Metoder og processer til fjernelse af cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm

1. Introduktion

Inden for metallurgi, især inden for guldudvinding og sulfidmalmforarbejdning, er tilstedeværelsen af cyanid på overfladen af Sulfidmalm udgør betydelige udfordringer. Cyanid anvendes i vid udstrækning i cyanideringsudvaskningsprocessen til guldudvinding på grund af dets evne til at danne komplekser med guld, hvilket letter dets opløsning. Efter udvaskningsprocessen er de resterende cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm i tailings fører ikke kun til miljøforurening, men hæmmer også den efterfølgende oparbejdning af sulfidmineraler, hvilket reducerer den samlede udvindingsrate af værdifulde metaller. Derfor er det afgørende for bæredygtig mineralforarbejdning og miljøbeskyttelse at udvikle effektive metoder til at fjerne cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm.

2. Eksisterende problemer med cyanid på sulfidmalmoverflader

2.1 Miljøpåvirkning

Cyanid er et meget giftigt stof. Når sulfidmalm med overfladeadsorberet cyanid udledes i miljøet, kan cyanid gradvist udvaskes og forurene jord, vandkilder og luft. Selv i lave koncentrationer kan cyanid være yderst skadeligt for vandlevende organismer, planter og menneskers sundhed. For eksempel har nærliggende vandområder i nogle mineområder, hvor der er sket forkert bortskaffelse af cyanidholdige tailings, vist et betydeligt fald i indholdet af opløst ilt, hvilket har resulteret i død af fisk og andet vandlevende organismer.

2.2 Hæmning af sulfidmineralforbedringen

Cyanidet, der adsorberes på overfladen af ​​sulfidmalme, såsom pyrit, chalkopyrit og sphalerit, kan danne en passiveringsfilm på mineraloverfladen. Denne film reducerer reaktiviteten af ​​sulfidmineraler under efterfølgende flotation eller andre opredningsprocesser. For eksempel kan tilstedeværelsen af ​​cyanid på overfladen af ​​chalkopyrit ved flotation af kobberholdige sulfidmalme svække dens interaktion med samlere, hvilket gør det vanskeligt at adskille kobbermineraler fra gangmineraler effektivt og derved reducere kvaliteten og genvindingsgraden af ​​kobberkoncentrater.

3. Metoder til fjernelse af cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm

3.1 Syreaktiveringsmetode

3.1.1 Princip

Syreaktiveringsmetoden bruger primært syrer som svovlsyre eller oxalsyre til at reagere med cyanidholdige forbindelser på overfladen af ​​sulfidmalm. Når en syre tilsættes, forårsager det nedbrydning af cyanid-metalkomplekser. Som et resultat genereres hydrogencyanidgas. Men i en veldesignet proces kan denne flygtige hydrogencyanid genvindes og genanvendes gennem passende absorptionssystemer.

3.1.2 Procestrin

1. Forberedelse af malmmasseFørst blandes sulfidmalmaffaldet med overfladeadsorberet cyanid og vand for at skabe en ensartet malmmasse. Forholdet mellem fast og flydende stof i malmmassen justeres typisk baseret på malmens egenskaber og specifikke proceskrav, normalt inden for området 1:2 - 1:5.

2. SyretilsætningTilsæt langsomt svovlsyre eller oxalsyre til malmpulpen under konstant omrøring. Mængden af ​​tilsat syre skal kontrolleres omhyggeligt i henhold til cyanidindholdet i malmpulpen. Normalt justeres malmpulpens pH-værdi til 2-4, og pH-værdien bør overvåges i realtid ved hjælp af et pH-meter under tilsætningsprocessen.

3. Reaktion og gasbehandlingEfter tilsætning af syren lades reaktionen fortsætte i ca. 1-3 timer. I løbet af denne tid produceres der hydrogencyanidgas. For at forhindre, at denne gas forurener miljøet, etableres et gasopsamlings- og -behandlingssystem. Den genererede hydrogencyanidgas ledes ind i et absorptionstårn fyldt med en alkalisk opløsning, såsom natriumhydroxidopløsning. Her reagerer hydrogencyanidet med natriumhydroxidet, og det genvundne Natriumcyanid Opløsningen kan genbruges til cyanideringsprocessen, hvis dens kvalitet opfylder kravene.

