Cianido pašalinimo iš sulfidinių rūdų paviršiaus metodai ir procesai

1. Įvadas

Metalurgijos srityje, ypač aukso gavyboje ir sulfidinių rūdų perdirbime, cianidas paviršiaus Sulfidų rūdos kelia didelių iššūkių. Cianidas plačiai naudojamas cianidavimo išplovimo procese auksui išgauti dėl savo gebėjimo sudaryti kompleksus su auksu, palengvinant jo ištirpimą. Tačiau po išplovimo proceso likęs Cianidas Sulfidų rūdų paviršiuje esančios uolienose esančios cianido dalelės ne tik teršia aplinką, bet ir stabdo vėlesnį sulfidų mineralų sodrinimą, sumažindamos bendrą vertingų metalų išgavimo greitį. Todėl norint užtikrinti tvarų mineralų perdirbimą ir aplinkos apsaugą, labai svarbu sukurti veiksmingus cianido pašalinimo iš sulfidų rūdų paviršiaus metodus.

2. Esamos problemos su cianidu ant sulfidinių rūdų paviršių

2.1 Poveikis aplinkai

Cianidas yra labai toksiška medžiaga. Kai į aplinką išleidžiamos sulfido rūdos su paviršiuje adsorbuotu cianidu, cianidas gali palaipsniui išsiplauti ir užteršti dirvožemį, vandens šaltinius ir orą. Net ir esant mažoms koncentracijoms, cianidas gali būti labai kenksmingas vandens organizmams, augalams ir žmonių sveikatai. Pavyzdžiui, kai kuriose kasybos vietose, kur buvo netinkamai šalinamos cianido turinčios atliekos, netoliese esančiuose vandens telkiniuose labai sumažėjo ištirpusio deguonies kiekis, dėl to žuvo žuvys ir kiti vandens gyvūnai.

2.2 Sulfidinių mineralų sodrinimo slopinimas

Ant sulfidinių rūdų, tokių kaip piritas, chalkopiritas ir sfaleritas, paviršiaus adsorbuotas cianidas gali sudaryti pasyvacijos plėvelę mineralo paviršiuje. Ši plėvelė sumažina sulfidinių mineralų reaktyvumą vėlesnio flotacijos ar kitų sodrinimo procesų metu. Pavyzdžiui, flotuojant varį turinčias sulfidines rūdas, cianido buvimas chalkopirito paviršiuje gali susilpninti jo sąveiką su kolektoriais, todėl sunku efektyviai atskirti vario mineralus nuo priemaišų, todėl sumažėja vario koncentratų kokybė ir išgavimo greitis.

3. Cianido pašalinimo iš sulfidinių rūdų paviršiaus metodai

3.1 Rūgšties aktyvinimo metodas

3.1.1 Principas

Rūgšties aktyvinimo metodas daugiausia naudoja rūgštis, tokias kaip sieros rūgštis arba oksalo rūgštis, kad jos reaguotų su cianido turinčiais junginiais sulfidų rūdų paviršiuje. Pridėjus rūgšties, ji sukelia cianido ir metalo kompleksų skaidymąsi. Dėl to susidaro vandenilio cianido dujos. Tačiau gerai suplanuotame procese šį lakųjį vandenilio cianidą galima atgauti ir pakartotinai panaudoti tinkamomis absorbcijos sistemomis.

3.1.2 Proceso etapai

1. Rūdos celiuliozės paruošimasPirmiausia sumaišykite sulfido rūdos atliekas su paviršiuje adsorbuotu cianidu ir vandeniu, kad gautumėte vienodą rūdos masės masę. Rūdos masės kietosios ir skystosios medžiagos santykis paprastai reguliuojamas atsižvelgiant į rūdos savybes ir konkrečius proceso reikalavimus, paprastai 1:2–1:5 intervale.

2. Rūgščių pridėjimasLėtai pilkite sieros rūgštį arba oksalo rūgštį į rūdos minkštimą, nuolat maišydami. Įpilamos rūgšties kiekis turi būti kruopščiai kontroliuojamas atsižvelgiant į cianido kiekį rūdos minkštime. Paprastai rūdos minkštimo pH vertė reguliuojama ties 2–4, o pH reikia stebėti realiuoju laiku naudojant pH matuoklį įpylimo proceso metu.

