Métodos e Processos para Remoção de Cianeto na Superfície de Minérios de Sulfeto

1. Introdução

No campo da metalurgia, especialmente na extração de ouro e no beneficiamento de minérios sulfetados, a presença de Cianeto na superfície de Minérios de Sulfeto apresenta desafios significativos. O cianeto é amplamente utilizado no processo de lixiviação por cianetação para extração de ouro devido à sua capacidade de formar complexos com o ouro, facilitando sua dissolução. No entanto, após o processo de lixiviação, o restante cianeto A presença de cianeto na superfície de minérios de sulfeto nos rejeitos não só leva à poluição ambiental, como também inibe o beneficiamento subsequente de minerais de sulfeto, reduzindo a taxa geral de recuperação de metais valiosos. Portanto, o desenvolvimento de métodos eficazes para remover o cianeto da superfície de minérios de sulfeto é crucial para o processamento sustentável de minerais e a proteção ambiental.

2. Problemas existentes com cianeto em superfícies de minério de sulfeto

2.1 Impacto Ambiental

O cianeto é uma substância altamente tóxica. Quando minérios de sulfeto com cianeto adsorvido na superfície são despejados no meio ambiente, o cianeto pode ser gradualmente lixiviado e contaminar o solo, as fontes de água e o ar. Mesmo em baixas concentrações, o cianeto pode ser extremamente prejudicial aos organismos aquáticos, às plantas e à saúde humana. Por exemplo, em algumas áreas de mineração onde ocorreu o descarte inadequado de rejeitos contendo cianeto, corpos d'água próximos apresentaram uma redução significativa no teor de oxigênio dissolvido, resultando na morte de peixes e outras formas de vida aquática.

2.2 Inibição do Beneficiamento de Minerais Sulfetos

O cianeto adsorvido na superfície de minérios sulfetados, como pirita, calcopirita e esfalerita, pode formar uma película passivadora na superfície do mineral. Essa película reduz a reatividade dos minerais sulfetados durante a flotação subsequente ou outros processos de beneficiamento. Por exemplo, na flotação de minérios sulfetados contendo cobre, a presença de cianeto na superfície da calcopirita pode enfraquecer sua interação com os coletores, dificultando a separação eficaz dos minerais de cobre dos minerais de ganga, reduzindo assim o teor e a taxa de recuperação dos concentrados de cobre.

3. Métodos para remoção de cianeto na superfície de minérios de sulfeto

3.1 Método de Ativação Ácida

3.1.1 Princípio

O método de ativação ácida utiliza principalmente ácidos como ácido sulfúrico ou ácido oxálico para reagir com os compostos contendo cianeto presentes na superfície dos minérios de sulfeto. A adição de um ácido causa a decomposição dos complexos cianeto-metal. Como resultado, é gerado gás cianeto de hidrogênio. Mas, em um processo bem projetado, esse cianeto de hidrogênio volátil pode ser recuperado e reutilizado por meio de sistemas de absorção adequados.

3.1.2 Etapas do processo

1. Preparação de polpa de minérioPrimeiro, misture os rejeitos de minério de sulfeto com cianeto adsorvido na superfície e água para criar uma polpa de minério uniforme. A relação sólido-líquido da polpa de minério é normalmente ajustada com base nas características do minério e nos requisitos específicos do processo, geralmente na faixa de 1:2 a 1:5.

2. Adição de ÁcidoAdicione lentamente ácido sulfúrico ou ácido oxálico à polpa de minério, mexendo continuamente. A quantidade de ácido adicionada deve ser cuidadosamente controlada de acordo com o teor de cianeto na polpa de minério. Normalmente, o valor de pH da polpa de minério é ajustado para 2 a 4, e o pH deve ser monitorado em tempo real com um medidor de pH durante o processo de adição.

3. Reação e Tratamento de GasesApós a adição do ácido, deixe a reação prosseguir por cerca de 1 a 3 horas. Durante esse tempo, é produzido gás cianeto de hidrogênio. Para evitar que esse gás polua o meio ambiente, é instalado um sistema de coleta e tratamento de gases. O gás cianeto de hidrogênio gerado é direcionado para uma torre de absorção preenchida com uma solução alcalina, como a solução de hidróxido de sódio. Nesse ponto, o cianeto de hidrogênio reage com o hidróxido de sódio, e o gás recuperado é Cianeto de sódio a solução pode ser reciclada para o processo de cianetação se sua qualidade atender aos requisitos.

