Метады і працэсы выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд

1. Увядзенне

У галіне металургіі, асабліва пры здабычы золата і перапрацоўцы сульфідных руд, прысутнасць цыяніду на паверхні сульфідных руд стварае значныя праблемы. Цыянід шырока выкарыстоўваецца ў працэсе цыянідавання для здабывання золата дзякуючы сваёй здольнасці ўтвараць комплексы з золатам, спрыяючы яго растварэнню. Аднак пасля працэсу вылугавання цыянід , які застаецца на паверхні сульфідных руд у хвастах, не толькі прыводзіць да забруджвання навакольнага асяроддзя, але і перашкаджае наступнаму ўзбагачэнню сульфідных мінералаў, зніжаючы агульную хуткасць здабычы каштоўных металаў. Таму распрацоўка эфектыўных метадаў выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд мае вырашальнае значэнне для ўстойлівай перапрацоўкі карысных выкапняў і аховы навакольнага асяроддзя.

2. Існуючыя праблемы з цыянідам на паверхнях сульфідных руд

2.1 Уздзеянне на навакольнае асяроддзе

Цыянід — высокатаксічнае рэчыва. Калі сульфідныя руды з павярхоўна адсарбаванымі цыянідамі трапляюць у навакольнае асяроддзе, цыянід можа паступова вымывацца і забруджваць глебу, крыніцы вады і паветра. Нават у нізкіх канцэнтрацыях цыянід можа быць надзвычай шкодным для водных арганізмаў, раслін і здароўя чалавека. Напрыклад, у некаторых горназдабыўных раёнах, дзе адбывалася няправільная ўтылізацыя хвастоў, якія змяшчаюць цыянід, у бліжэйшых вадаёмах назіралася значнае зніжэнне ўтрымання растворанага кіслароду, што прывяло да гібелі рыбы і іншых водных жывёл.

2.2 Інгібіраванне ўзбагачэння сульфідных мінералаў

Цыянід, адсарбаваны на паверхні сульфідных руд, такіх як пірыт, халькапірыт і сфалерыт, можа ўтвараць пасівацыйную плёнку на паверхні мінерала. Гэтая плёнка зніжае рэакцыйную здольнасць сульфідных мінералаў падчас наступнай флотацыі або іншых працэсаў узбагачэння. Напрыклад, пры флотацыі сульфідных руд, якія змяшчаюць медзь, прысутнасць цыяніду на паверхні халькапірыту можа аслабіць яго ўзаемадзеянне з калектарамі, што ўскладняе эфектыўнае аддзяленне мінералаў медзі ад мінералаў пустой пароды, тым самым зніжаючы якасць і хуткасць здабычы медных канцэнтратаў.

3. Метады выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд

3.1 Метад актывацыі кіслатой

3.1.1 Прынцып

Метад актывацыі кіслатой у асноўным выкарыстоўвае такія кіслоты, як серная або шчаўевая кіслата, для рэакцыі з цыянідзмяшчальнымі злучэннямі на паверхні сульфідных руд. Даданне кіслаты выклікае раскладанне комплексаў цыяніду з металам. У выніку ўтвараецца газападобная цыяністая кіслата. Але пры добра распрацаваным працэсе гэты лятучы цыяністы вадарод можна здабыць і паўторна выкарыстоўваць з дапамогай адпаведных сістэм абсорбцыі.

3.1.2 Этапы працэсу

1. Падрыхтоўка руднай пульпы : спачатку змяшайце хвасты сульфіднай руды з павярхоўна адсарбаванымі цыянідамі і вадой для атрымання аднастайнай руднай пульпы. Суадносіны цвёрдых і вадкіх рэчываў у руднай пульпе звычайна рэгулююцца ў залежнасці ад характарыстык руды і канкрэтных патрабаванняў працэсу, звычайна ў дыяпазоне 1:2 - 1:5.

2. Даданне кіслаты : Павольна дадавайце серную або шчаўевую кіслату ў рудную пульпу пры пастаянным памешванні. Колькасць дадаванай кіслаты неабходна старанна кантраляваць у залежнасці ад утрымання цыяніду ў руднай пульпе. Звычайна значэнне pH руднай пульпы даводзіцца да 2-4, і pH трэба кантраляваць у рэжыме рэальнага часу з дапамогай pH-метра падчас працэсу дадання.