3.1.3 Fordele og ulemper

• FordeleDenne metode er relativt ligetil både i princip og drift. Den kan effektivt nedbryde cyanidholdige forbindelser på overfladen af ​​sulfidmalm og har potentiale til at genbruge cyanid, hvilket reducerer de samlede omkostninger ved cyanidbrug i minedriftsprocessen.

• UlemperDer er betydelige sikkerhedsrisici involveret. Hydrogencyanidgas er meget giftig, og enhver lækage under reaktionen kan forårsage alvorlig skade for operatører og miljøet. Derudover er de syrer, der anvendes i denne metode, ætsende, hvilket kan beskadige udstyr og rørledninger, øge vedligeholdelsesomkostningerne og forkorte udstyrets levetid.

3.2 Oxidantaktiveringsmetode

3.2.1 Princip

Oxidanter som hydrogenperoxid, kaliumpermanganat og ozon anvendes til at oxidere cyanidet på overfladen af ​​sulfidmalm. Disse oxidanter bryder de kemiske bindinger i cyanidforbindelser og omdanner cyanid til relativt ugiftige stoffer som nitrogengas og carbonater.

3.2.2 Procestrin

1. Forberedelse af malmmasseI lighed med syreaktiveringsmetoden fremstilles sulfidmalmaffaldene til en malmpulp med et passende forhold mellem fast stof og væske.

2. OxidanttilsætningTilsæt det valgte oxidationsmiddel til malmpulpen. Mængden af ​​tilsat oxidationsmiddel afhænger af cyanidindholdet i malmpulpen og oxidationsmidlets oxidationspotentiale. For eksempel, når der anvendes hydrogenperoxid, er doseringen generelt 1-5 kg ​​pr. ton malmpulp, mens kaliumpermanganat normalt tilsættes med 0.5-2 kg pr. ton malmpulp. Tilsætningen bør ske langsomt under kontinuerlig omrøring for at sikre jævn blanding.

3. Reaktion og overvågningLad oxidanten reagere med cyanidet i malmpulpen i 2-4 timer. Under reaktionen skal oxidations-reduktionspotentialet og cyanidindholdet i malmpulpen overvåges. Værdien af ​​oxidations-reduktionspotentialet kan afspejle oxidationsreaktionens forløb. Når værdien stabiliserer sig, og cyanidindholdet i malmpulpen opfylder den krævede standard (normalt mindre end 0.5 mg/L), betragtes reaktionen som afsluttet.

3.2.3 Fordele og ulemper

• FordeleDenne metode producerer ikke giftige og flygtige gasser som syreaktiveringsmetoden, hvilket gør den mere sikker for driftsmiljøet. Den kan effektivt oxidere og nedbryde cyanid og opnå målet om at fjerne cyanid fra overfladen af ​​sulfidmalm. Desuden er reaktionsprodukterne relativt miljøvenlige.

• UlemperOmkostningerne ved oxidanter er relativt høje, især for stærke oxidanter som ozon, hvilket øger forarbejdningsomkostningerne for sulfidmalm. Derudover påvirkes oxidationsreaktionen let af faktorer som malmpulpens pH-værdi, temperatur og tilstedeværelsen af ​​andre urenheder, hvilket kræver streng kontrol af reaktionsbetingelserne.

3.3 Kobbersaltmetode

3.3.1 Princip

Kobbersalte, såsom kobbersulfat, tilsættes sulfidmalmpulpen med overfladeadsorberet cyanid. Kobberionerne reagerer med cyanid og danner uopløselige kobber-cyanid-komplekser. Disse komplekser kan derefter separeres fra malmpulpen ved hjælp af faststof-væske-separationsmetoder, hvorved cyanid fjernes.

3.3.2 Procestrin

1. Forberedelse af malmmasseForbered sulfidmalmaffaldet til en malmpulp med et passende forhold mellem fast stof og væske.

2. KobbersalttilsætningTilsæt en passende mængde kobbersulfat til malmpulpen. Mængden af ​​tilsat kobbersulfat bestemmes af cyanidindholdet i malmpulpen, generelt med et molforhold mellem kobberioner og cyanidioner på 1-2:1. Kobbersulfat tilsættes normalt som en vandig opløsning, og tilsætningsprocessen bør ledsages af kontinuerlig omrøring for at sikre en jævn fordeling af kobberioner i malmpulpen.

