Sulfid filizlərinin səthində siyanidin çıxarılması üsulları və prosesləri

1. Giriş

Metallurgiya sahəsində, xüsusən də qızıl çıxarılması və sulfid filizlərinin emalı sahəsində, Sulfid filizlərinin səthində siyanidin olması ciddi çətinliklər yaradır. Sianid qızılla komplekslər əmələ gətirmə qabiliyyətinə görə qızıl çıxarılması üçün siyanidləmə ilə yuyulma prosesində geniş istifadə olunur və bu da onun həll olunmasını asanlaşdırır. Lakin, yuyulma prosesindən sonra tullantılardakı sulfid filizlərinin səthində qalan siyanid təkcə ətraf mühitin çirklənməsinə səbəb olmur, həm də sulfid minerallarının sonrakı zənginləşdirilməsini maneə törədir və qiymətli metalların ümumi bərpa sürətini azaldır. Buna görə də, sulfid filizlərinin səthində siyanidin təmizlənməsi üçün effektiv metodların hazırlanması davamlı mineral emalı və ətraf mühitin qorunması üçün çox vacibdir.

2. Sulfid filizi səthlərində sianidlə bağlı mövcud problemlər

2.1 Ətraf Mühitə Təsir

Siyanid çox zəhərli maddədir. Səthi adsorbsiya edilmiş siyanidi olan sulfid filizləri ətraf mühitə atıldıqda, sianid tədricən süzülərək torpağı, su mənbələrini və havanı çirkləndirə bilər. Hətta aşağı konsentrasiyalarda sianid su orqanizmləri, bitkilər və insan sağlamlığı üçün son dərəcə zərərli ola bilər. Məsələn, sianid tərkibli tullantıların qeyri-düzgün utilizasiyasının baş verdiyi bəzi mədən ərazilərində yaxınlıqdakı su obyektlərində həll olunmuş oksigenin miqdarı əhəmiyyətli dərəcədə azalıb, nəticədə balıqlar və digər su canlıları tələf olub.

2.2 Sulfid minerallarının zənginləşdirilməsinin qarşısının alınması

Pirit, xalkopirit və sfalerit kimi sulfid filizlərinin səthində adsorbsiya olunan siyanür mineral səthdə passivasiya filmi yarada bilər. Bu film sonrakı flotasiya və ya digər zənginləşdirmə prosesləri zamanı sulfid minerallarının reaktivliyini azaldır. Məsələn, mis tərkibli sulfidli filizlərin flotasiyası zamanı xalkopiritin səthində siyanidin olması onun kollektorlarla qarşılıqlı təsirini zəiflədə bilər, mis minerallarının qang minerallarından effektiv şəkildə ayrılmasını çətinləşdirir və bununla da mis konsentratlarının tərkibini və əldəetmə sürətini azaldır.

3. Sulfid filizlərinin səthində siyanidin çıxarılması üsulları

3.1 Turşu aktivləşdirmə metodu

3.1.1 Prinsip

Turşu aktivləşdirmə üsulu əsasən sulfid filizlərinin səthində olan siyanid tərkibli birləşmələrlə reaksiya vermək üçün sulfat turşusu və ya oksalat turşusu kimi turşulardan istifadə edir. Bir turşu əlavə edildikdə, siyanid - metal komplekslərinin parçalanmasına səbəb olur. Nəticədə hidrogen sianid qazı əmələ gəlir. Lakin yaxşı dizayn edilmiş prosesdə bu uçucu hidrogen siyanidi müvafiq udma sistemləri vasitəsilə bərpa etmək və təkrar istifadə etmək olar.

3.1.2 Proses Addımları

1. Filiz Pulpasının Hazırlanması : Əvvəlcə, vahid filiz pulpası yaratmaq üçün sulfid filiz tullantılarını səthdə adsorbsiya olunmuş siyanidlə su ilə qarışdırın. Filiz pulpasının bərk-maye nisbəti adətən filizin xüsusiyyətlərinə və spesifik proses tələblərinə əsasən tənzimlənir, adətən 1:2 - 1:5 aralığında.

2. Turşu Əlavəsi : Davamlı qarışdıraraq filiz pulpasına yavaş-yavaş kükürd turşusu və ya oksalik turşusu əlavə edin. Əlavə edilən turşu miqdarı filiz pulpasındakı sianid tərkibinə uyğun olaraq diqqətlə idarə olunmalıdır. Adətən, filiz pulpasının pH dəyəri 2-4-ə tənzimlənir və əlavə prosesi zamanı pH ölçən cihazdan istifadə edərək real vaxt rejimində izlənilməlidir.

