Methoden en processen voor het verwijderen van cyanide op het oppervlak van sulfide-ertsen

1. Inleiding

Op het gebied van de metallurgie, met name bij de winning van goud en de verwerking van sulfide-erts, is de aanwezigheid van Cyanide op het oppervlak van Sulfide-ertsen brengt aanzienlijke uitdagingen met zich mee. Cyanide wordt veel gebruikt in het cyanideringsproces voor goudwinning vanwege het vermogen om complexen te vormen met goud, waardoor het gemakkelijker oplost. Na het uitloogproces blijven de resterende cyanide Op het oppervlak van sulfide-ertsen in het mijnafval leidt niet alleen tot milieuvervuiling, maar remt ook de daaropvolgende winning van sulfidemineralen, waardoor de totale winning van waardevolle metalen afneemt. Daarom is de ontwikkeling van effectieve methoden om cyanide op het oppervlak van sulfide-ertsen te verwijderen cruciaal voor duurzame mineraalverwerking en milieubescherming.

2. Bestaande problemen met cyanide op sulfide-ertsoppervlakken

2.1 Milieu-impact

Cyanide is een zeer giftige stof. Wanneer sulfide-ertsen met oppervlakte-geadsorbeerd cyanide in het milieu terechtkomen, kan cyanide geleidelijk uitspoelen en de bodem, waterbronnen en lucht verontreinigen. Zelfs in lage concentraties kan cyanide zeer schadelijk zijn voor in het water levende organismen, planten en de menselijke gezondheid. Zo is in sommige mijnbouwgebieden waar cyanidehoudend afval onjuist werd afgevoerd, in nabijgelegen waterlichamen een aanzienlijke daling van het zuurstofgehalte waargenomen, wat leidde tot de dood van vissen en ander waterleven.

2.2 Remming van de verrijking van sulfidemineralen

De cyanide die geadsorbeerd is aan het oppervlak van sulfide-ertsen, zoals pyriet, chalcopyriet en sfaleriet, kan een passiveringsfilm vormen op het mineraaloppervlak. Deze film vermindert de reactiviteit van sulfidemineralen tijdens daaropvolgende flotatie of andere verrijkingsprocessen. Bij de flotatie van koperhoudende sulfide-ertsen kan de aanwezigheid van cyanide op het oppervlak van chalcopyriet bijvoorbeeld de interactie met collectoren verzwakken, waardoor het moeilijk wordt om kopermineralen effectief van ganggesteente te scheiden, wat de kwaliteit en de winning van koperconcentraten vermindert.

3. Methoden voor het verwijderen van cyanide op het oppervlak van sulfide-ertsen

3.1 Zuuractiveringsmethode

3.1.1 Principe

De zuuractiveringsmethode gebruikt voornamelijk zuren zoals zwavelzuur of oxaalzuur om te reageren met de cyanidehoudende verbindingen op het oppervlak van sulfide-ertsen. Wanneer een zuur wordt toegevoegd, veroorzaakt dit de ontleding van cyanide-metaalcomplexen. Hierdoor ontstaat waterstofcyanidegas. Maar in een goed ontworpen proces kan dit vluchtige waterstofcyanide worden teruggewonnen en hergebruikt via geschikte absorptiesystemen.

3.1.2 Processtappen

1. ErtspulpbereidingMeng eerst de sulfide-ertsresten met oppervlakte-geadsorbeerd cyanide en water om een ​​uniforme ertspulp te creëren. De vaste-vloeistofverhouding van de ertspulp wordt doorgaans aangepast op basis van de eigenschappen van het erts en de specifieke procesvereisten, meestal binnen het bereik van 1:2 - 1:5.

2. ZuurtoevoegingVoeg langzaam zwavelzuur of oxaalzuur toe aan de ertspulp onder voortdurend roeren. De hoeveelheid toegevoegd zuur moet zorgvuldig worden gecontroleerd op basis van het cyanidegehalte in de ertspulp. Meestal wordt de pH-waarde van de ertspulp ingesteld op 2-4 en moet de pH realtime worden gecontroleerd met een pH-meter tijdens het toevoegingsproces.

