Metode i postupci za uklanjanje cijanida na površini sulfidnih ruda

1. Uvod

U oblasti metalurgije, posebno u ekstrakciji zlata i preradi sulfidnih ruda, prisustvo cijanida na površini sulfidnih ruda predstavlja značajne izazove. Cijanid se široko koristi u procesu cijanidacionog ispiranja za ekstrakciju zlata zbog svoje sposobnosti da formira komplekse sa zlatom, olakšavajući njegovo rastvaranje. Međutim, nakon procesa ispiranja, preostali cijanid na površini sulfidnih ruda u jalovini ne samo da dovodi do zagađenja okoliša, već i inhibira naknadno obogaćivanje sulfidnih minerala, smanjujući ukupnu stopu iskorištenja vrijednih metala. Stoga je razvoj efikasnih metoda za uklanjanje cijanida na površini sulfidnih ruda ključan za održivu preradu minerala i zaštitu okoliša.

2. Postojeći problemi s cijanidom na površinama sulfidnih ruda

2.1 Uticaj na životnu sredinu

Cijanid je visoko otrovna supstanca. Kada se sulfidne rude sa površinski adsorbovanim cijanidom ispuštaju u okolinu, cijanid može postepeno iscuriti i kontaminirati tlo, izvore vode i zrak. Čak i u niskim koncentracijama, cijanid može biti izuzetno štetan za vodene organizme, biljke i ljudsko zdravlje. Na primjer, u nekim rudarskim područjima gdje je došlo do nepravilnog odlaganja jalovine koja sadrži cijanid, obližnja vodena tijela pokazala su značajno smanjenje sadržaja rastvorenog kisika, što je rezultiralo smrću riba i drugog vodenog života.

2.2 Inhibicija obogaćivanja sulfidnim mineralima

Cijanid adsorbovan na površini sulfidnih ruda, kao što su pirit, halkopirit i sfalerit, može formirati pasivizirajući film na površini minerala. Ovaj film smanjuje reaktivnost sulfidnih minerala tokom naknadne flotacije ili drugih procesa obogaćivanja. Na primjer, kod flotacije sulfidnih ruda koje sadrže bakar, prisustvo cijanida na površini halkopirita može oslabiti njegovu interakciju sa sakupljačima, što otežava efikasno odvajanje minerala bakra od minerala jalovine, čime se smanjuje kvalitet i stopa iskorištenja koncentrata bakra.

3. Metode za uklanjanje cijanida na površini sulfidnih ruda

3.1 Metoda aktivacije kiselinom

3.1.1 Princip

Metoda aktivacije kiselinom uglavnom koristi kiseline poput sumporne ili oksalne kiseline za reakciju sa spojevima koji sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda. Kada se doda kiselina, ona uzrokuje razgradnju kompleksa cijanida i metala. Kao rezultat toga, stvara se plinoviti cijanovodonik. Ali u dobro osmišljenom procesu, ovaj isparljivi cijanovodonik se može regenerirati i ponovo upotrijebiti putem odgovarajućih apsorpcijskih sistema.

3.1.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpe : Prvo, pomiješajte ostatke sulfidne rude sa površinski adsorbovanim cijanidom i vodom kako biste stvorili ujednačenu rudnu pulpu. Odnos čvrste i tečne faze u rudnoj pulpi se obično podešava na osnovu karakteristika rude i specifičnih zahtjeva procesa, obično u rasponu od 1:2 - 1:5.

2. Dodavanje kiseline : Polako dodajte sumpornu kiselinu ili oksalnu kiselinu u pulpu rude uz neprestano miješanje. Količina dodane kiseline mora se pažljivo kontrolirati u skladu sa sadržajem cijanida u pulpi rude. Obično se pH vrijednost pulpe rude podešava na 2 - 4, a pH treba pratiti u realnom vremenu pomoću pH metra tokom procesa dodavanja.

3. Reakcija i tretman plina : Nakon dodavanja kiseline, ostavite da reakcija traje oko 1-3 sata. Tokom tog vremena, proizvodi se plinoviti vodikov cijanid. Kako bi se spriječilo zagađenje okoliša ovim plinom, postavlja se sistem za sakupljanje i tretman plina. Generirani plinoviti vodikov cijanid se usmjerava u apsorpcijski toranj napunjen alkalnim rastvorom, kao što je rastvor natrijum hidroksida. Ovdje vodikov cijanid reaguje sa natrijum hidroksidom, a regenerirani rastvor natrijum cijanida može se reciklirati u proces cijanidacije ako njegov kvalitet ispunjava zahtjeve.

