Sülfürlü Mineral Yüzeylerden Siyanürün Giderilmesine Yönelik Yöntemler ve İşlemler

Giriş

Demir dışı metal sülfür cevherlerinin zenginleştirme ve eritme işlemlerinde, metal geri kazanım oranlarını artırmak için sıklıkla siyanür kullanılır. Bununla birlikte, sülfür cevherlerinin yüzeyinde kalan siyanür , sonraki işlem akışlarını olumsuz etkilemekle kalmaz, aynı zamanda ciddi çevresel sorunlara da neden olur. Bu nedenle, sülfür cevherlerinin yüzeyindeki siyanürü gidermek için verimli ve çevre dostu yöntemlerin geliştirilmesi büyük pratik önem taşımaktadır.

Sülfürlü Mineral Yüzeylerde Siyanür Kalıntılarının Mevcut Durumu ve Tehlikeleri

Mevcut durum

Sülfürlü cevherlerin geleneksel flotasyon sürecinde, siyanür yaygın olarak bir inhibitör olarak kullanılır. Sülfürlü cevherlerdeki belirli istenmeyen mineralleri seçici olarak inhibe edebilir, böylece hedef minerallerin gang minerallerinden ayrılmasını sağlayabilir. Ancak flotasyondan sonra, büyük miktarda siyanür sülfürlü cevherlerin yüzeyine adsorbe olur. İlgili araştırmalara göre, bazı konsantratörlerde, flotasyondan sonra sülfürlü cevher konsantrelerinin yüzeyindeki siyanür içeriği kilogram başına birkaç yüz miligram kadar yüksek olabilir.

Tehlikeler

Teknolojik açıdan bakıldığında, kalan siyanür sonraki eritme işlemine müdahale edecektir. Örneğin, bakır sülfür cevherlerinin eritilmesi sırasında siyanür bakırla kompleksler oluşturarak bakırın eritme verimliliğini azaltacak ve enerji tüketimini artıracaktır. Çevresel açıdan bakıldığında siyanür oldukça toksik bir maddedir. Siyanür içeren atık sular doğal ortama boşaltıldığında su kütlelerini ve toprağı kirletecek, su canlılarını ve çevredeki bitki örtüsünü tehlikeye atacak ve hatta besin zinciri yoluyla insan sağlığı için tehdit oluşturacaktır.

Sülfürlü Mineral Yüzeylerden Siyanürün Giderilmesi Yöntemleri

Oksidasyon Yöntemi

1.Kimyasal Oksidasyon Yöntemi

• Prensip: Siyanürü daha az toksik veya toksik olmayan maddelere dönüştürmek için güçlü oksitleyiciler kullanılır. Yaygın oksitleyiciler arasında hidrojen peroksit (H2O2), sodyum hipoklorit (NaClO) vb. bulunur. Hidrojen peroksiti örnek olarak alırsak, reaksiyon denklemi şöyledir: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O).

• İşlem Süreci : İlk olarak, siyanür içeren sülfür cevheri bulamacı bir reaksiyon tankına yerleştirilir ve bulamacın pH değeri uygun bir aralığa ayarlanır (genellikle hidrojen peroksit oksidasyonu için pH değeri tercihen 9-11 arasındadır). Daha sonra, oksitleyicinin bulamaçla tamamen temas etmesi ve reaksiyona girmesi için karıştırılarak yavaşça hidrojen peroksit çözeltisi eklenir. Reaksiyon süresi genellikle 1-3 saat arasında değişir ve belirli süre, bulamaçtaki siyanür konsantrasyonuna ve cevherin özelliklerine bağlıdır.

• Avantajları : Reaksiyon hızı nispeten hızlıdır ve siyanürün uzaklaştırılması etkisi iyidir; bu da siyanür konsantrasyonunu nispeten düşük bir seviyeye indirebilir.