3. Рэакцыя і апрацоўка газу : Пасля дадання кіслаты рэакцыю трэба праводзіць каля 1-3 гадзін. На працягу гэтага часу выпрацоўваецца цыяністы вадарод. Каб прадухіліць забруджванне навакольнага асяроддзя гэтым газам, усталёўваецца сістэма збору і ачысткі газу. Вытворны цыяністы вадарод накіроўваецца ў абсарбцыйную вежу, запоўненую шчолачным растворам, такім як раствор гідраксіду натрыю. Тут цыяністы вадарод рэагуе з гідраксідам натрыю, і атрыманы раствор цыяністага натрыю можа быць перапрацаваны ў працэс цыянідавання, калі яго якасць адпавядае патрабаванням.

3.1.3 Перавагі і недахопы

• Перавагі : Гэты метад адносна просты як па прынцыпе, так і па дзеянні. Ён дазваляе эфектыўна расшчапляць злучэнні, якія змяшчаюць цыянід, на паверхні сульфідных руд і мае патэнцыял для перапрацоўкі цыяніду, што зніжае агульны кошт выкарыстання цыяніду ў працэсе здабычы карысных выкапняў.

• Недахопы : Існуюць значныя рызыкі для бяспекі. Цыяністы вадарод вельмі таксічны, і любая ўцечка падчас рэакцыі можа нанесці сур'ёзную шкоду аператарам і навакольнаму асяроддзю. Акрамя таго, кіслоты, якія выкарыстоўваюцца ў гэтым метадзе, з'яўляюцца каразійнымі, што можа пашкодзіць абсталяванне і трубаправоды, павялічваючы выдаткі на абслугоўванне і скарачаючы тэрмін службы абсталявання.

3.2 Метад актывацыі акісляльніка

3.2.1 Прынцып

Для акіслення цыяніду на паверхні сульфідных руд выкарыстоўваюцца такія акісляльнікі, як перакіс вадароду, перманганат калію і азон. Гэтыя акісляльнікі разбураюць хімічныя сувязі цыянідных злучэнняў, ператвараючы цыянід у адносна нетаксічныя рэчывы, такія як газападобны азот і вуглярод.

3.2.2 Этапы працэсу

1. Падрыхтоўка рудной пульпы : Падобна да метаду актывацыі кіслатой, падрыхтуйце хвасты сульфіднай руды ў рудную пульпу з адпаведным суадносінамі цвёрдых і вадкіх рэчываў.

2. Даданне акісляльніка : Дадайце выбраны акісляльнік у рудную пульпу. Колькасць дададзенага акісляльніка залежыць ад утрымання цыяніду ў руднай пульпе і акісляльнага патэнцыялу акісляльніка. Напрыклад, пры выкарыстанні перакісу вадароду доза звычайна складае 1-5 кг на тону руднай пульпы, у той час як перманганат калію звычайна дадаецца ў колькасці 0.5-2 кг на тону руднай пульпы. Даданне трэба рабіць павольна пры пастаянным памешванні для забеспячэння раўнамернага змешвання.

3. Рэакцыя і маніторынг : Дайце акісляльніку рэагаваць з цыянідам у руднай пульпе на працягу 2-4 гадзін. Падчас рэакцыі кантралюйце акісляльна-аднаўленчы патэнцыял і ўтрыманне цыяніду ў руднай пульпе. Значэнне акісляльна-аднаўленчага патэнцыялу можа адлюстроўваць прагрэс рэакцыі акіслення. Калі значэнне стабілізуецца і ўтрыманне цыяніду ў руднай пульпе адпавядае неабходнаму стандарту (звычайна менш за 0.5 мг/л), рэакцыя лічыцца завершанай.

3.2.3 Перавагі і недахопы

• Перавагі : Гэты метад не ўтварае таксічных і лятучых газаў, як метад актывацыі кіслатой, што робіць яго больш бяспечным для эксплуатацыйнага асяроддзя. Ён можа эфектыўна акісляць і раскладаць цыянід, дасягаючы мэты выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд. Акрамя таго, прадукты рэакцыі адносна экалагічна чыстыя.