3.1.3 Vantagens e Desvantagens

• Vantagens: Este método é relativamente simples, tanto em princípio quanto em operação. Ele pode quebrar com eficácia compostos que contêm cianeto na superfície de minérios de sulfeto e tem o potencial de reciclar cianeto, reduzindo o custo geral do uso de cianeto no processo de mineração.

• Desvantagens : Há riscos significativos à segurança envolvidos. O gás cianeto de hidrogênio é altamente tóxico e qualquer vazamento durante a reação pode causar sérios danos aos operadores e ao meio ambiente. Além disso, os ácidos utilizados neste método são corrosivos, o que pode danificar equipamentos e tubulações, aumentando os custos de manutenção e reduzindo a vida útil dos equipamentos.

3.2 Método de Ativação Oxidante

3.2.1 Princípio

Oxidantes como peróxido de hidrogênio, permanganato de potássio e ozônio são empregados para oxidar o cianeto na superfície de minérios sulfetados. Esses oxidantes quebram as ligações químicas dos compostos de cianeto, transformando-o em substâncias relativamente não tóxicas, como gás nitrogênio e... Carbonocomeu.

3.2.2 Etapas do processo

1. Preparação de polpa de minério: Semelhante ao método de ativação ácida, prepare os rejeitos de minério de sulfeto em uma polpa de minério com uma proporção sólida-líquida apropriada.

2. Adição de Oxidante: Adicionar o oxidante escolhido à polpa de minério. A quantidade de oxidante adicionada depende do teor de cianeto na polpa de minério e do potencial de oxidação do oxidante. Por exemplo, ao utilizar peróxido de hidrogênio, a dosagem é geralmente de 1 a 5 kg por tonelada de polpa de minério, enquanto o permanganato de potássio é geralmente adicionado na proporção de 0.5 a 2 kg por tonelada de polpa de minério. A adição deve ser feita lentamente, com agitação contínua, para garantir uma mistura homogênea.

3. Reação e Monitoramento: Deixe o oxidante reagir com o cianeto na polpa de minério por 2 a 4 horas. Durante a reação, monitore o potencial de oxirredução e o teor de cianeto na polpa de minério. O valor do potencial de oxirredução pode refletir o progresso da reação de oxidação. Quando o valor se estabilizar e o teor de cianeto na polpa de minério atingir o padrão exigido (geralmente inferior a 0.5 mg/L), a reação é considerada completa.

3.2.3 Vantagens e Desvantagens

• Vantagens: Este método não produz gases tóxicos e voláteis como o método de ativação ácida, tornando-o mais seguro para o ambiente operacional. Ele pode oxidar e decompor cianeto com eficácia, alcançando o objetivo de remover o cianeto da superfície de minérios de sulfeto. Além disso, os produtos da reação são relativamente ecológicos.

• Desvantagens O custo dos oxidantes é relativamente alto, especialmente para oxidantes fortes como o ozônio, o que aumenta o custo de processamento de minérios de sulfeto. Além disso, a reação de oxidação é facilmente influenciada por fatores como o pH da polpa do minério, a temperatura e a presença de outras impurezas, exigindo um controle rigoroso das condições de reação.

3.3 Método do Sal de Cobre

3.3.1 Princípio

Sais de cobre, como sulfato de cobre, são adicionados à polpa de minério de sulfeto com cianeto adsorvido na superfície. Os íons de cobre reagem com o cianeto para formar complexos insolúveis de cobre e cianeto. Esses complexos podem então ser separados da polpa de minério por métodos de separação sólido-líquido, conseguindo assim a remoção do cianeto.

3.3.2 Etapas do processo

1. Preparação de polpa de minério:Preparar os rejeitos de minério de sulfeto em uma polpa de minério com uma proporção sólida-líquida adequada.

2. Adição de sal de cobreAdicionar uma quantidade adequada de sulfato de cobre à polpa de minério. A quantidade de sulfato de cobre adicionada é determinada pelo teor de cianeto na polpa de minério, geralmente com uma razão molar de íons de cobre para íons de cianeto de 1 a 2:1. O sulfato de cobre é geralmente adicionado como uma solução aquosa, e o processo de adição deve ser acompanhado de agitação contínua para garantir a distribuição uniforme dos íons de cobre na polpa de minério.