3. Reactie en gasbehandeling: Laat de reactie na het toevoegen van het zuur ongeveer 1 tot 3 uur duren. Gedurende deze tijd ontstaat er waterstofcyanidegas. Om te voorkomen dat dit gas het milieu vervuilt, wordt een gasopvang- en -behandelingssysteem geïnstalleerd. Het gevormde waterstofcyanidegas wordt naar een absorptietoren geleid die gevuld is met een alkalische oplossing, zoals natriumhydroxide. Hier reageert het waterstofcyanide met de natriumhydroxide, en de teruggewonnen waterstofcyanide wordt teruggewonnen. Natriumcyanide De oplossing kan worden hergebruikt in het cyanideringsproces als de kwaliteit ervan aan de eisen voldoet.

3.1.3 Voordelen en nadelen

• VoordelenDeze methode is relatief eenvoudig, zowel in principe als in de werking. Ze kan cyanidehoudende verbindingen op het oppervlak van sulfide-ertsen effectief afbreken en heeft de potentie om cyanide te recyclen, waardoor de totale kosten van cyanidegebruik in het mijnbouwproces worden verlaagd.

• Nadelen: Er zijn aanzienlijke veiligheidsrisico's aan verbonden. Waterstofcyanidegas is zeer giftig en lekkage tijdens de reactie kan ernstige schade toebrengen aan operators en het milieu. Bovendien zijn de zuren die bij deze methode worden gebruikt corrosief, wat schade aan apparatuur en pijpleidingen kan veroorzaken, de onderhoudskosten kan verhogen en de levensduur van de apparatuur kan verkorten.

3.2 Oxidant activeringsmethode

3.2.1 Principe

Oxidatiemiddelen zoals waterstofperoxide, kaliumpermanganaat en ozon worden gebruikt om het cyanide op het oppervlak van sulfide-ertsen te oxideren. Deze oxidatiemiddelen verbreken de chemische bindingen van cyanideverbindingen, waardoor cyanide wordt omgezet in relatief niet-giftige stoffen zoals stikstofgas en Carbon Fibreeet.

3.2.2 Processtappen

1. Ertspulpbereiding:Vergelijkbaar met de zuuractiveringsmethode, bereid de sulfide-ertsresten tot ertspulp met een geschikte vaste-vloeistofverhouding.

2. Oxidant toevoegingVoeg het gekozen oxidatiemiddel toe aan de ertspulp. De hoeveelheid oxidatiemiddel hangt af van het cyanidegehalte in de ertspulp en het oxidatiepotentieel van het oxidatiemiddel. Bij gebruik van waterstofperoxide is de dosering bijvoorbeeld over het algemeen 1-5 kg ​​per ton ertspulp, terwijl kaliumpermanganaat meestal wordt toegevoegd in een hoeveelheid van 0.5-2 kg per ton ertspulp. De toevoeging moet langzaam en onder voortdurend roeren gebeuren om een ​​gelijkmatige menging te garanderen.

3. Reactie en monitoring: Laat het oxidatiemiddel 2-4 uur reageren met het cyanide in de ertspulp. Houd tijdens de reactie het oxidatie-reductiepotentieel en het cyanidegehalte in de ertspulp in de gaten. De oxidatie-reductiepotentiaalwaarde kan de voortgang van de oxidatiereactie weergeven. Wanneer de waarde stabiliseert en het cyanidegehalte in de ertspulp aan de vereiste norm voldoet (meestal minder dan 0.5 mg/l), wordt de reactie als voltooid beschouwd.

3.2.3 Voordelen en nadelen

• Voordelen:Deze methode produceert geen giftige en vluchtige gassen zoals de zuuractiveringsmethode, waardoor deze veiliger is voor de werkomgeving. Het kan cyanide effectief oxideren en afbreken, waardoor cyanide van het oppervlak van sulfide-ertsen wordt verwijderd. Bovendien zijn de reactieproducten relatief milieuvriendelijk.