• Недахопы : кошт акісляльнікаў адносна высокі, асабліва моцных акісляльнікаў, такіх як азон, што павялічвае кошт апрацоўкі сульфідных руд. Акрамя таго, на рэакцыю акіслення лёгка ўплываюць такія фактары, як значэнне pH рудной пульпы, тэмпература і наяўнасць іншых прымешак, што патрабуе строгага кантролю ўмоў рэакцыі.

3.3 Метад з меднай соллю

3.3.1 Прынцып

Солі медзі, такія як сульфат медзі, дадаюцца ў пульпу сульфіднай руды з павярхоўна адсарбаванымі цыянідамі. Іоны медзі рэагуюць з цыянідамі, утвараючы нерастваральныя комплексы медзі з цыянідамі. Затым гэтыя комплексы можна аддзяліць ад пульпы руды метадамі падзелу цвёрдай і вадкай фаз, тым самым дасягаючы выдалення цыяніду.

3.3.2 Этапы працэсу

1. Падрыхтоўка рудной пульпы : падрыхтуйце хлапкі сульфіднай руды ў рудную пульпу з адпаведным суадносінамі цвёрдых і вадкіх рэчываў.

2. Даданне солі медзі : дадайце адпаведную колькасць сульфату медзі ў рудную пульпу. Колькасць дададзенага сульфату медзі вызначаецца ўтрыманнем цыяніду ў руднай пульпе, звычайна з малярным суадносінамі іонаў медзі да іонаў цыяніду 1-2:1. Сульфат медзі звычайна дадаюць у выглядзе воднага раствора, і працэс дадання павінен суправаджацца пастаянным памешваннем, каб забяспечыць раўнамернае размеркаванне іонаў медзі ў руднай пульпе.

3. Рэакцыя і падзел цвёрдых рэчываў на вадкасць : пасля дадання солі медзі дайце рэакцыі працякаць 1-2 гадзіны. Затым правядзіце падзел цвёрдых рэчываў на вадкасць на руднай пульпе з выкарыстаннем такіх метадаў, як фільтрацыя або седыментацыя. Аддзяленае цвёрдае рэчыва змяшчае асадкі цыяніду медзі і сульфідных мінералаў, у той час як аддзяленая вадкасць можа быць дадаткова апрацавана для адпаведнасці стандарту скіду або перапрацавана для іншых мэтаў.

3.3.3 Перавагі і недахопы

• Перавагі : Гэты метад дазваляе эфектыўна выдаляць цыянід з паверхні сульфідных руд, утвараючы нерастваральныя асадкі. Працэс адносна просты, а сульфат медзі — распаўсюджаны і недарагі хімічны рэагент, які мае пэўныя эканамічныя перавагі.

• Недахопы : даданне соляў медзі можа ўнесці прымешкі медзі ў рудную пульпу, што можа паўплываць на наступнае ўзбагачэнне сульфідных мінералаў. Напрыклад, пры флотацыі свінцова-цынкавых сульфідных руд лішнія іоны медзі могуць актываваць сфалерыт, перашкаджаючы аддзяленню свінцова-цынкавых мінералаў. Акрамя таго, аддзяленыя асадкі цыяніду медзі неабходна належным чынам утылізаваць, каб прадухіліць другаснае забруджванне.

3.4 Новы метад кампазітных рэагентаў

3.4.1 Прынцып

Выкарыстоўваюцца некаторыя нядаўна распрацаваныя кампазітныя рэагенты, такія як камбінацыя полісульфідаў і метабісульфіту натрыю. Полісульфіды рэагуюць з серазмяшчальнымі кампанентамі ў цыянідзмяшчальных злучэннях на паверхні сульфідных руд, у той час як метабісульфіт натрыю рэгулюе акісляльна-аднаўленчы патэнцыял сістэмы і спрыяе раскладанню цыяніду, тым самым палягчаючы яго выдаленне.

3.4.2 Этапы працэсу

1. Падрыхтоўка рудной пульпы : падрыхтуйце сульфідныя руды ў рудную пульпу.

