Методи та процеси видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд

1. Введення

У галузі металургії, особливо у видобутку золота та переробці сульфідних руд, наявність ціанід на поверхні Сульфідні руди створює значні проблеми. Ціанід широко використовується в процесі ціанування для вилучення золота завдяки своїй здатності утворювати комплекси з золотом, що сприяє його розчиненню. Однак після процесу вилуговування решта... ціанід на поверхні сульфідних руд у хвостах не тільки призводить до забруднення навколишнього середовища, але й перешкоджає подальшому збагаченню сульфідних мінералів, знижуючи загальний коефіцієнт вилучення цінних металів. Тому розробка ефективних методів видалення ціаніду на поверхні сульфідних руд має вирішальне значення для сталого перероблення корисних копалин та захисту навколишнього середовища.

2. Існуючі проблеми з ціанідом на поверхнях сульфідних руд

2.1 Вплив на навколишнє середовище

Ціанід – це високотоксична речовина. Коли сульфідні руди з поверхнево адсорбованим ціанідом потрапляють у навколишнє середовище, ціанід може поступово вилуговуватися та забруднювати ґрунт, водні джерела та повітря. Навіть у низьких концентраціях ціанід може бути надзвичайно шкідливим для водних організмів, рослин та здоров'я людини. Наприклад, у деяких гірничодобувних районах, де відбувалася неправильна утилізація хвостів, що містять ціанід, у прилеглих водоймах спостерігалося значне зниження вмісту розчиненого кисню, що призвело до загибелі риби та інших водних організмів.

2.2 Інгібування збагачення сульфідних мінералів

Ціанід, адсорбований на поверхні сульфідних руд, таких як пірит, халькопірит і сфалерит, може утворювати пасиваційну плівку на поверхні мінералу. Ця плівка знижує реакційну здатність сульфідних мінералів під час подальшої флотації або інших процесів збагачення. Наприклад, під час флотації мідьвмісних сульфідних руд присутність ціаніду на поверхні халькопіриту може послабити його взаємодію з колекторами, що ускладнює ефективне відділення мідних мінералів від пустої породи, тим самим знижуючи якість та коефіцієнт вилучення мідних концентратів.

3. Методи видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд

3.1 Метод активації кислотою

3.1.1 Принцип

Метод кислотної активації в основному використовує такі кислоти, як сірчана або щавлева кислота, для реакції з ціанідвмісними сполуками на поверхні сульфідних руд. Додавання кислоти викликає розкладання ціанід-металевих комплексів. В результаті утворюється газоподібний ціаністий водень. Але в добре розробленому процесі цей леткий ціаністий водень можна вилучити та повторно використати за допомогою відповідних абсорбційних систем.

3.1.2 Етапи процесу

1. Підготовка рудної пульпиСпочатку змішують хвости сульфідної руди з поверхнево адсорбованим ціанідом та водою для створення однорідної рудної пульпи. Співвідношення твердої та рідкої речовини в рудній пульпі зазвичай регулюється залежно від характеристик руди та конкретних вимог процесу, зазвичай у діапазоні 1:2 - 1:5.

2. Додавання кислотиПовільно додавайте сірчану або щавлеву кислоту до рудної пульпи, постійно помішуючи. Кількість доданої кислоти необхідно ретельно контролювати відповідно до вмісту ціанідів у рудній пульпі. Зазвичай значення pH рудної пульпи встановлюють на рівні 2-4, і pH слід контролювати в режимі реального часу за допомогою pH-метра під час процесу додавання.

3. Реакція та обробка газівПісля додавання кислоти дайте реакції тривати приблизно 1-3 години. Протягом цього часу утворюється ціанистий водень. Щоб запобігти забрудненню навколишнього середовища цим газом, встановлюється система збору та очищення газу. Утворений ціанистий водень спрямовується в абсорбційну вежу, заповнену лужним розчином, таким як розчин гідроксиду натрію. Тут ціанистий водень реагує з гідроксидом натрію, і отриманий продукт... Ціанід натрію Розчин може бути перероблений у процес ціанування, якщо його якість відповідає вимогам.

