Усулҳо ва равандҳои тоза кардани сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид

1. Муқаддима

Дар соҳаи металлургия, бахусус дар истихроҷи тилло ва коркарди маъдани сулфид, мавҷудияти сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид мушкилоти назаррасеро ба вуҷуд меорад. Сианид дар раванди шустушӯи сианидӣ барои истихроҷи тилло ба таври васеъ истифода мешавад, зеро он қобилияти ташкил додани комплексҳо бо тиллоро дорад ва ба обшавии он мусоидат мекунад. Аммо, пас аз раванди шустушӯ, сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид дар партовгоҳҳо на танҳо боиси ифлосшавии муҳити зист мегардад, балки инчунин ғанӣ гардонидани минбаъдаи маъданҳои сулфидро бозмедорад ва суръати умумии барқароршавии металлҳои қиматбаҳоро коҳиш медиҳад. Аз ин рӯ, таҳияи усулҳои муассири тоза кардани сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид барои коркарди устувори маъданҳо ва ҳифзи муҳити зист муҳим аст.

2. Мушкилоти мавҷуда бо сианид дар сатҳи маъдани сулфид

2.1 Таъсири муҳити зист

Сианид як моддаи хеле заҳрнок аст. Ҳангоми ба муҳити зист партофтани маъданҳои сулфиди дорои сианидҳои рӯизаминӣ, сианид метавонад тадриҷан шуста шавад ва хок, манбаъҳои об ва ҳаворо олуда кунад. Ҳатто дар консентратсияи паст, сианид метавонад ба организмҳои обӣ, растаниҳо ва саломатии инсон хеле зараровар бошад. Масалан, дар баъзе минтақаҳои истихроҷи маъдан, ки дар онҳо партовҳои дорои цианидҳои дорои номатлуб ба амал омадаанд, обанборҳои наздик ба таври назаррас коҳиши миқдори ҳалшудаи оксигенро нишон доданд, ки дар натиҷа моҳӣ ва дигар ҳайвоноти обӣ нобуд мешаванд.

2.2 Пешгирии истихроҷи маъданҳои сулфид

Сианид, ки дар сатхи маъданхои сульфид, ба монанди пирит, халькопирит ва сфалерит адсорб мешавад, метавонад дар сатхи маъдан пардаи пассиватсия ташкил кунад. Ин филм реактивии минералҳои сулфидро ҳангоми флотатсия ё дигар равандҳои бойгардонӣ коҳиш медиҳад. Масалан, хангоми флотатсияи маъданхои мис-дори сулфид мавчуд будани сианид дар сатхи халькопирит метавонад таъсири мутакобилаи онро бо коллекторхо суст карда, ба таври муассир чудо кардани маъданхои мисро аз маъданхои ганг мушкил гардонад ва ба ин васила дарачаи хосилнокии концентратхои мисро паст кунад.

3. Усулҳои тоза кардани сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид

3.1 Усули фаъолсозии кислотаҳо

3.1.1 Принсип

Усули фаъолсозии кислота асосан кислотаҳоро ба монанди кислотаи сулфат ё кислотаи оксаликро барои реаксия бо сианид - дорои пайвастагиҳои дар сатҳи маъдани сулфид истифода мебарад. Ҳангоми илова кардани кислота он боиси таҷзияи комплексҳои сианид-металлӣ мегардад. Дар натича гази цианиди гидроген хосил мешавад. Аммо дар раванди хуб тарҳрезӣшуда, ин сианиди ҳидрогени идорашавандаро тавассути системаҳои мувофиқи азхудкунӣ барқарор кардан ва дубора истифода бурдан мумкин аст.

3.1.2 Қадамҳои раванд

1. Омодасозии селлюлозаи маъдан : Аввалан, партовҳои маъдани сулфидро бо сианиди рӯизаминӣ адсорбсияшуда бо об омехта кунед, то селлюлозаи якхелаи маъдан ба вуҷуд ояд. Таносуби ҷисми сахт ва моеъи селлюлозаи маъдан одатан вобаста ба хусусиятҳои маъдан ва талаботи мушаххаси раванд, одатан дар доираи 1:2 - 1:5, танзим карда мешавад.

