Natrio cianido, kaip vario slopintuvo, taikymas vario-molibdeno kasykloje

Įvadas

Sudėtingame vario ir molibdeno rūdos sodrinimo procese efektyvus vario ir molibdeno mineralų atskyrimas yra labai svarbus siekiant maksimaliai padidinti rūdos ekonominę vertę. Natrio cianidas jau seniai naudojamas kaip galingas slopinamasis agentas flotacijos procese, siekiant selektyviai slopinti vario mineralus ir užtikrinti pirmenybę molibdeno flotacijai. Šiame straipsnyje gilinamasi į natrio cianido panaudojimą konkrečioje vario ir molibdeno kasykloje, nagrinėjamas jo veikimo mechanizmas, praktinis įgyvendinimas ir su jo naudojimu susiję iššūkiai bei sprendimai.

Natrio cianido kaip depresanto veikimo mechanizmas

Natrio cianidas (NaCN) yra labai efektyvi slopintoja sulfidinių mineralų, tokių kaip chalkopiritas (vario rūda), atžvilgiu. Flotacijos sistemoje natrio cianidas disocijuojasi vandenyje ir išskiria cianido jonus (CN⁻). Šie cianido jonai gali reaguoti su metalo jonais ant vario mineralų paviršiaus. Pavyzdžiui, su chalkopiritu (CuFeS₂) cianido jonai gali sudaryti stabilius metalo-cianido kompleksus. Reakciją galima pavaizduoti taip:

CuFeS₂ + 4CN⁻ → Cu(CN)₄²⁻ + FeS₂ + 2e⁻

Ši reakcija efektyviai ištirpdo vario jonus chalkopirito paviršiuje, sudarydama hidrofilinį vario-cianido kompleksų sluoksnį. Dėl to vario mineralo paviršius tampa mažiau hidrofobinis, todėl sumažėja jo gebėjimas prisijungti prie oro burbuliukų flotacijos elemente. Priešingai, molibdenitas (MoS₂), pagrindinis molibdeną turintis mineralas, įprastomis flotacijos sąlygomis yra santykinai inertiškas cianido jonams. Molibdenitas turi natūralų hidrofobinį paviršių dėl savo sluoksniuotos struktūros, kuri leidžia jį lengvai plukdyti kolektoriuje ir oro burbuliukams flotacijos procese, o vario mineralus slopina natrio cianidas.

Atvejo tyrimas: vario-molibdeno kasykla

Rūdos charakteristikos

Vario-molibdeno kasykloje yra sudėtingos mineralogijos rūdos korpusas. Pagrindiniai vario mineralai yra chalkopiritas ir bornitas, o molibdenas daugiausia yra molibdenito pavidalu. Rūdoje paprastai yra vidutiniškai 0.8 % vario ir 0.03 % molibdeno. Mineralų dalelių pasiskirstymas taip pat yra įvairus, o kai kurie smulkiagrūdžiai mineralai kelia iššūkių efektyviam atskyrimui.

Flotacijos proceso srautas

1. Masinio plūdimo etapas

• Pradiniame flotacijos etape naudojamas masinis flotacijos metodas. Į rūdos masę pridedamas kolektorius, pvz., natrio izopropilksantatas, kad kartu plūduriuotų vario ir molibdeno mineralai. Taip susidaro tūrinis vario-molibdeno koncentratas. Šio etapo tikslas – praturtinti vertingas mineralines medžiagas iš gango mineralų.

2. Atskyrimo Flotacijos etapas

• Po birių flotacijų, birus koncentratas toliau apdorojamas atskyrimo flotacijos etape. Šiame etape į minkštimą pridedamas natrio cianidas. Natrio cianido pridėjimo greitis yra kruopščiai kontroliuojamas, atsižvelgiant į vario kiekį koncentrate ir pageidaujamą atskyrimo efektą. Paprastai dozė svyruoja nuo 300 iki 500 gramų vienai tonai biraus koncentrato.

• Tada plaušiena kondicionuojama daugelyje kondicionavimo rezervuarų, kad būtų užtikrintas tolygus natrio cianido pasiskirstymas ir veiksminga jo reakcija su vario mineralais. Po kondicionavimo minkštimas patenka į flotacijos ląsteles. Flotacinėse ląstelėse depresijos vario mineralai grimzta į dugną kaip uodegos, o molibdenitas oro burbuliukų pagalba išplaukia į paviršių ir surenkamas kaip molibdeno koncentratas.

3. Molibdeno valymo etapai

• Atskyrimo flotacijos metu gautas molibdeno koncentratas toliau apdorojamas keliais valymo flotacijos etapais. Šiuose valymo etapuose gali būti pridėta papildomų reagentų, siekiant dar labiau pagerinti molibdeno koncentrato grynumą. Valymo etapų uodegos paprastai grąžinamos atgal į atitinkamą atskyrimo arba masinio flotavimo proceso tašką, kad būtų galima maksimaliai išgauti vertingas mineralines medžiagas.

Metalurgijos rezultatai

1. Molibdeno atkūrimas ir laipsnis

• Prieš įgyvendinant optimizuotą natrio cianido atskyrimo procesą, kasykloje buvo išgaunama apie 60 % molibdeno, o apie 40 % molibdeno koncentrato. Kruopščiai pakoregavus natrio cianido dozę ir proceso parametrus, molibdeno išgaunamas kiekis padidėjo iki daugiau nei 75%. Molibdeno koncentrato klasė taip pat daugeliu atvejų buvo pagerinta iki 45% ar daugiau.