3.1.3 Переваги та недоліки

• ПеревагиЦей метод є відносно простим як за принципом, так і за принципом дії. Він може ефективно розщеплювати сполуки, що містять ціаніди, на поверхні сульфідних руд і має потенціал для переробки ціаніду, знижуючи загальну вартість використання ціаніду в процесі видобутку.

• НедолікиІснують значні ризики для безпеки. Ціанистий водень є високотоксичним, і будь-який витік під час реакції може завдати серйозної шкоди операторам та навколишньому середовищу. Крім того, кислоти, що використовуються в цьому методі, є корозійними, що може пошкодити обладнання та трубопроводи, збільшуючи витрати на обслуговування та скорочуючи термін служби обладнання.

3.2 Метод активації окислювача

3.2.1 Принцип

Для окислення ціаніду на поверхні сульфідних руд використовуються такі окислювачі, як перекис водню, перманганат калію та озон. Ці окислювачі розривають хімічні зв'язки ціанідних сполук, перетворюючи ціанід на відносно нетоксичні речовини, такі як газоподібний азот та... Вуглецьїли.

3.2.2 Етапи процесу

1. Підготовка рудної пульпиПодібно до методу кислотної активації, підготуйте хвости сульфідної руди до рудної пульпи з відповідним співвідношенням твердої та рідкої речовини.

2. Додавання окислювачаДодайте вибраний окислювач до рудної пульпи. Кількість доданого окислювача залежить від вмісту ціаніду в рудній пульпі та окислювального потенціалу окислювача. Наприклад, при використанні перекису водню дозування зазвичай становить 1-5 кг на тонну рудної пульпи, тоді як перманганат калію зазвичай додають у кількості 0.5-2 кг на тонну рудної пульпи. Додавання слід проводити повільно при постійному помішуванні для забезпечення рівномірного перемішування.

3. Реакція та моніторингДайте окислювачу реагувати з ціанідом у рудній пульпі протягом 2-4 годин. Під час реакції контролюйте окисно-відновний потенціал та вміст ціанідів у рудній пульпі. Значення окисно-відновного потенціалу може відображати хід реакції окислення. Коли значення стабілізується, а вміст ціанідів у рудній пульпі відповідає необхідному стандарту (зазвичай менше 0.5 мг/л), реакцію вважають завершеною.

3.2.3 Переваги та недоліки

• ПеревагиЦей метод не утворює токсичних та летких газів, як метод кислотної активації, що робить його безпечнішим для робочого середовища. Він може ефективно окислювати та розкладати ціанід, досягаючи мети видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд. Крім того, продукти реакції є відносно екологічно чистими.

• НедолікиВартість окислювачів є відносно високою, особливо сильних окислювачів, таких як озон, що збільшує вартість переробки сульфідних руд. Крім того, на реакцію окислення легко впливають такі фактори, як значення pH рудної пульпи, температура та наявність інших домішок, що вимагає суворого контролю умов реакції.

3.3 Метод з мідною сіллю

3.3.1 Принцип

Солі міді, такі як сульфат міді, додають до пульпи сульфідної руди з поверхнево адсорбованим ціанідом. Іони міді реагують з ціанідом, утворюючи нерозчинні комплекси мідь-ціанід. Ці комплекси потім можна відокремити від пульпи руди методами розділення твердої та рідкої фази, таким чином досягаючи видалення ціаніду.

3.3.2 Етапи процесу

1. Підготовка рудної пульпиПідготуйте хвости сульфідної руди до рудної пульпи з відповідним співвідношенням твердої та рідкої речовини.

2. Додавання мідної соліДодайте відповідну кількість сульфату міді до рудної пульпи. Кількість доданого сульфату міді визначається вмістом ціанідів у рудній пульпі, зазвичай з молярним співвідношенням іонів міді до іонів ціаніду 1-2:1. Сульфат міді зазвичай додають у вигляді водного розчину, і процес додавання повинен супроводжуватися постійним перемішуванням, щоб забезпечити рівномірний розподіл іонів міді в рудній пульпі.

