Méthodes et procédés d'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés

1. Introduction

Dans le domaine de la métallurgie, notamment dans l’extraction de l’or et le traitement des minerais sulfurés, la présence de Cyanide à la surface de Minerais sulfurés pose des défis importants. Le cyanure est largement utilisé dans le procédé de lixiviation par cyanuration pour l'extraction de l'or en raison de sa capacité à former des complexes avec l'or, facilitant ainsi sa dissolution. Cependant, après le procédé de lixiviation, le cyanure restant cyanure La présence de cyanure à la surface des minerais sulfurés dans les résidus entraîne non seulement une pollution environnementale, mais inhibe également la valorisation ultérieure des minéraux sulfurés, réduisant ainsi le taux global de récupération des métaux précieux. Par conséquent, le développement de méthodes efficaces pour éliminer le cyanure à la surface des minerais sulfurés est crucial pour un traitement durable des minéraux et la protection de l'environnement.

2. Problèmes existants liés au cyanure sur les surfaces de minerai sulfuré

2.1 Impact environnemental

Le cyanure est une substance hautement toxique. Lorsque des minerais sulfurés contenant du cyanure adsorbé en surface sont rejetés dans l'environnement, le cyanure peut progressivement s'infiltrer et contaminer les sols, les sources d'eau et l'air. Même à faible concentration, le cyanure peut être extrêmement nocif pour les organismes aquatiques, les plantes et la santé humaine. Par exemple, dans certaines zones minières où des résidus contenant du cyanure ont été éliminés de manière inappropriée, les plans d'eau avoisinants ont montré une diminution significative de la teneur en oxygène dissous, entraînant la mort de poissons et d'autres organismes aquatiques.

2.2 Inhibition de la valorisation des minéraux sulfurés

Le cyanure adsorbé à la surface des minerais sulfurés, tels que la pyrite, la chalcopyrite et la sphalérite, peut former un film de passivation à la surface du minéral. Ce film réduit la réactivité des minéraux sulfurés lors de la flottation ultérieure ou d'autres procédés d'enrichissement. Par exemple, lors de la flottation des minerais sulfurés contenant du cuivre, la présence de cyanure à la surface de la chalcopyrite peut affaiblir son interaction avec les collecteurs, rendant difficile la séparation efficace des minéraux de cuivre des minéraux de gangue, réduisant ainsi la teneur et le taux de récupération des concentrés de cuivre.

3. Méthodes d'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés

3.1 Méthode d'activation acide

3.1.1 Principe

La méthode d'activation acide utilise principalement des acides comme l'acide sulfurique ou l'acide oxalique pour réagir avec les composés cyanurés présents à la surface des minerais sulfurés. L'ajout d'un acide provoque la décomposition des complexes cyanure-métal, produisant ainsi du gaz cyanhydrique. Cependant, grâce à un procédé bien conçu, ce gaz cyanhydrique volatil peut être récupéré et réutilisé grâce à des systèmes d'absorption appropriés.

3.1.2 Étapes du processus

1. Préparation de la pulpe de mineraiTout d'abord, les résidus de minerai sulfuré sont mélangés avec du cyanure adsorbé en surface et de l'eau afin d'obtenir une pulpe de minerai uniforme. Le rapport solide/liquide de la pulpe est généralement ajusté en fonction des caractéristiques du minerai et des exigences spécifiques du procédé, généralement entre 1:2 et 1:5.

2. Ajout d'acideAjouter lentement de l'acide sulfurique ou de l'acide oxalique à la pulpe de minerai en remuant continuellement. La quantité d'acide ajoutée doit être soigneusement contrôlée en fonction de la teneur en cyanure de la pulpe. Généralement, le pH de la pulpe est ajusté entre 2 et 4 et doit être surveillé en temps réel à l'aide d'un pH-mètre pendant le processus d'ajout.

3. Réaction et traitement des gazAprès avoir ajouté l'acide, laisser la réaction se poursuivre pendant environ 1 à 3 heures. Pendant ce temps, du cyanure d'hydrogène gazeux est produit. Afin d'éviter que ce gaz ne pollue l'environnement, un système de collecte et de traitement des gaz est mis en place. Le cyanure d'hydrogène gazeux généré est dirigé vers une tour d'absorption remplie d'une solution alcaline, telle qu'une solution d'hydroxyde de sodium. Là, le cyanure d'hydrogène réagit avec l'hydroxyde de sodium, et le cyanure d'hydrogène récupéré est récupéré. Le cyanure de sodium La solution peut être recyclée dans le processus de cyanuration si sa qualité répond aux exigences.

