Metodi e processi per la rimozione del cianuro sulla superficie dei minerali solfuri

1. introduzione

Nel campo della metallurgia, in particolare nell'estrazione dell'oro e nella lavorazione dei minerali di solfuro, la presenza di Cianuro sulla superficie di Minerali di solfuro pone sfide significative. Il cianuro è ampiamente utilizzato nel processo di lisciviazione con cianurazione per l'estrazione dell'oro grazie alla sua capacità di formare complessi con l'oro, facilitandone la dissoluzione. Tuttavia, dopo il processo di lisciviazione, il rimanente cianuro La presenza di cianuro sulla superficie dei minerali di solfuro negli sterili non solo causa inquinamento ambientale, ma inibisce anche la successiva valorizzazione dei minerali di solfuro, riducendo il tasso complessivo di recupero dei metalli preziosi. Pertanto, lo sviluppo di metodi efficaci per rimuovere il cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro è fondamentale per la sostenibilità della lavorazione dei minerali e la tutela dell'ambiente.

2. Problemi esistenti con il cianuro sulle superfici dei minerali di solfuro

2.1 Impatto ambientale

Il cianuro è una sostanza altamente tossica. Quando minerali di solfuro con cianuro adsorbito in superficie vengono scaricati nell'ambiente, il cianuro può gradualmente dilavarsi e contaminare il suolo, le fonti d'acqua e l'aria. Anche a basse concentrazioni, il cianuro può essere estremamente dannoso per gli organismi acquatici, le piante e la salute umana. Ad esempio, in alcune aree minerarie in cui si è verificato uno smaltimento improprio di residui di lavorazione contenenti cianuro, i corpi idrici circostanti hanno mostrato una significativa diminuzione del contenuto di ossigeno disciolto, con conseguente moria di pesci e altre forme di vita acquatiche.

2.2 Inibizione dell'arricchimento minerale con solfuri

Il cianuro adsorbito sulla superficie dei minerali solfurici, come pirite, calcopirite e sfalerite, può formare una pellicola di passivazione sulla superficie del minerale. Questa pellicola riduce la reattività dei minerali solfurici durante la successiva flottazione o altri processi di arricchimento. Ad esempio, nella flottazione di minerali solfurici contenenti rame, la presenza di cianuro sulla superficie della calcopirite può indebolirne l'interazione con i collettori, rendendo difficile separare efficacemente i minerali di rame dai minerali di ganga, riducendo così la qualità e il tasso di recupero dei concentrati di rame.

3. Metodi per la rimozione del cianuro sulla superficie dei minerali di solfuro

3.1 Metodo di attivazione acida

3.1.1 Principio

Il metodo di attivazione acida utilizza principalmente acidi come l'acido solforico o l'acido ossalico per reagire con i composti contenenti cianuro presenti sulla superficie dei minerali solfuri. L'aggiunta di un acido provoca la decomposizione dei complessi cianuro-metallo. Di conseguenza, si genera acido cianidrico gassoso. Tuttavia, in un processo ben progettato, questo acido cianidrico volatile può essere recuperato e riutilizzato attraverso sistemi di assorbimento adeguati.

3.1.2 Fasi del processo

1. Preparazione della polpa di minerale: Per prima cosa, si mescolano gli scarti di minerale di solfuro con cianuro adsorbito in superficie e acqua per creare una pasta di minerale uniforme. Il rapporto solido-liquido della pasta di minerale viene in genere regolato in base alle caratteristiche del minerale e ai requisiti specifici del processo, solitamente entro un intervallo compreso tra 1:2 e 1:5.

2. Aggiunta di acidoAggiungere lentamente acido solforico o acido ossalico alla polpa di minerale, mescolando continuamente. La quantità di acido aggiunta deve essere attentamente controllata in base al contenuto di cianuro nella polpa di minerale. Solitamente, il pH della polpa di minerale viene regolato a 2-4 e il pH deve essere monitorato in tempo reale utilizzando un pHmetro durante il processo di aggiunta.

3. Reazione e trattamento dei gas: Dopo l'aggiunta dell'acido, lasciare che la reazione proceda per circa 1-3 ore. Durante questo periodo, si produce acido cianidrico gassoso. Per evitare che questo gas inquini l'ambiente, è stato installato un sistema di raccolta e trattamento dei gas. L'acido cianidrico gassoso generato viene convogliato in una torre di assorbimento riempita con una soluzione alcalina, come una soluzione di idrossido di sodio. Qui, l'acido cianidrico reagisce con l'idrossido di sodio e il gas recuperato Cianuro di sodio la soluzione può essere riciclata nel processo di cianurazione se la sua qualità soddisfa i requisiti.

