Metode i postupci za uklanjanje cijanida s površine sulfidnih ruda

1. Uvod

U području metalurgije, posebno u ekstrakciji zlata i preradi sulfidnih ruda, prisutnost Cijanid na površini Sulfidne rude predstavlja značajne izazove. Cijanid se široko koristi u procesu cijanidacije za ekstrakciju zlata zbog svoje sposobnosti stvaranja kompleksa sa zlatom, što olakšava njegovo otapanje. Međutim, nakon procesa ispiranja, preostali cijanid na površini sulfidnih ruda u jalovini ne samo da dovodi do onečišćenja okoliša, već i sprječava naknadno obogaćivanje sulfidnih minerala, smanjujući ukupnu stopu iskorištavanja vrijednih metala. Stoga je razvoj učinkovitih 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 Utjecaj na okoliš

Cijanid je vrlo otrovna tvar. Kada se sulfidne rude s površinski adsorbiranim cijanidom ispuštaju u okoliš, cijanid se može postupno ispirati 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 otopljenog kisika, što je rezultiralo smrću riba i drugog vodenog života.

2.2 Inhibicija obogaćivanja sulfidnim mineralima

Cijanid adsorbiran na površini sulfidnih ruda, poput pirita, halkopirita i sfalerita, može stvoriti pasivizirajući film na površini minerala. Ovaj film smanjuje reaktivnost sulfidnih minerala tijekom naknadne flotacije ili drugih procesa obogaćivanja. Na primjer, kod flotacije sulfidnih ruda koje sadrže bakar, prisutnost cijanida na površini halkopirita može oslabiti njegovu interakciju s kolektorima, što otežava učinkovito odvajanje minerala bakra od minerala jalovine, čime se smanjuje stupanj 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, nastaje plinoviti cijanovodik. No, u dobro osmišljenom procesu, ovaj hlapljivi cijanovodik može se regenerirati i ponovno upotrijebiti putem odgovarajućih apsorpcijskih sustava.

3.1.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpePrvo, ostatke sulfidne rude pomiješajte s površinski adsorbiranim cijanidom i vodom kako biste stvorili ujednačenu pulpu rude. Omjer krute i tekuće tvari u pulpi rude obično se prilagođava na temelju karakteristika rude i specifičnih zahtjeva procesa, obično u rasponu od 1:2 do 1:5.

2. Dodavanje kiselinePolako dodajte sumpornu kiselinu ili oksalnu kiselinu u pulpu rude uz neprestano miješanje. Količina dodane kiseline mora se pažljivo kontrolirati prema sadržaju cijanida u pulpi rude. Obično se pH vrijednost pulpe rude podešava na 2 - 4, a pH treba pratiti u stvarnom vremenu pomoću pH metra tijekom procesa dodavanja.

3. Reakcija i obrada plinaNakon dodavanja kiseline, pustite da reakcija traje oko 1-3 sata. Tijekom tog vremena nastaje plinoviti vodikov cijanid. Kako bi se spriječilo onečišćenje okoliša ovim plinom, postavlja se sustav za prikupljanje i obradu plina. Generirani plinoviti vodikov cijanid usmjerava se u apsorpcijski toranj napunjen alkalnom otopinom, poput otopine natrijevog hidroksida. Ovdje vodikov cijanid reagira s natrijevim hidroksidom, a dobiveni plin... Natrijev cijanid Otopina se može reciklirati u proces cijanidacije ako njezina kvaliteta zadovoljava zahtjeve.

3.1.3 Prednosti i nedostaci

• PrednostiOva metoda je relativno jednostavna i u principu i u radu. Može učinkovito razgraditi spojeve koji sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda i ima potencijal recikliranja cijanida, smanjujući ukupne troškove upotrebe cijanida u procesu rudarenja.

• NedostaciPostoje značajni sigurnosni rizici. Cijanid vodika je vrlo otrovan i svako curenje tijekom 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, kalijevog permanganata i ozona koriste se za oksidaciju cijanida na površini sulfidnih ruda. Ovi oksidansi prekidaju kemijske veze cijanidnih spojeva, pretvarajući cijanid u relativno netoksične tvari poput dušika i... ugljenjeli.