3. Reação e Separação Sólido-LíquidoApós a adição do sal de cobre, deixe a reação prosseguir por 1 a 2 horas. Em seguida, realize a separação sólido-líquido na polpa de minério usando métodos como filtração ou sedimentação. O sólido separado contém precipitados de cobre-cianeto e minerais de sulfeto, enquanto o líquido separado pode ser tratado posteriormente para atender aos padrões de descarte ou reciclado para outros fins.

3.3.3 Vantagens e Desvantagens

• Vantagens: Este método pode remover eficazmente o cianeto da superfície de minérios de sulfeto, formando precipitados insolúveis. O processo operacional é relativamente simples, e o sulfato de cobre é um reagente químico comum e barato, que oferece certas vantagens econômicas.

• Desvantagens A adição de sais de cobre pode introduzir impurezas de cobre na polpa do minério, o que pode afetar o beneficiamento subsequente dos minerais de sulfeto. Por exemplo, na flotação de minérios de sulfeto de chumbo e zinco, o excesso de íons de cobre pode ativar a esfalerita, interferindo na separação dos minerais de chumbo e zinco. Além disso, os precipitados de cobre e cianeto separados precisam ser descartados adequadamente para evitar poluição secundária.

3.4 Novo Método de Reagente Composto

3.4.1 Princípio

Alguns reagentes compostos recentemente desenvolvidos, como uma combinação de polissulfetos e metabissulfito de sódio, são utilizados. Os polissulfetos reagem com os componentes que contêm enxofre nos compostos que contêm cianeto na superfície dos minérios de sulfeto, enquanto o metabissulfito de sódio ajusta o potencial redox do sistema e promove a decomposição do cianeto, facilitando assim sua remoção.

3.4.2 Etapas do processo

1. Preparação de polpa de minério:Preparar os rejeitos de minério de sulfeto em uma polpa de minério.

2. Adição de reagente composto: Adicionar o reagente composto constituído por polissulfetos e metabissulfito de sódio à polpa de minério. A proporção em peso de polissulfetos para metabissulfito de sódio é tipicamente de 1:1, e a quantidade do reagente composto adicionado é determinada com base no teor de cianeto na polpa de minério e na natureza do minério de sulfeto, geralmente variando de 0.5 a 2 kg por tonelada de polpa de minério.

3. Reação e MonitoramentoApós adicionar o reagente composto, deixe a reação prosseguir por 1 a 3 horas. Durante a reação, monitore o teor de cianeto e os parâmetros químicos relevantes, como potencial redox e valor de pH, na polpa de minério. Ajuste as condições de reação imediatamente de acordo com os resultados do monitoramento para garantir a remoção completa do cianeto.

3.4.3 Vantagens e Desvantagens

• VantagensEste método apresenta boa adaptabilidade a diferentes tipos de minérios de sulfeto. O reagente composto atua sinergicamente para remover eficazmente o cianeto da superfície dos minérios de sulfeto. Comparado aos métodos de reagente único, este método pode oferecer maior eficiência de remoção e ter menor impacto no beneficiamento subsequente dos minerais de sulfeto.

• Desvantagens O desenvolvimento e a produção de reagentes compostos são relativamente complexos, e o custo pode ser maior do que o de alguns métodos tradicionais com reagente único. Além disso, o mecanismo específico de reação dos reagentes compostos ainda não é totalmente compreendido, o que pode introduzir incertezas em aplicações industriais reais.

4. Otimização de Processos e Considerações

4.1 Pré-tratamento de Minérios

Antes de utilizar qualquer um dos métodos acima para remover cianeto da superfície de minérios de sulfeto, frequentemente é necessário um pré-tratamento adequado do minério. Por exemplo, se os rejeitos de minério de sulfeto contiverem uma grande quantidade de minerais de ganga de granulação fina, podem ser realizadas operações de pré-triagem ou classificação para remover as frações de granulação fina, difíceis de tratar. Isso pode aumentar a eficiência de contato entre o reagente e os minerais de sulfeto com o cianeto adsorvido na superfície e reduzir a interferência dos minerais de ganga no processo de reação.

4.2 Controle das Condições de Reação

• valor do PHO valor de pH da polpa de minério impacta significativamente o processo de reação. O método de ativação ácida requer um pH mais baixo para promover a decomposição de compostos contendo cianeto, enquanto o método de ativação oxidante e o método do sal de cobre precisam manter uma faixa de pH adequada. Por exemplo, ao utilizar peróxido de hidrogênio como oxidante, o valor de pH ideal da polpa de minério é geralmente de 8 a 10, e ao utilizar sulfato de cobre, o valor de pH da polpa de minério é geralmente controlado entre 6 e 8.