3.1.3 avantages et inconvénients

• AvantagesCette méthode est relativement simple, tant dans son principe que dans son fonctionnement. Elle permet de décomposer efficacement les composés cyanurés à la surface des minerais sulfurés et offre la possibilité de recycler le cyanure, réduisant ainsi le coût global de son utilisation dans le processus d'extraction.

• Désavantages:Des risques importants en matière de sécurité sont impliqués. Le gaz cyanure d'hydrogène est hautement toxique et toute fuite pendant la réaction peut nuire gravement aux opérateurs et à l'environnement. De plus, les acides utilisés dans cette méthode sont corrosifs, ce qui peut endommager les équipements et les canalisations, augmentant les coûts de maintenance et réduisant la durée de vie des équipements.

3.2 Méthode d'activation par oxydant

3.2.1 Principe

Des oxydants tels que le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium et l'ozone sont utilisés pour oxyder le cyanure présent à la surface des minerais sulfurés. Ces oxydants brisent les liaisons chimiques des composés cyanurés, transformant le cyanure en substances relativement non toxiques comme le diazote et l'azote. Carbonmange.

3.2.2 Étapes du processus

1. Préparation de la pulpe de minerai:Similaire à la méthode d'activation acide, préparez les résidus de minerai sulfuré en une pulpe de minerai avec un rapport solide-liquide approprié.

2. Ajout d'oxydantAjouter l'oxydant choisi à la pulpe de minerai. La quantité d'oxydant ajoutée dépend de la teneur en cyanure de la pulpe et de son potentiel d'oxydation. Par exemple, pour le peroxyde d'hydrogène, le dosage est généralement de 1 à 5 kg par tonne de pulpe de minerai, tandis que pour le permanganate de potassium, on ajoute généralement 0.5 à 2 kg par tonne de pulpe. L'ajout doit être progressif et continu pour assurer un mélange homogène.

3. Réaction et surveillanceLaisser l'oxydant réagir avec le cyanure dans la pulpe de minerai pendant 2 à 4 heures. Pendant la réaction, surveiller le potentiel d'oxydoréduction et la teneur en cyanure dans la pulpe de minerai. La valeur du potentiel d'oxydoréduction peut refléter l'avancement de la réaction d'oxydation. Lorsque la valeur se stabilise et que la teneur en cyanure dans la pulpe de minerai atteint la norme requise (généralement inférieure à 0.5 mg/L), la réaction est considérée comme terminée.

3.2.3 avantages et inconvénients

• AvantagesCette méthode ne produit pas de gaz toxiques et volatils comme l'activation acide, ce qui la rend plus sûre pour l'environnement d'exploitation. Elle permet d'oxyder et de décomposer efficacement le cyanure, permettant ainsi d'éliminer le cyanure de la surface des minerais sulfurés. De plus, les produits de réaction sont relativement respectueux de l'environnement.

• DésavantagesLe coût des oxydants est relativement élevé, en particulier pour les oxydants puissants comme l'ozone, ce qui augmente le coût de traitement des minerais sulfurés. De plus, la réaction d'oxydation est facilement influencée par des facteurs tels que le pH de la pulpe de minerai, la température et la présence d'autres impuretés, ce qui nécessite un contrôle strict des conditions de réaction.

3.3 Méthode du sel de cuivre

3.3.1 Principe

Des sels de cuivre, tels que le sulfate de cuivre, sont ajoutés à la pulpe de minerai sulfuré avec du cyanure adsorbé en surface. Les ions cuivre réagissent avec le cyanure pour former des complexes cuivre-cyanure insolubles. Ces complexes peuvent ensuite être séparés de la pulpe de minerai par des méthodes de séparation solide-liquide, permettant ainsi l'élimination du cyanure.

3.3.2 Étapes du processus

1. Préparation de la pulpe de minerai:Préparez les résidus de minerai sulfuré en une pulpe de minerai avec un rapport solide-liquide approprié.

2. Ajout de sel de cuivreAjouter une quantité appropriée de sulfate de cuivre à la pulpe de minerai. La quantité de sulfate de cuivre ajoutée est déterminée par la teneur en cyanure de la pulpe, généralement avec un rapport molaire ions cuivre/ions cyanure de 1 à 2:1. Le sulfate de cuivre est généralement ajouté sous forme de solution aqueuse, et l'ajout doit s'accompagner d'une agitation continue pour assurer une répartition uniforme des ions cuivre dans la pulpe.