3. Reaksiya və Qazın Emalı : Turşu əlavə edildikdən sonra reaksiyanın təxminən 1-3 saat davam etməsinə icazə verin. Bu müddət ərzində hidrogen siyanid qazı istehsal olunur. Bu qazın ətraf mühiti çirkləndirməsinin qarşısını almaq üçün qaz toplama və təmizləmə sistemi qurulur. Yaranan hidrogen siyanid qazı, natrium hidroksid məhlulu kimi qələvi məhlul ilə doldurulmuş udma qülləsinə yönəldilir. Burada hidrogen siyanid natrium hidroksid ilə reaksiyaya girir və bərpa olunmuş natrium siyanid məhlulu keyfiyyəti tələblərə cavab verərsə, siyanidləşmə prosesinə təkrar emal edilə bilər.

3.1.3 Üstünlüklər və çatışmazlıqlar

• Üstünlükləri : Bu metod həm prinsipcə, həm də istismar baxımından nisbətən sadədir. Sulfid filizlərinin səthindəki siyanid tərkibli birləşmələri effektiv şəkildə parçalaya bilər və siyanidin təkrar emalı potensialına malikdir, bu da mədən prosesində siyanidin istifadəsinin ümumi dəyərini azaldır.

• Dezavantajları : Əhəmiyyətli təhlükəsizlik riskləri mövcuddur. Hidrogen siyanid qazı olduqca zəhərlidir və reaksiya zamanı hər hansı bir sızma operatorlara və ətraf mühitə ciddi zərər verə bilər. Bundan əlavə, bu üsulda istifadə olunan turşular aşındırıcıdır və avadanlıqlara və boru kəmərlərinə zərər verə bilər, texniki xidmət xərclərini artırır və avadanlığın ömrünü qısaldır.

3.2 Oksidləşdirici aktivləşdirmə metodu

3.2.1 Prinsip

Hidrogen peroksid, kalium permanganat və ozon kimi oksidləşdirici maddələr sulfid filizlərinin səthindəki siyanidi oksidləşdirmək üçün istifadə olunur. Bu oksidləşdiricilər siyanid birləşmələrinin kimyəvi bağlarını pozaraq siyanidi azot qazı və karbonat kimi nisbətən zəhərli olmayan maddələrə çevirir.

3.2.2 Proses Addımları

1. Filiz Pulpasının Hazırlanması : Turşu aktivləşdirmə metoduna bənzər şəkildə, sulfid filizi tullantılarını müvafiq bərk-maye nisbətinə malik filiz pulpası halına gətirin.

2. Oksidləşdirici əlavə : Seçilmiş oksidləşdirici maddəni filiz sellülozuna əlavə edin. Əlavə edilən oksidləşdiricinin miqdarı filiz sellülozundakı sianid miqdarından və oksidləşdiricinin oksidləşmə potensialından asılıdır. Məsələn, hidrogen peroksid istifadə edərkən, doza ümumiyyətlə filiz sellülozunun hər tonuna 1-5 kq, kalium permanganat isə adətən filiz sellülozunun hər tonuna 0.5-2 kq əlavə edilir. Bərabər qarışdırılmasını təmin etmək üçün əlavə yavaş-yavaş, davamlı qarışdırmaqla edilməlidir.

3. Reaksiya və Monitorinq : Oksidləşdiricinin filiz sellülozundakı siyanidlə 2-4 saat reaksiyaya girməsinə icazə verin. Reaksiya zamanı filiz sellülozundakı oksidləşmə-reduksiya potensialını və siyanid tərkibini izləyin. Oksidləşmə-reduksiya potensialı dəyəri oksidləşmə reaksiyasının gedişatını əks etdirə bilər. Dəyər sabitləşdikdə və filiz sellülozundakı siyanid tərkibi tələb olunan standarta (adətən 0.5 mq/L-dən az) cavab verdikdə, reaksiya tamamlanmış hesab olunur.

3.2.3 Üstünlüklər və çatışmazlıqlar

• Üstünlükləri : Bu üsul turşu aktivləşdirmə metodu kimi zəhərli və uçucu qazlar əmələ gətirmir və bu da onu əməliyyat mühiti üçün daha təhlükəsiz edir. Sianidi effektiv şəkildə oksidləşdirə və parçalaya bilər və bununla da sianidi sulfid filizlərinin səthindən təmizləmək məqsədinə nail olur. Bundan əlavə, reaksiya məhsulları nisbətən ekoloji cəhətdən təmizdir.