2. Иловаи кислота : Оҳиста-оҳиста кислотаи сулфат ё кислотаи оксалатро ба селлюлозаи маъдан илова кунед ва пайваста омехта кунед. Миқдори кислотаи иловашуда бояд бодиққат мувофиқи миқдори сианид дар селлюлозаи маъдан назорат карда шавад. Одатан, арзиши рН-и селлюлозаи маъдан ба 2-4 танзим карда мешавад ва рН бояд дар вақти воқеӣ бо истифода аз метри рН ҳангоми раванди илова назорат карда шавад.

3. Реаксия ва коркарди газ : Пас аз илова кардани кислота, бигзор реаксия тақрибан 1-3 соат идома ёбад. Дар ин муддат гази сианиди гидроген ҳосил мешавад. Барои пешгирӣ аз ифлосшавии муҳити зист, системаи ҷамъоварӣ ва коркарди газ таъсис дода мешавад. Гази сианиди гидрогени ҳосилшуда ба бурҷи ҷаббида, ки бо маҳлули ишқорӣ, ба монанди маҳлули гидроксиди натрий пур карда шудааст, равона карда мешавад. Дар ин ҷо сианиди гидроген бо гидроксиди натрий реаксия мекунад ва маҳлули сианиди натрийи барқароршуда метавонад барои раванди сианидкунӣ коркард шавад, агар сифати он ба талабот ҷавобгӯ бошад.

3.1.3 Афзалиятҳо ва нуқсонҳо

• Бартариҳо : Ин усул ҳам аз ҷиҳати принсип ва ҳам аз ҷиҳати амалиёт нисбатан содда аст. Он метавонад пайвастагиҳои дорои сианидро дар сатҳи маъданҳои сулфид самаранок таҷзия кунад ва имкони коркарди сианидро дорад, ки арзиши умумии истифодаи сианидро дар раванди истихроҷ кам мекунад.

• Камбудиҳо : Хатарҳои назарраси бехатарӣ мавҷуданд. Гази гидроген сианиди хеле заҳролуд аст ва ҳар гуна ихроҷ ҳангоми реаксия метавонад ба операторҳо ва муҳити зист зарари ҷиддӣ расонад. Илова бар ин, кислотаҳои дар ин усул истифодашаванда зангзананда мебошанд, ки метавонанд таҷҳизот ва қубурҳоро вайрон кунанд, хароҷоти нигоҳдориро зиёд кунанд ва мӯҳлати кори таҷҳизотро кӯтоҳ кунанд.

3.2 Усули фаъолсозии оксидант

3.2.1 Принсип

Оксидкунандаҳо ба монанди пероксиди гидроген, перманганати калий ва озон барои оксид кардани сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид истифода мешаванд. Ин оксидкунандаҳо пайвандҳои кимиёвии пайвастагиҳои сианидро мешикананд ва сианидро ба моддаҳои нисбатан ғайризаҳролуд, ба монанди гази нитроген ва карбон табдил медиҳанд.

3.2.2 Қадамҳои раванд

1. Тайёр кардани селлюлозаи маъдан : Монанди усули фаъолсозии кислота, партовҳои маъдани сулфидро ба селлюлозаи маъдан бо таносуби мувофиқи ҷисми сахт ва моеъ омода кунед.

2. Иловаи оксидкунанда : Оксиданти интихобшударо ба селлюлозаи маъдан илова кунед. Миқдори оксиданти иловашуда аз миқдори сианид дар селлюлозаи маъдан ва потенсиали оксидкунанда вобаста аст. Масалан, ҳангоми истифодаи пероксиди гидроген, миқдор одатан аз 1 то 5 кг барои як тонна селлюлозаи маъдан аст, дар ҳоле ки перманганати калий одатан аз 0.5 то 2 кг барои як тонна селлюлозаи маъдан илова карда мешавад. Илова бояд оҳиста-оҳиста бо омехтакунии пайваста анҷом дода шавад, то омехтакунии яксон таъмин карда шавад.