3.1.3 Prednosti i nedostaci

• Prednosti : Ova metoda je relativno jednostavna i u principu i u radu. Može efikasno razgraditi spojeve koji sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda i ima potencijal za recikliranje cijanida, smanjujući ukupne troškove upotrebe cijanida u procesu rudarenja.

• Nedostaci : Postoje značajni sigurnosni rizici. Cijanovodik je vrlo toksičan i svako curenje tokom reakcije može predstavljati ozbiljnu štetu za operatere i okoliš. Osim toga, kiseline koje se koriste u ovoj metodi su korozivne, što može oštetiti opremu i cjevovode, povećavajući troškove održavanja i skraćujući vijek trajanja opreme.

3.2 Metoda aktivacije oksidansa

3.2.1 Princip

Oksidanti poput vodikovog peroksida, kalijum permanganata i ozona koriste se za oksidaciju cijanida na površini sulfidnih ruda. Ovi oksidansi prekidaju hemijske veze cijanidnih spojeva, pretvarajući cijanid u relativno netoksične supstance poput dušikovog plina i ugljika.

3.2.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpe : Slično metodi aktivacije kiselinom, pripremite ostatke sulfidne rude u rudnu pulpu s odgovarajućim omjerom čvrste i tekuće faze.

2. Dodavanje oksidansa : Odabrani oksidans se dodaje u pulpu rude. Količina dodanog oksidansa zavisi od sadržaja cijanida u pulpi rude i oksidacionog potencijala oksidansa. Na primjer, kada se koristi vodonik peroksid, doza je obično 1 - 5 kg po toni pulpe rude, dok se kalijum permanganat obično dodaje u količini od 0.5 - 2 kg po toni pulpe rude. Dodavanje treba vršiti polako uz kontinuirano miješanje kako bi se osiguralo ravnomjerno miješanje.

3. Reakcija i praćenje : Ostavite oksidans da reaguje sa cijanidom u rudnoj pulpi 2-4 sata. Tokom reakcije pratite oksidaciono-redukcioni potencijal i sadržaj cijanida u rudnoj pulpi. Vrijednost oksidaciono-redukcionog potencijala može odražavati napredak oksidacijske reakcije. Kada se vrijednost stabilizuje i sadržaj cijanida u rudnoj pulpi dostigne potreban standard (obično manje od 0.5 mg/L), reakcija se smatra završenom.

3.2.3 Prednosti i nedostaci

• Prednosti : Ova metoda ne proizvodi otrovne i isparljive gasove kao metoda aktivacije kiselinom, što je čini sigurnijom za radnu okolinu. Može efikasno oksidirati i razgraditi cijanid, postižući cilj uklanjanja cijanida sa površine sulfidnih ruda. Štaviše, produkti reakcije su relativno ekološki prihvatljivi.

• Nedostaci : Cijena oksidansa je relativno visoka, posebno za jake oksidanse poput ozona, što povećava troškove prerade sulfidnih ruda. Osim toga, na reakciju oksidacije lako utječu faktori kao što su pH vrijednost rudne pulpe, temperatura i prisustvo drugih nečistoća, što zahtijeva strogu kontrolu reakcijskih uvjeta.

3.3 Metoda bakrene soli

3.3.1 Princip

Bakarne soli, poput bakarnog sulfata, dodaju se u pulpu sulfidne rude s površinski adsorbiranim cijanidom. Ioni bakra reaguju s cijanidom formirajući nerastvorljive komplekse bakra i cijanida. Ovi kompleksi se zatim mogu odvojiti od pulpe rude metodama odvajanja čvrste i tečne faze, čime se postiže uklanjanje cijanida.

3.3.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpe : Pripremite ostatke sulfidne rude u rudnu pulpu s odgovarajućim omjerom čvrste i tekuće faze.

2. Dodavanje bakarne soli : Dodajte odgovarajuću količinu bakarnog sulfata u rudnu pulpu. Količina dodanog bakarnog sulfata određena je sadržajem cijanida u rudnoj pulpi, obično s molarnim omjerom iona bakra i cijanidnih iona od 1 - 2:1. Bakarni sulfat se obično dodaje kao vodeni rastvor, a proces dodavanja treba pratiti kontinuirano miješanje kako bi se osigurala ravnomjerna raspodjela iona bakra u rudnoj pulpi.

3. Reakcija i odvajanje čvrste i tečne faze : Nakon dodavanja bakarne soli, ostavite da reakcija traje 1-2 sata. Zatim, izvršite odvajanje čvrste i tečne faze na pulpi rude koristeći metode kao što su filtracija ili sedimentacija. Odvojena čvrsta faza sadrži taloge bakra i cijanida i sulfidne minerale, dok se odvojena tečnost može dalje tretirati kako bi se ispunio standard ispuštanja ili reciklirati u druge svrhe.