3.1.3 Vantaggi e svantaggi

• VantaggiQuesto metodo è relativamente semplice sia nel principio che nel funzionamento. Può scomporre efficacemente i composti contenenti cianuro sulla superficie dei minerali di solfuro e ha il potenziale di riciclare il cianuro, riducendo il costo complessivo del suo utilizzo nel processo di estrazione.

• Svantaggi: Vi sono rischi significativi per la sicurezza. Il gas di cianuro di idrogeno è altamente tossico e qualsiasi perdita durante la reazione può causare gravi danni agli operatori e all'ambiente. Inoltre, gli acidi utilizzati in questo metodo sono corrosivi e possono danneggiare apparecchiature e condotte, aumentando i costi di manutenzione e riducendo la durata delle apparecchiature.

3.2 Metodo di attivazione dell'ossidante

3.2.1 Principio

Gli ossidanti come il perossido di idrogeno, il permanganato di potassio e l'ozono vengono impiegati per ossidare il cianuro sulla superficie dei minerali solfuri. Questi ossidanti rompono i legami chimici dei composti del cianuro, trasformando il cianuro in sostanze relativamente non tossiche come l'azoto gassoso e Carboniomangia.

3.2.2 Fasi del processo

1. Preparazione della polpa di minerale: Similmente al metodo di attivazione acida, preparare gli scarti del minerale di solfuro in una polpa di minerale con un rapporto solido-liquido appropriato.

2. Addizione ossidanteAggiungere l'ossidante scelto alla polpa di minerale. La quantità di ossidante aggiunta dipende dal contenuto di cianuro nella polpa di minerale e dal suo potenziale di ossidazione. Ad esempio, quando si utilizza il perossido di idrogeno, il dosaggio è generalmente di 1-5 kg ​​per tonnellata di polpa di minerale, mentre il permanganato di potassio viene solitamente aggiunto a 0.5-2 kg per tonnellata di polpa di minerale. L'aggiunta deve essere effettuata lentamente, mescolando continuamente per garantire una miscelazione uniforme.

3. Reazione e monitoraggio: Lasciare reagire l'ossidante con il cianuro nella polpa di minerale per 2-4 ore. Durante la reazione, monitorare il potenziale di ossidoriduzione e il contenuto di cianuro nella polpa di minerale. Il valore del potenziale di ossidoriduzione può riflettere l'avanzamento della reazione di ossidazione. Quando il valore si stabilizza e il contenuto di cianuro nella polpa di minerale raggiunge lo standard richiesto (solitamente inferiore a 0.5 mg/L), la reazione è considerata completa.

3.2.3 Vantaggi e svantaggi

• VantaggiQuesto metodo non produce gas tossici e volatili come il metodo di attivazione acida, rendendolo più sicuro per l'ambiente operativo. Può ossidare e decomporre efficacemente il cianuro, raggiungendo l'obiettivo di rimuovere il cianuro dalla superficie dei minerali solfuri. Inoltre, i prodotti di reazione sono relativamente ecocompatibili.

• Svantaggi: Il costo degli ossidanti è relativamente elevato, soprattutto per quelli forti come l'ozono, il che aumenta i costi di lavorazione dei minerali solfuri. Inoltre, la reazione di ossidazione è facilmente influenzata da fattori come il pH della polpa del minerale, la temperatura e la presenza di altre impurità, richiedendo un rigoroso controllo delle condizioni di reazione.

3.3 Metodo del sale di rame

3.3.1 Principio

Sali di rame, come il solfato di rame, vengono aggiunti alla polpa di minerale di solfuro con cianuro adsorbito in superficie. Gli ioni di rame reagiscono con il cianuro formando complessi rame-cianuro insolubili. Questi complessi possono quindi essere separati dalla polpa di minerale attraverso metodi di separazione solido-liquido, ottenendo così la rimozione del cianuro.

3.3.2 Fasi del processo

1. Preparazione della polpa di minerale: Preparare gli scarti di minerale di solfuro fino a ottenere una poltiglia di minerale con un rapporto solido-liquido adeguato.

2. Aggiunta di sale di rameAggiungere una quantità adeguata di solfato di rame alla polpa del minerale. La quantità di solfato di rame aggiunta è determinata dal contenuto di cianuro nella polpa del minerale, generalmente con un rapporto molare tra ioni rame e ioni cianuro di 1-2:1. Il solfato di rame viene solitamente aggiunto come soluzione acquosa e il processo di aggiunta deve essere accompagnato da una continua agitazione per garantire una distribuzione uniforme degli ioni rame nella polpa del minerale.

