कॉपर-मोलिब्डेनम खदान में कॉपर अवसादक के रूप में सोडियम साइनाइड का अनुप्रयोग

परिचय

तांबा-मोलिब्डेनम अयस्क के संवर्धन की जटिल प्रक्रिया में, अयस्क के आर्थिक मूल्य को अधिकतम करने के लिए तांबा और मोलिब्डेनम खनिजों का प्रभावी पृथक्करण अत्यंत महत्वपूर्ण है। सोडियम साइनाइड का उपयोग लंबे समय से फ्लोटेशन प्रक्रिया में एक शक्तिशाली अवक्षेपक के रूप में किया जाता रहा है, जो तांबे के खनिजों को चुनिंदा रूप से अवरुद्ध करता है, जिससे मोलिब्डेनम का अधिमान्य फ्लोटेशन संभव हो पाता है। यह लेख एक विशिष्ट तांबा-मोलिब्डेनम खदान में सोडियम साइनाइड के अनुप्रयोग का गहन अध्ययन प्रस्तुत करता है , जिसमें इसकी कार्यप्रणाली, व्यावहारिक कार्यान्वयन और इसके उपयोग से जुड़ी चुनौतियों एवं समाधानों का विश्लेषण किया गया है।

अवसादक के रूप में सोडियम सायनाइड की कार्य प्रणाली

सोडियम साइनाइड (NaCN) सल्फाइड खनिजों, जैसे कि चालकोपाइराइट (तांबा अयस्क), के लिए एक अत्यंत प्रभावी अवक्षेपक है। प्लवन प्रणाली में, सोडियम साइनाइड पानी में विघटित होकर साइनाइड आयन (CN⁻) मुक्त करता है। ये साइनाइड आयन तांबे के खनिजों की सतह पर मौजूद धातु आयनों के साथ अभिक्रिया कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, चालकोपाइराइट (CuFeS₂) के साथ, साइनाइड आयन स्थिर धातु-साइनाइड संकुल बना सकते हैं। इस अभिक्रिया को निम्नलिखित रूप में दर्शाया जा सकता है:

CuFeS₂ + 4CN⁻ → Cu(CN)₄²⁻ + FeS₂ + 2e⁻

इस अभिक्रिया से चालकोपाइराइट की सतह पर मौजूद तांबे के आयन प्रभावी रूप से घुल जाते हैं, जिससे तांबा-साइनाइड संकुलों की एक जलपरीक परत बन जाती है। परिणामस्वरूप, तांबे के खनिज की सतह कम जलपरीक हो जाती है, जिससे प्लवन कक्ष में वायु के बुलबुलों से जुड़ने की उसकी क्षमता कम हो जाती है। इसके विपरीत, मोलिब्डेनाइट (MoS₂), जो मुख्य मोलिब्डेनम युक्त खनिज है, सामान्य प्लवन प्रक्रियाओं में साइनाइड आयनों के प्रति अपेक्षाकृत निष्क्रिय होता है। मोलिब्डेनाइट की परतदार संरचना के कारण इसकी सतह स्वाभाविक रूप से जलपरीक होती है, जिससे यह प्लवन प्रक्रिया में संग्राहक और वायु के बुलबुलों द्वारा आसानी से तैरता है, जबकि तांबे के खनिज सोडियम साइनाइड द्वारा अवतलित हो जाते हैं ।

केस स्टडी: कॉपर-मोलिब्डेनम खदान

अयस्क विशेषताएँ

कॉपर-मोलिब्डेनम खदान में जटिल खनिज विज्ञान वाला अयस्क निकाय है। मुख्य कॉपर खनिज चाल्कोपीराइट और बोर्नाइट हैं, जबकि मोलिब्डेनम मुख्य रूप से मोलिब्डेनाइट के रूप में मौजूद है। अयस्क में आमतौर पर औसतन 0.8% कॉपर और 0.03% मोलिब्डेनम होता है। खनिजों का कण आकार वितरण भी विविध है, कुछ महीन दाने वाले खनिज हैं जो कुशल पृथक्करण के लिए चुनौतियां पेश करते हैं।

प्लवन प्रक्रिया प्रवाह

1.बल्क फ्लोटेशन स्टेज

• प्लवन प्रक्रिया के प्रारंभिक चरण में, बल्क प्लवन विधि का उपयोग किया जाता है। कॉपर और मोलिब्डेनम खनिजों को एक साथ तैरने के लिए अयस्क पल्प में सोडियम आइसोप्रोपाइल ज़ैंथेट जैसे संग्राहक को मिलाया जाता है। इससे एक बल्क कॉपर-मोलिब्डेनम सांद्रण बनता है। इस चरण का उद्देश्य गैंग खनिजों से मूल्यवान खनिजों को समृद्ध करना है।