3.3.3 Prednosti i nedostaci

• Prednosti : Ova metoda može efikasno ukloniti cijanid sa površine sulfidnih ruda stvaranjem nerastvorljivih taloga. Proces rada je relativno jednostavan, a bakar sulfat je uobičajen i jeftin hemijski reagens, koji nudi određene ekonomske koristi.

• Nedostaci : Dodavanje bakarnih soli može unijeti nečistoće bakra u pulpu rude, što može utjecati na naknadno obogaćivanje sulfidnih minerala. Na primjer, prilikom flotacije ruda olovo-cinkovih sulfida, prekomjerni ioni bakra mogu aktivirati sfalerit, što ometa odvajanje minerala olova i cinka. Osim toga, odvojeni talog bakra-cijanida mora se pravilno odložiti kako bi se spriječilo sekundarno zagađenje.

3.4 Nova metoda kompozitnih reagensa

3.4.1 Princip

Koriste se neki novo razvijeni kompozitni reagensi, poput kombinacije polisulfida i natrijum metabisulfita. Polisulfidi reaguju sa komponentama koje sadrže sumpor u spojevima koji sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda, dok natrijum metabisulfit podešava redoks potencijal sistema i podstiče razgradnju cijanida, čime se olakšava njegovo uklanjanje.

3.4.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpe : Pripremite ostatke sulfidne rude u rudnu pulpu.

2. Dodavanje kompozitnog reagensa : Kompozitni reagens koji se sastoji od polisulfida i natrijum metabisulfita dodati u rudnu pulpu. Težinski odnos polisulfida i natrijum metabisulfita je obično 1:1, a količina dodanog kompozitnog reagensa određuje se na osnovu sadržaja cijanida u rudnoj pulpi i prirode sulfidne rude, obično u rasponu od 0.5 - 2 kg po toni rudne pulpe.

3. Reakcija i praćenje : Nakon dodavanja kompozitnog reagensa, ostavite da reakcija traje 1-3 sata. Tokom reakcije, pratite sadržaj cijanida i relevantne hemijske parametre, kao što su redoks potencijal i pH vrijednost, u pulpi rude. Odmah prilagodite uslove reakcije prema rezultatima praćenja kako biste osigurali potpuno uklanjanje cijanida.

3.4.3 Prednosti i nedostaci

• Prednosti : Ova metoda pokazuje dobru prilagodljivost različitim vrstama sulfidnih ruda. Kompozitni reagens djeluje sinergijski kako bi efikasno uklonio cijanid sa površine sulfidnih ruda. U poređenju sa metodama sa jednim reagensom, može ponuditi bolju efikasnost uklanjanja i imati manji uticaj na naknadno obogaćivanje sulfidnih minerala.

• Nedostaci : Razvoj i proizvodnja kompozitnih reagensa su relativno složeni, a troškovi mogu biti veći od nekih tradicionalnih metoda s jednim reagensom. Štaviše, specifični mehanizam reakcije kompozitnih reagensa još nije u potpunosti shvaćen, što može uvesti nesigurnosti u stvarne industrijske primjene.

4. Optimizacija procesa i razmatranja

4.1 Prethodna obrada ruda

Prije upotrebe bilo koje od gore navedenih metoda za uklanjanje cijanida sa površine sulfidnih ruda, često je potrebna odgovarajuća predtretmana rude. Na primjer, ako jalovina sulfidne rude sadrži veliku količinu sitnozrnatih minerala jalovine, mogu se provesti operacije prethodnog prosijavanja ili klasifikacije kako bi se uklonile teško obradive sitnozrnate frakcije. Ovo može poboljšati efikasnost kontakta između reagensa i sulfidnih minerala sa površinski adsorbovanim cijanidom i smanjiti uticaj minerala jalovine na proces reakcije.

4.2 Kontrola reakcijskih uslova

• pH vrijednost : pH vrijednost rudne pulpe značajno utiče na proces reakcije. Metoda aktivacije kiselinom zahtijeva niži pH kako bi se podstaklo razlaganje spojeva koji sadrže cijanid, dok metoda aktivacije oksidansom i metoda bakarne soli moraju održavati odgovarajući raspon pH vrijednosti. Na primjer, kada se koristi vodikov peroksid kao oksidans, optimalna pH vrijednost rudne pulpe je obično 8-10, a kada se koristi bakar sulfat, pH vrijednost rudne pulpe se uglavnom kontroliše na 6-8.