2. Даданне кампазітнага рэагента : дадайце кампазітны рэагент, які складаецца з полісульфідаў і метабісульфіту натрыю, у рудную пульпу. Вагавае суадносіны полісульфідаў да метабісульфіту натрыю звычайна складае 1:1, а колькасць дададзенага кампазітнага рэагента вызначаецца ў залежнасці ад утрымання цыяніду ў руднай пульпе і характару сульфіднай руды, звычайна ў дыяпазоне ад 0.5 да 2 кг на тону руднай пульпы.

3. Рэакцыя і маніторынг : Пасля дадання кампазітнага рэагента дайце рэакцыі працякаць 1-3 гадзіны. Падчас рэакцыі кантралюйце ўтрыманне цыяніду і адпаведныя хімічныя параметры, такія як акісляльна-аднаўленчы патэнцыял і значэнне pH, у рудной пульпе. Неадкладна карэктуйце ўмовы рэакцыі ў адпаведнасці з вынікамі маніторынгу, каб забяспечыць поўнае выдаленне цыяніду.

3.4.3 Перавагі і недахопы

• Перавагі : Гэты метад добра адаптуецца да розных тыпаў сульфідных руд. Кампазітны рэагент працуе сінергічна для эфектыўнага выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд. У параўнанні з метадамі з адным рэагентам, ён можа забяспечыць лепшую эфектыўнасць выдалення і менш уплываць на наступнае ўзбагачэнне сульфідных мінералаў.

• Недахопы : Распрацоўка і вытворчасць кампазітных рэагентаў з'яўляюцца адносна складанымі, а кошт можа быць вышэйшым, чым у некаторых традыцыйных метадаў з адным рэагентам. Больш за тое, канкрэтны механізм рэакцыі кампазітных рэагентаў яшчэ не цалкам зразумелы, што можа прывесці да нявызначанасцей у рэальных прамысловых ужываннях.

4. Аптымізацыя працэсаў і меркаванні

4.1 Папярэдняя апрацоўка руд

Перад выкарыстаннем любога з вышэйпералічаных метадаў выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд часта неабходная адпаведная папярэдняя апрацоўка руды. Напрыклад, калі хвасты сульфідных руд утрымліваюць вялікую колькасць дробназярністых пустых мінералаў, можна правесці папярэдні прасейванне або класіфікацыю для выдалення цяжкаапрацоўваемых дробназярністых фракцый. Гэта можа павысіць эфектыўнасць кантакту паміж рэагентам і сульфіднымі мінераламі з паверхнева адсарбаванымі цыянідамі і паменшыць уплыў пустых мінералаў на працэс рэакцыі.

4.2 Кантроль умоў рэакцыі

• Значэнне pH : Значэнне pH рудной пульпы істотна ўплывае на працэс рэакцыі. Метад актывацыі кіслатой патрабуе больш нізкага pH для садзейнічання раскладанню злучэнняў, якія змяшчаюць цыяніды, у той час як метад актывацыі акісляльнікам і метад з соллю медзі павінны падтрымліваць адпаведны дыяпазон pH. Напрыклад, пры выкарыстанні перакісу вадароду ў якасці акісляльніка аптымальнае значэнне pH рудной пульпы звычайна складае 8-10, а пры выкарыстанні сульфату медзі значэнне pH рудной пульпы звычайна кантралюецца на ўзроўні 6-8.

• Тэмпература : Тэмпература рэакцыі таксама ўплывае на хуткасць і эфектыўнасць рэакцыі. Як правіла, павышэнне тэмпературы можа паскорыць хуткасць рэакцыі. Аднак для некаторых рэакцый, такіх як акісленне цыяніду перакісам вадароду, занадта высокая тэмпература можа прывесці да раскладання акісляльніка, што зніжае эфектыўнасць акіслення. Таму тэмпературу рэакцыі неабходна аптымізаваць у адпаведнасці з канкрэтнай рэакцыйнай сістэмай, звычайна ў дыяпазоне 20-40 °C.

• Інтэнсіўнасць перамешвання : Дастатковае перамешванне неабходна для забеспячэння раўнамернага размеркавання рэагентаў у руднай пульпе і павелічэння верагоднасці кантакту паміж рэагентам і рэчывамі, якія змяшчаюць цыяніды, на паверхні сульфідных руд. Аднак празмернае перамешванне можа прывесці да непатрэбнага спажывання энергіі і механічнага зносу абсталявання. Адпаведную інтэнсіўнасць перамешвання варта вызначаць на аснове эксперыментальных даследаванняў і практычнага вытворчага вопыту.