• NadelenDe kosten van oxidatiemiddelen zijn relatief hoog, vooral voor sterke oxidatiemiddelen zoals ozon, wat de verwerkingskosten van sulfide-ertsen verhoogt. Bovendien wordt de oxidatiereactie gemakkelijk beïnvloed door factoren zoals de pH-waarde van de ertspulp, de temperatuur en de aanwezigheid van andere onzuiverheden, waardoor een strikte controle van de reactieomstandigheden vereist is.

3.3 Koperzoutmethode

3.3.1 Principe

Koperzouten, zoals kopersulfaat, worden toegevoegd aan de sulfide-ertspulp met oppervlakte-geadsorbeerd cyanide. De koperionen reageren met cyanide en vormen onoplosbare koper-cyanidecomplexen. Deze complexen kunnen vervolgens uit de ertspulp worden gescheiden door middel van vaste-vloeistofscheidingsmethoden, waardoor cyanide wordt verwijderd.

3.3.2 Processtappen

1. Ertspulpbereiding: Bereid de sulfide-ertsresten voor tot ertspulp met een geschikte vaste-vloeistofverhouding.

2. Toevoeging van koperzoutVoeg een geschikte hoeveelheid kopersulfaat toe aan de ertspulp. De toegevoegde hoeveelheid kopersulfaat wordt bepaald door het cyanidegehalte in de ertspulp, met doorgaans een molaire verhouding van koperionen tot cyanide-ionen van 1-2:1. Kopersulfaat wordt meestal toegevoegd als een waterige oplossing en het toevoegingsproces moet gepaard gaan met continu roeren om een ​​gelijkmatige verdeling van de koperionen in de ertspulp te garanderen.

3. Reactie en vaste-vloeistofscheiding: Laat de reactie na het toevoegen van het koperzout 1 tot 2 uur duren. Voer vervolgens een scheiding van vaste stof en vloeistof uit op de ertspulp met behulp van methoden zoals filtratie of sedimentatie. De afgescheiden vaste stof bevat koper-cyanide-neerslag en sulfidemineralen, terwijl de afgescheiden vloeistof verder kan worden behandeld om te voldoen aan de lozingsnorm of kan worden hergebruikt voor andere doeleinden.

3.3.3 Voordelen en nadelen

• Voordelen: Deze methode kan cyanide effectief van het oppervlak van sulfide-ertsen verwijderen door onoplosbare neerslagen te vormen. Het proces is relatief eenvoudig en kopersulfaat is een veelgebruikt en goedkoop chemisch reagens dat bepaalde economische voordelen biedt.

• NadelenHet toevoegen van koperzouten kan koperverontreinigingen in de ertspulp introduceren, wat de daaropvolgende verwerking van sulfidemineralen kan beïnvloeden. Bij de flotatie van lood-zinksulfide-ertsen kunnen bijvoorbeeld overmatige koperionen sfaleriet activeren, wat de scheiding van lood- en zinkmineralen verstoort. Bovendien moeten de afgescheiden koper-cyanide-neerslagen op de juiste manier worden afgevoerd om secundaire vervuiling te voorkomen.

3.4 Nieuwe samengestelde reagensmethode

3.4.1 Principe

Er wordt gebruikgemaakt van enkele nieuw ontwikkelde samengestelde reagentia, zoals een combinatie van polysulfiden en natriummetabisulfiet. De polysulfiden reageren met de zwavelhoudende componenten in de cyanidehoudende verbindingen op het oppervlak van sulfide-ertsen, terwijl natriummetabisulfiet de redoxpotentiaal van het systeem aanpast en de ontleding van cyanide bevordert, waardoor de verwijdering ervan wordt vergemakkelijkt.

