Méthodes et procédés d'élimination du cyanure sur les surfaces minérales sulfurées

Introduction

Dans les procédés d'enrichissement et de fusion des minerais sulfurés de métaux non ferreux, le cyanure est fréquemment utilisé pour accroître les taux de récupération des métaux. Cependant, le cyanure résiduel à la surface des minerais sulfurés a non seulement un impact négatif sur les étapes de traitement ultérieures, mais engendre également de graves problèmes environnementaux. Par conséquent, la mise au point de méthodes efficaces et respectueuses de l'environnement pour éliminer le cyanure de la surface des minerais sulfurés revêt une grande importance pratique.

Situation actuelle et dangers des résidus de cyanure sur les surfaces minérales sulfurées

Situation actuelle

Dans le procédé traditionnel de flottation des minerais sulfurés, le cyanure est largement utilisé comme inhibiteur. Il peut inhiber sélectivement certains minéraux indésirables dans les minerais sulfurés, permettant ainsi la séparation des minéraux cibles des minéraux de gangue. Cependant, après flottation, une grande quantité de cyanure s'adsorbe à la surface des minerais sulfurés. Selon des recherches pertinentes, dans certains concentrateurs, la teneur en cyanure à la surface des concentrés de minerais sulfurés après flottation peut atteindre plusieurs centaines de milligrammes par kilogramme.

Dangers

D'un point de vue technologique, le cyanure résiduel interfère avec le processus de fusion ultérieur. Par exemple, lors de la fusion des minerais de sulfure de cuivre, le cyanure forme des complexes avec le cuivre, réduisant ainsi l'efficacité de la fusion et augmentant la consommation d'énergie. D'un point de vue environnemental, le cyanure est une substance hautement toxique. Le rejet dans le milieu naturel d'eaux usées de résidus contenant du cyanure pollue les plans d'eau et les sols, met en danger les organismes aquatiques et la végétation environnante, et constitue même une menace pour la santé humaine via la chaîne alimentaire.

Méthodes d'élimination du cyanure sur les surfaces minérales sulfurées

Méthode d'oxydation

1. Méthode d'oxydation chimique

• Principe : Utiliser des oxydants puissants pour oxyder le cyanure en substances moins toxiques ou non toxiques. Parmi les oxydants courants, on trouve le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂), l'hypochlorite de sodium (NaClO), etc. Prenons le peroxyde d'hydrogène comme exemple : son équation de réaction est : (2CN + 5H₂O₂ = 2HCO₃⁻ + N₂⁺ + 4H₂O).

• Procédé : Tout d’abord, introduire la pulpe de minerai sulfuré contenant du cyanure dans une cuve de réaction et ajuster son pH à une valeur appropriée (généralement, pour l’oxydation par le peroxyde d’hydrogène, le pH idéal se situe entre 9 et 11). Ensuite, ajouter lentement la solution de peroxyde d’hydrogène sous agitation afin d’assurer un contact complet entre l’oxydant et la pulpe et de permettre la réaction. La durée de la réaction est généralement de 1 à 3 heures et dépend de la concentration en cyanure dans la pulpe et des propriétés du minerai.

• Avantages : La vitesse de réaction est relativement rapide et l'efficacité d'élimination du cyanure est bonne, ce qui permet de réduire la concentration de cyanure à un niveau relativement bas.

• Inconvénients : Les oxydants tels que le peroxyde d'hydrogène sont relativement coûteux, et une utilisation excessive d'oxydants peut avoir un impact sur les procédés de valorisation ou de fusion ultérieurs.

Méthode d'adsorption

1. Méthode d'adsorption sur charbon actif

• Principe : Le charbon actif possède une grande surface spécifique et une structure poreuse riche, ce qui lui permet d'adsorber le cyanure à sa surface par adsorption physique et chimique.

• Procédé : Ajouter du charbon actif à la pulpe de minerai sulfuré contenant du cyanure et agiter vigoureusement pour assurer un contact total entre le charbon actif et le cyanure présent dans la pulpe. La durée d’adsorption est généralement de 30 minutes à 2 heures. Après adsorption, séparer le charbon actif de la pulpe par filtration ou tout autre moyen.

• Avantages : Son utilisation est simple et son pouvoir d’adsorption sur le cyanure à faible concentration est excellent. Le charbon actif est régénérable et réutilisable.

• Inconvénients : Pour les concentrations élevées de cyanure, la capacité d'adsorption est limitée, et un traitement inapproprié du charbon actif adsorbé entraînera une pollution secondaire.

2. Méthode d'adsorption sur résine échangeuse d'ions

• Principe : Les résines échangeuses d'ions contiennent des groupes fonctionnels spécifiques qui peuvent échanger avec les ions du cyanure, adsorbant ainsi le cyanure sur la résine.

• Procédé opératoire : Charger la résine échangeuse d’ions dans une colonne d’échange et faire passer la pulpe de minerai sulfuré contenant du cyanure à travers cette colonne. Contrôler le débit de la pulpe afin d’assurer un échange complet du cyanure avec la résine. Lorsque la résine est saturée, utiliser un éluant spécifique pour l’éluer et la régénérer.