3. Реаксия ва мониторинг : Ба оксидант имкон диҳед, ки бо сианид дар селлюлозаи маъдан барои 2-4 соат реаксия кунад. Дар давоми реаксия, потенсиали оксидшавӣ-барқароршавӣ ва миқдори сианидро дар селлюлозаи маъдан назорат кунед. Арзиши потенсиали оксидшавӣ-барқароршавӣ метавонад пешрафти реаксияи оксидшавиро инъикос кунад. Вақте ки арзиш устувор мешавад ва миқдори сианид дар селлюлозаи маъдан ба стандарти зарурӣ (одатан камтар аз 0.5 мг/л) мувофиқат мекунад, реаксия пурра ҳисобида мешавад.

3.2.3 Афзалиятҳо ва нуқсонҳо

• Бартариҳо : Ин усул газҳои заҳролуд ва ноустуворро ба монанди усули фаъолсозии кислота ба вуҷуд намеорад, ки онро барои муҳити корӣ бехатартар мегардонад. Он метавонад сианидро самаранок оксид ва таҷзия кунад ва ба ҳадафи тоза кардани сианид аз сатҳи маъданҳои сулфид ноил гардад. Ғайр аз ин, маҳсулоти реаксия нисбатан экологӣ тоза мебошанд.

• Камбудиҳо : Арзиши оксидантҳо нисбатан баланд аст, махсусан барои оксидантҳои қавӣ ба монанди озон, ки арзиши коркарди маъданҳои сулфидро зиёд мекунад. Илова бар ин, ба реаксияи оксидшавӣ омилҳо ба монанди арзиши рН-и селлюлозаи маъдан, ҳарорат ва мавҷудияти дигар ифлосҳо таъсир мерасонанд, ки назорати қатъии шароити реаксияро талаб мекунанд.

3.3 Усули намаки мис

3.3.1 Принсип

Намакҳои мис, аз қабили сулфати мис, ба целлюлозаи маъдани сулфид бо сианидҳои рӯизаминӣ - адсорбшуда илова карда мешаванд. Ионҳои мис бо сианид реаксия карда, комплексҳои мис-сианидҳои ҳалнашавандаро ба вуҷуд меоранд. Баъдан ин комплексҳоро аз селлюлозаи маъдан тавассути усулҳои ҷудокунии сахт ва моеъ ҷудо кардан мумкин аст ва ҳамин тариқ ба хориҷ кардани сианид ноил мегардад.

3.3.2 Қадамҳои раванд

1. Омодасозии селлюлозаи маъдан : Партовҳои маъдани сулфидро ба селлюлозаи маъдан бо таносуби мувофиқи ҷисми сахт ва моеъ омода кунед.

2. Илова кардани намаки мис : Миқдори муносиби сулфати мисро ба селлюлозаи маъдан илова кунед. Миқдори сулфати мис, ки илова карда мешавад, аз рӯи миқдори сианид дар селлюлозаи маъдан муайян карда мешавад, одатан бо таносуби молярии ионҳои мис ба ионҳои сианид 1 - 2:1. Сулфати мис одатан ҳамчун маҳлули обӣ илова карда мешавад ва раванди илова бояд бо омехтакунии пайваста ҳамроҳ карда шавад, то тақсимоти якхелаи ионҳои мис дар селлюлозаи маъдан таъмин карда шавад.

