Métodos e procesos para a eliminación de cianuro na superficie de minerais de sulfuro

1. Introdución

No campo da metalurxia, especialmente na extracción de ouro e no procesamento de minerais sulfurados, a presenza de cianuro na superficie de Minerais de sulfuro supón desafíos significativos. O cianuro úsase amplamente no proceso de lixiviación por cianuración para a extracción de ouro debido á súa capacidade para formar complexos co ouro, facilitando a súa disolución. Non obstante, despois do proceso de lixiviación, o residual cianuro na superficie dos minerais sulfurados nos relaves non só leva á contaminación ambiental, senón que tamén inhibe o posterior beneficio dos minerais sulfurados, o que reduce a taxa de recuperación global de metais valiosos. Polo tanto, o desenvolvemento de métodos eficaces para eliminar o cianuro na superficie dos minerais sulfurados é crucial para o procesamento sostible dos minerais e a protección ambiental.

2. Problemas existentes co cianuro nas superficies de minerais de sulfuro

2.1 Impacto ambiental

O cianuro é unha substancia altamente tóxica. Cando se verte ao medio ambiente minerais sulfurados con cianuro adsorbido na superficie, o cianuro pode lixiviarse gradualmente e contaminar o solo, as fontes de auga e o aire. Mesmo en baixas concentracións, o cianuro pode ser extremadamente prexudicial para os organismos acuáticos, as plantas e a saúde humana. Por exemplo, nalgunhas zonas mineiras onde se produciu unha eliminación inadecuada de residuos que conteñen cianuro, as masas de auga próximas mostraron unha diminución significativa no contido de osíxeno disolto, o que provocou a morte de peixes e outras formas de vida acuática.

2.2 Inhibición da beneficiación de minerais sulfurados

O cianuro adsorbido na superficie dos minerais sulfurados, como a pirita, a calcopirita e a esfalerita, pode formar unha película de pasivación na superficie mineral. Esta película reduce a reactividade dos minerais sulfurados durante a flotación posterior ou outros procesos de beneficio. Por exemplo, na flotación de minerais sulfurados que conteñen cobre, a presenza de cianuro na superficie da calcopirita pode debilitar a súa interacción cos colectores, o que dificulta a separación eficaz dos minerais de cobre dos minerais de ganga, reducindo así a calidade e a taxa de recuperación dos concentrados de cobre.

3. Métodos para eliminar o cianuro da superficie dos minerais de sulfuro

3.1 Método de activación ácida

3.1.1 Principio

O método de activación con ácido emprega principalmente ácidos como o ácido sulfúrico ou o ácido oxálico para reaccionar cos compostos que conteñen cianuro na superficie dos minerais de sulfuro. Cando se engade un ácido, prodúcese a descomposición dos complexos cianuro-metal. Como resultado, xérase gas cianuro de hidróxeno. Pero nun proceso ben deseñado, este cianuro de hidróxeno volátil pódese recuperar e reutilizar mediante sistemas de absorción axeitados.

3.1.2 Pasos do proceso

1. Preparación da polpa de mineralPrimeiro, mestúranse os residuos de mineral de sulfuro con cianuro adsorbido na superficie con auga para crear unha polpa de mineral uniforme. A proporción sólido-líquido da polpa de mineral axústase normalmente en función das características do mineral e dos requisitos específicos do proceso, normalmente dentro do rango de 1:2 a 1:5.

2. Adición de ácidoEngada lentamente ácido sulfúrico ou ácido oxálico á polpa de mineral mentres se remove continuamente. A cantidade de ácido engadida debe controlarse coidadosamente segundo o contido de cianuro na polpa de mineral. Normalmente, o valor do pH da polpa de mineral axústase a 2-4 e o pH debe monitorizarse en tempo real cun medidor de pH durante o proceso de adición.

3. Reacción e tratamento de gasesDespois de engadir o ácido, déixase que a reacción continúe durante aproximadamente 1-3 horas. Durante este tempo, prodúcese gas cianuro de hidróxeno. Para evitar que este gas contamine o medio ambiente, establécese un sistema de recollida e tratamento de gases. O gas cianuro de hidróxeno xerado diríxese a unha torre de absorción chea cunha solución alcalina, como unha solución de hidróxido de sodio. Aquí, o cianuro de hidróxeno reacciona co hidróxido de sodio e o recuperado Cianuro de sodio A solución pódese reciclar ao proceso de cianuración se a súa calidade cumpre os requisitos.