3. Реакція та розділення твердих та рідких речовинПісля додавання солі міді, дайте реакції тривати 1-2 години. Потім проведіть розділення твердої та рідкої речовини рудної пульпи, використовуючи такі методи, як фільтрація або седиментація. Відокремлена тверда речовина містить осади ціанідів міді та сульфідні мінерали, тоді як відокремлену рідину можна додатково обробити для відповідності стандарту скидання або переробити для інших цілей.

3.3.3 Переваги та недоліки

• ПеревагиЦей метод може ефективно видаляти ціанід з поверхні сульфідних руд шляхом утворення нерозчинних осадів. Процес роботи є відносно простим, а сульфат міді є поширеним і недорогим хімічним реагентом, що пропонує певні економічні переваги.

• НедолікиДодавання солей міді може вносити домішки міді в рудну пульпу, що може вплинути на подальше збагачення сульфідних мінералів. Наприклад, під час флотації свинцево-цинкових сульфідних руд надлишок іонів міді може активувати сфалерит, перешкоджаючи розділенню мінералів свинцю та цинку. Крім того, відокремлені осади ціаніду міді необхідно належним чином утилізувати, щоб запобігти вторинному забрудненню.

3.4 Новий метод композитних реагентів

3.4.1 Принцип

Використовуються деякі нещодавно розроблені композитні реагенти, такі як комбінація полісульфідів та метабісульфіту натрію. Полісульфіди реагують із сірковмісними компонентами в ціанідовмісних сполуках на поверхні сульфідних руд, тоді як метабісульфіт натрію регулює окисно-відновний потенціал системи та сприяє розкладанню ціаніду, тим самим полегшуючи його видалення.

3.4.2 Етапи процесу

1. Підготовка рудної пульпиПідготовка хвостів сульфідної руди до рудної пульпи.

2. Додавання композитного реагентуДодайте композитний реагент, що складається з полісульфідів та метабісульфіту натрію, до рудної пульпи. Вагове співвідношення полісульфідів до метабісульфіту натрію зазвичай становить 1:1, а кількість доданого композитного реагенту визначається на основі вмісту ціанідів у рудній пульпі та природи сульфідної руди, зазвичай коливаючись від 0.5 до 2 кг на тонну рудної пульпи.

3. Реакція та моніторингПісля додавання композитного реагенту дайте реакції тривати 1-3 години. Під час реакції контролюйте вміст ціаніду та відповідні хімічні параметри, такі як окисно-відновний потенціал та значення pH, у рудній пульпі. Негайно регулюйте умови реакції відповідно до результатів моніторингу, щоб забезпечити повне видалення ціаніду.

3.4.3 Переваги та недоліки

• ПеревагиЦей метод демонструє добру адаптивність до різних типів сульфідних руд. Складений реагент працює синергічно для ефективного видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд. Порівняно з методами з одним реагентом, він може забезпечити кращу ефективність видалення та менший вплив на подальше збагачення сульфідних мінералів.

• НедолікиРозробка та виробництво композитних реагентів є відносно складними, а вартість може бути вищою, ніж у деяких традиційних методів з одним реагентом. Крім того, конкретний механізм реакції композитних реагентів ще не повністю вивчений, що може вносити невизначеності у фактичне промислове застосування.

4. Оптимізація процесу та врахування

4.1 Попередня обробка руд

Перед використанням будь-якого з вищезазначених методів видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд часто необхідна відповідна попередня обробка руди. Наприклад, якщо хвости сульфідної руди містять велику кількість дрібнозернистих мінералів пустої породи, можна провести попереднє просіювання або класифікацію для видалення важкооброблюваних дрібнозернистих фракцій. Це може підвищити ефективність контакту між реагентом і сульфідними мінералами з поверхнево адсорбованим ціанідом і зменшити вплив мінералів пустої породи на процес реакції.

4.2 Контроль умов реакції

• Значення рНЗначення pH рудної пульпи суттєво впливає на процес реакції. Метод кислотної активації вимагає нижчого pH для сприяння розкладу сполук, що містять ціаніди, тоді як метод активації окислювачем та метод із солями міді потребують підтримки відповідного діапазону pH. Наприклад, при використанні перекису водню як окислювача оптимальне значення pH рудної пульпи зазвичай становить 8-10, а при використанні сульфату міді значення pH рудної пульпи зазвичай контролюється на рівні 6-8.

