Μέθοδοι και διεργασίες για την αφαίρεση κυανίου σε θειούχες ορυκτές επιφάνειες

Εισαγωγή

Στις διεργασίες εμπλουτισμού και τήξης θειούχων μεταλλευμάτων μη σιδηρούχων μετάλλων, το κυάνιο χρησιμοποιείται συχνά για την αύξηση των ρυθμών ανάκτησης μετάλλων. Ωστόσο, το κυάνιο που παραμένει στην επιφάνεια των θειούχων μεταλλευμάτων όχι μόνο έχει αρνητικό αντίκτυπο στις επακόλουθες ροές της διεργασίας, αλλά προκαλεί και σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη αποτελεσματικών και φιλικών προς το περιβάλλον μεθόδων για την απομάκρυνση κυανίου από την επιφάνεια των θειούχων μεταλλευμάτων έχει μεγάλη πρακτική σημασία.

Τρέχουσα κατάσταση και κίνδυνοι υπολειμμάτων κυανίου σε επιφάνειες θειούχων ορυκτών

Τρέχουσα κατάσταση

Στην παραδοσιακή διαδικασία επίπλευσης θειούχων μεταλλευμάτων, το κυάνιο χρησιμοποιείται ευρέως ως αναστολέας. Μπορεί να αναστέλλει επιλεκτικά ορισμένα ανεπιθύμητα ορυκτά σε θειούχα μεταλλεύματα, επιτυγχάνοντας έτσι τον διαχωρισμό των ορυκτών-στόχων από τα ορυκτά γάγγας. Αλλά μετά την επίπλευση, μια μεγάλη ποσότητα κυανίου θα προσροφηθεί στην επιφάνεια των θειούχων μεταλλευμάτων. Σύμφωνα με σχετική έρευνα, σε ορισμένους συμπυκνωτές, η περιεκτικότητα σε κυάνιο στην επιφάνεια των συμπυκνωμάτων θειούχου μεταλλεύματος μετά την επίπλευση μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες χιλιοστόγραμμα ανά κιλό.

Κίνδυνοι

Από τεχνολογική άποψη, το εναπομείναν κυάνιο θα επηρεάσει την επακόλουθη διαδικασία τήξης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της τήξης μεταλλευμάτων θειούχου χαλκού, το κυάνιο θα σχηματίσει σύμπλοκα με τον χαλκό, μειώνοντας την απόδοση τήξης του χαλκού και αυξάνοντας την κατανάλωση ενέργειας. Από περιβαλλοντική άποψη, το κυάνιο είναι μια εξαιρετικά τοξική ουσία. Όταν τα λύματα απορριμμάτων που περιέχουν κυάνιο απορρίπτονται στο φυσικό περιβάλλον, θα μολύνουν τα υδάτινα σώματα και το έδαφος, θα θέσουν σε κίνδυνο τους υδρόβιους οργανισμούς και τη γύρω βλάστηση και ακόμη και την ανθρώπινη υγεία μέσω της τροφικής αλυσίδας.

Μέθοδοι για την αφαίρεση κυανίου σε επιφάνειες θειούχων ορυκτών

Μέθοδος οξείδωσης

1.Μέθοδος Χημικής Οξείδωσης

• Αρχή: Χρησιμοποιήστε ισχυρά οξειδωτικά για την οξείδωση του κυανίου σε λιγότερο τοξικές ή μη τοξικές ουσίες. Συνήθη οξειδωτικά περιλαμβάνουν το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), το υποχλωριώδες νάτριο (NaClO) κ.λπ. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το υπεροξείδιο του υδρογόνου, η εξίσωση αντίδρασής του είναι: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O).

• Διαδικασία Λειτουργίας : Αρχικά, τοποθετήστε τον πολτό θειούχου μεταλλεύματος που περιέχει κυάνιο σε μια δεξαμενή αντίδρασης και ρυθμίστε την τιμή pH του πολτού σε ένα κατάλληλο εύρος (γενικά, για την οξείδωση με υπεροξείδιο του υδρογόνου, η τιμή pH είναι κατά προτίμηση μεταξύ 9 - 11). Στη συνέχεια, προσθέστε αργά το διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου ανακατεύοντας για να φέρετε το οξειδωτικό σε πλήρη επαφή και να αντιδράσετε με τον πολτό. Ο χρόνος αντίδρασης κυμαίνεται συνήθως από 1 - 3 ώρες και ο συγκεκριμένος χρόνος εξαρτάται από τη συγκέντρωση κυανίου στον πολτό και τις ιδιότητες του μεταλλεύματος.

• Πλεονεκτήματα : Η ταχύτητα αντίδρασης είναι σχετικά γρήγορη και το αποτέλεσμα απομάκρυνσης του κυανίου είναι καλό, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη συγκέντρωση κυανίου σε σχετικά χαμηλό επίπεδο.

