Raziskava mehanizma inhibicije natrijevega cianida pri flotaciji za ločevanje svinca in cinka

1. Predstavitev

Na področju predelave mineralov ima ločevanje svinčevih in cinkovih mineralov velik pomen. Penna flotacija je pogosto uporabljena metoda za to ločevanje, uporaba ustreznih depresorjev pa je bistvena za doseganje učinkovitega ločevanja. Natrij cianid se že dolgo pogosto uporablja kot depresor pri flotaciji za ločevanje svinca in cinka. Razumevanje njegovega inhibicijskega mehanizma je ključnega pomena za optimizacijo procesa flotacije, povečanje učinkovitosti ločevanja in zmanjšanje porabe reagentov. Namen tega članka je izvesti sistematično študijo o inhibicijskem mehanizmu Natrijev cianid pri flotaciji za ločevanje svinca in cinka.

2. Vloga depresorjev pri flotaciji

V postopku flotacije s peno so depresorji reagenti, ki lahko preprečijo ali zmanjšajo adsorpcijo ali delovanje zbiralcev na površini neciljnih mineralov in na teh mineralnih površinah tvorijo hidrofilni film. Pri flotaciji z ločevanjem svinca in cinka je glavni cilj ločiti svinčeve minerale (kot je galenit) od cinkovih mineralov (kot je sfalerit). Brez učinkovitih depresorjev je težko doseči ločevanje visoke čistosti, saj lahko tako svinčevi kot cinkovi minerali v prisotnosti zbiralcev kažejo podobno flotacijsko vedenje.

3. Hidroliza natrijevega cianida in njena povezava s pH

Natrijev cianid hidrolizira v vodi, produkti hidrolize pa so tesno povezani s pH vrednostjo pulpe. Eksperimentalne študije so pokazale, da ko je pH pulpe 7.0, skoraj vsi Natrijev cianid hidrolizira in tvori plin vodikov cianid. Ko je pH pulpe 12.0. natrijev cianid skoraj popolnoma disociira na cianidne ione. Ko je pH pulpe 9.3, je razmerje med vodikovim cianidom in cianidnimi ioni 1:1. To od pH odvisno hidrolizno vedenje natrijevega cianida pomembno vpliva na njegov zaviralni učinek na minerale.

4. Mehanizmi inhibicije natrijevega cianida na sfaleritu

4.1 Raztapljanje aktiviranega filma bakrovega sulfida na površini sfalerita

Ko bakrov sulfat aktivira sfalerit, se na njegovi površini tvori film bakrovega sulfida, ki poveča njegovo plovnost. Natrijev cianid lahko raztopi ta film bakrovega sulfida na površini sfalerita. Ko se film bakrovega sulfida raztopi, se prvotna površina sfalerita s slabo plovnostjo razkrije. Posledično se zbiralnik težje adsorbira na površino sfalerita, kar učinkovito zavira plovnost sfalerita.

4.2 Nastanek hidrofilnega filma na površini sfalerita

Cianidni ioni v natrijevem cianidu se lahko izmenjujejo in adsorbirajo z anioni, kot so sulfatni ioni, in tistimi iz zbiralnikov, kot so ksantati, na površini sfalerita. Na primer, pri reakciji z cinkovimi ioni na površini sfalerita lahko tvori hidrofilni film cinkovega cianida. Ta hidrofilni film ovira interakcijo med površino sfalerita in zbiralnikom, kar zmanjša adsorpcijo zbiralnika na površini sfalerita in s tem doseže cilj zaviranja flotacije sfalerita.

4.3 Raztapljanje - Kompleksiranje kovinskih ksantatov

Natrijev cianid ima močno sposobnost raztapljanja in kompleksiranja s kovinskimi ksantati, ki se pogosto uporabljajo kot zbiralniki pri flotaciji sulfidnih mineralov. Pri mineralih, povezanih s cinkom, lahko natrijev cianid razgradi ksantatno-cinkove komplekse, ki nastanejo na površini sfalerita. Kompleksiranje natrijevega cianida s kovinskimi ioni v ksantatih oslabi vez med zbiralnikom in površino minerala, zaradi česar se ksantati desorbirajo s površine sfalerita. Posledično je flotacija sfalerita zavirana.

