Recherche sur le mécanisme d'inhibition du cyanure de sodium dans la flottation de séparation plomb-zinc

1. Introduction

Dans le domaine du traitement des minerais, la séparation du plomb et du zinc revêt une grande importance. La flottation par mousse est une méthode couramment employée pour cette séparation, et l'utilisation de dépresseurs appropriés est essentielle pour une séparation efficace. Le cyanure de sodium est utilisé depuis longtemps comme dépresseur dans la flottation de séparation du plomb et du zinc. Comprendre son mécanisme d'inhibition est crucial pour optimiser le procédé de flottation, améliorer l'efficacité de la séparation et réduire la consommation de réactifs. Cet article vise à mener une étude systématique du mécanisme d'inhibition du cyanure de sodium dans la flottation de séparation du plomb et du zinc.

2. Rôle des dépresseurs dans la flottaison

Dans le procédé de flottation par mousse, les dépresseurs sont des réactifs qui peuvent empêcher ou réduire l'adsorption ou l'action des collecteurs à la surface des minéraux non ciblés et former un film hydrophile sur ces surfaces minérales. Dans la flottation de séparation plomb-zinc, l'objectif principal est de séparer les minéraux de plomb (comme la galène) des minéraux de zinc (comme la sphalérite). Sans dépresseurs efficaces, il est difficile d'obtenir une séparation de haute pureté, car les minéraux de plomb et de zinc peuvent présenter des comportements de flottation similaires en présence de collecteurs.

3. Hydrolyse du cyanure de sodium et sa relation avec le pH

Le cyanure de sodium s'hydrolyse dans l'eau, et les produits d'hydrolyse sont étroitement liés au pH de la pâte. Des études expérimentales ont montré qu'à un pH de 7.0, la quasi-totalité du cyanure de sodium s'hydrolyse en cyanure d'hydrogène gazeux. À un pH de 12.0, le cyanure de sodium se dissocie presque complètement en ions cyanure. À un pH de 9.3, le rapport cyanure d'hydrogène/ions cyanure est de 1:1. Ce comportement d'hydrolyse du cyanure de sodium, dépendant du pH, influence significativement son effet inhibiteur sur les minéraux.

4. Mécanismes d'inhibition du cyanure de sodium sur la sphalérite

4.1 Dissolution du film de sulfure de cuivre activé sur la surface de la sphalérite

Lorsque la sphalérite est activée par le sulfate de cuivre, un film de sulfure de cuivre se forme à sa surface, ce qui augmente sa flottabilité. Le cyanure de sodium peut dissoudre ce film de sulfure de cuivre à la surface de la sphalérite. Une fois ce film dissous, la surface d'origine de la sphalérite, peu flottable, est exposée. Par conséquent, l'adsorption du collecteur sur la surface de la sphalérite devient plus difficile, ce qui inhibe sa flottabilité.

4.2 Formation d'un film hydrophile sur la surface de la sphalérite

Les ions cyanure du cyanure de sodium peuvent s'adsorber par échange avec des anions tels que les ions sulfate et ceux des collecteurs tels que les xanthates présents à la surface de la sphalérite. Par exemple, en réagissant avec les ions zinc présents à la surface de la sphalérite, ils peuvent former un film hydrophile de cyanure de zinc. Ce film hydrophile obstrue l'interaction entre la surface de la sphalérite et le collecteur, réduisant ainsi l'adsorption du collecteur sur la surface de la sphalérite, inhibant ainsi la flottation de la sphalérite.

4.3 Dissolution - Complexation des xanthates métalliques

Le cyanure de sodium possède une forte capacité à se dissoudre et à se complexer avec les xanthates métalliques, qui sont des collecteurs couramment utilisés dans la flottation des minéraux sulfurés. Pour les minéraux apparentés au zinc, les complexes xanthates-zinc formés à la surface de la sphalérite peuvent être décomposés par le cyanure de sodium. La complexation du cyanure de sodium avec les ions métalliques des xanthates affaiblit la liaison entre le collecteur et la surface minérale, provoquant la désorption des xanthates de la surface de la sphalérite. Par conséquent, la flottabilité de la sphalérite est inhibée.

