Metodi e processi per la rimozione del cianuro su superfici minerali solfuriche

Introduzione

Nei processi di arricchimento e fusione dei minerali solfuri di metalli non ferrosi, il cianuro viene spesso utilizzato per aumentare i tassi di recupero dei metalli. Tuttavia, il cianuro che rimane sulla superficie dei minerali solfuri non solo ha un impatto negativo sui successivi flussi di processo, ma causa anche gravi problemi ambientali. Pertanto, lo sviluppo di metodi efficienti ed ecocompatibili per la rimozione del cianuro dalla superficie dei minerali solfuri riveste grande importanza pratica.

Situazione attuale e pericoli dei residui di cianuro sulle superfici minerali solfuri

Situazione attuale

Nel tradizionale processo di flottazione dei minerali di solfuro, il cianuro è ampiamente utilizzato come inibitore. Può inibire selettivamente determinati minerali indesiderati nei minerali di solfuro, ottenendo così la separazione dei minerali target dai minerali di ganga. Ma dopo la flottazione, una grande quantità di cianuro verrà adsorbita sulla superficie dei minerali di solfuro. Secondo ricerche pertinenti, in alcuni concentratori, il contenuto di cianuro sulla superficie dei concentrati di minerale di solfuro dopo la flottazione può arrivare fino a diverse centinaia di milligrammi per chilogrammo.

Pericoli

Da una prospettiva tecnologica, il cianuro rimanente interferirà con il successivo processo di fusione. Ad esempio, durante la fusione di minerali di solfuro di rame, il cianuro formerà complessi con il rame, riducendo l'efficienza di fusione del rame e aumentando il consumo di energia. Da una prospettiva ambientale, il cianuro è una sostanza altamente tossica. Quando le acque reflue di coda contenenti cianuro vengono scaricate nell'ambiente naturale, inquineranno i corpi idrici e il suolo, metteranno in pericolo gli organismi acquatici e la vegetazione circostante e rappresenteranno persino una minaccia per la salute umana attraverso la catena alimentare.

Metodi per la rimozione del cianuro su superfici minerali solforiche

Metodo di ossidazione

1. Metodo di ossidazione chimica

• Principio: Utilizzare forti ossidanti per ossidare il cianuro trasformandolo in sostanze meno tossiche o non tossiche. Tra gli ossidanti comuni si annoverano il perossido di idrogeno (H2O2), l'ipoclorito di sodio (NaClO), ecc. Prendendo come esempio il perossido di idrogeno, la sua equazione di reazione è: (2CN + 5H2O2 = 2HCO3 + N2↑ + 4H2O).

• Procedura operativa : Innanzitutto, posizionare la polpa di minerale solfidico contenente cianuro in un reattore e regolare il valore del pH della polpa a un intervallo appropriato (generalmente, per l'ossidazione con perossido di idrogeno, il valore del pH è preferibilmente compreso tra 9 e 11). Quindi, aggiungere lentamente la soluzione di perossido di idrogeno sotto agitazione per far sì che l'ossidante entri completamente in contatto con la polpa e reagisca. Il tempo di reazione varia solitamente da 1 a 3 ore e il tempo specifico dipende dalla concentrazione di cianuro nella polpa e dalle proprietà del minerale.

• Vantaggi : La velocità di reazione è relativamente elevata e l'effetto di rimozione del cianuro è buono, consentendo di ridurre la concentrazione di cianuro a un livello relativamente basso.

• Svantaggi : Gli ossidanti come il perossido di idrogeno sono relativamente costosi e un eccesso di ossidanti può avere un impatto sui successivi processi di arricchimento o fusione.

Metodo di adsorbimento

1. Metodo di adsorbimento del carbone attivo

• Principio : Il carbone attivo possiede un'ampia superficie specifica e una ricca struttura porosa, che gli consente di adsorbire il cianuro sulla sua superficie tramite adsorbimento fisico e chimico.

• Procedura operativa : Aggiungere carbone attivo alla polpa di minerale solfidico contenente cianuro e mescolare accuratamente per garantire il completo contatto del carbone attivo con il cianuro presente nella polpa. Il tempo di adsorbimento è generalmente compreso tra 30 minuti e 2 ore. Dopo l'adsorbimento, separare il carbone attivo dalla polpa mediante filtrazione o altri metodi.

• Vantaggi : Il funzionamento è semplice e presenta un buon effetto di adsorbimento anche a basse concentrazioni di cianuro. Il carbone attivo può essere rigenerato e riutilizzato.

• Svantaggi : Per concentrazioni elevate di cianuro, la capacità di adsorbimento è limitata e un trattamento improprio del carbone attivo adsorbito causerà inquinamento secondario.

2. Metodo di adsorbimento con resina a scambio ionico

• Principio : Le resine a scambio ionico contengono specifici gruppi funzionali in grado di scambiarsi con gli ioni del cianuro, adsorbendo così il cianuro sulla resina.