3. Reakcija ir dujų apdorojimasĮpylus rūgšties, leiskite reakcijai vykti apie 1–3 valandas. Šiuo laikotarpiu išsiskiria vandenilio cianido dujos. Siekiant išvengti šių dujų taršos aplinkai, įrengiama dujų surinkimo ir valymo sistema. Susidariusios vandenilio cianido dujos nukreipiamos į absorbcijos bokštą, pripildytą šarminio tirpalo, pavyzdžiui, natrio hidroksido tirpalo. Čia vandenilio cianidas reaguoja su natrio hidroksidu, ir surinktas dujos... Natrio cianidas Tirpalą galima perdirbti į cianidavimo procesą, jei jo kokybė atitinka reikalavimus.

3.1.3 Privalumai ir trūkumai

• PrivalumaiŠis metodas yra gana paprastas tiek iš principo, tiek veikimo požiūriu. Jis gali efektyviai suskaidyti cianido turinčius junginius sulfidinių rūdų paviršiuje ir turi potencialą perdirbti cianidą, taip sumažinant bendras cianido naudojimo kasybos procese sąnaudas.

• TrūkumaiSu tuo susiję dideli pavojai saugai. Vandenilio cianido dujos yra labai toksiškos, o bet koks nuotėkis reakcijos metu gali padaryti didelę žalą operatoriams ir aplinkai. Be to, šiame metode naudojamos rūgštys yra ėsdinančios, todėl gali pažeisti įrangą ir vamzdynus, padidinti priežiūros išlaidas ir sutrumpinti įrangos tarnavimo laiką.

3.2 Oksidatoriaus aktyvinimo metodas

3.2.1 Principas

Oksidatoriai, tokie kaip vandenilio peroksidas, kalio permanganatas ir ozonas, naudojami oksiduoti cianidą ant sulfidų rūdų paviršiaus. Šie oksidatoriai ardo cianido junginių cheminius ryšius, paversdami cianidą santykinai netoksiškomis medžiagomis, tokiomis kaip azoto dujos ir Anglisates.

3.2.2 Proceso etapai

1. Rūdos celiuliozės paruošimasPanašiai kaip ir rūgštinio aktyvinimo metodu, paruoškite sulfido rūdos atliekas į rūdos minkštimą su tinkamu kietosios ir skystosios medžiagos santykiu.

2. Oksidatoriaus pridėjimasĮ rūdos masę įpilkite pasirinktą oksidatorių. Pridedamo oksidatoriaus kiekis priklauso nuo cianido kiekio rūdos masėje ir oksidatoriaus oksidacijos potencialo. Pavyzdžiui, naudojant vandenilio peroksidą, dozė paprastai yra 1–5 kg vienai tonai rūdos masės, o kalio permanganato paprastai pridedama 0.5–2 kg vienai tonai rūdos masės. Pilti reikia lėtai, nuolat maišant, kad būtų užtikrintas tolygus maišymas.

3. Reakcija ir stebėsenaLeiskite oksidatoriui 2–4 valandas reaguoti su cianidu rūdos masėje. Reakcijos metu stebėkite oksidacijos-redukcijos potencialą ir cianido kiekį rūdos masėje. Oksidacijos-redukcijos potencialo vertė gali atspindėti oksidacijos reakcijos eigą. Kai vertė stabilizuojasi ir cianido kiekis rūdos masėje atitinka reikiamą standartą (paprastai mažesnis nei 0.5 mg/l), reakcija laikoma užbaigta.

3.2.3 Privalumai ir trūkumai

• PrivalumaiŠis metodas, skirtingai nei rūgšties aktyvinimo metodas, neišskiria toksiškų ir lakių dujų, todėl yra saugesnis darbo aplinkai. Jis gali efektyviai oksiduoti ir skaidyti cianidą, pašalindamas cianidą nuo sulfidinių rūdų paviršiaus. Be to, reakcijos produktai yra gana draugiški aplinkai.

