Методи и процеси за отстраняване на цианид от повърхността на сулфидни руди

1. Въведение

В областта на металургията, особено при добива на злато и преработката на сулфидни руди, наличието на цианид върху повърхността на сулфидните руди представлява значителни предизвикателства. Цианидът се използва широко в процеса на цианидно излугване за извличане на злато поради способността му да образува комплекси със златото, улеснявайки неговото разтваряне. След процеса на излугване обаче, останалият цианид върху повърхността на сулфидните руди в хвостохранилищата не само води до замърсяване на околната среда, но и възпрепятства последващото обогатяване на сулфидни минерали, намалявайки общия процент на извличане на ценни метали. Следователно, разработването на ефективни методи за отстраняване на цианид от повърхността на сулфидните руди е от решаващо значение за устойчивата преработка на минерали и опазването на околната среда.

2. Съществуващи проблеми с цианида върху повърхности на сулфидни руди

2.1 Въздействие върху околната среда

Цианидът е силно токсично вещество. Когато сулфидни руди с повърхностно адсорбиран цианид се изхвърлят в околната среда, цианидът може постепенно да се отдели и да замърси почвата, водните източници и въздуха. Дори в ниски концентрации цианидът може да бъде изключително вреден за водните организми, растенията и човешкото здраве. Например, в някои минни райони, където е имало неправилно изхвърляне на отпадъци, съдържащи цианид, близките водни басейни показват значително намаляване на съдържанието на разтворен кислород, което води до смърт на риби и други водни организми.

2.2 Инхибиране на обогатяването на сулфидни минерали

Цианидът, адсорбиран върху повърхността на сулфидни руди, като пирит, халкопирит и сфалерит, може да образува пасивационен филм върху повърхността на минерала. Този филм намалява реактивността на сулфидните минерали по време на последваща флотация или други процеси на обогатяване. Например, при флотация на медоносни сулфидни руди, наличието на цианид върху повърхността на халкопирита може да отслаби взаимодействието му със събирачите, което затруднява ефективното отделяне на медните минерали от пустите минерали, като по този начин намалява качеството и степента на извличане на медните концентрати.

3. Методи за отстраняване на цианид от повърхността на сулфидни руди

3.1 Метод за активиране с киселина

3.1.1 Принцип

Методът на киселинно активиране използва главно киселини като сярна киселина или оксалова киселина, за да реагират със съединенията, съдържащи цианиди, на повърхността на сулфидните руди. Когато се добави киселина, тя предизвиква разлагане на цианидно-металните комплекси. В резултат на това се генерира газообразен циановодород. Но при добре проектиран процес този летлив циановодород може да бъде възстановен и използван повторно чрез подходящи абсорбционни системи.

3.1.2 Етапи на процеса

1. Приготвяне на рудна пулпа : Първо, сулфидните рудни отпадъци се смесват с повърхностно адсорбиран цианид и вода, за да се получи еднородна рудна пулпа. Съотношението твърдо вещество - течност в рудната пулпа обикновено се регулира въз основа на характеристиките на рудата и специфичните изисквания на процеса, обикновено в диапазона от 1:2 до 1:5.

2. Добавяне на киселина : Бавно добавете сярна киселина или оксалова киселина към рудната пулпа, като бъркате непрекъснато. Количеството добавена киселина трябва да се контролира внимателно в зависимост от съдържанието на цианид в рудната пулпа. Обикновено pH стойността на рудната пулпа се регулира на 2 - 4 и pH трябва да се следи в реално време с помощта на pH метър по време на процеса на добавяне.

3. Реакция и третиране на газ : След добавяне на киселината, реакцията се оставя да протече около 1-3 часа. През това време се отделя газообразен циановодород. За да се предотврати замърсяването на околната среда от този газ, се изгражда система за събиране и третиране на газ. Генерираният газообразен циановодород се насочва в абсорбционна кула, пълна с алкален разтвор, като например разтвор на натриев хидроксид. Там циановодородът реагира с натриевия хидроксид и възстановеният разтвор на натриев цианид може да бъде рециклиран в процеса на цианиране, ако качеството му отговаря на изискванията.