2. Vario slopinimo efektas

• Natrio cianido naudojimas veiksmingai sumažino vario mineralus. Vario kiekis galutiniame molibdeno koncentrate sumažintas nuo maždaug 5 % iki mažiau nei 2 %. Šis reikšmingas vario kiekio molibdeno koncentrate sumažinimas ne tik pagerina molibdeno produkto kokybę, bet ir sumažina tolesnio molibdeno koncentrato rafinavimo lydymo procese išlaidas.

Natrio cianido naudojimo iššūkiai ir sprendimai

Aplinkos ir saugos klausimai

1. Natrio cianido toksiškumas

• Natrio cianidas yra labai toksiškas. Bet koks nuotėkis arba netinkamas tvarkymas kasybos ir sodrinimo proceso metu gali kelti rimtą grėsmę aplinkai ir žmonių sveikatai. Atsitiktinai nutekėjus, cianido jonai gali greitai patekti į dirvožemį ir vandens šaltinius, sukeldami taršą ir sukeldami pavojų vandens gyvūnijai ir augalams.

2.Sprendimai

• Griežti saugos protokolai : Kasykloje įdiegti griežti natrio cianido laikymo, transportavimo ir naudojimo saugos protokolai. Natrio cianidui laikyti naudojamos specializuotos saugyklos su dvigubų sienelių talpyklomis ir nuotėkių aptikimo sistemomis. Visi darbuotojai, dirbantys su natrio cianidu, privalo reguliariai lankyti saugos mokymus, įskaitant avarinio reagavimo procedūras nuotėkio atveju.

• Uodegų ir nuotekų valymas : Kasykloje įrengtos pažangios nuotekų valymo sistemos. Po flotacijos proceso uolienos ir nuotekos, kuriose yra natrio cianido likučių, yra apdorojamos, siekiant pašalinti arba detoksikuoti cianidą. Vienas iš įprastų metodų yra vandenilio peroksido arba hipochlorito naudojimas cianido jonams oksiduoti į mažiau toksiškas formas, tokias kaip cianatas (CNO⁻) arba azotas ir anglies dioksidas. Išvalytos nuotekos yra atidžiai stebimos, siekiant užtikrinti, kad cianido koncentracija atitiktų aplinkosaugos išleidimo standartus prieš jas išleidžiant į aplinką.

Proceso optimizavimo iššūkiai

1. Rūdos kokybės kintamumas

• Rūdos kokybė vario-molibdeno kasykloje gali labai skirtis. Skirtingos rūdos partijos gali turėti skirtingą vario ir molibdeno santykį, mineraloginę sudėtį ir dalelių dydžio pasiskirstymą. Šis kintamumas gali turėti įtakos natrio cianido, kaip depresanto, veiksmingumui. Pavyzdžiui, rūdose, kuriose yra daugiau smulkiagrūdžių vario mineralų, gali prireikti daugiau natrio cianido, kad būtų pasiektas toks pat vario slopinimo lygis.

2.Sprendimai

• Rūdos analizė realiuoju laiku : Kasykla investavo į pažangią analitinę įrangą, kad galėtų atlikti gaunamos rūdos analizę realiuoju laiku. Rentgeno spindulių fluorescencija (XRF) ir lazerio sukelta skaidymo spektroskopija (LIBS) naudojamos greitai nustatyti rūdos cheminę sudėtį. Remiantis analizės rezultatais, natrio cianido ir kitų reagentų dozė gali būti laiku koreguojama.

• Modeliu pagrįstas proceso valdymas : Sukurtas matematinis modelis, skirtas numatyti optimalią natrio cianido dozę ir proceso parametrus, remiantis rūdos savybėmis. Modelis atsižvelgia į tokius veiksnius kaip vario ir molibdeno santykis, mineraloginė sudėtis ir dalelių dydis. Ši modeliu pagrįsta proceso valdymo sistema leidžia tiksliau valdyti flotacijos procesą, pagerindama vario ir molibdeno atskyrimo efektyvumą net ir esant rūdos kokybės kintamumui.

Išvada

Natrio cianido, kaip vario slopintojo, naudojimas flotacijos procese pasirodė esąs veiksmingas atskiriant vario ir molibdeno mineralus. Kruopščiai kontroliuodama natrio cianido dozę, optimizuodama flotacijos proceso srautą ir įgyvendindama griežtas aplinkosaugos ir saugos priemones, kasykla sugebėjo pagerinti molibdeno koncentrato išgavimą ir kokybę, tuo pačiu efektyviai slopindama vario mineralus. Tačiau su natrio cianido naudojimu susiję iššūkiai, tokie kaip aplinkosaugos ir saugos problemos bei proceso optimizavimas atsižvelgiant į rūdos kokybės kintamumą, reikalauja nuolatinio dėmesio ir tinkamų sprendimų įgyvendinimo. Kasybos pramonei pereinant prie tvaresnės ir efektyvesnės praktikos, reikia tolesnių tyrimų ir plėtros, siekiant rasti alternatyvių slopintojų arba patobulinti esamą natrio cianido pagrindu veikiantį procesą, siekiant sumažinti jo poveikį aplinkai, kartu išlaikant aukštą metalurginį našumą.