• Dezavantajları : Oksidləşdiricilərin qiyməti, xüsusən də ozon kimi güclü oksidləşdiricilər üçün nisbətən yüksəkdir ki, bu da sulfid filizlərinin emal xərclərini artırır. Bundan əlavə, oksidləşmə reaksiyasına filiz pulpasının pH dəyəri, temperaturu və digər çirklərin olması kimi amillər asanlıqla təsir göstərir və bu da reaksiya şəraitinə ciddi nəzarət tələb edir.

3.3 Mis duzu üsulu

3.3.1 Prinsip

Mis duzları, məsələn, mis sulfat, sulfid filizi pulpasına səthi adsorbsiya edilmiş siyanid ilə əlavə olunur. Mis ionları sianidlə reaksiyaya girərək həll olunmayan mis-sianid kompleksləri əmələ gətirir. Bu komplekslər daha sonra bərk-maye ayırma üsulları ilə filiz pulpasından ayrıla bilər və bununla da siyanidin çıxarılmasına nail olmaq olar.

3.3.2 Proses Addımları

1. Filiz Pulpasının Hazırlanması : Sulfid filizi tullantılarını uyğun bərk-maye nisbətinə malik filiz pulpası halına gətirin.

2. Mis Duzunun Əlavə Edilməsi : Filiz sellülozuna müvafiq miqdarda mis sulfat əlavə edin. Əlavə edilən mis sulfatın miqdarı filiz sellülozundakı siyanid tərkibi ilə müəyyən edilir və ümumiyyətlə mis ionlarının siyanid ionlarına molar nisbəti 1-2:1 olur. Mis sulfat adətən sulu məhlul şəklində əlavə edilir və mis ionlarının filiz sellülozunda bərabər paylanmasını təmin etmək üçün əlavə prosesi davamlı qarışdırma ilə müşayiət olunmalıdır.

3. Reaksiya və Bərk Maddə - Maye Ayrılması : Mis duzu əlavə edildikdən sonra reaksiyanın 1-2 saat davam etməsinə icazə verin. Daha sonra filtrasiya və ya çöküntü kimi üsullardan istifadə edərək filiz pulpasında bərk - maye ayrılmasını həyata keçirin. Ayrılmış bərk maddə mis - siyanid çöküntüləri və sulfid minerallarını ehtiva edir, ayrılmış maye isə axıdılma standartına cavab vermək üçün əlavə emal edilə və ya digər məqsədlər üçün təkrar emal edilə bilər.

3.3.3 Üstünlüklər və çatışmazlıqlar

• Üstünlükləri : Bu üsul həll olunmayan çöküntülər əmələ gətirərək siyanidi sulfid filizlərinin səthindən effektiv şəkildə təmizləyə bilər. Əməliyyat prosesi nisbətən sadədir və mis sulfat müəyyən iqtisadi faydalar təklif edən geniş yayılmış və ucuz kimyəvi reagentdir.

• Dezavantajları : Mis duzlarının əlavə edilməsi filiz sellülozuna mis çirkləri daxil edə bilər ki, bu da sulfid minerallarının sonrakı zənginləşdirilməsinə təsir göstərə bilər. Məsələn, qurğuşun-sink sulfid filizlərinin flotasiyası zamanı həddindən artıq mis ionları sfaleriti aktivləşdirə bilər və qurğuşun və sink minerallarının ayrılmasına mane olur. Bundan əlavə, ayrılmış mis-siyanid çöküntüləri ikinci dərəcəli çirklənmənin qarşısını almaq üçün düzgün şəkildə atılmalıdır.

3.4 Yeni Kompozit Reagent Metodu

3.4.1 Prinsip

Polisulfidlərin və natrium metabisulfitin birləşməsi kimi bəzi yeni hazırlanmış kompozit reagentlər istifadə olunur. Polisulfidlər sulfid filizlərinin səthində sianiddə olan kükürd tərkibli komponentlərlə reaksiya verir, natrium metabisulfit isə sistemin redoks potensialını tənzimləyir və siyanidin parçalanmasını təşviq edir, beləliklə, onun çıxarılmasını asanlaşdırır.