3.1.3 Предимства и недостатъци

• Предимства : Този метод е сравнително лесен както по принцип, така и по действие. Той може ефективно да разгради съединения, съдържащи цианид, на повърхността на сулфидните руди и има потенциал за рециклиране на цианида, намалявайки общите разходи за използване на цианид в минния процес.

• Недостатъци : Съществуват значителни рискове за безопасността. Циановодородният газ е силно токсичен и всяко изтичане по време на реакцията може да причини сериозна вреда на операторите и околната среда. Освен това, киселините, използвани в този метод, са корозивни, което може да повреди оборудването и тръбопроводите, увеличавайки разходите за поддръжка и съкращавайки живота на оборудването.

3.2 Метод за активиране на оксидант

3.2.1 Принцип

Окислители като водороден пероксид, калиев перманганат и озон се използват за окисляване на цианида на повърхността на сулфидните руди. Тези окислители разкъсват химичните връзки на цианидните съединения, превръщайки цианида в относително нетоксични вещества като азотен газ и въглеродни углекислители.

3.2.2 Етапи на процеса

1. Приготвяне на рудна пулпа : Подобно на метода за киселинно активиране, пригответе сулфидните рудни остатъци в рудна пулпа с подходящо съотношение твърдо вещество - течност.

2. Добавяне на окислител : Добавете избрания окислител към рудната пулпа. Количеството добавен окислител зависи от съдържанието на цианид в рудната пулпа и окислителния потенциал на окислителя. Например, когато се използва водороден пероксид, дозировката обикновено е 1 - 5 кг на тон рудна пулпа, докато калиев перманганат обикновено се добавя в количество от 0.5 - 2 кг на тон рудна пулпа. Добавянето трябва да се извършва бавно с непрекъснато разбъркване, за да се осигури равномерно смесване.

3. Реакция и мониторинг : Оставете окислителя да реагира с цианида в рудната пулпа в продължение на 2-4 часа. По време на реакцията следете окислително-редукционния потенциал и съдържанието на цианид в рудната пулпа. Стойността на окислително-редукционния потенциал може да отразява напредъка на окислителната реакция. Когато стойността се стабилизира и съдържанието на цианид в рудната пулпа достигне необходимия стандарт (обикновено по-малко от 0.5 mg/L), реакцията се счита за завършена.

3.2.3 Предимства и недостатъци

• Предимства : Този метод не произвежда токсични и летливи газове, както методът с киселинна активация, което го прави по-безопасен за работната среда. Той може ефективно да окислява и разлага цианида, постигайки целта за отстраняване на цианида от повърхността на сулфидните руди. Освен това, реакционните продукти са сравнително екологични.

• Недостатъци : Цената на окислителите е сравнително висока, особено за силни окислители като озон, което увеличава разходите за обработка на сулфидни руди. Освен това, окислителната реакция лесно се влияе от фактори като pH стойността на рудната пулпа, температурата и наличието на други примеси, което изисква строг контрол на реакционните условия.

3.3 Метод с медна сол

3.3.1 Принцип

Медни соли, като меден сулфат, се добавят към сулфидната рудна пулпа с повърхностно адсорбиран цианид. Медните йони реагират с цианида, за да образуват неразтворими медно-цианидни комплекси. Тези комплекси могат да бъдат отделени от рудната пулпа чрез методи за разделяне твърдо вещество - течност, като по този начин се постига отстраняване на цианида.

3.3.2 Етапи на процеса

1. Приготвяне на рудна пулпа : Пригответе сулфидните рудни отпадъци в рудна пулпа с подходящо съотношение твърдо вещество - течност.

2. Добавяне на медна сол : Добавете подходящо количество меден сулфат към рудната пулпа. Количеството добавен меден сулфат се определя от съдържанието на цианид в рудната пулпа, обикновено с моларно съотношение на медни йони към цианидни йони от 1 - 2:1. Медният сулфат обикновено се добавя като воден разтвор и процесът на добавяне трябва да бъде съпроводен с непрекъснато разбъркване, за да се осигури равномерно разпределение на медните йони в рудната пулпа.

3. Реакция и разделяне на твърдо вещество от течност : След добавяне на медната сол, оставете реакцията да протече 1-2 часа. След това извършете разделяне на твърдо вещество от течност върху рудната пулпа, използвайки методи като филтрация или утаяване. Отделеното твърдо вещество съдържа медно-цианидни утайки и сулфидни минерали, докато отделената течност може да бъде допълнително обработена, за да отговаря на стандарта за изхвърляне, или рециклирана за други цели.