• Avantages : Il présente une sélectivité d'adsorption élevée pour le cyanure et permet un fonctionnement continu.

• Inconvénients : Le coût de la résine est élevé, le processus d'élution est relativement complexe et des déchets liquides d'élution contenant du cyanure peuvent être générés.

Autres méthodes

1. Méthode de neutralisation acide-base

• Principe : Dans certaines conditions, le cyanure subit des réactions d'hydrolyse en milieu acide ou alcalin pour générer des substances moins toxiques, voire non toxiques. Par exemple, en milieu acide, le cyanure réagit avec les ions hydrogène pour former de l'acide cyanhydrique (HCN), qui peut être éliminé par volatilisation ; en milieu alcalin, le cyanure s'hydrolyse pour former du cyanate et d'autres substances.

• Procédé opératoire : En cas d’hydrolyse acide, ajouter lentement une solution acide, telle que de l’acide sulfurique dilué, à la pulpe de minerai sulfuré contenant du cyanure, ajuster le pH entre 2 et 4, puis aérer pour volatiliser l’acide cyanhydrique formé. En cas d’hydrolyse alcaline, ajouter une substance alcaline, telle que de l’hydroxyde de sodium, ajuster le pH entre 10 et 12 et laisser réagir pendant une durée déterminée (généralement de 2 à 4 heures).

• Avantages : Le coût est relativement faible et le fonctionnement est relativement simple.

• Inconvénients : L'acide cyanhydrique généré lors de l'hydrolyse acide est très toxique et nécessite des mesures de protection strictes ; la vitesse de réaction de l'hydrolyse alcaline est lente et il peut subsister une petite quantité de résidus de cyanure après traitement.

Conception du flux de processus pour l'élimination du cyanure sur les surfaces minérales sulfurées

Étape de prétraitement

1. Ajustement de la pulpe : Ajuster la concentration de la pulpe de minerai sulfuré après flottation. Généralement, la concentration de la pulpe est maintenue entre 20 % et 40 % en vue des traitements ultérieurs. Parallèlement, il convient de déterminer la concentration initiale de cyanure dans la pulpe afin d’établir les paramètres de traitement ultérieurs.

2. Élimination des impuretés : Éliminer les impuretés de grande taille et certaines matières en suspension dans la pulpe par filtration, sédimentation, etc., afin d'éviter qu'elles n'interfèrent avec les processus de traitement ultérieurs.

Étape de suppression

1. Choix de la méthode : Sélectionnez une méthode d’élimination appropriée en fonction de facteurs tels que la concentration de cyanure dans la pulpe, les propriétés du minerai, le coût du traitement et les exigences environnementales. Par exemple, en cas de forte concentration de cyanure et lorsque le coût n’est pas un facteur limitant, l’ oxydation chimique peut être privilégiée ; en cas de faible concentration de cyanure et dans des contextes où le respect de l’environnement est primordial, l’oxydation biologique ou l’adsorption peuvent être plus appropriées.

2. Contrôle des paramètres du procédé : Prenons l'exemple de l'oxydation au peroxyde d'hydrogène dans la méthode d'oxydation chimique , il convient de contrôler strictement la quantité de peroxyde d'hydrogène ajoutée (généralement calculée en fonction de la concentration en cyanure et de l'équation de réaction), la température de réaction (généralement 20 à 30 °C), la valeur du pH (9 à 11), la vitesse d'agitation (100 à 300 tours par minute) et d'autres paramètres afin de garantir une réaction efficace.

Étape post-traitement

1. Séparation solide-liquide : Séparer la pulpe après élimination du cyanure par filtration, centrifugation, etc. pour obtenir des concentrés de minerai sulfuré purifiés et des eaux usées contenant une petite quantité de cyanure.

2. Traitement des eaux usées : Les eaux usées séparées sont traitées plus en profondeur afin de respecter les normes nationales de rejet. L’oxydation secondaire, l’adsorption et d’autres méthodes peuvent être utilisées pour éliminer efficacement le cyanure présent dans les eaux usées et garantir un rejet sans danger.

Conclusion

Il existe différentes méthodes d'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés, chacune présentant ses avantages et ses inconvénients. Dans la pratique, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que les propriétés du minerai, la concentration en cyanure, le coût du traitement et les exigences environnementales afin de sélectionner les méthodes et les procédés les plus appropriés. Face aux exigences environnementales de plus en plus strictes et aux progrès technologiques constants, le développement de technologies plus efficaces, respectueuses de l'environnement et économiques pour l'élimination du cyanure à la surface des minerais sulfurés constituera un axe de recherche majeur pour l'avenir. Grâce à l'optimisation continue des procédés, il est prévu d'atteindre un rejet nul de cyanure lors des processus d'enrichissement et de fusion des minerais sulfurés et de promouvoir le développement durable de l'industrie des métaux non ferreux.