Quali sono i processi per rimuovere il cianuro di sodio dagli scarti dell'oro?

Introduzione

Nell'industria mineraria aurifera, il cianuro è ampiamente utilizzato nel processo di estrazione grazie alla sua efficacia nel dissolvere l'oro dai minerali. Tuttavia, la presenza di cianuro nei residui di lavorazione comporta rischi significativi per l'ambiente e la sicurezza. Di conseguenza, lo sviluppo e l'implementazione di processi efficienti di rimozione del cianuro sono di fondamentale importanza. Questo articolo esplora i vari processi di rimozione del cianuro impiegati nel trattamento dei residui di lavorazione aurifera , con l'obiettivo di fornire una comprensione completa delle tecniche disponibili.

Metodo di clorazione alcalina

Principio

Il metodo di clorazione alcalina è uno dei processi più comunemente utilizzati per la rimozione del cianuro. In questo metodo, ossidanti a base di cloro vengono aggiunti alla sospensione di scarti minerari in condizioni alcaline. Il cloro reagisce con gli ioni cianuro (CN-) per formare prodotti meno tossici. La reazione avviene in due fasi principali. Nella prima fase, il cianuro viene ossidato a cianato (CNO-), e nella seconda fase, il cianato viene ulteriormente decomposto in azoto gassoso, anidride carbonica e altre sostanze innocue.

Vantaggi

• Elevata efficienza : è in grado di ridurre efficacemente le elevate concentrazioni di cianuro nei residui di estrazione dell'oro, rispettando i limiti di scarico previsti dalla normativa.

• Ampia applicabilità : adatto a una vasta gamma di residui minerari con diverse concentrazioni e composizioni di cianuro.

• Tecnologia consolidata : il processo è ben compreso e la sua applicazione vanta una vasta esperienza industriale.

Svantaggi

• Reagenti corrosivi : gli ossidanti a base di cloro possono essere corrosivi per le apparecchiature, con conseguenti costi di manutenzione più elevati e una minore durata delle stesse.

• Sottoprodotti tossici : Durante la reazione, esiste il rischio di generare sottoprodotti tossici come il cloro gassoso se il processo non è adeguatamente controllato.

• Elevato consumo di sostanze chimiche : richiede una quantità relativamente elevata di ossidanti a base di cloro, il che può aumentare i costi operativi.

Argomento di studio

Una miniera d'oro ha utilizzato il metodo della clorazione alcalina per trattare i suoi fanghi di depurazione contenenti cianuro. Controllando attentamente il pH della fanghiglia di depurazione a circa 10-11 e aggiungendo una quantità adeguata di polvere sbiancante (un comune ossidante a base di cloro), il contenuto totale di cianuro nei fanghi di depurazione è stato ridotto da una concentrazione iniziale di 200 mg/L a meno di 0.1 mg/L dopo il trattamento. I fanghi di depurazione trattati rispettavano gli standard locali sugli scarichi ambientali.

Processo INCO (processo anidride solforosa - aria)

Principio

Il processo INCO, noto anche come processo anidride solforosa-aria, è un'altra importante tecnologia per la rimozione del cianuro. In questo processo, anidride solforosa e aria vengono introdotte nella fanghiglia di recupero in presenza di un catalizzatore a base di rame. L'anidride solforosa viene ossidata a solfato e l'ossigeno presente nell'aria favorisce l'ossidazione del cianuro. Il catalizzatore a base di rame accelera la velocità di reazione, trasformando il cianuro in anidride carbonica, azoto e altre sostanze.

Vantaggi

• Minore consumo di sostanze chimiche : rispetto ad altri metodi, richiede una minore quantità di sostanze chimiche poiché utilizza l'aria come fonte di ossidante.

• Riduzione dei sottoprodotti tossici : genera meno sottoprodotti tossici rispetto alla clorazione alcalina, risultando quindi un'opzione più ecologica.

• Conveniente : può risultare conveniente per operazioni su larga scala grazie al costo relativamente basso dell'anidride solforosa e dell'aria.

Svantaggi

• Requisiti del catalizzatore : La necessità di un catalizzatore di rame aggiunge complessità al processo. Il catalizzatore deve essere attentamente mantenuto e monitorato, e la sua perdita o disattivazione può influire sull'efficienza del processo.

• Sensibilità al pH : Il processo è sensibile al pH della sospensione di scarti minerari. Per una rimozione efficiente del cianuro, è necessario mantenere condizioni di pH ottimali, generalmente comprese tra 8 e 9.

• Velocità di reazione più lenta : la velocità di reazione è relativamente più lenta rispetto ad altri processi di ossidazione, che possono richiedere recipienti di reazione più grandi e tempi di permanenza più lunghi.

Argomento di studio

Un'attività di estrazione dell'oro su larga scala ha implementato il processo INCO. Installando un sistema di reazione dedicato per l'introduzione di anidride solforosa e aria e controllando attentamente il dosaggio del catalizzatore al rame, è stato possibile ridurre la concentrazione di cianuro nelle scorie da 150 mg/L a meno di 50 mg/L. Ciò ha soddisfatto i requisiti di livello di cianuro debolmente dissociabile in acido (WAD) accettati dal settore per lo smaltimento delle scorie.

Metodi di trattamento biologico

Principio

Il trattamento biologico delle scorie aurifere contenenti cianuro prevede l'uso di microrganismi come batteri e funghi. Questi microrganismi possono metabolizzare il cianuro come fonte di azoto o carbonio. Ad esempio, alcuni batteri possono convertire il cianuro in ammoniaca attraverso reazioni enzimatiche. Il processo nel suo complesso è una complessa serie di reazioni biochimiche in cui i microrganismi scompongono la molecola di cianuro in specifiche condizioni ambientali, come temperatura, pH e disponibilità di nutrienti adeguati.