3. Реаксия ва ҷудокунии ҷисмҳои сахт - моеъ : Пас аз илова кардани намаки мис, бигзор реаксия барои 1-2 соат идома ёбад. Сипас, ҷудокунии ҷисмҳои сахт - моеъро дар селлюлозаи маъдан бо истифода аз усулҳо ба монанди филтратсия ё таҳшинкунӣ анҷом диҳед. Ҷисми сахти ҷудошуда дорои таҳшинҳои мис - сианид ва минералҳои сулфид мебошад, дар ҳоле ки моеъи ҷудошударо метавон минбаъд барои мувофиқат ба стандарти холӣкунӣ коркард кард ё барои мақсадҳои дигар дубора коркард кард.

3.3.3 Афзалиятҳо ва нуқсонҳо

• Бартариҳо : Ин усул метавонад цианидро аз сатҳи маъданҳои сулфид бо роҳи ба вуҷуд овардани таҳшинҳои ҳалнашаванда самаранок тоза кунад. Раванди кор нисбатан содда аст ва сулфати мис як реагенти кимиёвии маъмул ва арзон буда, манфиатҳои муайяни иқтисодиро пешниҳод мекунад.

• Камбудиҳо : Илова кардани намакҳои мис метавонад ифлосҳои мисро ба селлюлозаи маъдан ворид кунад, ки метавонад ба ғанӣ гардонидани минбаъдаи маъданҳои сулфид таъсир расонад. Масалан, ҳангоми флотатсияи маъданҳои сулфиди сурб-руҳ, ионҳои аз ҳад зиёди мис метавонанд сфалеритро фаъол созанд ва ба ҷудошавии маъданҳои сурб ва руҳ халал расонанд. Илова бар ин, барои пешгирӣ аз ифлосшавии дуюмдараҷа, таҳшинҳои мис-сианид бояд дуруст нобуд карда шаванд.

3.4 Усули нави реагенти таркибӣ

3.4.1 Принсип

Баъзе реагентҳои таркибии нав таҳияшуда, ба монанди омезиши полисульфидҳо ва метабисульфити натрий истифода мешаванд. Полисулфидҳо бо таркиби сулфур - ҷузъҳои таркиби сианид - пайвастагиҳои сатҳи маъданҳои сулфидӣ реаксия мекунанд, дар ҳоле ки метабисульфити натрий потенсиали оксидшавии системаро танзим мекунад ва ба таҷзияи сианид мусоидат мекунад ва ба ин васила хориҷшавии онро осон мекунад.

3.4.2 Қадамҳои раванд

1. Тайёр кардани селлюлозаи маъдан : Партовҳои маъдани сулфидро ба селлюлозаи маъдан омода кунед.

2. Илова кардани реагенти таркибӣ : Реагенти таркибӣ, ки аз полисульфидҳо ва метабисульфити натрий иборат аст, ба селлюлозаи маъдан илова кунед. Таносуби вазни полисульфидҳо ба метабисульфити натрий одатан 1:1 аст ва миқдори реагенти таркибӣ, ки илова карда мешавад, вобаста ба миқдори сианид дар селлюлозаи маъдан ва хусусияти маъдани сулфид муайян карда мешавад, ки одатан аз 0.5 то 2 кг барои як тонна селлюлозаи маъдан иборат аст.

3. Реаксия ва мониторинг : Пас аз илова кардани реактиви таркибӣ, бигзор реаксия барои 1-3 соат идома ёбад. Дар давоми реаксия, миқдори сианид ва параметрҳои кимиёвии дахлдор, ба монанди потенсиали оксиду барқароршавӣ ва арзиши рН, дар селлюлозаи маъданро назорат кунед. Шароити реаксияро мувофиқи натиҷаҳои мониторинг фавран танзим кунед, то тозакунии пурраи сианид таъмин карда шавад.

3.4.3 Афзалиятҳо ва нуқсонҳо

• Бартариҳо : Ин усул мутобиқшавии хубро ба намудҳои гуногуни маъданҳои сулфид нишон медиҳад. Реагенти композитӣ синергетикӣ кор мекунад, то сианидро аз сатҳи маъданҳои сулфид самаранок тоза кунад. Дар муқоиса бо усулҳои як-реактивӣ, он метавонад самаранокии беҳтари тозакуниро таъмин кунад ва ба ғанӣ гардонидани минбаъдаи маъданҳои сулфид таъсири камтар расонад.