3. Reaktion og faststof-væskeseparationEfter tilsætning af kobbersaltet, lad reaktionen fortsætte i 1-2 timer. Derefter udføres en faststof-væske-separation på malmpulpen ved hjælp af metoder som filtrering eller sedimentation. Det separerede faste stof indeholder kobber-cyanidudfældninger og sulfidmineraler, mens den separerede væske kan behandles yderligere for at opfylde udledningsstandarden eller genbruges til andre formål.

3.3.3 Fordele og ulemper

• FordeleDenne metode kan effektivt fjerne cyanid fra overfladen af ​​sulfidmalm ved at danne uopløselige bundfald. Driftsprocessen er relativt enkel, og kobbersulfat er et almindeligt og billigt kemisk reagens, der tilbyder visse økonomiske fordele.

• UlemperTilsætning af kobbersalte kan introducere kobberurenheder i malmpulpen, hvilket kan påvirke den efterfølgende oparbejdning af sulfidmineraler. For eksempel kan for store kobberioner ved flotation af bly-zinksulfidmalm aktivere sfalerit, hvilket forstyrrer separationen af ​​bly- og zinkmineraler. Derudover skal de separerede kobber-cyanidbundfald bortskaffes korrekt for at forhindre sekundær forurening.

3.4 Ny metode med kompositreagenser

3.4.1 Princip

Nogle nyudviklede kompositreagenser, såsom en kombination af polysulfider og natriummetabisulfit, anvendes. Polysulfiderne reagerer med de svovlholdige komponenter i de cyanidholdige forbindelser på overfladen af ​​sulfidmalm, mens natriummetabisulfit justerer systemets redoxpotentiale og fremmer nedbrydningen af ​​cyanid, hvilket letter dets fjernelse.

3.4.2 Procestrin

1. Forberedelse af malmmasseForbered sulfidmalmaffaldet til malmpulp.

2. Tilsætning af sammensat reagensTilsæt kompositreagenset bestående af polysulfider og natriummetabisulfit til malmpulpen. Vægtforholdet mellem polysulfider og natriummetabisulfit er typisk 1:1, og mængden af ​​det tilsatte kompositreagens bestemmes ud fra cyanidindholdet i malmpulpen og sulfidmalmens natur, generelt i området 0.5-2 kg pr. ton malmpulp.

3. Reaktion og overvågningEfter tilsætning af kompositreagenset, lad reaktionen fortsætte i 1-3 timer. Under reaktionen skal cyanidindholdet og relevante kemiske parametre, såsom redoxpotentiale og pH-værdi, i malmpulpen overvåges. Juster reaktionsbetingelserne omgående i henhold til overvågningsresultaterne for at sikre fuldstændig fjernelse af cyanid.

3.4.3 Fordele og ulemper

• FordeleDenne metode viser god tilpasningsevne til forskellige typer sulfidmalme. Det sammensatte reagens virker synergistisk for effektivt at fjerne cyanid fra overfladen af ​​sulfidmalme. Sammenlignet med metoder med et enkelt reagens kan den tilbyde bedre fjernelseseffektivitet og have mindre indflydelse på den efterfølgende oprensning af sulfidmineraler.

• UlemperUdvikling og produktion af kompositreagenser er relativt kompleks, og omkostningerne kan være højere end ved nogle traditionelle metoder med kun én reagens. Desuden er den specifikke reaktionsmekanisme for kompositreagenser endnu ikke fuldt ud forstået, hvilket kan skabe usikkerheder i faktiske industrielle anvendelser.

4. Procesoptimering og overvejelser

4.1 Forbehandling af malm

Før nogen af ​​ovenstående metoder anvendes til at fjerne cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm, er passende forbehandling af malmen ofte nødvendig. Hvis sulfidmalmaffaldet f.eks. indeholder en stor mængde finkornede gangmineraler, kan der udføres forscreening eller klassificering for at fjerne de sværtbehandlelige finkornede fraktioner. Dette kan forbedre kontakteffektiviteten mellem reagenset og sulfidmineralerne med overfladeadsorberet cyanid og reducere gangmineralernes påvirkning af reaktionsprocessen.

4.2 Kontrol af reaktionsbetingelser

• pH-værdiMalmpulpens pH-værdi påvirker reaktionsprocessen betydeligt. Syreaktiveringsmetoden kræver en lavere pH-værdi for at fremme nedbrydningen af ​​cyanidholdige forbindelser, mens oxidantaktiveringsmetoden og kobbersaltmetoden skal opretholde et passende pH-område. For eksempel, når man bruger hydrogenperoxid som oxidant, er den optimale pH-værdi for malmpulpen normalt 8-10, og når man bruger kobbersulfat, kontrolleres malmpulpens pH-værdi generelt til 6-8.

