Tratamento de cianuro en relaves de minas de ouro con sulfato ferroso

introdución

Os relaves das minas de ouro adoitan conter altos niveis de cianuro, que é altamente tóxico e supón unha ameaza significativa para o medio ambiente e a saúde humana. A eliminación inadecuada destes residuos pode provocar a contaminación do solo, as fontes de auga e o aire. Polo tanto, os métodos de tratamento eficaces para eliminar o cianuro de restos de minas de ouro son cruciais. Entre as diversas opcións de tratamento, sulfato ferroso xurdiu como un reactivo de uso común e rendible. Este artigo afondará no uso do sulfato ferroso para o tratamento do cianuro nos relaves das minas de ouro, abarcando aspectos como os mecanismos de reacción, as condicións de operación, as aplicacións prácticas e as vantaxes.

Mecanismos de reacción

Formación de complexos de ferrocianuro

O sulfato ferroso (FeSO₄) contén ións ferrosos (Fe²⁺). Cando se engade sulfato ferroso aos relaves dunha mina de ouro que conteñen cianuro, os ións ferrosos reaccionan cos ións de cianuro libres (CN⁻) nos relaves. A reacción principal é a formación de complexos de ferrocianuro, que se poden representar coa ecuación química: Fe²⁺ + 6CN⁻ → Fe(CN)₆⁴⁻. Esta reacción é o paso inicial no proceso de uso de sulfato ferroso para tratar relaves que conteñen cianuro.

Xeración do azul de Prusia

En certas condicións, cando se engade un exceso de sulfato ferroso á solución que contén cianuro, prodúcese unha reacción adicional. O cianuro convértese nun precipitado insoluble coñecido como ferrocianuro férrico, que se denomina comunmente azul de Prusia. A reacción química para a formación do azul de Prusia é complexa e pódese simplificar do seguinte xeito: despois da formación de complexos de ferrocianuro, ións ferrosos adicionais reaccionan con Fe(CN)₆⁴⁻ para formar Fe₄(Fe(CN)₆)₃. Este precipitado insoluble é beneficioso xa que reduce eficazmente a concentración de cianuro libre nos relaves, o que os fai menos tóxicos.

Non obstante, cómpre sinalar que a reacción non sempre é sinxela. O azul de Prusia pode existir en diferentes formas en diversas condicións de solución. Unha desas formas é o "azul de Prusia soluble", representado por MFeⅢ(FeⅡ(CN)₆) (M = K ou Na), que forma unha solución coloidal coa auga. Ademais, as reaccións de precipitación e oxidación que implican hidróxido ferroso tamén xogan un papel no proceso global.

Condicións de funcionamento

Valor do pH

O valor do pH da solución afecta significativamente á reacción entre o sulfato ferroso e o cianuro. O rango de pH óptimo para a reacción está tipicamente entre 5.5 e 6.5. Neste rango de pH, a reacción entre os ións ferrosos e o cianuro é a máis rápida e completa. Cando o pH é demasiado baixo (por debaixo de 4), os ións ferrocianuro vólvense inestables. Poden reaccionar para formar complexos pentaciano-ferro (II) (Fe(CN)₅H₂O)³⁻, que logo se oxidan rapidamente a ións ferricianuro (Fe(CN)₆³⁻). Por outra banda, cando o pH é superior a 7, o azul de Prusia insoluble pode descompoñerse, formando ións ferrocianuro e varios óxidos de ferro insolubles, o que é desfavorable para a eliminación do cianuro.

Dosificación de sulfato ferroso

A dosificación de sulfato ferroso debe controlarse coidadosamente. Debe determinarse segundo o contido de cianuro nos relaves e a calidade da auga. Se a dosificación é demasiado baixa, pode que non sexa posible eliminar completamente o cianuro. Pola contra, se a dosificación é demasiado alta, non só causará residuos, senón que tamén pode introducir novos contaminantes. Mediante experimentos, descubriuse que a proporción molar óptima de Fe a CN⁻ é de 0.5. Esta proporción garante unha eliminación eficiente do cianuro ao tempo que minimiza o uso de sulfato ferroso.

Tempo de mestura e sedimentación

Unha mestura axeitada é esencial para garantir que os ións ferrosos e o cianuro poidan entrar en contacto e reaccionar completamente. Un tempo de mestura suficiente permite unha distribución máis homoxénea dos reactivos na solución, o que promove a velocidade de reacción. Despois da reacción, requírese un tempo de sedimentación axeitado. Este tempo é beneficioso para a formación de precipitados estables e a redución da concentración de cianuro no efluente. Os tempos específicos de mestura e sedimentación poden variar dependendo da situación real, como a concentración de cianuro nos relaves e o equipo utilizado para o tratamento.