4.3 Падзел цвёрдых і вадкіх рэчываў і ачыстка сцёкавых вод

Пасля рэакцыі выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд патрабуецца эфектыўнае аддзяленне цвёрдых і вадкіх рэчываў, каб аддзяліць апрацаваныя сульфідныя мінералы ад рэакцыйнага раствора. Звычайна выкарыстоўваныя метады падзелу цвёрдых і вадкіх рэчываў ўключаюць фільтрацыю, седыментацыю і цэнтрыфугаванне. Аддзеленыя сцёкавыя воды звычайна ўсё яшчэ ўтрымліваюць некаторыя рэшткі цыяніду і іншых прымешак, якія патрабуюць дадатковай апрацоўкі, каб адпавядаць стандарту скіду. Працэсы ачысткі сцёкавых вод могуць уключаць такія метады, як дадатковае акісленне, адсорбцыя і біялагічная ачыстка.

5. Тэматычныя даследаванні

5.1 Ужыванне метаду актывацыі кіслатой у залатой шахце

На адной залатой шахце пасля цыянідавання ў хвастах сульфіднай руды ўтрымлівалася пэўная колькасць павярхоўна адсарбаванага цыяніду. Для апрацоўкі на шахце выкарыстоўваўся метад актывацыі кіслатой. Спачатку хвасты ператвараліся ў рудную пульпу з суадносінамі цвёрдых і вадкіх рэчываў 1:3. Затым дадавалася серная кіслата, каб давесці значэнне pH руднай пульпы да 3. Пасля 2 гадзін рэакцыі выпрацоўваны цыяністы вадарод збіраўся і паглынаўся растворам гідраксіду натрыю. Пасля апрацоўкі ўтрыманне цыяніду ў руднай пульпе знізілася з 5 мг/л да менш чым 0.5 мг/л, а наступная хуткасць здабывання сульфідных мінералаў пры флотацыі павялічылася прыкладна на 10%. Аднак падчас аперацыі ўцечка цыяністага вадароду стварала рызыку для бяспекі на месцы эксплуатацыі, а трубаправоды абсталявання пацярпелі ад адносна моцнай карозіі.

5.2 Метад актывацыі акісляльніка ў шахце па здабычы поліметалічных сульфідных руд

У шахце па здабычы поліметалічных сульфідных руд у якасці акісляльніка выкарыстоўваўся перакіс вадароду для выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд. Спачатку значэнне pH рудной пульпы было даведзена да 9, а затым дададзена перакіс вадароду ў дозе 3 кг на тону рудной пульпы. Пасля 3-гадзіннай рэакцыі ўтрыманне цыяніду ў рудной пульпе знізілася да вельмі нізкага ўзроўню. Наступнае ўзбагачэнне мінералаў сульфіду медзі, свінцу і цынку не пацярпела ад пакінутага цыяніду, і агульны каэфіцыент здабычы металу палепшыўся. Аднак высокі кошт перакісу вадароду прывёў да павелічэння кошту перапрацоўкі руды прыкладна на 5 долараў за тону.

6. выснову

Выдаленне цыяніду з паверхні сульфідных руд з'яўляецца найважнейшай задачай у галіне перапрацоўкі карысных выкапняў. Метад актывацыі кіслатой, метад актывацыі акісляльнікам, метад з меднымі солями і метад новых кампазітных рэагентаў маюць свае перавагі і недахопы. У рэальных прамысловых умовах неабходна ўсебакова ўлічваць такія фактары, як характар ​​сульфідных руд, патрабаванні аховы навакольнага асяроддзя і эканамічныя выдаткі, каб выбраць найбольш прыдатны метад. Тым часам, аптымізацыя ўмоў працэсу, папярэдняя апрацоўка руд і правільнае падзеленне цвёрдых і вадкіх рэчываў і ачыстка сцёкавых вод могуць яшчэ больш павысіць эфектыўнасць выдалення цыяніду з паверхні сульфідных руд, што дазволіць дасягнуць мэтаў аднаўлення рэсурсаў і аховы навакольнага асяроддзя.