• TrūkumaiOksidatorių kaina yra gana didelė, ypač stiprių oksidatorių, tokių kaip ozonas, o tai padidina sulfidinių rūdų perdirbimo sąnaudas. Be to, oksidacijos reakciją lengvai veikia tokie veiksniai kaip rūdos masės pH vertė, temperatūra ir kitos priemaišos, todėl reikia griežtai kontroliuoti reakcijos sąlygas.

3.3 Vario druskos metodas

3.3.1 Principas

Vario druskos, tokios kaip vario sulfatas, į sulfido rūdos masę įdedamos su paviršiuje adsorbuotu cianidu. Vario jonai reaguoja su cianidu ir sudaro netirpius vario ir cianido kompleksus. Šie kompleksai vėliau gali būti atskirti nuo rūdos masės kietosios ir skystosios fazės atskyrimo metodais, taip pašalinant cianidą.

3.3.2 Proceso etapai

1. Rūdos celiuliozės paruošimasSulfidų rūdos atliekas paruoškite į rūdos minkštimą su tinkamu kietosios ir skystosios medžiagos santykiu.

2. Vario druskos papildymasĮ rūdos minkštimą įpilkite reikiamą kiekį vario sulfato. Pridedamo vario sulfato kiekis nustatomas pagal cianido kiekį rūdos minkštime, paprastai vario jonų ir cianido jonų molinis santykis yra 1–2:1. Vario sulfatas paprastai pridedamas kaip vandeninis tirpalas, o įpylimo procesas turėtų būti nuolat maišomas, kad vario jonai rūdos minkštime pasiskirstytų tolygiai.

3. Reakcija ir kietųjų bei skystųjų medžiagų atskyrimasĮpylus vario druskos, leiskite reakcijai vykti 1–2 valandas. Tada rūdos minkštimas atskiriamas nuo kietosios ir skystosios medžiagos, naudojant tokius metodus kaip filtravimas arba sedimentacija. Atskirtoje kietojoje medžiagoje yra vario cianido nuosėdų ir sulfidų mineralų, o atskirtą skystį galima toliau apdoroti, kad atitiktų išleidimo standartą, arba perdirbti kitais tikslais.

3.3.3 Privalumai ir trūkumai

• PrivalumaiŠis metodas gali efektyviai pašalinti cianidą iš sulfidų rūdų paviršiaus, sudarydamas netirpius nuosėdas. Operacijos procesas yra gana paprastas, o vario sulfatas yra įprastas ir nebrangus cheminis reagentas, teikiantis tam tikrą ekonominę naudą.

• TrūkumaiĮdėjus vario druskų, į rūdos minkštimą gali patekti vario priemaišų, kurios gali turėti įtakos vėlesniam sulfidinių mineralų sodrinimui. Pavyzdžiui, flotuojant švino ir cinko sulfido rūdas, per didelis vario jonų kiekis gali aktyvuoti sfaleritą, trukdantį atskirti švino ir cinko mineralus. Be to, atskirtas vario ir cianido nuosėdas reikia tinkamai utilizuoti, kad būtų išvengta antrinės taršos.

3.4 Naujas sudėtinių reagentų metodas

3.4.1 Principas

Naudojami kai kurie naujai sukurti sudėtiniai reagentai, pavyzdžiui, polisulfidų ir natrio metabisulfito derinys. Polisulfidai reaguoja su sieros turinčiais komponentais cianido turinčiuose junginiuose, esančiuose ant sulfidinių rūdų paviršiaus, o natrio metabisulfitas reguliuoja sistemos redokso potencialą ir skatina cianido skaidymąsi, taip palengvindamas jo pašalinimą.

3.4.2 Proceso etapai

1. Rūdos celiuliozės paruošimasParuoškite sulfidinių rūdų atliekas į rūdos minkštimą.

2. Sudėtinių reagentų pridėjimasĮ rūdos minkštimą įpilkite sudėtinio reagento, sudaryto iš polisulfidų ir natrio metabisulfito. Polisulfidų ir natrio metabisulfito svorio santykis paprastai yra 1:1. Įpilamo sudėtinio reagento kiekis nustatomas pagal cianido kiekį rūdos minkštime ir sulfidų rūdos pobūdį, paprastai svyruojant nuo 0.5 iki 2 kg vienai tonai rūdos minkštimo.