3.1.3 Vantaxes e inconvenientes

• vantaxesEste método é relativamente sinxelo tanto no seu principio como no seu funcionamento. Pode descompoñer eficazmente os compostos que conteñen cianuro na superficie dos minerais de sulfuro e ten o potencial de reciclar o cianuro, o que reduce o custo global do uso do cianuro no proceso mineiro.

• DesvantaxesExisten riscos de seguridade significativos. O gas cianuro de hidróxeno é moi tóxico e calquera fuga durante a reacción pode supoñer graves danos para os operadores e o medio ambiente. Ademais, os ácidos empregados neste método son corrosivos, o que pode danar os equipos e as tubaxes, aumentando os custos de mantemento e acurtando a vida útil do equipo.

3.2 Método de activación oxidante

3.2.1 Principio

Empréganse oxidantes como o peróxido de hidróxeno, o permanganato de potasio e o ozono para oxidar o cianuro na superficie dos minerais de sulfuro. Estes oxidantes rompen as ligazóns químicas dos compostos de cianuro, transformando o cianuro en substancias relativamente non tóxicas como o nitróxeno gasoso e Carbonocomes.

3.2.2 Pasos do proceso

1. Preparación da polpa de mineralDe xeito similar ao método de activación ácida, prepare os residuos de mineral de sulfuro nunha polpa de mineral cunha proporción sólido-líquido axeitada.

2. Adición de oxidanteEngade o oxidante escollido á polpa de mineral. A cantidade de oxidante engadida depende do contido de cianuro na polpa de mineral e do potencial de oxidación do oxidante. Por exemplo, cando se usa peróxido de hidróxeno, a dose xeralmente é de 1 a 5 kg por tonelada de polpa de mineral, mentres que o permanganato de potasio adoita engadirse de 0.5 a 2 kg por tonelada de polpa de mineral. A adición debe facerse lentamente con axitación continua para garantir unha mestura uniforme.

3. Reacción e monitorizaciónDeixar que o oxidante reaccione co cianuro na polpa do mineral durante 2-4 horas. Durante a reacción, monitorizar o potencial de oxidación-redución e o contido de cianuro na polpa do mineral. O valor do potencial de oxidación-redución pode reflectir o progreso da reacción de oxidación. Cando o valor se estabiliza e o contido de cianuro na polpa do mineral cumpre co estándar requirido (xeralmente menos de 0.5 mg/L), a reacción considérase completa.

3.2.3 Vantaxes e inconvenientes

• vantaxesEste método non produce gases tóxicos e volátiles como o método de activación ácida, o que o fai máis seguro para o ambiente de operación. Pode oxidar e descompoñer o cianuro de forma eficaz, conseguindo o obxectivo de eliminar o cianuro da superficie dos minerais de sulfuro. Ademais, os produtos da reacción son relativamente respectuosos co medio ambiente.

• DesvantaxesO custo dos oxidantes é relativamente alto, especialmente para os oxidantes fortes como o ozono, o que aumenta o custo de procesamento dos minerais sulfurados. Ademais, a reacción de oxidación vese facilmente influenciada por factores como o valor do pH da polpa de mineral, a temperatura e a presenza doutras impurezas, o que require un control estrito das condicións de reacción.

3.3 Método do sal de cobre

3.3.1 Principio

Engádense sales de cobre, como o sulfato de cobre, á polpa de mineral de sulfuro con cianuro adsorbido na superficie. Os ións de cobre reaccionan co cianuro para formar complexos insolubles de cobre e cianuro. Estes complexos pódense separar da polpa de mineral mediante métodos de separación sólido-líquido, conseguindo así a eliminación do cianuro.

3.3.2 Pasos do proceso

1. Preparación da polpa de mineralPreparar os residuos de mineral de sulfuro nunha polpa de mineral cunha proporción sólido-líquido axeitada.

2. Adición de sal de cobreEngadir unha cantidade axeitada de sulfato de cobre á polpa de mineral. A cantidade de sulfato de cobre engadida vén determinada polo contido de cianuro na polpa de mineral, xeralmente cunha proporción molar de ións de cobre e ións de cianuro de 1-2:1. O sulfato de cobre adoita engadirse como unha solución acuosa e o proceso de adición debe ir acompañado de axitación continua para garantir unha distribución uniforme dos ións de cobre na polpa de mineral.

3. Reacción e separación sólido-líquidoDespois de engadir o sal de cobre, déixese que a reacción continúe durante 1-2 horas. A continuación, realice unha separación sólido-líquido na polpa de mineral usando métodos como a filtración ou a sedimentación. O sólido separado contén precipitados de cobre-cianuro e minerais sulfurados, mentres que o líquido separado pode ser tratado adicionalmente para cumprir coa norma de descarga ou reciclado para outros fins.