3.3.3 Предимства и недостатъци

• Предимства : Този метод може ефективно да премахне цианида от повърхността на сулфидните руди чрез образуване на неразтворими утайки. Процесът на работа е сравнително прост, а медният сулфат е често срещан и евтин химичен реагент, предлагащ определени икономически ползи.

• Недостатъци : Добавянето на медни соли може да въведе медни примеси в рудната пулпа, което може да повлияе на последващото обогатяване на сулфидни минерали. Например, при флотацията на оловно-цинкови сулфидни руди, излишните медни йони могат да активират сфалерита, което да попречи на разделянето на оловните и цинковите минерали. Освен това, отделените медно-цианидни утайки трябва да бъдат правилно обезвредени, за да се предотврати вторично замърсяване.

3.4 Нов метод с композитни реагенти

3.4.1 Принцип

Използват се някои новоразработени композитни реагенти, като комбинация от полисулфиди и натриев метабисулфит. Полисулфидите реагират със съдържащите сяра компоненти в цианид-съдържащите съединения на повърхността на сулфидните руди, докато натриевият метабисулфит регулира редокс потенциала на системата и насърчава разграждането на цианида, като по този начин улеснява отстраняването му.

3.4.2 Етапи на процеса

1. Приготвяне на рудна пулпа : Пригответе сулфидните рудни отпадъци в рудна пулпа.

2. Добавяне на композитен реагент : Добавете композитния реагент, състоящ се от полисулфиди и натриев метабисулфит, към рудната пулпа. Тегловното съотношение на полисулфидите към натриевия метабисулфит обикновено е 1:1, а количеството на добавения композитен реагент се определя въз основа на съдържанието на цианид в рудната пулпа и естеството на сулфидната руда, като обикновено варира от 0.5 до 2 кг на тон рудна пулпа.

3. Реакция и мониторинг : След добавяне на композитния реагент, оставете реакцията да протече в продължение на 1-3 часа. По време на реакцията следете съдържанието на цианид и съответните химични параметри, като редокс потенциал и pH стойност, в рудната пулпа. Регулирайте реакционните условия своевременно според резултатите от мониторинга, за да осигурите пълно отстраняване на цианида.

3.4.3 Предимства и недостатъци

• Предимства : Този метод показва добра адаптивност към различни видове сулфидни руди. Съставният реагент действа синергично за ефективно отстраняване на цианида от повърхността на сулфидните руди. В сравнение с методите с един реагент, той може да предложи по-добра ефективност на отстраняване и да има по-малко въздействие върху последващото обогатяване на сулфидни минерали.

• Недостатъци : Разработването и производството на композитни реагенти са сравнително сложни и цената може да е по-висока от някои традиционни методи с един реагент. Освен това, специфичният реакционен механизъм на композитните реагенти все още не е напълно изяснен, което може да въведе неясноти в реалните промишлени приложения.

4. Оптимизация на процесите и съображения

4.1 Предварителна обработка на руди

Преди да се използва някой от горните методи за отстраняване на цианид от повърхността на сулфидни руди, често е необходима подходяща предварителна обработка на рудата. Например, ако хвостът от сулфидната руда съдържа голямо количество финозърнести пустинни минерали, могат да се извършат операции по предварително пресяване или класифициране, за да се отстранят труднообработваемите финозърнести фракции. Това може да подобри ефективността на контакт между реагента и сулфидните минерали с адсорбирания на повърхността цианид и да намали влиянието на пустинните минерали върху реакционния процес.

4.2 Контрол на реакционните условия

• pH стойност : pH стойността на рудната пулпа оказва значително влияние върху реакционния процес. Методът за активиране с киселина изисква по-ниско pH, за да се насърчи разграждането на съединения, съдържащи цианиди, докато методът за активиране с окислител и методът с медна сол трябва да поддържат подходящ диапазон на pH. Например, когато се използва водороден пероксид като окислител, оптималната pH стойност на рудната пулпа обикновено е 8-10, а когато се използва меден сулфат, pH стойността на рудната пулпа обикновено се контролира на 6-8.