3.4.2 Processtappen

1. Ertspulpbereiding: Bereid de sulfide-ertsresten voor tot ertspulp.

2. Samengestelde reagenstoevoegingVoeg het samengestelde reagens, bestaande uit polysulfiden en natriummetabisulfiet, toe aan de ertspulp. De gewichtsverhouding van polysulfiden tot natriummetabisulfiet is doorgaans 1:1. De hoeveelheid toegevoegd samengesteld reagens wordt bepaald op basis van het cyanidegehalte in de ertspulp en de aard van het sulfide-erts, doorgaans variërend van 0.5 tot 2 kg per ton ertspulp.

3. Reactie en monitoring: Laat de reactie na toevoeging van het composietreagens 1 tot 3 uur duren. Controleer tijdens de reactie het cyanidegehalte en relevante chemische parameters, zoals redoxpotentiaal en pH-waarde, in de ertspulp. Pas de reactieomstandigheden tijdig aan op basis van de meetresultaten om volledige verwijdering van cyanide te garanderen.

3.4.3 Voordelen en nadelen

• VoordelenDeze methode is goed aanpasbaar aan verschillende soorten sulfide-ertsen. Het samengestelde reagens werkt synergetisch om cyanide effectief van het oppervlak van sulfide-ertsen te verwijderen. Vergeleken met methoden met één reagens biedt het mogelijk een betere verwijderingsefficiëntie en heeft het minder impact op de daaropvolgende verrijking van sulfidemineralen.

• NadelenDe ontwikkeling en productie van composietreagentia zijn relatief complex en de kosten kunnen hoger zijn dan bij sommige traditionele methoden met één reagens. Bovendien is het specifieke reactiemechanisme van composietreagentia nog niet volledig begrepen, wat tot onzekerheden kan leiden in daadwerkelijke industriële toepassingen.

4. Procesoptimalisatie en overwegingen

4.1 Voorbehandeling van ertsen

Voordat een van de bovenstaande methoden wordt gebruikt om cyanide van het oppervlak van sulfide-ertsen te verwijderen, is vaak een geschikte voorbehandeling van het erts noodzakelijk. Als het sulfide-erts bijvoorbeeld een grote hoeveelheid fijnkorrelige ganggesteentemineralen bevat, kan een voorscreening of classificatie worden uitgevoerd om de moeilijk te behandelen fijnkorrelige fracties te verwijderen. Dit kan de contactefficiëntie tussen het reagens en de sulfide-mineralen met aan het oppervlak geadsorbeerd cyanide verbeteren en de interferentie van ganggesteentemineralen met het reactieproces verminderen.

4.2 Controle van de reactieomstandigheden

• PH waardeDe pH-waarde van de ertspulp heeft een aanzienlijke invloed op het reactieproces. De zuuractiveringsmethode vereist een lagere pH om de afbraak van cyanidehoudende verbindingen te bevorderen, terwijl de oxidatieve activeringsmethode en de koperzoutmethode een geschikt pH-bereik moeten handhaven. Bij gebruik van waterstofperoxide als oxidatiemiddel is de optimale pH-waarde van de ertspulp bijvoorbeeld meestal 8-10. Bij gebruik van kopersulfaat wordt de pH-waarde van de ertspulp over het algemeen op 6-8 gehouden.

• TemperatuurDe reactietemperatuur beïnvloedt ook de reactiesnelheid en -efficiëntie. Over het algemeen kan een temperatuurverhoging de reactiesnelheid versnellen. Bij sommige reacties, zoals de oxidatie van cyanide door waterstofperoxide, kan een te hoge temperatuur er echter toe leiden dat het oxidatiemiddel ontbindt, waardoor de oxidatie-efficiëntie afneemt. Daarom moet de reactietemperatuur worden geoptimaliseerd op basis van het specifieke reactiesysteem, meestal binnen het bereik van 20-40 °C.

