Metode și procese pentru îndepărtarea cianurii de pe suprafața minereurilor sulfurate

1. Introducere

În domeniul metalurgiei, în special în extracția aurului și prelucrarea minereurilor sulfurate, prezența Cianura pe suprafața Minereuri sulfurate prezintă provocări semnificative. Cianura este utilizată pe scară largă în procesul de levigare prin cianurare pentru extracția aurului datorită capacității sale de a forma complexe cu aurul, facilitând dizolvarea acestuia. Cu toate acestea, după procesul de levigare, restul cianură Prezența cianurii de la suprafața minereurilor sulfurate din steril nu numai că duce la poluarea mediului, dar inhibă și valorificarea ulterioară a mineralelor sulfurate, reducând rata generală de recuperare a metalelor valoroase. Prin urmare, dezvoltarea unor metode eficiente de îndepărtare a cianurii de la suprafața minereurilor sulfurate este crucială pentru procesarea durabilă a mineralelor și protecția mediului.

2. Probleme existente cu cianura pe suprafețele minereurilor sulfurate

2.1 Impactul asupra mediului

Cianura este o substanță extrem de toxică. Atunci când minereurile sulfurate cu cianură adsorbită la suprafață sunt deversate în mediu, cianura se poate scurge treptat și poate contamina solul, sursele de apă și aerul. Chiar și în concentrații scăzute, cianura poate fi extrem de dăunătoare organismelor acvatice, plantelor și sănătății umane. De exemplu, în unele zone miniere unde a avut loc eliminarea necorespunzătoare a sterilului care conține cianură, corpurile de apă din apropiere au prezentat o scădere semnificativă a conținutului de oxigen dizolvat, ducând la moartea peștilor și a altor forme de viață acvatică.

2.2 Inhibarea beneficierii mineralelor sulfurate

Cianura adsorbită pe suprafața minereurilor sulfurate, cum ar fi pirita, calcopirita și sfalerita, poate forma o peliculă de pasivare pe suprafața mineralului. Această peliculă reduce reactivitatea mineralelor sulfurate în timpul flotației ulterioare sau al altor procese de îmbogățire. De exemplu, în flotația minereurilor sulfurate care conțin cupru, prezența cianurii pe suprafața calcopiritei poate slăbi interacțiunea acesteia cu colectorii, ceea ce face dificilă separarea eficientă a mineralelor de cupru de mineralele de gangă, reducând astfel gradul și rata de recuperare a concentratelor de cupru.

3. Metode de îndepărtare a cianurii de pe suprafața minereurilor sulfurate

3.1 Metoda de activare acidă

3.1.1 Principiu

Metoda de activare acidă utilizează în principal acizi precum acidul sulfuric sau acidul oxalic pentru a reacționa cu compușii care conțin cianură de la suprafața minereurilor de sulfură. Adăugarea unui acid provoacă descompunerea complexelor cianură-metal. Drept urmare, se generează cianură de hidrogen gazoasă. Dar într-un proces bine conceput, această cianură de hidrogen volatilă poate fi recuperată și reutilizată prin sisteme de absorbție adecvate.

3.1.2 Etapele procesului

1. Prepararea celulozei de minereuMai întâi, se amestecă sterilul de minereu sulfurat cu cianura adsorbită la suprafață cu apă pentru a crea o pastă de minereu uniformă. Raportul solid-lichid al pastei de minereu este de obicei ajustat în funcție de caracteristicile minereului și de cerințele specifice ale procesului, de obicei în intervalul 1:2 - 1:5.

2. Adăugarea de acidAdăugați încet acid sulfuric sau acid oxalic în pulpa de minereu, amestecând continuu. Cantitatea de acid adăugată trebuie controlată cu atenție în funcție de conținutul de cianură din pulpa de minereu. De obicei, valoarea pH-ului pulpei de minereu este ajustată la 2 - 4, iar pH-ul trebuie monitorizat în timp real folosind un pH-metru în timpul procesului de adăugare.

3. Reacție și tratare a gazelorDupă adăugarea acidului, lăsați reacția să continue timp de aproximativ 1-3 ore. În acest timp, se produce gaz cianură de hidrogen. Pentru a preveni poluarea mediului înconjurător de către acest gaz, se instalează un sistem de colectare și tratare a gazelor. Gazul cianură de hidrogen generat este direcționat într-un turn de absorbție umplut cu o soluție alcalină, cum ar fi soluția de hidroxid de sodiu. Aici, cianura de hidrogen reacționează cu hidroxidul de sodiu, iar cel recuperat... Cianura de sodiu Soluția poate fi reciclată în procesul de cianurare dacă calitatea sa îndeplinește cerințele.