• Temperatura : Temperatura reakcije također utiče na brzinu i efikasnost reakcije. Općenito, povećanje temperature može ubrzati brzinu reakcije. Međutim, kod nekih reakcija, kao što je oksidacija cijanida vodikovim peroksidom, previsoka temperatura može uzrokovati razgradnju oksidansa, smanjujući efikasnost oksidacije. Stoga, temperaturu reakcije treba optimizirati prema specifičnom reakcijskom sistemu, obično u rasponu od 20 - 40 °C.

• Intenzitet miješanja : Dovoljno miješanje je neophodno kako bi se osigurala ravnomjerna raspodjela reagensa u rudnoj pulpi i povećala vjerovatnoća kontakta između reagensa i supstanci koje sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda. Međutim, prekomjerno miješanje može dovesti do nepotrebne potrošnje energije i mehaničkog habanja opreme. Odgovarajući intenzitet miješanja treba odrediti eksperimentalnim istraživanjem i praktičnim iskustvom u proizvodnji.

4.3 Odvajanje čvrstih i tečnih materija i tretman otpadnih voda

Nakon reakcije uklanjanja cijanida na površini sulfidnih ruda, potrebno je efikasno odvajanje čvrste i tečne faze kako bi se tretirani sulfidni minerali odvojili od reakcijske otopine. Uobičajeno korištene metode odvajanja čvrste i tečne faze uključuju filtraciju, sedimentaciju i centrifugiranje. Odvojena otpadna voda obično još uvijek sadrži nešto rezidualnog cijanida i drugih nečistoća, koje je potrebno dalje tretirati kako bi se ispunili standardi ispuštanja. Procesi prečišćavanja otpadnih voda mogu uključivati ​​metode kao što su daljnja oksidacija, adsorpcija i biološki tretman.

5. Studije slučaja

5.1 Primjena metode aktivacije kiselinom u rudniku zlata

U jednom rudniku zlata, nakon procesa cijanidacije, jalovina sulfidne rude imala je određenu količinu površinski adsorbovanog cijanida. Rudnik je za tretman koristio metodu aktivacije kiselinom. Prvo, jalovina je pretvorena u rudnu pulpu sa odnosom čvrste i tečne materije od 1:3. Zatim je dodana sumporna kiselina kako bi se pH vrijednost rudne pulpe podesila na 3. Nakon reakcije od 2 sata, generisani gasoviti cijanovodonik je sakupljen i apsorbovan rastvorom natrijum hidroksida. Nakon tretmana, sadržaj cijanida u rudnoj pulpi pao je sa 5 mg/L na manje od 0.5 mg/L, a naknadna stopa iskorištavanja sulfidnih minerala flotacijom porasla je za oko 10%. Međutim, tokom rada, curenje gasovitog cijanovodonika predstavljalo je sigurnosni rizik na mjestu rada, a cjevovodi opreme su pretrpjeli relativno jaku koroziju.

5.2 Metoda aktivacije oksidansa u rudniku polimetalne sulfidne rude

Rudnik polimetalne sulfidne rude koristio je vodikov peroksid kao oksidans za uklanjanje cijanida s površine sulfidnih ruda. pH vrijednost rudne pulpe prvo je podešena na 9, a zatim je dodan vodikov peroksid u dozi od 3 kg po toni rudne pulpe. Nakon reakcije od 3 sata, sadržaj cijanida u rudnoj pulpi smanjen je na vrlo nizak nivo. Naknadno obogaćivanje minerala bakra, olova i cinkovog sulfida nije bilo pogođeno preostalim cijanidom, a ukupna stopa iskorištenja metala se poboljšala. Međutim, visoka cijena vodikovog peroksida dovela je do povećanja troškova prerade rude za oko 5 dolara po toni.

6. zaključak

Uklanjanje cijanida sa površine sulfidnih ruda je ključni zadatak u oblasti prerade minerala. Metoda aktivacije kiselinom, metoda aktivacije oksidansom, metoda bakarnih soli i metoda novog kompozitnog reagensa imaju svoje prednosti i nedostatke. U stvarnim industrijskim primjenama, potrebno je sveobuhvatno razmotriti faktore kao što su priroda sulfidnih ruda, zahtjevi zaštite okoliša i ekonomski troškovi kako bi se odabrala najprikladnija metoda. U međuvremenu, optimizacijom procesnih uslova, prethodnom obradom ruda i pravilnim rukovanjem odvajanjem čvrstih i tečnih materija i tretmanom otpadnih voda, efikasnost uklanjanja cijanida sa površine sulfidnih ruda može se dodatno poboljšati, postižući ciljeve oporavka resursa i zaštite okoliša.