3.2.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpeSlično metodi aktivacije kiselinom, pripremite ostatke sulfidne rude u rudnu pulpu s odgovarajućim omjerom krute i tekuće tvari.

2. Dodavanje oksidansaDodajte odabrani oksidans u rudnu pulpu. Količina dodanog oksidansa ovisi o sadržaju cijanida u rudnoj pulpi i oksidacijskom potencijalu oksidansa. Na primjer, kada se koristi vodikov peroksid, doza je općenito 1 - 5 kg po toni rudne pulpe, dok se kalijev permanganat obično dodaje u količini od 0.5 - 2 kg po toni rudne pulpe. Dodavanje treba provoditi polako uz kontinuirano miješanje kako bi se osiguralo ravnomjerno miješanje.

3. Reakcija i praćenjeOstavite oksidans da reagira s cijanidom u rudnoj pulpi 2 - 4 sata. Tijekom reakcije pratite oksidacijsko-redukcijski potencijal i sadržaj cijanida u rudnoj pulpi. Vrijednost oksidacijsko-redukcijskog potencijala može odražavati napredak oksidacijske reakcije. Kada se vrijednost stabilizira i sadržaj cijanida u rudnoj pulpi zadovolji potreban standard (obično manje od 0.5 mg/L), reakcija se smatra završenom.

3.2.3 Prednosti i nedostaci

• PrednostiOva metoda ne proizvodi otrovne i hlapljive plinove poput metode aktivacije kiselinom, što je čini sigurnijom za radno okruženje. Može učinkovito oksidirati i razgraditi cijanid, postižući cilj uklanjanja cijanida s površine sulfidnih ruda. Štoviše, produkti reakcije su relativno ekološki prihvatljivi.

• NedostaciTrošak oksidansa je relativno visok, posebno za jake oksidanse poput ozona, što povećava troškove obrade sulfidnih ruda. Osim toga, na oksidacijsku reakciju lako utječu čimbenici poput pH vrijednosti rudne pulpe, temperature i prisutnosti drugih nečistoća, što zahtijeva strogu kontrolu reakcijskih uvjeta.

3.3 Metoda s bakrenom soli

3.3.1 Princip

Bakrene soli, poput bakrenog sulfata, dodaju se u pulpu sulfidne rude s površinski adsorbiranim cijanidom. Bakreni ioni reagiraju s cijanidom i tvore netopljive komplekse bakra i cijanida. Ti se kompleksi zatim mogu odvojiti od pulpe rude metodama odvajanja kruto-tekućina, čime se postiže uklanjanje cijanida.

3.3.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpePripremite ostatke sulfidne rude u rudnu pulpu s odgovarajućim omjerom krute i tekuće tvari.

2. Dodavanje bakrene soliDodajte odgovarajuću količinu bakrovog sulfata u rudnu pulpu. Količina dodanog bakrovog sulfata određena je sadržajem cijanida u rudnoj pulpi, općenito s molarnim omjerom bakrenih iona i cijanidnih iona od 1 - 2:1. Bakrov sulfat se obično dodaje kao vodena otopina, a proces dodavanja treba pratiti kontinuirano miješanje kako bi se osigurala ravnomjerna raspodjela bakrenih iona u rudnoj pulpi.

3. Reakcija i odvajanje čvrste i tekuće tvariNakon dodavanja bakrene soli, pustite da reakcija traje 1-2 sata. Zatim provedite odvajanje krute i tekuće tvari na pulpi rude metodama poput filtracije ili sedimentacije. Odvojena kruta tvar sadrži taloge bakra i cijanida i sulfidne minerale, dok se odvojena tekućina može dalje obraditi kako bi se zadovoljio standard ispuštanja ili reciklirati u druge svrhe.