3.4.2 Proses Addımları

1. Filiz Pulpasının Hazırlanması : Sulfid filizi tullantılarını filiz pulpası halına gətirin.

2. Kompozit Reagent Əlavəsi : Polisulfidlərdən və natrium metabisulfitdən ibarət kompozit reagenti filiz pulpasına əlavə edin. Polisulfidlərin natrium metabisulfitə çəki nisbəti adətən 1:1-dir və əlavə edilən kompozit reagentin miqdarı filiz pulpasındakı siyanid tərkibinə və sulfid filizinin təbiətinə əsasən müəyyən edilir və ümumiyyətlə filiz pulpasının hər tonuna 0.5-2 kq arasında dəyişir.

3. Reaksiya və Monitorinq : Kompozit reagent əlavə edildikdən sonra reaksiyanın 1-3 saat davam etməsinə icazə verin. Reaksiya zamanı filiz sellülozundakı siyanid tərkibini və redoks potensialı və pH dəyəri kimi müvafiq kimyəvi parametrləri izləyin. Sianidin tamamilə çıxarılmasını təmin etmək üçün monitorinq nəticələrinə uyğun olaraq reaksiya şərtlərini dərhal tənzimləyin.

3.4.3 Üstünlüklər və çatışmazlıqlar

• Üstünlükləri : Bu metod müxtəlif növ sulfid filizlərinə yaxşı uyğunlaşma göstərir. Kompozit reagent sianidi sulfid filizlərinin səthindən effektiv şəkildə təmizləmək üçün sinergetik şəkildə işləyir. Tək reagentli üsullarla müqayisədə daha yaxşı təmizləmə səmərəliliyi təklif edə və sulfid minerallarının sonrakı zənginləşdirilməsinə daha az təsir göstərə bilər.

• Dezavantajları : Kompozit reagentlərin hazırlanması və istehsalı nisbətən mürəkkəbdir və dəyəri bəzi ənənəvi tək reagent metodlarından daha yüksək ola bilər. Bundan əlavə, kompozit reagentlərin spesifik reaksiya mexanizmi hələ tam başa düşülməyib ki, bu da faktiki sənaye tətbiqlərində qeyri-müəyyənliklər yarada bilər.

4. Prosesin optimallaşdırılması və mülahizələri

4.1 Filizlərin ilkin təmizlənməsi

Sulfid filizlərinin səthində siyanidin çıxarılması üçün yuxarıda göstərilən üsullardan hər hansı birini istifadə etməzdən əvvəl, filizin müvafiq ilkin təmizlənməsi çox vaxt tələb olunur. Məsələn, sulfid filizi tullantılarında çoxlu miqdarda xırda dənəli qang mineralları varsa, emal edilməsi çətin olan xırda dənəli fraksiyaların çıxarılması üçün ilkin seçim və ya təsnifat əməliyyatları aparıla bilər. Bu, reagent və sulfid mineralları arasında səthi adsorbsiya edilmiş siyanid ilə təmasın səmərəliliyini artıra bilər və qanq minerallarının reaksiya prosesinə müdaxiləsini azalda bilər.

4.2 Reaksiya şərtlərinə nəzarət

• pH Dəyəri : Filiz pulpasının pH dəyəri reaksiya prosesinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Turşu aktivləşdirmə metodu siyanid tərkibli birləşmələrin parçalanmasını təşviq etmək üçün daha aşağı pH tələb edir, oksidləşdirici aktivləşdirmə metodu və mis duzu metodu isə müvafiq pH diapazonunu saxlamalıdır. Məsələn, hidrogen peroksid oksidləşdirici kimi istifadə edildikdə, filiz pulpasının optimal pH dəyəri adətən 8-10 olur və mis sulfat istifadə edildikdə, filiz pulpasının pH dəyəri ümumiyyətlə 6-8 səviyyəsində idarə olunur.

• Temperatur : Reaksiya temperaturu həmçinin reaksiya sürətinə və səmərəliliyinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, temperaturun artırılması reaksiya sürətini sürətləndirə bilər. Lakin, sianidin hidrogen peroksidlə oksidləşməsi kimi bəzi reaksiyalar üçün həddindən artıq yüksək temperatur oksidləşdiricinin parçalanmasına səbəb ola bilər və oksidləşmə səmərəliliyini azaldır. Buna görə də, reaksiya temperaturu, adətən 20-40 °C aralığında, spesifik reaksiya sisteminə uyğun olaraq optimallaşdırılmalıdır.