• Dezavantajları : Hidrojen peroksit gibi oksitleyiciler nispeten pahalıdır ve aşırı oksitleyiciler daha sonraki zenginleştirme veya eritme işlemlerini etkileyebilir.

Adsorpsiyon Yöntemi

1.Aktif Karbon Adsorpsiyon Yöntemi

• Prensip : Aktif karbon, geniş özgül yüzey alanına ve zengin gözenek yapısına sahiptir; bu sayede siyanürü yüzeyinde fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon yoluyla adsorbe edebilir.

• İşlem Süreci : Aktif karbon , siyanür içeren sülfür cevheri hamuruna eklenir ve aktif karbonun hamurdaki siyanürle tamamen temas etmesi için iyice karıştırılır. Adsorpsiyon süresi genellikle 30 dakika ile 2 saat arasındadır. Adsorpsiyondan sonra, aktif karbon, filtrasyon veya diğer yöntemlerle hamurdan ayrılır.

• Avantajları : İşlemi basittir ve düşük konsantrasyonlu siyanür üzerinde iyi bir adsorpsiyon etkisine sahiptir. Aktif karbon yeniden üretilebilir ve tekrar kullanılabilir.

• Dezavantajları : Yüksek konsantrasyonlu siyanür için adsorpsiyon kapasitesi sınırlıdır ve adsorbe edilmiş aktif karbonun uygunsuz şekilde işlenmesi ikincil kirliliğe neden olur.

2.İyon Değişim Reçinesi Adsorpsiyon Yöntemi

• Prensip : İyon değişim reçineleri, siyanürdeki iyonlarla yer değiştirebilen ve böylece siyanürü reçine üzerinde adsorbe edebilen özel fonksiyonel gruplar içerir.

• İşlem Süreci : İyon değiştirme reçinesini bir değiştirme kolonuna yükleyin ve siyanür içeren sülfür cevheri hamurunu değiştirme kolonundan geçirin. Siyanürün reçine ile tamamen yer değiştirmesini sağlamak için hamur akış hızını kontrol edin. Reçine adsorpsiyonla doygun hale geldiğinde, reçineyi elüe etmek ve yeniden üretmek için özel bir elüent kullanın.

• Avantajları : Siyanür için yüksek adsorpsiyon seçiciliğine sahiptir ve sürekli çalışma sağlayabilir.

• Dezavantajları : Reçinenin maliyeti yüksektir, elüsyon işlemi nispeten karmaşıktır ve siyanür içeren elüsyon atık sıvısı oluşabilir.

Diğer Yöntemler

1. Asit - Baz Nötralizasyon Yöntemi

• Prensip : Belirli koşullar altında, siyanür asidik veya alkali ortamlarda hidroliz reaksiyonlarına girerek daha az toksik veya toksik olmayan maddeler üretir. Örneğin, asidik bir ortamda siyanür, hidrojen iyonlarıyla reaksiyona girerek hidrosiyanik asit (HCN) oluşturur ve bu asit buharlaştırma yoluyla uzaklaştırılabilir; alkali bir ortamda ise siyanür hidrolize olarak siyanat ve diğer maddeler oluşturur.

• İşlem Süreci : Asidik hidroliz yöntemi kullanılacaksa, siyanür içeren sülfür cevheri hamuruna seyreltik sülfürik asit gibi asidik çözeltiler yavaşça eklenir, pH değeri 2-4 arasına ayarlanır ve ardından oluşan hidrosiyanik asidi buharlaştırmak için havalandırılır. Alkalin hidroliz yöntemi kullanılacaksa, sodyum hidroksit gibi alkali maddeler eklenir, pH değeri 10-12 arasına ayarlanır ve belirli bir süre (genellikle 2-4 saat) reaksiyon gerçekleştirilir.

• Avantajları : Maliyeti nispeten düşük ve kullanımı nispeten basit.