Vantaggi

• Rispettoso dell'ambiente : il trattamento biologico è un'opzione più sostenibile in quanto non introduce ulteriori sostanze chimiche dannose nell'ambiente.

• Basso costo : una volta stabilita la coltura microbica, i costi operativi possono essere relativamente bassi poiché i microrganismi sono in grado di autoriprodursi e utilizzare i nutrienti naturali.

• Trattamento selettivo : alcuni microrganismi possono colpire selettivamente il cianuro, lasciando inalterati gli altri minerali preziosi presenti nei residui minerari.

Svantaggi

• Processo lento : i processi biologici presentano generalmente velocità di reazione più lente rispetto ai metodi di ossidazione chimica. Ciò può richiedere bioreattori di grandi dimensioni e tempi di trattamento prolungati.

• Sensibilità alle condizioni ambientali : i microrganismi sono altamente sensibili alle variazioni di temperatura, pH e alla presenza di altre sostanze tossiche nei residui di lavorazione. Anche lievi variazioni possono alterare l'attività microbica e ridurre l'efficacia della rimozione del cianuro.

• Complessità della fase iniziale : Stabilire una coltura microbica stabile ed efficiente per la degradazione del cianuro può essere impegnativo. Richiede un'attenta selezione e acclimatazione dei microrganismi appropriati.

Argomento di studio

Una miniera d'oro ha sperimentato un sistema di trattamento biologico. È stato utilizzato un bioreattore appositamente progettato, riempito con un consorzio di batteri che degradano il cianuro. Dopo un funzionamento a lungo termine e una continua ottimizzazione delle condizioni ambientali nel bioreattore, sono stati in grado di ridurre la concentrazione di cianuro negli sterili da 80 mg/L a circa 10 mg/L. Tuttavia, questo processo ha richiesto diversi mesi di avviamento e adattamento per raggiungere prestazioni stabili.

Processo di lavaggio e spogliatura degli sterili (WPS)

Principio

Il processo WPS si compone di due fasi principali: il lavaggio del fango di coda e lo stripping del cianuro in una vasca o in un bacino. Nella fase di lavaggio, vengono utilizzati addensatori ad alta velocità in controcorrente per lavare il fango di coda. Questo aiuta a rimuovere una quantità significativa di soluzione contenente cianuro dai residui di coda. Il trabocco dell'addensatore, contenente cianuro, viene quindi sottoposto allo stripping della vasca o dell'acqua. Nel processo di stripping, la soluzione ricca di cianuro viene esposta all'aria o ad altri agenti di stripping. Il cianuro, sotto forma di gas di idrogeno cianuro, viene rimosso dalla soluzione e può essere recuperato o ulteriormente trattato. L'acqua strippata può essere riciclata nella fase di lavaggio, contribuendo alla gestione del bilancio idrico.

Vantaggi

• Recupero delle risorse : il processo consente il recupero del cianuro, che può essere riciclato nel processo di lisciviazione, riducendo il consumo complessivo di cianuro nella miniera.

• Gestione delle acque : Il riciclo dell'acqua di estrazione contribuisce a gestire il bilancio idrico nell'attività mineraria, riducendo la necessità di prelievo di acqua dolce e minimizzando lo scarico di acque reflue.

• Utilizzo delle infrastrutture esistenti : il processo WPS può spesso utilizzare le infrastrutture impiantistiche esistenti, come addensatori e bacini di raccolta dell'acqua di processo, riducendo la necessità di ingenti investimenti di capitale.

Svantaggi

• Complessità operativa : il processo prevede diverse fasi e richiede un controllo accurato di parametri quali l'efficienza di lavaggio, la velocità di strippaggio e i rapporti di riciclo dell'acqua.

• Efficienza del recupero del cianuro : L'efficienza del recupero del cianuro può essere influenzata da fattori quali la concentrazione iniziale di cianuro nei residui di lavorazione, la qualità delle operazioni di lavaggio e strippaggio e la presenza di altre sostanze interferenti.

• Odore e problemi di sicurezza : il processo di sverniciatura può rilasciare acido cianidrico, un gas dall'odore forte e altamente tossico. È necessario adottare adeguate misure di sicurezza per prevenire perdite di gas e garantire l'incolumità dei lavoratori.

Argomento di studio

Un'azienda mineraria aurifera ha implementato il processo WPS. Riadattando i propri addensatori esistenti per un lavaggio più efficace e costruendo una vasca coperta per lo stripping del cianuro, l'azienda è riuscita a raggiungere un tasso di recupero del cianuro fino al 70%. Il cianuro recuperato è stato riciclato con successo nel circuito di lisciviazione, riducendo significativamente i costi di acquisto del cianuro.

Conclusione

La rimozione del cianuro dagli sterili auriferi è fondamentale per la tutela ambientale e la sostenibilità delle pratiche minerarie. Ciascuno dei processi di rimozione del cianuro discussi, tra cui la clorazione alcalina, il processo INCO, il trattamento biologico e il processo WPS, presenta vantaggi e svantaggi specifici. La scelta del processo più adatto dipende da diversi fattori, quali la concentrazione iniziale di cianuro negli sterili, la loro composizione, l'infrastruttura disponibile e l'analisi costi-benefici. In molti casi, potrebbe essere necessaria una combinazione di questi processi per ottenere la rimozione del cianuro più efficiente ed economica. Poiché l'industria mineraria continua ad affrontare crescenti controlli ambientali, la continua ricerca e sviluppo nelle tecnologie di rimozione del cianuro sarà essenziale per garantire un futuro più pulito e sostenibile.