3.3.3 Vantaxes e inconvenientes

• vantaxesEste método pode eliminar eficazmente o cianuro da superficie dos minerais de sulfuro mediante a formación de precipitados insolubles. O proceso de operación é relativamente sinxelo e o sulfato de cobre é un reactivo químico común e barato que ofrece certos beneficios económicos.

• DesvantaxesEngadir sales de cobre pode introducir impurezas de cobre na polpa do mineral, o que pode afectar o posterior beneficio dos minerais sulfurados. Por exemplo, na flotación de minerais sulfurados de chumbo e zinc, o exceso de ións de cobre pode activar a esfalerita, o que interferiría coa separación dos minerais de chumbo e zinc. Ademais, os precipitados de cobre e cianuro separados deben eliminarse adecuadamente para evitar a contaminación secundaria.

3.4 Novo método de reactivo composto

3.4.1 Principio

Empréganse algúns reactivos compostos recentemente desenvolvidos, como unha combinación de polisulfuros e metabisulfito de sodio. Os polisulfuros reaccionan cos compoñentes que conteñen xofre nos compostos que conteñen cianuro na superficie dos minerais de sulfuro, mentres que o metabisulfito de sodio axusta o potencial redox do sistema e promove a descomposición do cianuro, facilitando así a súa eliminación.

3.4.2 Pasos do proceso

1. Preparación da polpa de mineralPreparar os residuos de mineral de sulfuro nunha polpa de mineral.

2. Adición de reactivos compostosEngadir o reactivo composto que consiste en polisulfuros e metabisulfito de sodio á polpa de mineral. A proporción en peso de polisulfuros con respecto ao metabisulfito de sodio é normalmente de 1:1, e a cantidade do reactivo composto engadido determínase en función do contido de cianuro na polpa de mineral e da natureza do mineral sulfurado, que xeralmente oscila entre 0.5 e 2 kg por tonelada de polpa de mineral.

3. Reacción e monitorizaciónDespois de engadir o reactivo composto, deixe que a reacción continúe durante 1-3 horas. Durante a reacción, controle o contido de cianuro e os parámetros químicos relevantes, como o potencial redox e o valor do pH, na polpa de mineral. Axuste as condicións de reacción canto antes segundo os resultados da monitorización para garantir a eliminación completa do cianuro.

3.4.3 Vantaxes e inconvenientes

• vantaxesEste método mostra unha boa adaptabilidade a diferentes tipos de minerais sulfurados. O reactivo composto funciona de forma sinerxética para eliminar eficazmente o cianuro da superficie dos minerais sulfurados. En comparación cos métodos dun só reactivo, pode ofrecer unha mellor eficiencia de eliminación e ter menos impacto na posterior beneficiación dos minerais sulfurados.

• DesvantaxesO desenvolvemento e a produción de reactivos compostos son relativamente complexos e o custo pode ser maior que o dalgúns métodos tradicionais cun só reactivo. Ademais, o mecanismo de reacción específico dos reactivos compostos aínda non se comprende completamente, o que pode introducir incertezas nas aplicacións industriais reais.

4. Optimización de procesos e consideracións

4.1 Pretratamento de minerais

Antes de empregar calquera dos métodos anteriores para eliminar o cianuro da superficie dos minerais de sulfuro, adoita ser necesario un pretratamento axeitado do mineral. Por exemplo, se os residuos do mineral de sulfuro conteñen unha gran cantidade de minerais de ganga de gran fino, pódense levar a cabo operacións de precribado ou clasificación para eliminar as fraccións de gran fino difíciles de tratar. Isto pode mellorar a eficiencia do contacto entre o reactivo e os minerais de sulfuro co cianuro adsorbido na superficie e reducir a interferencia dos minerais de ganga no proceso de reacción.

4.2 Control das condicións de reacción

• Valor do pHO valor do pH da polpa de mineral inflúe significativamente no proceso de reacción. O método de activación ácida require un pH máis baixo para promover a descomposición dos compostos que conteñen cianuro, mentres que o método de activación oxidante e o método de sal de cobre deben manter un rango de pH axeitado. Por exemplo, cando se usa peróxido de hidróxeno como oxidante, o valor óptimo de pH da polpa de mineral adoita ser de 8 a 10, e cando se usa sulfato de cobre, o valor do pH da polpa de mineral xeralmente contrólase a 6-8.