3.1.3 Avantaje și dezavantaje

• AvantajeAceastă metodă este relativ simplă atât ca principiu, cât și ca funcționare. Poate descompune eficient compușii care conțin cianură de la suprafața minereurilor sulfurate și are potențialul de a recicla cianura, reducând costul total al utilizării cianurii în procesul de minerit.

• DezavantajeExistă riscuri semnificative pentru siguranță. Gazul cianură de hidrogen este foarte toxic, iar orice scurgere în timpul reacției poate provoca daune grave operatorilor și mediului. În plus, acizii utilizați în această metodă sunt corozivi, ceea ce poate deteriora echipamentele și conductele, crescând costurile de întreținere și scurtând durata de viață a echipamentului.

3.2 Metoda de activare oxidantă

3.2.1 Principiu

Oxidanți precum peroxidul de hidrogen, permanganatul de potasiu și ozonul sunt utilizați pentru a oxida cianura de la suprafața minereurilor sulfurate. Acești oxidanți rup legăturile chimice ale compușilor cianurii, transformând cianura în substanțe relativ netoxice, cum ar fi azotul gazos și Carbonates.

3.2.2 Etapele procesului

1. Prepararea celulozei de minereuSimilar metodei de activare acidă, preparați sterilul de minereu sulfurat într-o pulpă de minereu cu un raport solid-lichid adecvat.

2. Adăugarea de oxidantAdăugați oxidantul ales în pulpa de minereu. Cantitatea de oxidant adăugată depinde de conținutul de cianură din pulpa de minereu și de potențialul de oxidare al oxidantului. De exemplu, atunci când se utilizează peroxid de hidrogen, doza este în general de 1 - 5 kg per tonă de pulpă de minereu, în timp ce permanganatul de potasiu se adaugă de obicei la 0.5 - 2 kg per tonă de pulpă de minereu. Adăugarea trebuie făcută lent, cu agitare continuă, pentru a asigura o amestecare uniformă.

3. Reacție și monitorizareLăsați oxidantul să reacționeze cu cianura din pulpa de minereu timp de 2-4 ore. În timpul reacției, monitorizați potențialul de oxidare-reducere și conținutul de cianură din pulpa de minereu. Valoarea potențialului de oxidare-reducere poate reflecta progresul reacției de oxidare. Când valoarea se stabilizează și conținutul de cianură din pulpa de minereu îndeplinește standardul necesar (de obicei mai puțin de 0.5 mg/L), reacția este considerată completă.

3.2.3 Avantaje și dezavantaje

• AvantajeAceastă metodă nu produce gaze toxice și volatile precum metoda de activare acidă, ceea ce o face mai sigură pentru mediul de operare. Poate oxida și descompune eficient cianura, atingând obiectivul de a îndepărta cianura de pe suprafața minereurilor sulfurate. Mai mult, produșii de reacție sunt relativ ecologici.

• DezavantajeCostul oxidanților este relativ ridicat, în special pentru oxidanții puternici precum ozonul, ceea ce crește costul de procesare a minereurilor sulfurate. În plus, reacția de oxidare este ușor influențată de factori precum valoarea pH-ului pulpei de minereu, temperatura și prezența altor impurități, necesitând un control strict al condițiilor de reacție.

3.3 Metoda cu sare de cupru

3.3.1 Principiu

Sărurile de cupru, cum ar fi sulfatul de cupru, sunt adăugate la pulpa de minereu sulfurată cu cianură adsorbită la suprafață. Ionii de cupru reacționează cu cianura pentru a forma complexe insolubile de cupru-cianură. Aceste complexe pot fi apoi separate de pulpa de minereu prin metode de separare solid-lichid, realizându-se astfel îndepărtarea cianurii.

3.3.2 Etapele procesului

1. Prepararea celulozei de minereuPreparați sterilul de minereu sulfurat într-o pulpă de minereu cu un raport solid-lichid adecvat.

2. Adăugarea de sare de cupruAdăugați o cantitate adecvată de sulfat de cupru în pulpa de minereu. Cantitatea de sulfat de cupru adăugată este determinată de conținutul de cianură din pulpa de minereu, în general cu un raport molar de ioni de cupru la ionii de cianură de 1 - 2:1. Sulfatul de cupru se adaugă de obicei sub formă de soluție apoasă, iar procesul de adăugare trebuie însoțit de agitare continuă pentru a asigura distribuția uniformă a ionilor de cupru în pulpa de minereu.

3. Reacție și separare solid-lichidDupă adăugarea sării de cupru, lăsați reacția să continue timp de 1-2 ore. Apoi, efectuați separarea solid-lichid pe pulpa de minereu folosind metode precum filtrarea sau sedimentarea. Solidul separat conține precipitate de cupru-cianură și minerale sulfurate, în timp ce lichidul separat poate fi tratat suplimentar pentru a îndeplini standardul de descărcare sau reciclat în alte scopuri.