• Dezavantajları : Asidik hidroliz sırasında oluşan hidrosiyanik asit oldukça zehirlidir ve sıkı koruma önlemleri gerektirir; alkali hidroliz reaksiyon hızı yavaştır ve işlemden sonra az miktarda siyanür kalıntısı kalabilir.

Sülfürlü Mineral Yüzeylerden Siyanürün Giderilmesine Yönelik Proses Akış Tasarımı

Ön İşlem Aşaması

1. Hamur Ayarlaması : Flotasyondan sonra sülfür cevheri hamurunun konsantrasyonunu ayarlayın. Genellikle, sonraki işlemler için hamur konsantrasyonu %20 - %40 arasında kontrol edilir. Aynı zamanda, sonraki işlem parametrelerinin belirlenmesi için bir temel oluşturmak üzere hamurdaki başlangıç ​​siyanür konsantrasyonunu tespit edin.

2. Safsızlık Giderme : Hamurdaki büyük taneli safsızlıkları ve bazı askıda katı maddeleri filtrasyon, çöktürme vb. yöntemlerle uzaklaştırarak, bunların sonraki işlem süreçlerine müdahale etmesini önlemek.

Kaldırma Aşaması

1. Yöntem Seçimi : Hamurdaki siyanür konsantrasyonu, cevher özellikleri, işlem maliyeti ve çevre koruma gereksinimleri gibi faktörlere göre uygun bir uzaklaştırma yöntemi seçin. Örneğin, yüksek konsantrasyonlu siyanür ve maliyetin önemli olmadığı durumlarda kimyasal oksidasyon yöntemine öncelik verilebilir; düşük konsantrasyonlu siyanür ve çevreye duyarlı durumlarda ise biyolojik oksidasyon yöntemi veya adsorpsiyon yöntemi daha uygun olabilir.

2. Proses Parametre Kontrolü : Kimyasal oksidasyon yönteminde hidrojen peroksit oksidasyonunu örnek olarak alırsak , verimli bir reaksiyon sağlamak için eklenen hidrojen peroksit miktarını (genellikle siyanür konsantrasyonuna ve reaksiyon denklemine göre hesaplanır), reaksiyon sıcaklığını (genellikle 20 - 30℃), pH değerini (9 - 11) ve karıştırma hızını (dakikada 100 - 300 devir) ve diğer parametreleri sıkı bir şekilde kontrol edin.

Tedavi Sonrası Aşama

1. Katı-Sıvı Ayrımı : Filtrasyon, santrifüjleme vb. yöntemlerle siyanür uzaklaştırıldıktan sonra posanın ayrılmasıyla saflaştırılmış sülfür cevheri konsantreleri ve az miktarda siyanür içeren atık su elde edilir.

2. Atıksu Arıtımı : Ayrıştırılan atıksu, ulusal deşarj standartlarını karşılayacak şekilde daha ileri arıtılır. Güvenli deşarjı sağlamak için atıksudaki siyanürün derinlemesine giderilmesi amacıyla ikincil oksidasyon, adsorpsiyon ve diğer yöntemler kullanılabilir.

Sonuç

Sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürü gidermek için çeşitli yöntemler vardır ve her yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Pratik uygulamalarda, uygun yöntemleri ve proses akışlarını seçmek için cevher özellikleri, siyanür konsantrasyonu, arıtma maliyeti ve çevre koruma gereksinimleri gibi faktörleri kapsamlı bir şekilde ele almak gerekir. Giderek daha sıkı hale gelen çevre koruma gereksinimleri ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle, sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürü gidermek için daha verimli, çevre dostu ve düşük maliyetli teknolojilerin geliştirilmesi gelecekte temel araştırma yönü olacaktır. Sürekli proses optimizasyonu yoluyla, sülfürlü cevherlerin zenginleştirme ve eritme proseslerinde sıfır siyanür deşarjının sağlanması ve demir dışı metal endüstrisinin sürdürülebilir gelişiminin teşvik edilmesi beklenmektedir.