2. पृथक्करण प्लवन चरण

• बल्क फ्लोटेशन के बाद, बल्क कंसंट्रेट को पृथक्करण फ्लोटेशन चरण में आगे संसाधित किया जाता है। इस चरण में पल्प में सोडियम साइनाइड मिलाया जाता है। सोडियम साइनाइड की मिलावट की दर बल्क कंसंट्रेट में तांबे की मात्रा और वांछित पृथक्करण प्रभाव के आधार पर सावधानीपूर्वक नियंत्रित की जाती है। आमतौर पर, खुराक बल्क कंसंट्रेट के प्रति टन 300 - 500 ग्राम तक होती है।

• इसके बाद पल्प को कंडीशनिंग टैंकों की एक श्रृंखला में कंडीशन किया जाता है ताकि सोडियम साइनाइड का एक समान वितरण और कॉपर खनिजों के साथ इसकी प्रभावी प्रतिक्रिया सुनिश्चित हो सके। कंडीशनिंग के बाद, पल्प फ्लोटेशन कोशिकाओं में प्रवेश करता है। फ्लोटेशन कोशिकाओं में, दबे हुए कॉपर खनिज पूंछ के रूप में नीचे डूब जाते हैं, जबकि मोलिब्डेनाइट हवा के बुलबुले की मदद से सतह पर तैरता है और मोलिब्डेनम सांद्र के रूप में एकत्र किया जाता है।

3.मोलिब्डेनम सफाई चरण

• पृथक्करण प्लवन से प्राप्त मोलिब्डेनम सांद्र को सफाई प्लवन के कई चरणों के माध्यम से आगे संसाधित किया जाता है। इन सफाई चरणों में, मोलिब्डेनम सांद्र की शुद्धता को और बेहतर बनाने के लिए अतिरिक्त अभिकर्मकों को जोड़ा जा सकता है। सफाई चरणों से प्राप्त पूंछ को आमतौर पर पृथक्करण या थोक प्लवन प्रक्रिया में उचित बिंदु पर वापस रीसायकल किया जाता है ताकि मूल्यवान खनिजों की वसूली को अधिकतम किया जा सके।

धातुकर्म परिणाम

1.मोलिब्डेनम रिकवरी और ग्रेड

• अनुकूलित सोडियम साइनाइड-आधारित पृथक्करण प्रक्रिया के कार्यान्वयन से पहले, खदान में मोलिब्डेनम की रिकवरी लगभग 60% थी, जबकि मोलिब्डेनम सांद्रण ग्रेड लगभग 40% था। सोडियम साइनाइड की खुराक और प्रक्रिया मापदंडों के सावधानीपूर्वक समायोजन के बाद, मोलिब्डेनम रिकवरी बढ़कर 75% से अधिक हो गई है। मोलिब्डेनम सांद्रण के ग्रेड को भी अधिकांश मामलों में 45% या उससे अधिक तक सुधारा गया है।

2.तांबे का निराशाजनक प्रभाव

• सोडियम साइनाइड के उपयोग ने तांबे के खनिजों को प्रभावी रूप से कम कर दिया है। अंतिम मोलिब्डेनम सांद्रण में तांबे की मात्रा लगभग 5% से घटकर 2% से भी कम हो गई है। मोलिब्डेनम सांद्रण में तांबे की मात्रा में यह महत्वपूर्ण कमी न केवल मोलिब्डेनम उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार करती है, बल्कि गलाने की प्रक्रिया में मोलिब्डेनम सांद्रण को और अधिक परिष्कृत करने की लागत को भी कम करती है।

सोडियम साइनाइड के उपयोग में चुनौतियाँ और समाधान

पर्यावरण और सुरक्षा संबंधी चिंताएँ

1.सोडियम साइनाइड की विषाक्तता

• सोडियम साइनाइड अत्यधिक विषैला होता है। खनन और लाभकारी प्रक्रिया के दौरान कोई भी रिसाव या अनुचित हैंडलिंग पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य के लिए गंभीर खतरा पैदा कर सकती है। आकस्मिक रिसाव के मामले में, साइनाइड आयन जल्दी से मिट्टी और जल स्रोतों में प्रवेश कर सकते हैं, जिससे प्रदूषण होता है और जलीय जीवन और पौधों को खतरा होता है।

2.समाधान

• सख्त सुरक्षा प्रोटोकॉल : खदान में सोडियम साइनाइड के भंडारण, परिवहन और उपयोग के लिए सख्त सुरक्षा प्रोटोकॉल लागू किए गए हैं। सोडियम साइनाइड के भंडारण के लिए दोहरी दीवारों वाले टैंकों और रिसाव-पता लगाने वाली प्रणालियों से लैस विशेष भंडारण सुविधाओं का उपयोग किया जाता है। सोडियम साइनाइड से जुड़े सभी कर्मचारियों को नियमित सुरक्षा प्रशिक्षण लेना अनिवार्य है, जिसमें रिसाव की स्थिति में आपातकालीन प्रतिक्रिया प्रक्रियाएं भी शामिल हैं।