3.3.3 Avantaje și dezavantaje

• AvantajeAceastă metodă poate îndepărta eficient cianura de pe suprafața minereurilor sulfurate prin formarea de precipitate insolubile. Procesul de operare este relativ simplu, iar sulfatul de cupru este un reactiv chimic comun și ieftin, oferind anumite beneficii economice.

• DezavantajeAdăugarea de săruri de cupru poate introduce impurități de cupru în pulpa de minereu, ceea ce poate afecta valorificarea ulterioară a mineralelor sulfurate. De exemplu, în flotația minereurilor de sulfură de plumb și zinc, ionii de cupru în exces pot activa sfalerita, interferând cu separarea mineralelor de plumb și zinc. În plus, precipitatele separate de cupru și cianură trebuie eliminate corespunzător pentru a preveni poluarea secundară.

3.4 Noua metodă cu reactivi compoziti

3.4.1 Principiu

Se utilizează unii reactivi compoziți recent dezvoltați, cum ar fi o combinație de polisulfuri și metabisulfit de sodiu. Polisulfurile reacționează cu componentele care conțin sulf din compușii care conțin cianură de la suprafața minereurilor de sulfură, în timp ce metabisulfitul de sodiu ajustează potențialul redox al sistemului și promovează descompunerea cianurii, facilitând astfel îndepărtarea acesteia.

3.4.2 Etapele procesului

1. Prepararea celulozei de minereuPreparați sterilul de minereu sulfurat într-o pastă de minereu.

2. Adăugarea de reactivi compozitiSe adaugă reactivul compozit format din polisulfuri și metabisulfit de sodiu la pulpa de minereu. Raportul ponderal dintre polisulfuri și metabisulfit de sodiu este de obicei de 1:1, iar cantitatea de reactiv compozit adăugată este determinată pe baza conținutului de cianură din pulpa de minereu și a naturii minereului sulfurat, variind în general între 0.5 și 2 kg per tonă de pulpă de minereu.

3. Reacție și monitorizareDupă adăugarea reactivului compozit, lăsați reacția să continue timp de 1-3 ore. În timpul reacției, monitorizați conținutul de cianură și parametrii chimici relevanți, cum ar fi potențialul redox și valoarea pH-ului, din pulpa de minereu. Ajustați prompt condițiile de reacție în funcție de rezultatele monitorizării pentru a asigura îndepărtarea completă a cianurii.

3.4.3 Avantaje și dezavantaje

• AvantajeAceastă metodă prezintă o bună adaptabilitate la diferite tipuri de minereuri sulfurate. Reactivul compozit acționează sinergic pentru a îndepărta eficient cianura de la suprafața minereurilor sulfurate. Comparativ cu metodele cu un singur reactiv, aceasta poate oferi o eficiență de îndepărtare mai bună și poate avea un impact mai mic asupra valorificării ulterioare a mineralelor sulfurate.

• DezavantajeDezvoltarea și producerea de reactivi compoziti sunt relativ complexe, iar costul poate fi mai mare decât în ​​cazul unor metode tradiționale cu un singur reactiv. Mai mult, mecanismul specific de reacție al reactivilor compoziti nu este încă pe deplin înțeles, ceea ce poate introduce incertitudini în aplicațiile industriale reale.

4. Optimizarea procesului și considerații

4.1 Pretratarea minereurilor

Înainte de a utiliza oricare dintre metodele de mai sus pentru a îndepărta cianura de la suprafața minereurilor sulfurate, este adesea necesară o pretratare adecvată a minereului. De exemplu, dacă sterilul minereului sulfurat conțin o cantitate mare de minerale de gangă cu granulație fină, se pot efectua operațiuni de pre-cernere sau clasificare pentru a îndepărta fracțiile cu granulație fină greu de tratat. Acest lucru poate îmbunătăți eficiența contactului dintre reactiv și mineralele sulfurate cu cianura adsorbită la suprafață și poate reduce interferența mineralelor de gangă asupra procesului de reacție.

4.2 Controlul condițiilor de reacție

• Valoarea pH-uluiValoarea pH-ului pulpei de minereu are un impact semnificativ asupra procesului de reacție. Metoda de activare acidă necesită un pH mai scăzut pentru a promova descompunerea compușilor care conțin cianură, în timp ce metoda de activare oxidantă și metoda cu sare de cupru trebuie să mențină un interval de pH adecvat. De exemplu, atunci când se utilizează peroxid de hidrogen ca oxidant, valoarea optimă a pH-ului pulpei de minereu este de obicei 8-10, iar când se utilizează sulfat de cupru, valoarea pH-ului pulpei de minereu este în general controlată la 6-8.