• Temperatura: A temperatura da reação também afeta a taxa e a eficiência da reação. Geralmente, aumentar a temperatura pode acelerar a taxa de reação. No entanto, para algumas reações, como a oxidação de cianeto por peróxido de hidrogênio, uma temperatura excessivamente alta pode causar a decomposição do oxidante, reduzindo a eficiência da oxidação. Portanto, a temperatura da reação precisa ser otimizada de acordo com o sistema de reação específico, geralmente na faixa de 20 a 40 °C.

• Intensidade de agitaçãoA agitação suficiente é essencial para garantir a distribuição uniforme dos reagentes na polpa do minério e aumentar a probabilidade de contato entre o reagente e as substâncias contendo cianeto na superfície dos minérios de sulfeto. No entanto, a agitação excessiva pode levar ao consumo desnecessário de energia e ao desgaste mecânico do equipamento. A intensidade de agitação adequada deve ser determinada por meio de pesquisa experimental e experiência prática de produção.

4.3 Separação Sólido-Líquido e Tratamento de Águas Residuais

Após a reação de remoção do cianeto da superfície dos minérios de sulfeto, é necessária uma separação sólido-líquido eficiente para separar os minerais de sulfeto tratados da solução de reação. Os métodos de separação sólido-líquido comumente utilizados incluem filtração, sedimentação e centrifugação. O efluente separado geralmente ainda contém algum cianeto residual e outras impurezas, que precisam ser tratadas posteriormente para atender aos padrões de descarte. Os processos de tratamento de efluentes podem incluir métodos como oxidação adicional, adsorção e tratamento biológico.

5. Estudos de caso

5.1 Aplicação do Método de Ativação Ácida em uma Mina de Ouro

Em uma determinada mina de ouro, após o processo de lixiviação por cianetação, os rejeitos de minério de sulfeto apresentaram certa quantidade de cianeto adsorvido na superfície. A mina utilizou o método de ativação ácida para tratamento. Primeiramente, os rejeitos foram transformados em polpa de minério com uma relação sólido-líquido de 1:3. Em seguida, ácido sulfúrico foi adicionado para ajustar o pH da polpa de minério para 3. Após reagir por 2 horas, o gás cianeto de hidrogênio gerado foi coletado e absorvido por uma solução de hidróxido de sódio. Após o tratamento, o teor de cianeto na polpa de minério caiu de 5 mg/L para menos de 0.5 mg/L, e a taxa de recuperação de minerais de sulfeto por flotação subsequente aumentou em cerca de 10%. No entanto, durante a operação, o vazamento de gás cianeto de hidrogênio representou riscos à segurança no local da operação, e as tubulações dos equipamentos sofreram corrosão relativamente severa.

5.2 Método de Ativação Oxidante em uma Mina de Minério de Sulfeto Polimetálico

Uma mina de minério de sulfeto polimetálico utilizou peróxido de hidrogênio como oxidante para remover o cianeto da superfície dos minérios de sulfeto. O pH da polpa do minério foi inicialmente ajustado para 9 e, em seguida, foi adicionado peróxido de hidrogênio na dosagem de 3 kg por tonelada de polpa. Após 3 horas de reação, o teor de cianeto na polpa do minério foi reduzido a um nível muito baixo. O beneficiamento subsequente de minerais de sulfeto de cobre, chumbo e zinco não foi afetado pelo cianeto restante, e a taxa geral de recuperação do metal melhorou. No entanto, o alto custo do peróxido de hidrogênio levou a um aumento no custo de processamento do minério em cerca de US$ 5 por tonelada.

6. Conclusão

A remoção de cianeto da superfície de minérios de sulfeto é uma tarefa crucial no processamento de minerais. Os métodos de ativação ácida, de ativação oxidante, de sal de cobre e de novos reagentes compostos apresentam vantagens e desvantagens. Em aplicações industriais reais, é necessário considerar exaustivamente fatores como a natureza dos minérios de sulfeto, os requisitos de proteção ambiental e os custos econômicos para selecionar o método mais adequado. Ao mesmo tempo, otimizando as condições do processo, o pré-tratamento dos minérios e o manuseio adequado da separação sólido-líquido e do tratamento de águas residuais, a eficiência da remoção de cianeto da superfície de minérios de sulfeto pode ser ainda mais aprimorada, alcançando os objetivos de recuperação de recursos e proteção ambiental.