3. Réaction et séparation solide-liquideAprès avoir ajouté le sel de cuivre, laisser la réaction se poursuivre pendant 1 à 2 heures. Ensuite, procéder à une séparation solide-liquide de la pulpe de minerai par filtration ou sédimentation. Le solide séparé contient des précipités de cuivre-cyanure et des minéraux sulfurés, tandis que le liquide séparé peut être traité pour respecter les normes de rejet ou recyclé à d'autres fins.

3.3.3 avantages et inconvénients

• AvantagesCette méthode permet d'éliminer efficacement le cyanure de la surface des minerais sulfurés en formant des précipités insolubles. Le procédé est relativement simple et le sulfate de cuivre est un réactif chimique courant et peu coûteux, offrant certains avantages économiques.

• DésavantagesL'ajout de sels de cuivre peut introduire des impuretés de cuivre dans la pulpe du minerai, ce qui peut affecter la valorisation ultérieure des minéraux sulfurés. Par exemple, lors de la flottation des minerais sulfurés de plomb et de zinc, un excès d'ions cuivre peut activer la sphalérite et interférer avec la séparation des minéraux de plomb et de zinc. De plus, les précipités de cuivre et de cyanure séparés doivent être éliminés de manière appropriée afin d'éviter toute pollution secondaire.

3.4 Nouvelle méthode de réactif composite

3.4.1 Principe

De nouveaux réactifs composites, comme une combinaison de polysulfures et de métabisulfite de sodium, sont utilisés. Les polysulfures réagissent avec les composants soufrés des composés cyanurés présents à la surface des minerais sulfurés, tandis que le métabisulfite de sodium ajuste le potentiel redox du système et favorise la décomposition du cyanure, facilitant ainsi son élimination.

3.4.2 Étapes du processus

1. Préparation de la pulpe de minerai:Préparer les résidus de minerai sulfuré en une pulpe de minerai.

2. Ajout de réactifs compositesAjouter le réactif composite composé de polysulfures et de métabisulfite de sodium à la pulpe de minerai. Le rapport pondéral polysulfures/métabisulfite de sodium est généralement de 1:1. La quantité de réactif composite ajoutée est déterminée en fonction de la teneur en cyanure de la pulpe et de la nature du minerai sulfuré, généralement entre 0.5 et 2 kg par tonne de pulpe.

3. Réaction et surveillanceAprès avoir ajouté le réactif composite, laissez la réaction se dérouler pendant 1 à 3 heures. Pendant la réaction, surveillez la teneur en cyanure et les paramètres chimiques pertinents, tels que le potentiel redox et le pH, dans la pulpe de minerai. Ajustez rapidement les conditions de réaction en fonction des résultats de la surveillance afin de garantir l'élimination complète du cyanure.

3.4.3 avantages et inconvénients

• AvantagesCette méthode présente une bonne adaptabilité à différents types de minerais sulfurés. Le réactif composite agit en synergie pour éliminer efficacement le cyanure de la surface des minerais sulfurés. Comparée aux méthodes à réactif unique, elle offre une meilleure efficacité d'élimination et a un impact moindre sur la valorisation ultérieure des minéraux sulfurés.

• DésavantagesLe développement et la production de réactifs composites sont relativement complexes, et leur coût peut être supérieur à celui de certaines méthodes traditionnelles à réactif unique. De plus, le mécanisme réactionnel spécifique des réactifs composites n'est pas encore totalement élucidé, ce qui peut engendrer des incertitudes dans les applications industrielles réelles.

4. Optimisation des processus et considérations

4.1 Prétraitement des minerais

Avant d'utiliser l'une des méthodes ci-dessus pour éliminer le cyanure à la surface des minerais sulfurés, un prétraitement approprié du minerai est souvent nécessaire. Par exemple, si les résidus de minerai sulfuré contiennent une grande quantité de minéraux de gangue à grains fins, des opérations de pré-criblage ou de classification peuvent être effectuées pour éliminer les fractions fines difficiles à traiter. Cela permet d'améliorer l'efficacité du contact entre le réactif et les minéraux sulfurés avec le cyanure adsorbé en surface et de réduire l'interférence des minéraux de gangue sur le processus de réaction.