• Μειονεκτήματα : Τα οξειδωτικά όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι σχετικά δαπανηρά και η υπερβολική χρήση οξειδωτικών μπορεί να έχει αντίκτυπο στις επακόλουθες διαδικασίες εμπλουτισμού ή τήξης.

Μέθοδος προσρόφησης

1.Μέθοδος προσρόφησης ενεργού άνθρακα

• Αρχή : Ο ενεργός άνθρακας έχει μεγάλη ειδική επιφάνεια και πλούσιες δομές πόρων, οι οποίες μπορούν να προσροφήσουν κυάνιο στην επιφάνειά του μέσω φυσικής και χημικής προσρόφησης.

• Διαδικασία Λειτουργίας : Προσθέστε ενεργό άνθρακα στον πολτό θειούχου μεταλλεύματος που περιέχει κυάνιο και ανακατέψτε καλά ώστε ο ενεργός άνθρακας να έρθει σε πλήρη επαφή με το κυάνιο στον πολτό. Ο χρόνος προσρόφησης είναι γενικά 30 λεπτά έως 2 ώρες. Μετά την προσρόφηση, διαχωρίστε τον ενεργό άνθρακα από τον πολτό με διήθηση ή άλλα μέσα.

• Πλεονεκτήματα : Η λειτουργία είναι απλή και έχει καλή προσροφητική δράση σε κυάνιο χαμηλής συγκέντρωσης. Ο ενεργός άνθρακας μπορεί να αναγεννηθεί και να επαναχρησιμοποιηθεί.

• Μειονεκτήματα : Για κυάνιο υψηλής συγκέντρωσης, η ικανότητα προσρόφησης είναι περιορισμένη και η ακατάλληλη επεξεργασία του προσροφημένου ενεργού άνθρακα θα προκαλέσει δευτερογενή ρύπανση.

2.Ion - Exchange Resin Adsorption Method

• Αρχή : Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων περιέχουν συγκεκριμένες λειτουργικές ομάδες που μπορούν να ανταλλάξουν με τα ιόντα στο κυάνιο, απορροφώντας έτσι κυάνιο στη ρητίνη.

• Διαδικασία Λειτουργίας : Τοποθετήστε την ιοντοανταλλακτική ρητίνη σε μια στήλη ανταλλαγής και αφήστε τον πολτό θειούχου μεταλλεύματος που περιέχει κυάνιο να περάσει μέσα από τη στήλη ανταλλαγής. Ελέγξτε τον ρυθμό ροής του πολτού για να διασφαλίσετε ότι το κυάνιο ανταλλάσσεται πλήρως με τη ρητίνη. Όταν η ρητίνη κορεστεί με προσρόφηση, χρησιμοποιήστε ένα ειδικό έκλουσμα για την έκλουση και την αναγέννηση της ρητίνης.

• Πλεονεκτήματα : Έχει υψηλή εκλεκτικότητα προσρόφησης για το κυάνιο και μπορεί να επιτύχει συνεχή λειτουργία.

• Μειονεκτήματα : Το κόστος της ρητίνης είναι υψηλό, η διαδικασία έκλουσης είναι σχετικά πολύπλοκη και μπορεί να παραχθεί υγρό απόβλητο έκλουσης που περιέχει κυάνιο.

Άλλες μέθοδοι

1.Μέθοδος εξουδετέρωσης οξέος - βάσης

• Αρχή : Υπό ορισμένες συνθήκες, το κυάνιο θα υποστεί αντιδράσεις υδρόλυσης σε όξινα ή αλκαλικά περιβάλλοντα για να παράγει λιγότερο τοξικές ή μη τοξικές ουσίες. Για παράδειγμα, σε όξινη κατάσταση, το κυάνιο θα αντιδράσει με ιόντα υδρογόνου για να σχηματίσει υδροκυανικό οξύ (HCN), το οποίο μπορεί να απομακρυνθεί με εξάτμιση. Σε αλκαλική κατάσταση, το κυάνιο υδρολύεται για να σχηματίσει κυανικό και άλλες ουσίες.

• Διαδικασία Λειτουργίας : Εάν χρησιμοποιηθεί όξινη υδρόλυση, προσθέστε αργά όξινα διαλύματα όπως αραιό θειικό οξύ στον πολτό θειούχου μεταλλεύματος που περιέχει κυάνιο, ρυθμίστε την τιμή pH σε 2-4 και στη συνέχεια αερίστε για να εξατμίσετε το παραγόμενο υδροκυανικό οξύ. Εάν χρησιμοποιηθεί αλκαλική υδρόλυση, προσθέστε αλκαλικές ουσίες όπως υδροξείδιο του νατρίου, ρυθμίστε την τιμή pH σε 10-12 και αντιδράστε για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα (γενικά 2-4 ώρες).

• Πλεονεκτήματα : Το κόστος είναι σχετικά χαμηλό και η λειτουργία είναι σχετικά απλή.