3.3.3 Prednosti i nedostaci

• PrednostiOva metoda može učinkovito ukloniti cijanid s površine sulfidnih ruda stvaranjem netopljivih taloga. Postupak je relativno jednostavan, a bakreni sulfat je uobičajeni i jeftin kemijski reagens koji nudi određene ekonomske prednosti.

• NedostaciDodavanje bakrenih soli može unijeti nečistoće bakra u pulpu rude, što može utjecati na naknadno obogaćivanje sulfidnih minerala. Na primjer, kod flotacije ruda olovo-cinkovih sulfida, prekomjerni ioni bakra mogu aktivirati sfalerit, što ometa odvajanje minerala olova i cinka. Osim toga, odvojeni talog bakra-cijanida treba pravilno zbrinuti kako bi se spriječilo sekundarno onečišćenje.

3.4 Nova metoda kompozitnih reagensa

3.4.1 Princip

Koriste se neki novo razvijeni kompozitni reagensi, poput kombinacije polisulfida i natrijevog metabisulfita. Polisulfidi reagiraju s komponentama koje sadrže sumpor u spojevima koji sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda, dok natrijev metabisulfit prilagođava redoks potencijal sustava i potiče razgradnju cijanida, čime se olakšava njegovo uklanjanje.

3.4.2 Koraci procesa

1. Priprema rudne pulpePripremiti ostatke sulfidne rude u rudnu pulpu.

2. Dodavanje kompozitnog reagensaU rudnu pulpu dodajte složeni reagens koji se sastoji od polisulfida i natrijevog metabisulfita. Težinski omjer polisulfida i natrijevog metabisulfita obično je 1:1, a količina dodanog složenog reagensa određuje se na temelju sadržaja cijanida u rudnoj pulpi i prirode sulfidne rude, općenito u rasponu od 0.5 - 2 kg po toni rudne pulpe.

3. Reakcija i praćenjeNakon dodavanja kompozitnog reagensa, pustite da reakcija traje 1 - 3 sata. Tijekom reakcije pratite sadržaj cijanida i relevantne kemijske parametre, poput redoks potencijala i pH vrijednosti, u pulpi rude. Odmah prilagodite uvjete reakcije prema rezultatima praćenja kako biste osigurali potpuno uklanjanje cijanida.

3.4.3 Prednosti i nedostaci

• PrednostiOva metoda pokazuje dobru prilagodljivost različitim vrstama sulfidnih ruda. Kompozitni reagens djeluje sinergijski kako bi učinkovito uklonio cijanid s površine sulfidnih ruda. U usporedbi s metodama s jednim reagensom, može ponuditi bolju učinkovitost uklanjanja i imati manji utjecaj na naknadno obogaćivanje sulfidnih minerala.

• NedostaciRazvoj i proizvodnja kompozitnih reagensa relativno su složeni, a troškovi mogu biti veći od nekih tradicionalnih metoda s jednim reagensom. Štoviše, specifični mehanizam reakcije kompozitnih reagensa još nije u potpunosti shvaćen, što može unijeti 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 s površine sulfidnih ruda, često je potrebna odgovarajuća predobrada rude. Na primjer, ako ostatci sulfidne rude sadrže veliku količinu sitnozrnatih minerala jalovine, mogu se provesti operacije prethodnog prosijavanja ili klasifikacije kako bi se uklonile teško obradive sitnozrnate frakcije. To može poboljšati učinkovitost kontakta između reagensa i sulfidnih minerala s površinski adsorbiranim cijanidom i smanjiti utjecaj minerala jalovine na proces reakcije.

4.2 Kontrola uvjeta reakcije

• pH vrijednostpH vrijednost rudne pulpe značajno utječe na proces reakcije. Metoda aktivacije kiselinom zahtijeva niži pH kako bi se potaknula razgradnja spojeva koji sadrže cijanid, dok metoda aktivacije oksidansom i metoda bakrene soli moraju održavati odgovarajući raspon pH. Na primjer, kada se koristi vodikov peroksid kao oksidans, optimalna pH vrijednost rudne pulpe obično je 8-10, a kada se koristi bakreni sulfat, pH vrijednost rudne pulpe općenito se kontrolira na 6-8.