• Камбудиҳо : Таҳия ва истеҳсоли реагентҳои композитӣ нисбатан мураккаб аст ва арзиши онҳо метавонад нисбат ба баъзе усулҳои анъанавии якреагентӣ баландтар бошад. Ғайр аз ин, механизми мушаххаси реаксияи реагентҳои композитӣ ҳанӯз пурра фаҳмида нашудааст, ки метавонад номуайяниро дар татбиқи воқеии саноатӣ ба вуҷуд орад.

4. Оптимизатсияи равандҳо ва мулоҳизаҳо

4.1 Пеш аз коркарди маъданҳо

Пеш аз истифодаи яке аз усулҳои дар боло зикршуда барои тоза кардани сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид, коркарди мувофиқи маъдан аксар вақт зарур аст. Масалан, агар дар партовгоҳҳои маъдани сулфид миқдори зиёди маъданҳои гангҳои майда-дона дошта бошанд, барои тоза кардани фраксияҳои сахти коркардшаванда амалиёти пешакӣ ё гурӯҳбандӣ гузаронида мешавад. Ин метавонад самаранокии алоқаи байни реагент ва минералҳои сулфидро бо сианидҳои рӯизаминии адсорбшуда баланд бардорад ва дахолати минералҳои гангро ба раванди реаксия кам кунад.

4.2 Назорати шароити реаксия

• Арзиши рН : Арзиши рН-и селлюлозаи маъдан ба раванди реаксия таъсири назаррас мерасонад. Усули фаъолсозии кислота барои мусоидат ба таҷзияи пайвастагиҳои дорои сианид рН-и пасттарро талаб мекунад, дар ҳоле ки усули фаъолсозии оксидант ва усули намаки мис бояд диапазони мувофиқи рН-ро нигоҳ доранд. Масалан, ҳангоми истифодаи пероксиди гидроген ҳамчун оксидант, арзиши оптималии рН-и селлюлозаи маъдан одатан 8-10 аст ва ҳангоми истифодаи сулфати мис, арзиши рН-и селлюлозаи маъдан одатан дар 6-8 назорат карда мешавад.

• Ҳарорат : Ҳарорати реаксия инчунин ба суръат ва самаранокии реаксия таъсир мерасонад. Умуман, баланд бардоштани ҳарорат метавонад суръати реаксияро суръат бахшад. Аммо, барои баъзе реаксияҳо, ба монанди оксидшавии сианид бо пероксиди гидроген, ҳарорати аз ҳад зиёд баланд метавонад боиси таҷзияи оксидант гардад ва самаранокии оксидшавиро коҳиш диҳад. Аз ин рӯ, ҳарорати реаксия бояд мувофиқи системаи мушаххаси реаксия, одатан дар ҳудуди 20-40 °C, оптимизатсия карда шавад.

• Шиддати омехтакунӣ : Омехтакунии кофӣ барои таъмини тақсимоти якхелаи реагентҳо дар селлюлозаи маъдан ва афзоиши эҳтимолияти тамос байни реагент ва моддаҳои дорои сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид муҳим аст. Аммо, омехтакунии аз ҳад зиёд метавонад боиси сарфи нолозими энергия ва фарсудашавии механикии таҷҳизот гардад. Шиддати мувофиқи омехтакунӣ бояд тавассути таҳқиқоти таҷрибавӣ ва таҷрибаи амалии истеҳсолӣ муайян карда шавад.