3. Reazione e separazione solido-liquidoDopo l'aggiunta del sale di rame, lasciare che la reazione proceda per 1-2 ore. Quindi, effettuare la separazione solido-liquido sulla polpa del minerale utilizzando metodi come la filtrazione o la sedimentazione. Il solido separato contiene precipitati di cianuro di rame e minerali di solfuro, mentre il liquido separato può essere ulteriormente trattato per soddisfare gli standard di scarico o riciclato per altri scopi.

3.3.3 Vantaggi e svantaggi

• VantaggiQuesto metodo può rimuovere efficacemente il cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro formando precipitati insolubili. Il processo è relativamente semplice e il solfato di rame è un reagente chimico comune ed economico, che offre alcuni vantaggi economici.

• SvantaggiL'aggiunta di sali di rame può introdurre impurità di rame nella polpa del minerale, che possono influire sul successivo arricchimento dei minerali di solfuro. Ad esempio, nella flottazione di minerali di solfuro di piombo e zinco, un eccesso di ioni rame può attivare la sfalerite, interferendo con la separazione dei minerali di piombo e zinco. Inoltre, i precipitati di rame e cianuro separati devono essere smaltiti correttamente per prevenire l'inquinamento secondario.

3.4 Nuovo metodo del reagente composito

3.4.1 Principio

Vengono utilizzati alcuni reagenti compositi di nuova concezione, come una combinazione di polisolfuri e metabisolfito di sodio. I polisolfuri reagiscono con i componenti solforati presenti nei composti contenenti cianuro presenti sulla superficie dei minerali solforati, mentre il metabisolfito di sodio regola il potenziale redox del sistema e promuove la decomposizione del cianuro, facilitandone così la rimozione.

3.4.2 Fasi del processo

1. Preparazione della polpa di minerale: Preparare gli scarti del minerale di solfuro fino a ottenere una poltiglia di minerale.

2. Aggiunta di reagenti compositiAggiungere il reagente composito costituito da polisolfuri e metabisolfito di sodio alla polpa di minerale. Il rapporto in peso tra polisolfuri e metabisolfito di sodio è tipicamente 1:1 e la quantità di reagente composito aggiunta viene determinata in base al contenuto di cianuro nella polpa di minerale e alla natura del minerale di solfuro, generalmente compresa tra 0.5 e 2 kg per tonnellata di polpa di minerale.

3. Reazione e monitoraggioDopo aver aggiunto il reagente composito, lasciare che la reazione proceda per 1-3 ore. Durante la reazione, monitorare il contenuto di cianuro e i parametri chimici rilevanti, come il potenziale redox e il pH, nella polpa del minerale. Regolare tempestivamente le condizioni di reazione in base ai risultati del monitoraggio per garantire la completa rimozione del cianuro.

3.4.3 Vantaggi e svantaggi

• VantaggiQuesto metodo mostra una buona adattabilità a diversi tipi di minerali solfuri. Il reagente composito agisce sinergicamente per rimuovere efficacemente il cianuro dalla superficie dei minerali solfuri. Rispetto ai metodi a singolo reagente, può offrire una migliore efficienza di rimozione e avere un impatto minore sulla successiva arricchimento dei minerali solfuri.

• Svantaggi: Lo sviluppo e la produzione di reagenti compositi sono relativamente complessi e il costo può essere superiore a quello di alcuni metodi tradizionali a singolo reagente. Inoltre, il meccanismo di reazione specifico dei reagenti compositi non è ancora completamente compreso, il che può introdurre incertezze nelle applicazioni industriali concrete.

4. Ottimizzazione del processo e considerazioni

4.1 Pretrattamento dei minerali

Prima di utilizzare uno qualsiasi dei metodi sopra descritti per rimuovere il cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro, è spesso necessario un adeguato pretrattamento del minerale. Ad esempio, se gli scarti del minerale di solfuro contengono una grande quantità di minerali di ganga a grana fine, è possibile effettuare operazioni di pre-vagliatura o classificazione per rimuovere le frazioni a grana fine difficili da trattare. Ciò può migliorare l'efficienza di contatto tra il reagente e i minerali di solfuro con il cianuro adsorbito in superficie e ridurre l'interferenza dei minerali di ganga sul processo di reazione.

4.2 Controllo delle condizioni di reazione

• valore del ph: Il valore di pH della polpa di minerale influisce significativamente sul processo di reazione. Il metodo di attivazione acida richiede un pH più basso per promuovere la decomposizione dei composti contenenti cianuro, mentre il metodo di attivazione ossidante e il metodo dei sali di rame devono mantenere un intervallo di pH appropriato. Ad esempio, quando si utilizza il perossido di idrogeno come ossidante, il valore di pH ottimale della polpa di minerale è solitamente compreso tra 8 e 10, mentre quando si utilizza il solfato di rame, il valore di pH della polpa di minerale è generalmente mantenuto a 6-8.