5. Selektivnost natrijevega cianida do različnih mineralov

Glede na sposobnost natrijevega cianida, da tvori stabilne cianidne komplekse z različnimi kovinami, lahko navadne kovine in njihove minerale razdelimo v tri skupine:

1. Minerali svinca, talija, bizmuta, antimona, arzena, kositra, rodijaTi minerali ne morejo tvoriti stabilnih cianidnih kompleksov z natrijevim cianidom. Zato natrijev cianid nima zaviralnega učinka na te minerale. Pri flotaciji z ločevanjem svinca in cinka ta lastnost zagotavlja, da natrijev cianid ne zavira svinčevih mineralov in jih je mogoče učinkovito flotirati.

2. Minerali platine, DRŽAVA, srebro, kadmij, bakerTi minerali lahko z natrijevim cianidom tvorijo stabilne cianidne komplekse, vendar je za dosego inhibicije potreben relativno visok odmerek natrijevega cianida. V kontekstu ločevanja svinca in cinka, če so v rudi nečistoče, ki vsebujejo baker, je lahko potrebna večja količina natrijevega cianida, da se inhibirajo minerali, povezani z bakrom, in preprečijo motnje pri ločevanju svinca in cinka.

3. Minerali cinka, niklja, zlata, železaTi minerali lahko z natrijevim cianidom tvorijo zelo stabilne cianidne komplekse. Natrijev cianid ima najmočnejši zaviralni učinek na te minerale, majhna količina natrijevega cianida pa lahko povzroči znatno inhibicijo. Pri flotaciji z ločevanjem svinca in cinka ta lastnost omogoča učinkovito inhibicijo mineralov, ki vsebujejo železo (kot je pirit), in mineralov, ki vsebujejo cink, kar je koristno za selektivno flotacijo svinčevih mineralov.

6. Praktična uporaba in premisleki

Pri dejanskih flotacijskih operacijah ločevanja svinca in cinka je potrebna skrbna optimizacija uporabe natrijevega cianida. Odmerek natrijevega cianida je treba prilagoditi glede na specifično sestavo rude, vsebnost mineralov svinca in cinka ter prisotnost drugih nečistoč. Če je odmerek prenizek, je lahko inhibicija cinkovih mineralov in z njimi povezanih mineralov jalovine nezadostna, kar povzroči nizko čiste svinčeve koncentrate. Nasprotno pa lahko prevelik odmerek ne le poveča stroške reagenta, temveč lahko povzroči tudi okoljske težave zaradi toksičnosti cianida.

Poleg tega je treba strogo nadzorovati pH vrednost pulpe, ki vpliva na hidrolizo natrijevega cianida. Primerno območje pH za flotacijo za ločevanje svinca in cinka z uporabo natrijevega cianida je običajno okoli 9–11. Znotraj tega območja pH lahko natrijev cianid obstaja v obliki, ki spodbuja inhibicijo cinkovih mineralov, hkrati pa zmanjšuje izgubo svinčevih mineralov zaradi prekomerne inhibicije.

7. Zaključek

Natrijev cianid igra ključno vlogo pri flotaciji za ločevanje svinca in cinka prek več mehanizmov inhibicije. Z raztapljanjem aktiviranega filma bakrovega sulfida na površini sfalerita, tvorbo hidrofilnega filma na površini sfalerita in raztapljanjem kompleksov s kovinskimi ksantati učinkovito zavira flotacijo cinkovih mineralov. Njegova selektivnost do različnih mineralov zagotavlja osnovo za ločevanje svinčevih in cinkovih mineralov. Vendar pa je treba v praktični uporabi skrbno upoštevati dejavnike, kot sta nadzor odmerjanja in prilagajanje pH pulpe, da se doseže učinkovito, ekonomično in okolju prijazno ločevanje svinca in cinka. Nadaljnje raziskave na tem področju se lahko osredotočijo na razvoj učinkovitejših in okolju prijaznejših alternativ natrijevemu cianidu, hkrati pa ohranijo ali izboljšajo učinkovitost ločevanja svinčevih in cinkovih mineralov.