• температураТемпература реакції також впливає на швидкість та ефективність реакції. Як правило, підвищення температури може пришвидшити швидкість реакції. Однак для деяких реакцій, таких як окислення ціаніду перекисом водню, надмірно висока температура може призвести до розкладання окислювача, що знижує ефективність окислення. Тому температуру реакції необхідно оптимізувати відповідно до конкретної реакційної системи, зазвичай у діапазоні 20-40 °C.

• Інтенсивність перемішуванняДостатнє перемішування є важливим для забезпечення рівномірного розподілу реагентів у рудній пульпі та збільшення ймовірності контакту між реагентом та речовинами, що містять ціаніди, на поверхні сульфідних руд. Однак надмірне перемішування може призвести до непотрібного споживання енергії та механічного зносу обладнання. Відповідну інтенсивність перемішування слід визначати за допомогою експериментальних досліджень та практичного виробничого досвіду.

4.3 Розділення твердих та рідких речовин та очищення стічних вод

Після реакції видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд необхідне ефективне розділення твердих речовин від рідини, щоб відокремити оброблені сульфідні мінерали від реакційного розчину. Зазвичай використовуються методи розділення твердих речовин від рідини, включаючи фільтрацію, седиментацію та центрифугування. Відокремлені стічні води зазвичай все ще містять певну кількість залишкового ціаніду та інших домішок, які потребують додаткової обробки для відповідності стандартам скидання. Процеси очищення стічних вод можуть включати такі методи, як подальше окислення, адсорбція та біологічне очищення.

5. Тематичні дослідження

5.1 Застосування методу активації кислотою на золотій шахті

На одній золотій шахті після ціанування хвости сульфідної руди містили певну кількість поверхнево адсорбованого ціаніду. Для обробки на шахті використовувався метод кислотної активації. Спочатку хвости перетворювали на рудну пульпу зі співвідношенням тверда фазa: рідка 1:3. Потім додавали сірчану кислоту, щоб встановити значення pH рудної пульпи до 3. Після 2 годин реакції утворений ціанистий газоподібний водень збирали та абсорбували розчином гідроксиду натрію. Після обробки вміст ціаніду в рудній пульпі знизився з 5 мг/л до менш ніж 0.5 мг/л, а подальший коефіцієнт вилучення сульфідних мінералів флотацією збільшився приблизно на 10%. Однак під час операції витік ціанистих мінералів становив загрозу безпеці на місці експлуатації, а трубопроводи обладнання зазнали відносно сильної корозії.

5.2 Метод активації окислювача в поліметалевій сульфідній рудній шахті

На поліметалевій сульфідній руді як окислювач використовували перекис водню для видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд. Спочатку значення pH рудної пульпи довели до 9, а потім додали перекис водню в дозі 3 кг на тонну рудної пульпи. Після 3-годинної реакції вміст ціаніду в рудній пульпі знизився до дуже низького рівня. Подальше збагачення мінералів сульфідів міді, свинцю та цинку не зазнало впливу залишкового ціаніду, і загальний коефіцієнт вилучення металу покращився. Однак висока вартість перекису водню призвела до збільшення вартості переробки руди приблизно на 5 доларів за тонну.

6. Висновок

Видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд є вирішальним завданням у галузі переробки корисних копалин. Метод кислотної активації, метод активації окислювачем, метод мідних солей та метод нових композитних реагентів мають свої переваги та недоліки. У реальних промислових застосуваннях необхідно всебічно враховувати такі фактори, як природа сульфідних руд, вимоги охорони навколишнього середовища та економічні витрати, щоб вибрати найбільш підходящий метод. Тим часом, оптимізуючи умови процесу, попередню обробку руд та належне проведення розділення твердих та рідких речовин і очищення стічних вод, можна ще більше підвищити ефективність видалення ціаніду з поверхні сульфідних руд, досягаючи цілей відновлення ресурсів та захисту навколишнього середовища.