• Температура : Температурата на реакцията също влияе върху скоростта и ефективността на реакцията. Обикновено повишаването на температурата може да ускори скоростта на реакцията. Въпреки това, при някои реакции, като окислението на цианид с водороден пероксид, твърде високата температура може да доведе до разлагане на окислителя, намалявайки ефективността на окислението. Следователно, температурата на реакцията трябва да бъде оптимизирана според специфичната реакционна система, обикновено в диапазона от 20 до 40 °C.

• Интензивност на разбъркване : Достатъчното разбъркване е от съществено значение, за да се осигури равномерно разпределение на реагентите в рудната пулпа и да се увеличи вероятността за контакт между реагента и веществата, съдържащи цианид, на повърхността на сулфидните руди. Прекомерното разбъркване обаче може да доведе до ненужна консумация на енергия и механично износване на оборудването. Подходящата интензивност на разбъркване трябва да се определи чрез експериментални изследвания и практически производствен опит.

4.3 Разделяне на твърди вещества от течности и пречистване на отпадъчни води

След реакцията за отстраняване на цианида от повърхността на сулфидните руди е необходимо ефективно разделяне на твърдо вещество от течност, за да се отделят третираните сулфидни минерали от реакционния разтвор. Често използваните методи за разделяне на твърдо вещество от течност включват филтриране, утаяване и центрофугиране. Отделените отпадъчни води обикновено все още съдържат остатъчен цианид и други примеси, които трябва да бъдат допълнително обработени, за да отговарят на стандарта за изпускане. Процесите на пречистване на отпадъчни води могат да включват методи като допълнително окисление, адсорбция и биологично пречистване.

5. Казуси

5.1 Приложение на метода за активиране с киселина в златна мина

В една златна мина, след процеса на цианидно излужване, хвостът от сулфидната руда е съдържал определено количество адсорбиран на повърхността цианид. Мината е използвала метода на киселинно активиране за третиране. Първо, хвостът е бил превърнат в рудна пулпа със съотношение твърдо вещество: течност 1:3. След това е добавена сярна киселина, за да се регулира pH стойността на рудната пулпа до 3. След 2 часа реакция, генерираният циановодороден газ е бил събран и абсорбиран от разтвор на натриев хидроксид. След третирането съдържанието на цианид в рудната пулпа е спаднало от 5 mg/L до по-малко от 0.5 mg/L, а последващият процент на извличане на сулфидни минерали чрез флотация се е увеличил с около 10%. По време на операцията обаче изтичането на циановодороден газ е представлявало риск за безопасността на работната площадка, а тръбопроводите на оборудването са претърпели сравнително силна корозия.

5.2 Метод за активиране на окислител в мина за полиметална сулфидна руда

Мина за полиметални сулфидни руди използва водороден пероксид като окислител за отстраняване на цианида от повърхността на сулфидните руди. Първоначално pH стойността на рудната пулпа е регулирана до 9, след което е добавен водороден пероксид в доза от 3 кг на тон рудна пулпа. След 3 часа реакция, съдържанието на цианид в рудната пулпа е намалено до много ниско ниво. Последващото обогатяване на медни, оловни и цинкови сулфидни минерали не е повлияно от останалия цианид и общият процент на извличане на метала се е подобрил. Високата цена на водородния пероксид обаче е довела до увеличение на разходите за преработка на рудата с около 5 долара на тон.

6. заключение

Премахването на цианид от повърхността на сулфидните руди е ключова задача в областта на преработката на минерали. Методът за активиране с киселина, методът за активиране с окислител, методът с медни соли и методът с нови композитни реагенти имат своите предимства и недостатъци. В реални промишлени приложения е необходимо цялостно да се вземат предвид фактори като естеството на сулфидните руди, изискванията за опазване на околната среда и икономическите разходи, за да се избере най-подходящият метод. В същото време, чрез оптимизиране на условията на процеса, предварителна обработка на рудите и правилно боравене с разделянето на твърдо вещество от течност и пречистването на отпадъчни води, ефективността на отстраняване на цианид от повърхността на сулфидните руди може да бъде допълнително подобрена, постигайки целите за възстановяване на ресурсите и опазване на околната среда.