• TemperaturaTemperatura de reacție afectează, de asemenea, viteza și eficiența reacției. În general, creșterea temperaturii poate accelera viteza de reacție. Cu toate acestea, pentru unele reacții, cum ar fi oxidarea cianurii cu peroxid de hidrogen, o temperatură prea ridicată poate determina descompunerea oxidantului, reducând eficiența oxidării. Prin urmare, temperatura de reacție trebuie optimizată în funcție de sistemul de reacție specific, de obicei în intervalul 20 - 40 °C.

• Intensitatea agităriiAmestecarea suficientă este esențială pentru a asigura distribuția uniformă a reactivilor în pulpa de minereu și pentru a crește probabilitatea de contact dintre reactiv și substanțele care conțin cianură de pe suprafața minereurilor sulfurate. Cu toate acestea, agitarea excesivă poate duce la un consum inutil de energie și la uzura mecanică a echipamentelor. Intensitatea adecvată a agitării trebuie determinată prin cercetare experimentală și experiență practică în producție.

4.3 Separarea solid-lichid și tratarea apelor uzate

După reacția de îndepărtare a cianurii de la suprafața minereurilor sulfurate, este necesară o separare eficientă solid-lichid pentru a separa mineralele sulfurate tratate din soluția de reacție. Metodele de separare solid-lichid utilizate în mod obișnuit includ filtrarea, sedimentarea și centrifugarea. Apele uzate separate conțin de obicei încă cianură reziduală și alte impurități, care trebuie tratate suplimentar pentru a îndeplini standardul de evacuare. Procesele de epurare a apelor uzate pot include metode precum oxidarea ulterioară, adsorbția și epurarea biologică.

5. Studii de caz

5.1 Aplicarea metodei de activare acidă într-o mină de aur

Într-o anumită mină de aur, după procesul de levigare prin cianurare, sterilul de minereu sulfurat conținea o anumită cantitate de cianură adsorbită la suprafață. Mina a folosit metoda de activare acidă pentru tratare. Mai întâi, sterilul a fost transformat într-o pastă de minereu cu un raport solid-lichid de 1:3. Apoi, s-a adăugat acid sulfuric pentru a ajusta valoarea pH-ului pastei de minereu la 3. După reacție timp de 2 ore, gazul de cianură de hidrogen generat a fost colectat și absorbit de o soluție de hidroxid de sodiu. După tratare, conținutul de cianură din pasta de minereu a scăzut de la 5 mg/L la mai puțin de 0.5 mg/L, iar rata ulterioară de recuperare a mineralelor sulfurate prin flotație a crescut cu aproximativ 10%. Cu toate acestea, în timpul funcționării, scurgerile de gaz de cianură de hidrogen au prezentat riscuri de siguranță la locul de operare, iar conductele echipamentelor au suferit o coroziune relativ severă.

5.2 Metoda de activare a oxidantului într-o mină de minereu de sulfură polimetalic

O mină de minereu de sulfură polimetalică a folosit peroxid de hidrogen ca oxidant pentru a îndepărta cianura de la suprafața minereurilor de sulfură. Valoarea pH-ului pulpei de minereu a fost mai întâi ajustată la 9, apoi s-a adăugat peroxid de hidrogen într-o doză de 3 kg per tonă de pulpă de minereu. După reacție timp de 3 ore, conținutul de cianură din pulpa de minereu a fost redus la un nivel foarte scăzut. Valorificarea ulterioară a mineralelor de sulfură de cupru, plumb și zinc nu a fost afectată de cianura rămasă, iar rata generală de recuperare a metalului s-a îmbunătățit. Cu toate acestea, costul ridicat al peroxidului de hidrogen a dus la o creștere a costului de procesare a minereului cu aproximativ 5 dolari pe tonă.

6. Concluzie

Îndepărtarea cianurii de la suprafața minereurilor sulfurate este o sarcină crucială în domeniul prelucrării mineralelor. Metoda de activare acidă, metoda de activare oxidantă, metoda sării de cupru și noua metodă cu reactivi compozite au fiecare propriile avantaje și dezavantaje. În aplicațiile industriale reale, este necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător factori precum natura minereurilor sulfurate, cerințele de protecție a mediului și costurile economice pentru a selecta cea mai potrivită metodă. Între timp, prin optimizarea condițiilor de proces, pretratarea minereurilor și gestionarea corectă a separării solid-lichid și a tratării apelor uzate, eficiența eliminării cianurii de la suprafața minereurilor sulfurate poate fi îmbunătățită în continuare, atingând obiectivele de recuperare a resurselor și de protecție a mediului.