• Μειονεκτήματα : Το υδροκυανικό οξύ που παράγεται κατά την όξινη υδρόλυση είναι εξαιρετικά τοξικό και απαιτεί αυστηρά μέτρα προστασίας. Η ταχύτητα της αντίδρασης αλκαλικής υδρόλυσης είναι αργή και μπορεί να υπάρχει ακόμα μια μικρή ποσότητα υπολείμματος κυανίου μετά την επεξεργασία.

Σχεδιασμός ροής διεργασίας για την αφαίρεση κυανίου σε επιφάνειες θειούχων ορυκτών

Στάδιο προεπεξεργασίας

1. Ρύθμιση πολτού : Ρύθμιση της συγκέντρωσης του πολτού θειούχου μεταλλεύματος μετά την επίπλευση. Γενικά, η συγκέντρωση του πολτού ελέγχεται μεταξύ 20% - 40% για την επακόλουθη επεξεργασία. Ταυτόχρονα, ανιχνεύεται η αρχική συγκέντρωση κυανίου στον πολτό για να δοθεί η βάση για τον προσδιορισμό των επακόλουθων παραμέτρων της διεργασίας.

2. Αφαίρεση ακαθαρσιών : Αφαιρέστε τις ακαθαρσίες μεγάλων σωματιδίων και ορισμένα αιωρούμενα στερεά στον πολτό με διήθηση, καθίζηση κ.λπ., για να αποτρέψετε την παρεμπόδιση των επακόλουθων διαδικασιών επεξεργασίας.

Στάδιο αφαίρεσης

1. Επιλογή Μεθόδου : Επιλέξτε μια κατάλληλη μέθοδο απομάκρυνσης ανάλογα με παράγοντες όπως η συγκέντρωση κυανίου στον πολτό, οι ιδιότητες του μεταλλεύματος, το κόστος επεξεργασίας και οι απαιτήσεις περιβαλλοντικής προστασίας. Για παράδειγμα, για υψηλή συγκέντρωση κυανίου και περιπτώσεις όπου το κόστος δεν αποτελεί πρόβλημα, μπορεί να δοθεί προτεραιότητα στη μέθοδο χημικής οξείδωσης . Για χαμηλή συγκέντρωση κυανίου και περιβαλλοντικά ευαισθητοποιημένες περιπτώσεις, η μέθοδος βιολογικής οξείδωσης ή η μέθοδος προσρόφησης μπορεί να είναι καταλληλότερη.

2. Έλεγχος Παραμέτρων Διεργασίας : Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την οξείδωση του υπεροξειδίου του υδρογόνου στη μέθοδο χημικής οξείδωσης , ελέγχετε αυστηρά την ποσότητα του προστιθέμενου υπεροξειδίου του υδρογόνου (γενικά υπολογισμένη σύμφωνα με τη συγκέντρωση κυανίου και την εξίσωση αντίδρασης), τη θερμοκρασία αντίδρασης (γενικά 20 - 30℃), την τιμή pH (9 - 11) και την ταχύτητα ανάδευσης (100 - 300 στροφές ανά λεπτό) και άλλες παραμέτρους για να διασφαλίσετε αποτελεσματική αντίδραση.

Στάδιο μετά τη θεραπεία

1. Διαχωρισμός Στερεών - Υγρών : Διαχωρίστε τον πολτό μετά την απομάκρυνση των κυανιδίων με διήθηση, φυγοκέντρηση κ.λπ. για να ληφθούν καθαρά συμπυκνώματα θειούχου μεταλλεύματος και λύματα που περιέχουν μικρή ποσότητα κυανίου.

2. Επεξεργασία Λυμάτων : Περαιτέρω επεξεργασία των διαχωρισμένων λυμάτων ώστε να πληρούνται τα εθνικά πρότυπα απόρριψης. Δευτερογενής οξείδωση, προσρόφηση και άλλες μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απομάκρυνση σε βάθος του κυανίου στα λύματα, ώστε να διασφαλιστεί η ασφαλής απόρριψη.

Συμπέρασμα

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την αφαίρεση κυανίου στην επιφάνεια των θειούχων μεταλλευμάτων και κάθε μέθοδος έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να εξεταστούν διεξοδικά παράγοντες όπως οι ιδιότητες του μεταλλεύματος, η συγκέντρωση κυανίου, το κόστος επεξεργασίας και οι απαιτήσεις προστασίας του περιβάλλοντος για την επιλογή κατάλληλων μεθόδων και ροών διεργασίας. Με τις ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις περιβαλλοντικής προστασίας και τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, η ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών, φιλικών προς το περιβάλλον και χαμηλού κόστους τεχνολογιών για την αφαίρεση κυανίου στην επιφάνεια των θειούχων μεταλλευμάτων θα είναι η βασική κατεύθυνση της έρευνας στο μέλλον. Μέσω της συνεχούς βελτιστοποίησης της διαδικασίας, αναμένεται να επιτευχθεί μηδενική απόρριψη κυανίου στις διεργασίες εμπλουτισμού και τήξης θειούχων μεταλλευμάτων και να προωθηθεί η αειφόρος ανάπτυξη της βιομηχανίας μη σιδηρούχων μετάλλων.