• La temperatura: La temperatura di reazione influisce anche sulla velocità e l'efficienza della reazione. Generalmente, un aumento della temperatura può accelerare la velocità di reazione. Tuttavia, per alcune reazioni, come l'ossidazione del cianuro con perossido di idrogeno, una temperatura eccessivamente elevata può causare la decomposizione dell'ossidante, riducendo l'efficienza di ossidazione. Pertanto, la temperatura di reazione deve essere ottimizzata in base allo specifico sistema di reazione, solitamente entro un intervallo compreso tra 20 e 40 °C.

• Intensità di agitazione: Un'agitazione adeguata è essenziale per garantire una distribuzione uniforme dei reagenti nella polpa del minerale e aumentare la probabilità di contatto tra il reagente e le sostanze contenenti cianuro sulla superficie dei minerali solfuri. Tuttavia, un'agitazione eccessiva può comportare un inutile consumo di energia e l'usura meccanica delle apparecchiature. L'intensità di agitazione appropriata deve essere determinata attraverso ricerche sperimentali ed esperienza pratica di produzione.

4.3 Separazione solido-liquido e trattamento delle acque reflue

Dopo la reazione per la rimozione del cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro, è necessaria un'efficiente separazione solido-liquido per separare i minerali di solfuro trattati dalla soluzione di reazione. I metodi di separazione solido-liquido comunemente utilizzati includono filtrazione, sedimentazione e centrifugazione. Le acque reflue separate contengono solitamente ancora residui di cianuro e altre impurità, che devono essere ulteriormente trattate per soddisfare i requisiti di scarico. I processi di trattamento delle acque reflue possono includere metodi come ulteriore ossidazione, adsorbimento e trattamento biologico.

5. Casi di studio

5.1 Applicazione del metodo di attivazione acida in una miniera d'oro

In una miniera d'oro, dopo il processo di lisciviazione con cianurazione, gli scarti di minerale solfuro presentavano una certa quantità di cianuro adsorbito in superficie. La miniera utilizzava il metodo di attivazione acida per il trattamento. Innanzitutto, gli scarti venivano trasformati in una polpa di minerale con un rapporto solido-liquido di 1:3. Successivamente, veniva aggiunto acido solforico per portare il pH della polpa a 3. Dopo una reazione di 2 ore, il gas di acido cianidrico generato veniva raccolto e assorbito da una soluzione di idrossido di sodio. Dopo il trattamento, il contenuto di cianuro nella polpa di minerale scendeva da 5 mg/L a meno di 0.5 mg/L, e la successiva velocità di recupero per flottazione dei minerali solfuri aumentava di circa il 10%. Tuttavia, durante l'operazione, le perdite di gas di acido cianidrico rappresentavano rischi per la sicurezza nel sito operativo e le condutture delle apparecchiature subivano una corrosione relativamente grave.

5.2 Metodo di attivazione ossidante in una miniera di minerale di solfuro polimetallico

Una miniera di minerali di solfuro polimetallico utilizzava il perossido di idrogeno come ossidante per rimuovere il cianuro dalla superficie dei minerali di solfuro. Il pH della polpa di minerale veniva prima portato a 9, quindi veniva aggiunto perossido di idrogeno in un dosaggio di 3 kg per tonnellata di polpa di minerale. Dopo una reazione di 3 ore, il contenuto di cianuro nella polpa di minerale si riduceva a un livello molto basso. La successiva arricchimento dei minerali di solfuro di rame, piombo e zinco non veniva influenzata dal cianuro residuo e il tasso complessivo di recupero dei metalli migliorava. Tuttavia, l'elevato costo del perossido di idrogeno comportava un aumento dei costi di lavorazione del minerale di circa 5 dollari per tonnellata.

6. CONCLUSIONE

La rimozione del cianuro dalla superficie dei minerali solfuri è un'operazione cruciale nel campo della lavorazione dei minerali. Il metodo di attivazione acida, il metodo di attivazione ossidante, il metodo dei sali di rame e il nuovo metodo dei reagenti compositi presentano ciascuno vantaggi e svantaggi. Nelle applicazioni industriali concrete, è necessario considerare attentamente fattori quali la natura dei minerali solfuri, i requisiti di tutela ambientale e i costi economici per selezionare il metodo più adatto. Ottimizzando le condizioni di processo, pretrattando i minerali e gestendo correttamente la separazione solido-liquido e il trattamento delle acque reflue, è possibile migliorare ulteriormente l'efficienza della rimozione del cianuro dalla superficie dei minerali solfuri, raggiungendo gli obiettivi di recupero delle risorse e tutela ambientale.