3. Reakcija ir stebėsenaĮpylus sudėtinį reagentą, leiskite reakcijai vykti 1–3 valandas. Reakcijos metu stebėkite cianido kiekį ir atitinkamus cheminius parametrus, tokius kaip redokso potencialas ir pH vertė, rūdos masėje. Nedelsdami pakoreguokite reakcijos sąlygas pagal stebėjimo rezultatus, kad užtikrintumėte visišką cianido pašalinimą.

3.4.3 Privalumai ir trūkumai

• PrivalumaiŠis metodas gerai pritaikomas įvairių tipų sulfidų rūdoms. Sudėtinis reagentas veikia sinergiškai, efektyviai pašalindamas cianidą nuo sulfidų rūdų paviršiaus. Palyginti su metodais, kuriuose naudojamas vienas reagentas, jis gali pasiūlyti geresnį šalinimo efektyvumą ir turėti mažesnį poveikį vėlesniam sulfidų mineralų sodrinimui.

• TrūkumaiSudėtinių reagentų kūrimas ir gamyba yra gana sudėtinga, o jų kaina gali būti didesnė nei kai kurių tradicinių vieno reagento metodų. Be to, konkretus sudėtinių reagentų reakcijos mechanizmas dar nėra iki galo išaiškintas, todėl gali kilti neaiškumų realiame pramoniniame pritaikyme.

4. Proceso optimizavimas ir svarstymai

4.1 Rūdų išankstinis apdorojimas

Prieš naudojant bet kurį iš aukščiau išvardytų metodų cianidui nuo sulfidinių rūdų paviršiaus pašalinti, dažnai reikalingas tinkamas rūdos išankstinis apdorojimas. Pavyzdžiui, jei sulfidinių rūdų atliekose yra daug smulkiagrūdžių priemaišų, galima atlikti išankstinį sijojimo arba klasifikavimo veiksmus, kad būtų pašalintos sunkiai apdorojamos smulkiagrūdės frakcijos. Tai gali padidinti reagento ir sulfidinių mineralų sąlyčio su paviršiuje adsorbuotu cianidu efektyvumą ir sumažinti priemaišų mineralų įtaką reakcijos procesui.

4.2 Reakcijos sąlygų kontrolė

• pH vertėRūdos masės pH vertė daro didelę įtaką reakcijos procesui. Rūgšties aktyvinimo metodui reikalingas žemesnis pH, kad būtų skatinamas cianido turinčių junginių skaidymas, o oksidatoriaus aktyvinimo metodui ir vario druskos metodui reikia palaikyti tinkamą pH diapazoną. Pavyzdžiui, naudojant vandenilio peroksidą kaip oksidatorių, optimali rūdos masės pH vertė paprastai yra 8–10, o naudojant vario sulfatą, rūdos masės pH vertė paprastai kontroliuojama ties 6–8.

• temperatūraReakcijos temperatūra taip pat turi įtakos reakcijos greičiui ir efektyvumui. Paprastai temperatūros didinimas gali pagreitinti reakcijos greitį. Tačiau kai kuriose reakcijose, pavyzdžiui, cianido oksidacijoje vandenilio peroksidu, per aukšta temperatūra gali sukelti oksidatoriaus skaidymąsi ir sumažinti oksidacijos efektyvumą. Todėl reakcijos temperatūrą reikia optimizuoti atsižvelgiant į konkrečią reakcijos sistemą, paprastai 20–40 °C intervale.

• Maišymo intensyvumasPakankamas maišymas yra būtinas siekiant užtikrinti tolygų reagentų pasiskirstymą rūdos masėje ir padidinti reagento bei cianido turinčių medžiagų, esančių ant sulfidinių rūdų paviršiaus, sąlyčio tikimybę. Tačiau per didelis maišymas gali lemti nereikalingą energijos suvartojimą ir įrangos mechaninį nusidėvėjimą. Tinkamas maišymo intensyvumas turėtų būti nustatytas atliekant eksperimentinius tyrimus ir remiantis praktine gamybos patirtimi.