• RoerintensiteitVoldoende roeren is essentieel om een ​​gelijkmatige verdeling van de reagentia in de ertspulp te garanderen en de contactkans tussen het reagens en de cyanidehoudende stoffen op het oppervlak van sulfide-ertsen te vergroten. Overmatig roeren kan echter leiden tot onnodig energieverbruik en mechanische slijtage van de apparatuur. De juiste roerintensiteit moet worden bepaald door experimenteel onderzoek en praktische productie-ervaring.

4.3 Vaste-vloeistofscheiding en afvalwaterbehandeling

Na de reactie om cyanide van het oppervlak van sulfide-ertsen te verwijderen, is efficiënte scheiding van vaste stof en vloeistof vereist om de behandelde sulfidemineralen van de reactieoplossing te scheiden. Veelgebruikte scheidingsmethoden voor vaste stof en vloeistof zijn onder andere filtratie, sedimentatie en centrifugatie. Het gescheiden afvalwater bevat meestal nog wat restcyanide en andere onzuiverheden, die verder behandeld moeten worden om aan de lozingsnorm te voldoen. Afvalwaterzuiveringsprocessen kunnen methoden omvatten zoals verdere oxidatie, adsorptie en biologische zuivering.

5. Casestudies

5.1 Toepassing van de zuuractiveringsmethode in een goudmijn

In een bepaalde goudmijn bevatte het sulfide-ertsafval na het cyanideringsproces een bepaalde hoeveelheid oppervlaktegeadsorbeerd cyanide. De mijn gebruikte de zuuractiveringmethode voor de behandeling. Eerst werd het afval verwerkt tot ertspulp met een vaste stof-vloeistofverhouding van 1:3. Vervolgens werd zwavelzuur toegevoegd om de pH-waarde van de ertspulp op 3 te brengen. Na 2 uur reactie werd het gevormde waterstofcyanidegas opgevangen en geabsorbeerd door een natriumhydroxideoplossing. Na de behandeling daalde het cyanidegehalte in de ertspulp van 5 mg/l tot minder dan 0.5 mg/l, en steeg de daaropvolgende flotatie-opbrengst van sulfidemineralen met ongeveer 10%. Tijdens de operatie vormde lekkage van waterstofcyanidegas echter een veiligheidsrisico op de locatie en liepen de leidingen van de apparatuur relatief ernstige corrosie op.

5.2 Oxidant-activeringmethode in een polymetallische sulfide-ertsmijn

Een polymetallische sulfide-ertsmijn gebruikte waterstofperoxide als oxidatiemiddel om cyanide van het oppervlak van sulfide-ertsen te verwijderen. De pH-waarde van de ertspulp werd eerst aangepast naar 9, waarna waterstofperoxide werd toegevoegd in een dosering van 3 kg per ton ertspulp. Na 3 uur reactie was het cyanidegehalte in de ertspulp tot een zeer laag niveau gedaald. De daaropvolgende verrijking van koper-, lood- en zinksulfidemineralen werd niet beïnvloed door het resterende cyanide, en de algehele metaalwinning verbeterde. De hoge kosten van waterstofperoxide leidden echter tot een stijging van de ertsverwerkingskosten met ongeveer $ 5 per ton.

6. Conclusie

Het verwijderen van cyanide op het oppervlak van sulfide-ertsen is een cruciale taak in de mineraalverwerking. De zuuractiveringsmethode, oxidatieve activeringsmethode, koperzoutmethode en nieuwe composietreagensmethode hebben elk hun eigen voor- en nadelen. Bij industriële toepassingen is het noodzakelijk om factoren zoals de aard van sulfide-ertsen, milieueisen en economische kosten uitgebreid te overwegen om de meest geschikte methode te selecteren. Door procesomstandigheden te optimaliseren, ertsen voor te behandelen en de scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen en afvalwaterbehandeling op de juiste manier uit te voeren, kan de efficiëntie van cyanideverwijdering op het oppervlak van sulfide-ertsen verder worden verbeterd, waardoor de doelstellingen van grondstoffenwinning en milieubescherming worden bereikt.