• TemperaturReaktionstemperaturen påvirker også reaktionshastigheden og effektiviteten. Generelt kan en forøgelse af temperaturen fremskynde reaktionshastigheden. For nogle reaktioner, såsom oxidation af cyanid med hydrogenperoxid, kan en for høj temperatur dog forårsage, at oxidanten nedbrydes, hvilket reducerer oxidationseffektiviteten. Derfor skal reaktionstemperaturen optimeres i henhold til det specifikke reaktionssystem, normalt inden for området 20-40 °C.

• OmrøringsintensitetTilstrækkelig omrøring er afgørende for at sikre en jævn fordeling af reagenser i malmpulpen og øge sandsynligheden for kontakt mellem reagenset og de cyanidholdige stoffer på overfladen af ​​sulfidmalmene. Overdreven omrøring kan dog føre til unødvendigt energiforbrug og mekanisk slid på udstyret. Den passende omrøringsintensitet bør bestemmes gennem eksperimentel forskning og praktisk produktionserfaring.

4.3 Separation af faste stoffer og væsker og spildevandsbehandling

Efter reaktionen for at fjerne cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm kræves effektiv separation af fast stof og væske for at separere de behandlede sulfidmineraler fra reaktionsopløsningen. Almindeligt anvendte metoder til separation af fast stof og væske omfatter filtrering, sedimentation og centrifugering. Det separerede spildevand indeholder normalt stadig noget resterende cyanid og andre urenheder, som skal behandles yderligere for at opfylde udledningsstandarden. Spildevandsbehandlingsprocesser kan omfatte metoder som yderligere oxidation, adsorption og biologisk behandling.

5. Casestudier

5.1 Anvendelse af syreaktiveringsmetode i en guldmine

I en bestemt guldmine havde sulfidmalmaffaldet efter cyanideringsudvaskningsprocessen en vis mængde overfladeadsorberet cyanid. Minen anvendte syreaktiveringsmetoden til behandling. Først blev affaldet lavet til malmmasse med et fast-væskeforhold på 1:3. Derefter blev svovlsyre tilsat for at justere malmmassens pH-værdi til 3. Efter reaktion i 2 timer blev den genererede hydrogencyanidgas opsamlet og absorberet af en natriumhydroxidopløsning. Efter behandlingen faldt cyanidindholdet i malmmassen fra 5 mg/L til mindre end 0.5 mg/L, og den efterfølgende flotationsgenvindingsrate for sulfidmineraler steg med ca. 10%. Under driften udgjorde hydrogencyanidgaslækage dog sikkerhedsrisici på driftsstedet, og udstyrets rørledninger led af relativt alvorlig korrosion.

5.2 Oxidantaktiveringsmetode i en polymetallisk sulfidmalmmine

En polymetallisk sulfidmalmmine brugte hydrogenperoxid som oxidationsmiddel til at fjerne cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm. Malmpulpens pH-værdi blev først justeret til 9, og derefter blev hydrogenperoxid tilsat i en dosis på 3 kg pr. ton malmpulp. Efter reaktion i 3 timer blev cyanidindholdet i malmpulpen reduceret til et meget lavt niveau. Den efterfølgende oparbejdning af kobber-, bly- og zinksulfidmineraler blev ikke påvirket af den resterende cyanid, og den samlede metaludvindingsrate forbedredes. De høje omkostninger ved hydrogenperoxid førte dog til en stigning i malmforarbejdningsomkostningerne på omkring $5 pr. ton.

6. konklusion

Fjernelse af cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm er en afgørende opgave inden for mineralforarbejdning. Syreaktiveringsmetoden, oxidantaktiveringsmetoden, kobbersaltmetoden og den nye kompositreagensmetoden har hver deres fordele og ulemper. I faktiske industrielle anvendelser er det nødvendigt at overveje faktorer som sulfidmalmens natur, miljøbeskyttelseskrav og økonomiske omkostninger grundigt for at vælge den mest passende metode. Ved at optimere procesforholdene, forbehandle malmen og korrekt håndtering af faststof-væskeseparation og spildevandsrensning kan effektiviteten af ​​fjernelse af cyanid på overfladen af ​​sulfidmalm forbedres yderligere og dermed nå målene om ressourceudvinding og miljøbeskyttelse.