4.2 Contrôle des conditions de réaction

• PHLe pH de la pulpe de minerai a un impact significatif sur le processus de réaction. La méthode d'activation acide nécessite un pH plus faible pour favoriser la décomposition des composés cyanurés, tandis que les méthodes d'activation par oxydant et au sel de cuivre nécessitent de maintenir une plage de pH appropriée. Par exemple, avec le peroxyde d'hydrogène comme oxydant, le pH optimal de la pulpe de minerai est généralement compris entre 8 et 10. Avec le sulfate de cuivre, le pH de la pulpe est généralement maintenu entre 6 et 8.

• TempératureLa température de réaction affecte également la vitesse et l'efficacité de la réaction. En général, une augmentation de la température peut accélérer la réaction. Cependant, pour certaines réactions, comme l'oxydation du cyanure par le peroxyde d'hydrogène, une température trop élevée peut entraîner la décomposition de l'oxydant, réduisant ainsi l'efficacité de l'oxydation. Par conséquent, la température de réaction doit être optimisée en fonction du système réactionnel spécifique, généralement entre 20 et 40 °C.

• Intensité d'agitationUne agitation suffisante est essentielle pour assurer une répartition uniforme des réactifs dans la pulpe de minerai et augmenter la probabilité de contact entre le réactif et les substances cyanurées à la surface des minerais sulfurés. Cependant, une agitation excessive peut entraîner une consommation d'énergie inutile et une usure mécanique des équipements. L'intensité d'agitation appropriée doit être déterminée par des recherches expérimentales et des expériences pratiques de production.

4.3 Séparation solide-liquide et traitement des eaux usées

Après la réaction d'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés, une séparation solide-liquide efficace est nécessaire pour séparer les minéraux sulfurés traités de la solution réactionnelle. Les méthodes de séparation solide-liquide couramment utilisées comprennent la filtration, la sédimentation et la centrifugation. Les eaux usées séparées contiennent généralement encore du cyanure résiduel et d'autres impuretés, qui doivent être traitées ultérieurement pour respecter les normes de rejet. Les procédés de traitement des eaux usées peuvent inclure des méthodes telles que l'oxydation, l'adsorption et le traitement biologique.

5. Études de cas

5.1 Application de la méthode d'activation acide dans une mine d'or

Dans une mine d'or, après la lixiviation par cyanuration, les résidus de minerai sulfuré présentaient une certaine quantité de cyanure adsorbé en surface. La mine a utilisé la méthode d'activation acide pour le traitement. Tout d'abord, les résidus ont été transformés en pulpe de minerai avec un rapport solide/liquide de 1:3. Ensuite, de l'acide sulfurique a été ajouté pour ajuster le pH de la pulpe à 3. Après deux heures de réaction, le gaz cyanhydrique généré a été récupéré et absorbé par une solution d'hydroxyde de sodium. Après traitement, la teneur en cyanure de la pulpe de minerai est passée de 2 mg/L à moins de 5 mg/L, et le taux de récupération des minéraux sulfurés par flottation a augmenté d'environ 0.5 %. Cependant, pendant l'exploitation, une fuite de gaz cyanhydrique a posé des risques pour la sécurité sur le site, et les canalisations des équipements ont subi une corrosion relativement importante.

5.2 Méthode d'activation par oxydant dans une mine de sulfure polymétallique

Une mine de sulfures polymétalliques utilisait du peroxyde d'hydrogène comme oxydant pour éliminer le cyanure à la surface des minerais sulfurés. Le pH de la pulpe de minerai était d'abord ajusté à 9, puis du peroxyde d'hydrogène était ajouté à raison de 3 kg par tonne de pulpe. Après 3 heures de réaction, la teneur en cyanure de la pulpe était réduite à un niveau très bas. La valorisation ultérieure des sulfures de cuivre, de plomb et de zinc n'était pas affectée par le cyanure restant, et le taux global de récupération des métaux s'est amélioré. Cependant, le coût élevé du peroxyde d'hydrogène a entraîné une augmentation du coût de traitement du minerai d'environ 5 dollars par tonne.

6. Conclusion

L'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés est une tâche cruciale dans le domaine du traitement des minéraux. Les méthodes d'activation acide, d'activation par oxydation, de sel de cuivre et de nouveaux réactifs composites présentent chacune leurs avantages et leurs inconvénients. Dans les applications industrielles, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que la nature des minerais sulfurés, les exigences environnementales et les coûts afin de sélectionner la méthode la plus adaptée. Parallèlement, l'optimisation des conditions de traitement, le prétraitement des minerais et une gestion appropriée de la séparation solide-liquide et du traitement des eaux usées permettent d'améliorer encore l'efficacité de l'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés, contribuant ainsi à la valorisation des ressources et à la protection de l'environnement.