Aplicacións Prácticas

Estudo de caso dun proxecto de tratamento de relaves dunha mina de ouro

Nun determinado proxecto de tratamento de relaves dunha mina de ouro, adoptouse un proceso combinado de sulfato ferroso e cal. Primeiro, engadiuse unha cantidade axeitada de cal á auga dos relaves para axustar o valor do pH ao rango axeitado (normalmente 5.5 - 6.5). Este paso axuda a promover a transformación e precipitación do cianuro. Posteriormente, engadiuse sulfato ferroso á auga e, mediante axitación, os ións ferrosos reaccionaron completamente co cianuro para formar azul de Prusia e outros precipitados. Finalmente, despois dos pasos de precipitación e filtración, obtívose a auga residual purificada. Os relaves tratados cumprían as normas ambientais pertinentes, o que reduciu significativamente o risco ambiental.

Combinación con outros reactivos

O sulfato ferroso úsase a miúdo en combinación con outros reactivos para mellorar o efecto do tratamento. Por exemplo, úsase habitualmente en conxunto con floculantes de alto peso molecular como a poliacrilamida. A poliacrilamida pode mellorar a agregación de precipitados, facendo que o proceso de sedimentación sexa máis eficiente. Este proceso de tratamento combinado non só elimina eficazmente as substancias nocivas dos relaves, senón que tamén reduce o custo do tratamento e mellora a eficiencia do mesmo. Ao optimizar a dosificación e a secuencia de adición de diferentes reactivos, pódense conseguir mellores resultados do tratamento.

Vantaxes do uso de sulfato ferroso

Custo - eficacia

O sulfato ferroso é relativamente barato en comparación con outros reactivos empregados para o tratamento con cianuro. A súa ampla dispoñibilidade no mercado convérteo nunha opción atractiva para as empresas mineiras de ouro. O uso de sulfato ferroso pode reducir significativamente o custo do tratamento de relaves, especialmente para as minas de ouro a grande escala que producen unha gran cantidade de relaves. Esta rendibilidade é crucial para o funcionamento sostible das empresas mineiras de ouro.

Proceso de tratamento simplificado

O proceso de tratamento con sulfato ferroso é relativamente sinxelo. Despois de engadir sulfato ferroso aos relaves e axustar as condicións de reacción axeitadas, os pasos posteriores de separación e precipitación son relativamente sinxelos. Nalgúns casos, as augas residuais tratadas con sulfato ferroso non requiren complexos pasos de separación previa antes de proceder ao seguinte proceso de tratamento, o que aforra unidades de reacción e simplifica o proceso de tratamento xeral. Esta simplicidade tamén facilita aos operadores o control e a xestión do proceso de tratamento.

Retos e perspectivas de futuro

Impacto ambiental dos subprodutos

Aínda que o tratamento con sulfato ferroso pode eliminar eficazmente o cianuro dos residuos das minas de ouro, os subprodutos xerados durante o proceso, como certos precipitados que conteñen ferro, tamén poden ter impactos ambientais potenciais. Por exemplo, se non se eliminan axeitadamente, estes precipitados poden liberar ións de ferro ou outras substancias no medio ambiente co paso do tempo. É necesaria unha investigación futura para explorar formas máis eficaces de xestionar estes subprodutos para minimizar a súa pegada ambiental.

Optimización das condicións de tratamento para diferentes relaves

Os relaves das minas de ouro poden variar significativamente en composición e propiedades dunha mina a outra. As condicións óptimas actuais de tratamento para o sulfato ferroso, como o valor do pH, a dosificación e o tempo de reacción, poden precisar unha optimización adicional para os diferentes tipos de relaves. É necesaria unha investigación máis exhaustiva para desenvolver un proceso de tratamento máis flexible e adaptable que se poida aplicar a unha gama máis ampla de relaves das minas de ouro, mellorando a eficiencia e a eficacia xerais do tratamento con cianuro.

En conclusión, o sulfato ferroso é un reactivo valioso para o tratamento do cianuro nos residuos das minas de ouro. Ao comprender os seus mecanismos de reacción, optimizar as condicións de operación e explorar aplicacións prácticas, pode desempeñar un papel crucial na redución do impacto ambiental das actividades mineiras de ouro. Non obstante, aínda é necesaria unha investigación e mellora continuas para abordar os desafíos asociados a este método de tratamento e facer que a industria mineira do ouro sexa máis sostible.