מחקר על מנגנון עיכוב של נתרן ציאניד בהפרדת עופרת-אבץ בציפה

1. מבוא

בתחום עיבוד המינרלים, להפרדת המינרלים של עופרת ואבץ יש חשיבות רבה. ציפוי קצף היא שיטה נפוצה להפרדה זו, והשימוש בחומרים מדכאים מתאימים חיוני להשגת הפרדה יעילה. נתרן ציאניד נמצא בשימוש נרחב זה מכבר כחומר מדכא בציפויי הפרדת עופרת-אבץ. הבנת מנגנון העיכוב שלו חיונית לייעול תהליך הציפויי, שיפור יעילות ההפרדה והפחתת צריכת ריאגנטים. מאמר זה שואף לערוך מחקר שיטתי על מנגנון העיכוב של נתרן ציאניד בציפויי הפרדת עופרת-אבץ.

2. תפקידם של מדכאים בציפה

בתהליך ציפת הקצף, מדכאים הם ריאגנטים שיכולים למנוע או להפחית את הספיחה או הפעולה של קולטים על פני השטח של מינרלים שאינם מיקוד וליצור שכבה הידרופילית על פני המינרלים הללו. בציפתה של הפרדת עופרת-אבץ, המטרה העיקרית היא להפריד מינרלי עופרת (כגון גלנה) ממינרלי אבץ (כגון ספלריט). ללא מדכאים יעילים, קשה להשיג הפרדה בטוהר גבוה מכיוון שמינרלי עופרת ואבץ כאחד עשויים להפגין התנהגויות ציפה דומות בנוכחות קולטים.

3. הידרוליזה של נתרן ציאניד והקשר שלה עם רמת החומציות (pH)

נתרן ציאניד עובר הידרוליזה במים, ותוצרי ההידרוליזה קשורים קשר הדוק לערך ה-pH של העיסה. מחקרים ניסויים הראו שכאשר רמת ה-pH של העיסה היא 7.0, כמעט כל נתרן ציאניד עובר הידרוליזה ליצירת גז מימן ציאניד. כאשר רמת ה-pH של העיסה היא 12.0, נתרן ציאניד מתפרק כמעט לחלוטין ליוני ציאניד. כאשר רמת ה-pH של העיסה היא 9.3, היחס בין מימן ציאניד ליוני ציאניד הוא 1:1. התנהגות הידרוליזה תלוית-pH זו של נתרן ציאניד משפיעה באופן משמעותי על השפעתו המעכבת על מינרלים.

4. מנגנוני עיכוב של נתרן ציאניד על ספלריט

4.1 המסת שכבת נחושת גופרתית פעילה על פני ספלריט

כאשר ספלריט מופעל על ידי נחושת גופרתית, נוצרת שכבת נחושת גופרתית על פני השטח שלה, מה שמגביר את יכולת הציפה של הספלריט. נתרן ציאניד יכול להמיס את שכבת הנחושת הגופרית הזו על פני הספלריט. לאחר המסת שכבת הנחושת הגופרית, נחשף משטח הספלריט המקורי בעל יכולת הציפה ירודה. כתוצאה מכך, קשה יותר לקולט לספוג על פני הספלריט, מה שמעכב ביעילות את יכולת הציפה של הספלריט.

4.2 היווצרות שכבה הידרופילית על פני ספלריט

יוני הציאניד בנתרן ציאניד יכולים להחליף-לספוח עם אניונים כמו יוני סולפט ואלו מקולטים כמו קסנטטים על פני השטח של הספלריט. לדוגמה, כאשר הם מגיבים עם יוני אבץ על פני השטח של הספלריט, הם יכולים ליצור שכבה הידרופילית של ציאניד אבץ. שכבה הידרופילית זו חוסמת את האינטראקציה בין פני השטח של הספלריט לקולט, ומפחיתה את הספיחה של הקולט על פני השטח של הספלריט, ובכך משיגה את המטרה של עיכוב הציפה של הספלריט.

4.3 המסה - קומפלקסציה של קסנטטים מתכתיים

לנתרן ציאניד יכולת חזקה להתמוסס וליצור קומפלקסים עם קסנטטים מתכתיים, שהם קולטים נפוצים בציפה של מינרלים גופרתיים. עבור מינרלים הקשורים לאבץ, קומפלקסים של קסנטט-אבץ הנוצרים על פני השטח של הספלריט ניתנים לפירוק על ידי נתרן ציאניד. הקומפלקס של נתרן ציאניד עם יוני מתכת בקנסנטטים מחליש את הקשר בין הקולט לפני השטח של המינרל, וגורם לקנסנטטים להיספג מפני השטח של הספלריט. כתוצאה מכך, יכולת הציפה של הספלריט מעוכבת.