• TemperaturaTemperatura reakcije također utječe na brzinu i učinkovitost reakcije. Općenito, povećanje temperature može ubrzati brzinu reakcije. Međutim, kod nekih reakcija, poput oksidacije cijanida vodikovim peroksidom, previsoka temperatura može uzrokovati razgradnju oksidansa, smanjujući učinkovitost oksidacije. Stoga je temperaturu reakcije potrebno optimizirati prema specifičnom reakcijskom sustavu, obično unutar raspona od 20 - 40 °C.

• Intenzitet miješanjaDovoljno miješanje je ključno kako bi se osigurala ravnomjerna raspodjela reagensa u rudnoj pulpi i povećala vjerojatnost kontakta između reagensa i tvari koje sadrže cijanid na površini sulfidnih ruda. Međutim, pretjerano miješanje može dovesti do nepotrebne potrošnje energije i mehaničkog trošenja opreme. Odgovarajući intenzitet miješanja treba odrediti eksperimentalnim istraživanjem i praktičnim proizvodnim iskustvom.

4.3 Odvajanje krutih i tekućih tvari i obrada otpadnih voda

Nakon reakcije uklanjanja cijanida s površine sulfidnih ruda, potrebno je učinkovito odvajanje krutih i tekućih tvari kako bi se obrađeni sulfidni minerali odvojili od reakcijske otopine. Uobičajeno korištene metode odvajanja krutih i tekućih tvari uključuju filtraciju, sedimentaciju i centrifugiranje. Odvojene otpadne vode obično još uvijek sadrže nešto preostalog cijanida i drugih nečistoća, koje je potrebno dalje obraditi kako bi se zadovoljio standard ispuštanja. Procesi obrade otpadnih voda mogu uključivati ​​metode poput daljnje oksidacije, adsorpcije i biološke obrade.

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 adsorbiranog cijanida. Rudnik je za obradu koristio metodu aktivacije kiselinom. Prvo je jalovina pretvorena u pulpu rude s omjerom krute i tekuće tvari od 1:3. Zatim je dodana sumporna kiselina kako bi se pH vrijednost pulpe rude podesila na 3. Nakon 2 sata reakcije, nastali plinoviti vodikov cijanid sakupljen je i apsorbiran otopinom natrijevog hidroksida. Nakon obrade, sadržaj cijanida u pulpi rude pao je s 5 mg/L na manje od 0.5 mg/L, a naknadna stopa oporavka sulfidnih minerala flotacijom povećala se za oko 10%. Međutim, tijekom rada, curenje plinovitog vodikovog cijanida predstavljalo je sigurnosni rizik na mjestu rada, a cjevovodi opreme pretrpjeli su 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 nisku razinu. Naknadno obogaćivanje minerala bakra, olova i cinkovog sulfida nije bilo pogođeno preostalim cijanidom, a ukupna stopa iskorištenja metala poboljšana je. Međutim, visoka cijena vodikovog peroksida dovela je do povećanja troškova prerade rude za oko 5 dolara po toni.

6. Zaključak

Uklanjanje cijanida s površine sulfidnih ruda ključan je zadatak u području prerade minerala. Metoda aktivacije kiselinom, metoda aktivacije oksidansom, metoda bakrene soli i metoda novog kompozitnog reagensa imaju svoje prednosti i nedostatke. U stvarnim industrijskim primjenama potrebno je sveobuhvatno razmotriti čimbenike poput prirode sulfidnih ruda, zahtjeva zaštite okoliša i ekonomskih troškova kako bi se odabrala najprikladnija metoda. U međuvremenu, optimizacijom procesnih uvjeta, prethodnom obradom ruda i pravilnim rukovanjem odvajanjem krutih i tekućih tvari te obradom otpadnih voda, učinkovitost uklanjanja cijanida s površine sulfidnih ruda može se dodatno poboljšati, postižući ciljeve oporavka resursa i zaštite okoliša.