• अपशिष्ट जल और अपशिष्ट पदार्थों का उपचार : खदान में उन्नत अपशिष्ट जल उपचार प्रणालियाँ स्थापित की गई हैं। प्लवन प्रक्रिया के बाद, सोडियम साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल और अपशिष्ट पदार्थों का उपचार करके साइनाइड को हटाया या विषमुक्त किया जाता है। एक सामान्य विधि है हाइड्रोजन पेरोक्साइड या हाइपोक्लोराइट का उपयोग करके साइनाइड आयनों को साइनेट (CNO⁻) या नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे कम विषैले रूपों में ऑक्सीकृत करना। उपचारित अपशिष्ट जल को छोड़े जाने से पहले यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानीपूर्वक निगरानी की जाती है कि साइनाइड की सांद्रता पर्यावरणीय निर्वहन मानकों को पूरा करती है।

प्रक्रिया अनुकूलन चुनौतियाँ

1.अयस्क गुणवत्ता में परिवर्तनशीलता

• कॉपर-मोलिब्डेनम खदान में अयस्क की गुणवत्ता में काफी अंतर हो सकता है। अलग-अलग अयस्क बैचों में कॉपर-मोलिब्डेनम अनुपात, खनिज संरचना और कण आकार वितरण अलग-अलग हो सकते हैं। यह परिवर्तनशीलता अवसादक के रूप में सोडियम साइनाइड की प्रभावशीलता को प्रभावित कर सकती है। उदाहरण के लिए, महीन दाने वाले कॉपर खनिजों के उच्च अनुपात वाले अयस्कों में, कॉपर अवसाद के समान स्तर को प्राप्त करने के लिए अधिक सोडियम साइनाइड की आवश्यकता हो सकती है।

2.समाधान

• वास्तविक समय अयस्क विश्लेषण : खदान ने आने वाले अयस्क का वास्तविक समय विश्लेषण करने के लिए उन्नत विश्लेषणात्मक उपकरणों में निवेश किया है। अयस्क की रासायनिक संरचना का शीघ्र निर्धारण करने के लिए एक्स-रे प्रतिदीप्ति (एक्सआरएफ) और लेजर-प्रेरित विखंडन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एलआईबीएस) का उपयोग किया जाता है। विश्लेषण परिणामों के आधार पर, सोडियम साइनाइड और अन्य अभिकर्मकों की मात्रा को समय पर समायोजित किया जा सकता है।

• मॉडल आधारित प्रक्रिया नियंत्रण : अयस्क की विशेषताओं के आधार पर सोडियम साइनाइड की इष्टतम मात्रा और प्रक्रिया मापदंडों का पूर्वानुमान लगाने के लिए एक गणितीय मॉडल विकसित किया गया है। यह मॉडल तांबा-मोलिब्डेनम अनुपात, खनिज संरचना और कण आकार जैसे कारकों को ध्यान में रखता है। यह मॉडल आधारित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली फ्लोटेशन प्रक्रिया पर अधिक सटीक नियंत्रण की अनुमति देती है, जिससे अयस्क की गुणवत्ता में भिन्नता होने पर भी तांबा-मोलिब्डेनम पृथक्करण की दक्षता में सुधार होता है।

निष्कर्ष

फ्लोटेशन प्रक्रिया में कॉपर डिप्रेसेंट के रूप में सोडियम साइनाइड का उपयोग कॉपर और मोलिब्डेनम खनिजों के पृथक्करण में प्रभावी सिद्ध हुआ है। सोडियम साइनाइड की खुराक पर सावधानीपूर्वक नियंत्रण, फ्लोटेशन प्रक्रिया प्रवाह का अनुकूलन और सख्त पर्यावरणीय एवं सुरक्षा उपायों के कार्यान्वयन के माध्यम से, खदान कॉपर खनिजों को प्रभावी ढंग से डिप्रेस करते हुए मोलिब्डेनम सांद्रण की पुनर्प्राप्ति और गुणवत्ता में सुधार करने में सक्षम रही है। हालांकि, सोडियम साइनाइड के उपयोग से जुड़ी चुनौतियां, जैसे पर्यावरणीय और सुरक्षा संबंधी चिंताएं और अयस्क की गुणवत्ता में भिन्नता के मद्देनजर प्रक्रिया का अनुकूलन, निरंतर ध्यान और उपयुक्त समाधानों के कार्यान्वयन की आवश्यकता है। जैसे-जैसे खनन उद्योग अधिक टिकाऊ और कुशल प्रथाओं की ओर बढ़ रहा है, वैकल्पिक डिप्रेसेंट खोजने या उच्च धातुकर्म प्रदर्शन को बनाए रखते हुए इसके पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए मौजूदा सोडियम साइनाइड-आधारित प्रक्रिया में सुधार करने के लिए आगे अनुसंधान और विकास की आवश्यकता है।