5. Sélectivité du cyanure de sodium pour différents minéraux

En fonction de la capacité du cyanure de sodium à former des complexes de cyanure stables avec différents métaux, les métaux communs et leurs minéraux peuvent être classés en trois groupes :

1. Minéraux de plomb, thallium, bismuth, antimoine, arsenic, étain, rhodium : ces minéraux ne forment pas de complexes cyanurés stables avec le cyanure de sodium. Par conséquent, le cyanure de sodium n’a aucun effet inhibiteur sur ces minéraux. Lors de la flottation de séparation du plomb et du zinc, cette propriété garantit que les minéraux de plomb ne sont pas inhibés par le cyanure de sodium et peuvent être flottés efficacement.

2. Minéraux de platine, de mercure , d'argent, de cadmium et de cuivre : ces minéraux peuvent former des complexes de cyanure stables avec le cyanure de sodium, mais une dose relativement élevée de ce dernier est nécessaire pour obtenir une inhibition. Dans le cadre de la séparation du plomb et du zinc, si le minerai contient des impuretés cuprifères, une plus grande quantité de cyanure de sodium peut être nécessaire pour inhiber les minéraux contenant du cuivre et éviter toute interférence avec la séparation du plomb et du zinc.

3. Minéraux de zinc, de nickel, d'or et de fer : ces minéraux peuvent former des complexes de cyanure très stables avec le cyanure de sodium. Le cyanure de sodium exerce un puissant effet inhibiteur sur ces minéraux, et une faible quantité suffit à induire une inhibition significative. Lors de la flottation de séparation du plomb et du zinc, cette propriété permet une inhibition efficace des minéraux ferreux (comme la pyrite) et zingués, ce qui est avantageux pour la flottation sélective des minéraux de plomb.

6. Application pratique et considérations

Dans les opérations de flottation de séparation plomb-zinc, l'utilisation du cyanure de sodium nécessite une optimisation minutieuse. Le dosage du cyanure de sodium doit être ajusté en fonction de la composition spécifique du minerai, de sa teneur en plomb et en zinc, et de la présence d'autres impuretés. Un dosage trop faible peut entraîner une inhibition insuffisante des minéraux de zinc et des minéraux de gangue associés, ce qui peut entraîner des concentrés de plomb de faible pureté. À l'inverse, un dosage trop élevé peut non seulement augmenter le coût du réactif, mais aussi engendrer des problèmes environnementaux dus à la toxicité du cyanure.

De plus, le pH de la pulpe, qui influence l'hydrolyse du cyanure de sodium, doit être strictement contrôlé. La plage de pH idéale pour la flottation de séparation plomb-zinc au cyanure de sodium se situe généralement entre 9 et 11. Dans cette plage de pH, le cyanure de sodium peut exister sous une forme favorisant l'inhibition des minéraux de zinc tout en minimisant la perte de minéraux de plomb due à une surinhibition.

7. Conclusion

Le cyanure de sodium joue un rôle crucial dans la flottation de séparation plomb-zinc grâce à de multiples mécanismes d'inhibition. En dissolvant le film de sulfure de cuivre activé à la surface de la sphalérite, en formant un film hydrophile à la surface de la sphalérite et en dissolvant-complexant les xanthates métalliques, il inhibe efficacement la flottation des minéraux de zinc. Sa sélectivité pour différents minéraux constitue la base de la séparation des minéraux de plomb et de zinc. Cependant, dans les applications pratiques, des facteurs tels que le contrôle du dosage et l'ajustement du pH de la pulpe doivent être soigneusement pris en compte pour obtenir une séparation plomb-zinc efficace, économique et respectueuse de l'environnement. Des recherches plus poussées dans ce domaine pourraient se concentrer sur le développement d'alternatives plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement au cyanure de sodium, tout en maintenant, voire en améliorant, l'efficacité de la séparation des minéraux de plomb-zinc.