• Qarışdırma intensivliyi : Filiz sellülozunda reagentlərin bərabər paylanmasını təmin etmək və sulfid filizlərinin səthində reagentlə siyanid tərkibli maddələr arasında təmas ehtimalını artırmaq üçün kifayət qədər qarışdırma vacibdir. Lakin, həddindən artıq qarışdırma lazımsız enerji istehlakına və avadanlığın mexaniki aşınmasına səbəb ola bilər. Müvafiq qarışdırma intensivliyi təcrübi tədqiqat və praktik istehsal təcrübəsi vasitəsilə müəyyən edilməlidir.

4.3 Bərk - Mayenin Ayrılması və Çirkab Suyun Təmizlənməsi

Sulfid filizlərinin səthində siyanidin çıxarılması reaksiyasından sonra emal edilmiş sulfid minerallarını reaksiya məhlulundan ayırmaq üçün səmərəli bərk-maye ayırma tələb olunur. Tez-tez istifadə olunan bərk - maye ayırma üsullarına filtrasiya, çökmə və sentrifuqa daxildir. Ayrılmış tullantı suları adətən hələ də bəzi qalıq siyanid və digər çirkləri ehtiva edir və atqı standartına cavab vermək üçün əlavə olaraq təmizlənməlidir. Çirkab suların təmizlənməsi proseslərinə əlavə oksidləşmə, adsorbsiya və bioloji təmizləmə kimi üsullar daxil ola bilər.

5. Case Studiləri

5.1 Qızıl Mədənində Turşu Aktivləşdirmə Metodunun Tətbiqi

Müəyyən qızıl mədənində sianidlə yuyulma prosesindən sonra sulfid filizi tullantıları müəyyən miqdarda səthə - adsorbsiya edilmiş siyanidə malik idi. Mina müalicə üçün turşu aktivləşdirmə üsulundan istifadə etdi. Əvvəlcə tullantılar bərk-maye nisbəti 1:3 olan filiz pulpasına çevrildi. Sonra filiz pulpasının pH dəyərini 3-ə tənzimləmək üçün sulfat turşusu əlavə edildi. 2 saat reaksiya verdikdən sonra yaranan hidrogen siyanid qazı toplandı və natrium hidroksid məhlulu ilə udulub. Müalicədən sonra filiz pulpasındakı siyanidin miqdarı 5 mq/l-dən 0.5 mq/l-dən aşağı düşmüş və sonradan sulfid minerallarının flotasiya ilə bərpa dərəcəsi təxminən 10% artmışdır. Lakin əməliyyat zamanı hidrogen sianid qazının sızması əməliyyat sahəsində təhlükəsizlik riskləri yaratmış və avadanlıq boru kəmərləri nisbətən güclü korroziyaya məruz qalmışdır.

5.2 Polimetal sulfid filiz mədənində oksidləşdiricinin aktivləşdirilməsi metodu

Polimetal sulfid filizi mədəni sulfid filizlərinin səthində siyanidi çıxarmaq üçün oksidləşdirici kimi hidrogen peroksiddən istifadə edirdi. Filiz pulpasının pH dəyəri əvvəlcə 9-a düzəldildi və sonra bir ton filiz pulpasına 3 kq dozada hidrogen peroksid əlavə edildi. 3 saat reaksiya verdikdən sonra filiz pulpasındakı siyanidin miqdarı çox aşağı səviyyəyə endirildi. Mis, qurğuşun və sink sulfid minerallarının sonrakı zənginləşdirilməsinə qalan sianid təsir göstərmədi və ümumi metal alma sürəti yaxşılaşdı. Bununla belə, hidrogen peroksidin yüksək qiyməti filiz emalının bir ton üçün təxminən 5 dollar artmasına səbəb olub.

6. Nəticə

Sulfid filizlərinin səthində siyanidin çıxarılması mineral emalı sahəsində həlledici vəzifədir. Turşu aktivləşdirmə metodu, oksidləşdirici aktivləşdirmə metodu, mis duzu metodu və yeni kompozit reagent metodunun hər birinin öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri var. Faktiki sənaye tətbiqlərində, ən uyğun üsulu seçmək üçün sulfid filizlərinin təbiəti, ətraf mühitin mühafizəsi tələbləri və iqtisadi xərclər kimi amilləri hərtərəfli nəzərə almaq lazımdır. Eyni zamanda, texnoloji şəraitin optimallaşdırılması, filizlərin əvvəlcədən təmizlənməsi və bərk - mayenin ayrılması və tullantı sularının təmizlənməsinin düzgün aparılması ilə sulfid filizlərinin səthində siyanidin çıxarılmasının səmərəliliyi daha da artırıla bilər, resurs bərpası və ətraf mühitin mühafizəsi məqsədlərinə nail olmaq olar.