• temperaturaA temperatura de reacción tamén afecta á velocidade e á eficiencia da reacción. En xeral, o aumento da temperatura pode acelerar a velocidade da reacción. Non obstante, para algunhas reaccións, como a oxidación do cianuro por peróxido de hidróxeno, unha temperatura demasiado alta pode provocar a descomposición do oxidante, o que reduce a eficiencia da oxidación. Polo tanto, a temperatura de reacción debe optimizarse segundo o sistema de reacción específico, normalmente dentro do rango de 20 a 40 °C.

• Intensidade de axitaciónUnha axitación suficiente é esencial para garantir unha distribución uniforme dos reactivos na polpa do mineral e aumentar a probabilidade de contacto entre o reactivo e as substancias que conteñen cianuro na superficie dos minerais de sulfuro. Non obstante, unha axitación excesiva pode levar a un consumo de enerxía innecesario e ao desgaste mecánico do equipo. A intensidade de axitación axeitada debe determinarse mediante investigación experimental e experiencia práctica de produción.

4.3 Separación sólido-líquido e tratamento de augas residuais

Despois da reacción para eliminar o cianuro na superficie dos minerais de sulfuro, requírese unha separación sólido-líquido eficiente para separar os minerais de sulfuro tratados da solución de reacción. Os métodos de separación sólido-líquido máis empregados inclúen a filtración, a sedimentación e a centrifugación. As augas residuais separadas adoitan conter aínda algún cianuro residual e outras impurezas, que deben ser tratadas adicionalmente para cumprir co estándar de vertido. Os procesos de tratamento de augas residuais poden incluír métodos como a oxidación adicional, a adsorción e o tratamento biolóxico.

5. Casos prácticos

5.1 Aplicación do método de activación ácida nunha mina de ouro

Nunha determinada mina de ouro, despois do proceso de lixiviación por cianuración, os relaves de mineral de sulfuro tiñan unha certa cantidade de cianuro adsorbido en superficie. A mina empregou o método de activación ácida para o tratamento. Primeiro, os relaves convertéronse nunha polpa de mineral cunha proporción sólido-líquido de 1:3. Despois, engadiuse ácido sulfúrico para axustar o valor de pH da polpa de mineral a 3. Despois de reaccionar durante 2 horas, o gas cianuro de hidróxeno xerado recolleuse e absorbeuse mediante unha solución de hidróxido de sodio. Despois do tratamento, o contido de cianuro na polpa de mineral baixou de 5 mg/L a menos de 0.5 mg/L, e a posterior taxa de recuperación de minerais sulfuro por flotación aumentou aproximadamente un 10 %. Non obstante, durante a operación, as fugas de gas cianuro de hidróxeno supuxeron riscos para a seguridade no lugar da operación e as tubaxes do equipo sufriron unha corrosión relativamente grave.

5.2 Método de activación oxidante nunha mina de mineral de sulfuro polimetálico

Unha mina de mineral de sulfuro polimetálico empregou peróxido de hidróxeno como oxidante para eliminar o cianuro da superficie dos minerais de sulfuro. O valor do pH da polpa de mineral axustouse primeiro a 9 e, a continuación, engadiuse peróxido de hidróxeno nunha dose de 3 kg por tonelada de polpa de mineral. Despois de reaccionar durante 3 horas, o contido de cianuro na polpa de mineral reduciuse a un nivel moi baixo. A posterior enriquecemento dos minerais de sulfuro de cobre, chumbo e zinc non se viu afectada polo cianuro restante e a taxa global de recuperación de metal mellorou. Non obstante, o alto custo do peróxido de hidróxeno levou a un aumento no custo de procesamento do mineral duns 5 dólares por tonelada.

6. Conclusión

A eliminación do cianuro na superficie dos minerais de sulfuro é unha tarefa crucial no campo do procesamento de minerais. O método de activación con ácido, o método de activación con oxidante, o método de sal de cobre e o novo método de reactivo composto teñen as súas propias vantaxes e desvantaxes. Nas aplicacións industriais reais, é necesario considerar exhaustivamente factores como a natureza dos minerais de sulfuro, os requisitos de protección ambiental e os custos económicos para seleccionar o método máis axeitado. Mentres tanto, ao optimizar as condicións do proceso, pretratar os minerais e manexar axeitadamente a separación sólido-líquido e o tratamento de augas residuais, pódese mellorar aínda máis a eficiencia da eliminación do cianuro na superficie dos minerais de sulfuro, conseguindo os obxectivos de recuperación de recursos e protección ambiental.