4.3 Kietųjų ir skystųjų medžiagų atskyrimas ir nuotekų valymas

Po reakcijos, skirtos pašalinti cianidą nuo sulfidų rūdų paviršiaus, reikalingas efektyvus kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimas, kad būtų galima atskirti apdorotus sulfidų mineralus nuo reakcijos tirpalo. Dažniausiai naudojami kietosios ir skystosios medžiagos atskyrimo metodai apima filtravimą, nusodinimą ir centrifugavimą. Atskirtose nuotekose paprastai vis dar lieka cianidų likučių ir kitų priemaišų, kurias reikia toliau valyti, kad atitiktų išleidimo standartą. Nuotekų valymo procesai gali apimti tokius metodus kaip tolesnis oksidavimas, adsorbcija ir biologinis valymas.

5. Atvejų analizė

5.1 Rūgšties aktyvinimo metodo taikymas aukso kasykloje

Vienoje aukso kasykloje po cianidacijos išplovimo proceso sulfidinių rūdų atliekose buvo tam tikras kiekis paviršiuje adsorbuoto cianido. Kasykloje buvo naudojamas rūgšties aktyvinimo metodas apdorojimui. Pirmiausia atliekos buvo pagamintos į rūdos masę, kurios kietosios ir skystosios medžiagos santykis buvo 1:3. Tada buvo pridėta sieros rūgšties, kad rūdos masės pH vertė būtų sureguliuota iki 3. Po 2 valandų reakcijos susidariusios vandenilio cianido dujos buvo surinktos ir absorbuotos natrio hidroksido tirpalu. Po apdorojimo cianido kiekis rūdos masėje sumažėjo nuo 5 mg/l iki mažiau nei 0.5 mg/l, o vėlesnis sulfidinių mineralų išgavimo flotacijos būdu greitis padidėjo apie 10 %. Tačiau eksploatacijos metu vandenilio cianido dujų nuotėkis kėlė pavojų saugumui eksploatavimo vietoje, o įrangos vamzdynai patyrė gana didelę koroziją.

5.2 Oksidatoriaus aktyvinimo metodas polimetalinių sulfidų rūdos kasykloje

Polimetalinių sulfidų rūdos kasykloje vandenilio peroksidas buvo naudojamas kaip oksidatorius cianidui nuo sulfidų rūdų paviršiaus pašalinti. Rūdos masės pH vertė pirmiausia buvo sureguliuota iki 9, o tada įpilta vandenilio peroksido, kurio dozė buvo 3 kg vienai tonai rūdos masės. Po 3 valandų reakcijos cianido kiekis rūdos masėje sumažėjo iki labai žemo lygio. Vėlesnis vario, švino ir cinko sulfidų mineralų sodrinimas nebuvo paveiktas likusio cianido, o bendras metalų išgavimo greitis pagerėjo. Tačiau dėl didelės vandenilio peroksido kainos rūdos perdirbimo kaina padidėjo maždaug 5 USD už toną.

6. Išvada

Cianido pašalinimas nuo sulfidinių rūdų paviršiaus yra labai svarbi užduotis mineralų perdirbimo srityje. Rūgšties aktyvinimo metodas, oksidatoriaus aktyvinimo metodas, vario druskos metodas ir naujas sudėtinių reagentų metodas turi savų privalumų ir trūkumų. Praktiniuose pramoniniuose pritaikymuose būtina visapusiškai atsižvelgti į tokius veiksnius kaip sulfidinių rūdų prigimtis, aplinkos apsaugos reikalavimai ir ekonominės sąnaudos, kad būtų galima pasirinkti tinkamiausią metodą. Tuo tarpu optimizuojant proceso sąlygas, iš anksto apdorojant rūdas ir tinkamai tvarkant kietųjų ir skystųjų medžiagų atskyrimą bei nuotekų valymą, galima dar labiau padidinti cianido pašalinimo nuo sulfidinių rūdų paviršiaus efektyvumą, siekiant išteklių atgavimo ir aplinkos apsaugos tikslų.