم است و عملیات نسبتا ساده است.

• معایب: اسید هیدروسیانیک تولید شده در طی هیدرولیز اسیدی بسیار سمی است و نیاز به اقدامات حفاظتی دقیق دارد. سرعت واکنش هیدرولیز قلیایی کند است و ممکن است پس از درمان همچنان مقدار کمی سیانید باقی بماند.

طراحی جریان فرآیند برای حذف سیانید روی سطوح معدنی سولفید

مرحله پیش درمان

1. تنظیم پالپ: غلظت خمیر سنگ معدن سولفید را پس از فلوتاسیون تنظیم کنید. به طور کلی، غلظت پالپ بین 20٪ - 40٪ برای درمان بعدی کنترل می شود. در همان زمان، غلظت اولیه سیانید را در خمیر کاغذ تشخیص دهید تا مبنایی برای تعیین پارامترهای فرآیند بعدی فراهم شود.

2. حذف ناخالصی: ناخالصی های ذرات درشت و مقداری جامدات معلق در خمیر را با فیلتراسیون، ته نشینی و غیره حذف کنید تا از تداخل آنها با فرآیندهای تصفیه بعدی جلوگیری شود.

مرحله حذف

1. انتخاب روش: روش حذف مناسب را با توجه به عواملی مانند غلظت سیانید در خمیر، خواص سنگ معدن، هزینه تصفیه و الزامات حفاظت از محیط زیست انتخاب کنید. به عنوان مثال، برای سیانید با غلظت بالا و مواردی که هزینه نگران کننده نیست، مواد شیمیایی روش اکسیداسیون می توان اولویت داد؛ برای موارد با غلظت کم سیانید و شرایط محیطی آگاهانه، روش اکسیداسیون بیولوژیکی یا روش جذب ممکن است مناسب تر باشد.

2. کنترل پارامترهای فرآیند: مصرف اکسیداسیون پراکسید هیدروژن در اکسیداسیون شیمیایی به عنوان مثال، مقدار پراکسید هیدروژن اضافه شده (به طور کلی با توجه به غلظت سیانید و معادله واکنش محاسبه می شود)، دمای واکنش (به طور کلی 20 - 30 درجه سانتیگراد)، مقدار pH (9 - 11)، و سرعت هم زدن (100 - 300 دور در دقیقه) و سایر پارامترها را به شدت کنترل کنید تا از واکنش کارآمد اطمینان حاصل شود.

مرحله پس از درمان

1. جداسازی جامد - مایع: پس از حذف سیانید خمیر را با فیلتراسیون، سانتریفیوژ و غیره جدا کنید تا کنسانتره سنگ سولفید خالص و فاضلاب حاوی مقدار کمی سیانید بدست آید.

2. تصفیه فاضلاب: تصفیه بیشتر فاضلاب جدا شده برای مطابقت با استانداردهای ملی تخلیه. اکسیداسیون ثانویه، جذب سطحی و روش های دیگر را می توان برای حذف عمیق سیانید در فاضلاب به منظور اطمینان از تخلیه ایمن استفاده کرد.

نتیجه

روش های مختلفی برای حذف سیانید از سطح کانی های سولفیدی وجود دارد که هر روش مزایا و معایب خاص خود را دارد. در کاربردهای عملی، لازم است به طور جامع عواملی مانند خواص سنگ معدن، غلظت سیانید، هزینه تصفیه و الزامات حفاظت از محیط زیست برای انتخاب روش‌ها و جریان‌های فرآیند مناسب در نظر گرفته شود. با توجه به الزامات سختگیرانه حفاظت از محیط زیست و پیشرفت مداوم فناوری، توسعه فن آوری های کارآمدتر، سازگار با محیط زیست و کم هزینه تر برای حذف سیانید از سطح سنگ معدن سولفید جهت تحقیقات کلیدی در آینده خواهد بود. از طریق بهینه‌سازی مداوم فرآیند، انتظار می‌رود که تخلیه سیانید در فرآیندهای ذوب و بهره‌برداری از سنگ‌های سولفیدی به صفر برسد و توسعه پایدار صنعت فلزات غیرآهنی را ارتقا دهد.