• Procedura operativa : Caricare la resina a scambio ionico in una colonna di scambio e far passare la polpa di minerale solfuro contenente cianuro attraverso la colonna di scambio. Controllare la velocità di flusso della polpa per garantire che il cianuro si scambi completamente con la resina. Quando la resina è satura di adsorbimento, utilizzare un eluente specifico per eluire e rigenerare la resina.

• Vantaggi : Presenta un'elevata selettività di adsorbimento per il cianuro e può funzionare in modo continuo.

• Svantaggi : Il costo della resina è elevato, il processo di eluizione è relativamente complesso e può essere generato un liquido di scarto di eluizione contenente cianuro.

Altri metodi

1. Metodo di neutralizzazione acido-base

• Principio : In determinate condizioni, il cianuro subisce reazioni di idrolisi in ambienti acidi o alcalini, generando sostanze meno tossiche o non tossiche. Ad esempio, in ambiente acido, il cianuro reagisce con gli ioni idrogeno per formare acido cianidrico (HCN), che può essere eliminato per volatilizzazione; in ambiente alcalino, il cianuro si idrolizza per formare cianato e altre sostanze.

• Procedura operativa : Se si adotta l'idrolisi acida, aggiungere lentamente soluzioni acide come acido solforico diluito alla polpa di minerale solfidico contenente cianuro, regolare il valore del pH a 2-4 e quindi aerare per volatilizzare l'acido cianidrico generato. Se si adotta l'idrolisi alcalina, aggiungere sostanze alcaline come idrossido di sodio, regolare il valore del pH a 10-12 e far reagire per un certo periodo (generalmente 2-4 ore).

• Vantaggi : Il costo è relativamente basso e il funzionamento è relativamente semplice.

• Svantaggi : L'acido cianidrico generato durante l'idrolisi acida è altamente tossico e richiede rigorose misure di protezione; la velocità della reazione di idrolisi alcalina è lenta e potrebbe rimanere una piccola quantità di residuo di cianuro dopo il trattamento.

Progettazione del flusso di processo per la rimozione del cianuro su superfici minerali solforiche

Fase di pretrattamento

1. Regolazione della polpa : Regolare la concentrazione della polpa di minerale solfidico dopo la flottazione. Generalmente, la concentrazione della polpa viene controllata tra il 20% e il 40% per il trattamento successivo. Allo stesso tempo, si rileva la concentrazione iniziale di cianuro nella polpa per fornire una base per la determinazione dei parametri di processo successivi.

2. Rimozione delle impurità : rimuovere le impurità di grandi dimensioni e alcuni solidi sospesi presenti nella polpa mediante filtrazione, sedimentazione, ecc., per evitare che interferiscano con i successivi processi di trattamento.

Fase di rimozione

1. Selezione del metodo : Selezionare un metodo di rimozione appropriato in base a fattori quali la concentrazione di cianuro nella polpa, le proprietà del minerale, il costo del trattamento e i requisiti di protezione ambientale. Ad esempio, per elevate concentrazioni di cianuro e nei casi in cui il costo non rappresenta un problema, si può dare priorità al metodo di ossidazione chimica ; per basse concentrazioni di cianuro e in situazioni in cui si presta particolare attenzione all'ambiente, il metodo di ossidazione biologica o il metodo di adsorbimento possono essere più adatti.

2. Controllo dei parametri di processo : Prendendo come esempio l'ossidazione con perossido di idrogeno nel metodo di ossidazione chimica , è fondamentale controllare rigorosamente la quantità di perossido di idrogeno aggiunta (generalmente calcolata in base alla concentrazione di cianuro e all'equazione di reazione), la temperatura di reazione (generalmente 20-30 °C), il valore del pH (9-11), la velocità di agitazione (100-300 giri al minuto) e altri parametri per garantire una reazione efficiente.

Fase post-trattamento

1. Separazione solido-liquido : separare la polpa dopo la rimozione del cianuro mediante filtrazione, centrifugazione, ecc. per ottenere concentrati di minerale solfidico purificati e acque reflue contenenti una piccola quantità di cianuro.

2. Trattamento delle acque reflue : Le acque reflue separate vengono ulteriormente trattate per soddisfare gli standard nazionali di scarico. L'ossidazione secondaria, l'adsorbimento e altri metodi possono essere utilizzati per rimuovere in profondità il cianuro dalle acque reflue e garantire uno scarico sicuro.

Conclusione

Esistono vari metodi per rimuovere il cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro e ogni metodo ha i suoi vantaggi e svantaggi. Nelle applicazioni pratiche, è necessario considerare in modo completo fattori quali le proprietà del minerale, la concentrazione di cianuro, il costo del trattamento e i requisiti di protezione ambientale per selezionare metodi e flussi di processo appropriati. Con i requisiti di protezione ambientale sempre più rigorosi e il continuo progresso della tecnologia, lo sviluppo di tecnologie più efficienti, ecocompatibili e a basso costo per rimuovere il cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro sarà la direzione di ricerca chiave in futuro. Attraverso l'ottimizzazione continua del processo, si prevede di raggiungere lo scarico zero di cianuro nei processi di arricchimento e fusione dei minerali di solfuro e promuovere lo sviluppo sostenibile dell'industria dei metalli non ferrosi.