4.3 Сахт - Ҷудокунии моеъ ва коркарди оби партов

Пас аз реаксия барои тоза кардани сианид аз рӯи маъданҳои сулфид, ҷудокунии самарабахши сахт - моеъ барои ҷудо кардани минералҳои коркардшудаи сулфид аз маҳлули реаксия лозим аст. Усулҳои ҷудокунии сахт-моеъи маъмулан истифодашаванда филтратсия, таҳшиншавӣ ва центрифугаро дар бар мегиранд. Оби партовҳои ҷудошуда одатан то ҳол дорои баъзе боқимондаҳои сианид ва дигар ифлосиҳо мебошад, ки барои қонеъ кардани стандарти партовҳо минбаъд коркард карда мешаванд. Равандҳои коркарди обҳои партов метавонанд усулҳоеро дар бар гиранд, аз қабили оксидшавии минбаъда, адсорбсия ва коркарди биологӣ.

5. Таҳқиқоти мисолӣ

5.1 Истифодаи усули фаъолсозии кислотаҳо дар кони тилло

Дар кони муайяни тилло, пас аз раванди шусташавии цианид, партовҳои маъдани сулфид миқдори муайяни рӯизаминӣ - сианиди адсорбшуда дошт. Шахта барои муолича усули фаъолсозии кислотаро истифода бурд. Аввалан, партовҳо ба як селлюлоза маъдан бо таносуби сахту моеъ 1:3 сохта шуданд. Сипас, кислотаи сулфат илова карда шуд, то ки арзиши рН-и маъданро ба 3 мувофиқ созад. Пас аз реаксия дар давоми 2 соат, гази сианиди гидрогени ҳосилшуда ҷамъоварӣ карда, бо маҳлули гидроксиди натрий ҷаббида шуд. Пас аз коркард, миқдори сианид дар селлюлозаи маъдан аз 5 мг/л то камтар аз 0.5 мг/л коҳиш ёфт ва суръати минбаъдаи флотатсияи минералҳои сулфид тақрибан 10% афзуд. Бо вуҷуди ин, дар ҷараёни амалиёт ихроҷи гази сианиди ҳидрогенӣ дар ҷои кор хатари бехатариро ба вуҷуд овард ва лӯлаҳои таҷҳизот ба зангзании нисбатан шадид дучор шуданд.

5.2 Усули фаъолсозии оксидант дар кони маъдани сулфиди полиметаллӣ

Кони маъдани сулфиди полиметаллӣ пероксиди гидрогенро ҳамчун оксидант барои тоза кардани сианид дар рӯи маъдани сулфид истифода бурд. Арзиши рН-и целлюлозаи маъдан аввал ба 9 танзим карда шуд ва сипас пероксиди гидроген ба миқдори 3 кг ба як тонна целлюлозаи маъдан илова карда шуд. Пас аз реаксияи 3 соат миқдори цианид дар целлюлозаи маъдан ба дараҷаи хеле паст кам шуд. Минбаъда ба кор андохтани минералхои сульфиди мис, сурб ва рух аз цианидхои бокимонда таъсир нарасонда, суръати умумии хосилкунии металл бехтар гардид. Аммо қимати баланди пероксиди гидроген боиси афзоиши арзиши коркарди маъдан дар як тонна тақрибан 5 доллар шуд.

6. Хулоса

Тоза кардани цианид дар сатхи маъданхои сульфид вазифаи халкунанда дар сохаи коркарди маъдан мебошад. Усули фаъолсозии кислота, усули фаъолсозии оксидант, усули намаки мис ва усули нави реагенти таркибӣ ҳар кадом бартарӣ ва нуқсонҳои худро доранд. Дар татбиқи воқеии саноатӣ омилҳои ба монанди табиати маъданҳои сулфид, талаботи ҳифзи муҳити зист ва хароҷоти иқтисодиро барои интихоби усули мувофиқ ҳаматарафа баррасӣ кардан лозим аст. Дар ҳамин ҳол, тавассути оптимизатсияи шароити раванд, коркарди пешакии маъданҳо ва дуруст коркарди ҷудокунии сахт - моеъ ва коркарди оби партов, самаранокии тоза кардани сианид дар сатҳи маъданҳои сулфид, ноил шудан ба ҳадафҳои барқарорсозии захираҳо ва ҳифзи муҳити зистро метавон боз ҳам беҳтар кард.