5. סלקטיביות של נתרן ציאניד למינרלים שונים

בהתבסס על יכולתו של נתרן ציאניד ליצור קומפלקסים של ציאניד יציבים עם מתכות שונות, ניתן לסווג מתכות נפוצות והמינרלים שלהן לשלוש קבוצות:

1. מינרלים של עופרת, תליום, ביסמוט, אנטימון, ארסן, בדיל, רודיום : מינרלים אלה אינם יכולים ליצור קומפלקסים ציאנידיים יציבים עם נתרן ציאניד. לפיכך, לנתרן ציאניד אין השפעה מעכבת על מינרלים אלה. בהפרדת עופרת-אבץ, תכונה זו מבטיחה שמינרלי עופרת אינם מעוכבים על ידי נתרן ציאניד וניתן להציף אותם ביעילות.

2. מינרלים של פלטינה, כספית , כסף, קדמיום, נחושת : מינרלים אלה יכולים ליצור קומפלקסים ציאנידיים יציבים עם נתרן ציאניד, אך נדרש מינון גבוה יחסית של נתרן ציאניד כדי להשיג עיכוב. בהקשר של הפרדת עופרת-אבץ, אם ישנם זיהומים המכילים נחושת בעפרה, ייתכן שיהיה צורך בכמות גדולה יותר של נתרן ציאניד כדי לעכב את המינרלים הקשורים לנחושת ולמנוע הפרעה להפרדת העופרת והאבץ.

3. מינרלים של אבץ, ניקל, זהב, ברזל : מינרלים אלה יכולים ליצור קומפלקסים של ציאניד יציבים מאוד עם נתרן ציאניד. לנתרן ציאניד יש את ההשפעה המעכבת החזקה ביותר על מינרלים אלה, וכמות קטנה של נתרן ציאניד יכולה להוביל לעיכוב משמעותי. בהפרדת עופרת-אבץ, מאפיין זה מאפשר עיכוב יעיל של מינרלים נושאי ברזל (כגון פיריט) ומינרלים נושאי אבץ, דבר המועיל להנפקה סלקטיבית של מינרלי עופרת.

6. יישום מעשי ושיקולים

בפעולות ציפה של הפרדת עופרת-אבץ בפועל, השימוש בנתרן ציאניד דורש אופטימיזציה מדוקדקת. יש להתאים את מינון נתרן הציאניד בהתאם להרכב הספציפי של העפרה, לתכולת המינרלים של עופרת ואבץ, ולנוכחות זיהומים אחרים. אם המינון נמוך מדי, עיכוב מינרלי האבץ ומינרלי הגנגה הנלווים עלול להיות לא מספיק, וכתוצאה מכך תרכיזי עופרת בעלי טוהר נמוך. לעומת זאת, אם המינון גבוה מדי, זה לא רק מגדיל את עלות הריאגנט אלא גם עלול לגרום לבעיות סביבתיות עקב רעילות הציאניד.

יתר על כן, יש לשלוט בקפדנות בערך ה-pH של העיסה, המשפיע על ההידרוליזה של נתרן ציאניד. טווח ה-pH המתאים להפרדת עופרת-אבץ באמצעות נתרן ציאניד הוא בדרך כלל סביב 9-11. בטווח pH זה, נתרן ציאניד יכול להתקיים בצורה התורמת לעיכוב מינרלי אבץ תוך מזעור אובדן מינרלי עופרת עקב עיכוב יתר.

7. סיכום

נתרן ציאניד ממלא תפקיד מכריע בהפרדת עופרת-אבץ באמצעות מנגנוני עיכוב מרובים. על ידי המסת שכבת הנחושת הגופרית המופעלת על פני הספלריט, יצירת שכבה הידרופילית על פני הספלריט, והמסת קומפלקסים של קסנטטים מתכתיים, הוא מעכב ביעילות את ההנפה של מינרלים של אבץ. הסלקטיביות שלו למינרלים שונים מספקת את הבסיס להפרדת מינרלים של עופרת ואבץ. עם זאת, ביישומים מעשיים, יש לשקול בזהירות גורמים כגון בקרת מינון והתאמת רמת החומציות של העיסה כדי להשיג הפרדת עופרת-אבץ יעילה, חסכונית וידידותית לסביבה. מחקר נוסף בתחום זה יכול להתמקד בפיתוח חלופות יעילות וידידותיות לסביבה יותר לנתרן ציאניד תוך שמירה או שיפור יעילות ההפרדה של מינרלים של עופרת-אבץ.