硫化鉱石表面のシアン化物を除去する方法およびプロセス

はじめに

冶金学の分野、特に金の抽出と硫化鉱石の処理においては、 シアン化物 表面に 硫化鉱石 大きな課題を提起しています。シアン化物は、金と錯体を形成して溶解を促進するため、金抽出のためのシアン化浸出プロセスで広く使用されています。しかし、浸出プロセス後、残留物は シアン化物 尾鉱中の硫化鉱石表面のシアン化物は、環境汚染につながるだけでなく、その後の硫化鉱物の選鉱を阻害し、有価金属の回収率を低下させます。したがって、硫化鉱石表面のシアン化物を除去する効果的な方法の開発は、持続可能な鉱物処理と環境保護にとって不可欠です。

2. 硫化鉱石表面におけるシアン化物に関する既存の問題

2.1 環境への影響

シアン化物は非常に毒性の高い物質です。表面に吸着したシアン化物を含む硫化鉱石が環境に排出されると、シアン化物は徐々に浸出して土壌、水源、大気を汚染する可能性があります。低濃度であっても、シアン化物は水生生物、植物、そして人の健康に極めて有害となる可能性があります。例えば、シアン化物を含む鉱滓が不適切に処分された鉱山地域では、近隣の水域の溶存酸素濃度が著しく低下し、魚類などの水生生物が死滅する事例が報告されています。

2.2 硫化鉱物の選鉱阻害

黄鉄鉱、黄銅鉱、閃亜鉛鉱などの硫化鉱石の表面に吸着されたシアン化物は、鉱物表面に不動態膜を形成する可能性があります。この膜は、その後の浮選やその他の選鉱プロセスにおいて、硫化鉱物の反応性を低下させます。例えば、銅を含む硫化鉱石の浮選においては、黄銅鉱表面にシアン化物が存在すると、集電体との相互作用が弱まり、銅鉱物と脈石鉱物の効率的な分離が困難になり、銅精鉱の品位と回収率が低下します。

3. 硫化鉱石表面のシアン化物を除去する方法

3.1 酸活性化法

3.1.1原則

酸活性化法では、主に硫酸やシュウ酸などの酸を用いて、硫化鉱石表面のシアン化物含有化合物と反応させます。酸を加えると、シアン化物と金属の錯体が分解し、シアン化水素ガスが発生します。しかし、適切に設計されたプロセスでは、この揮発性のシアン化水素は適切な吸収システムを通して回収・再利用することができます。

3.1.2 プロセスステップ

1. 鉱石パルプの準備まず、表面に吸着したシアン化物を含む硫化鉱石尾鉱を水と混合し、均一な鉱石パルプを作製します。鉱石パルプの固液比は、鉱石の特性と特定のプロセス要件に基づいて調整され、通常は1:2～1:5の範囲で調整されます。

2. 酸添加：鉱石パルプに硫酸またはシュウ酸をゆっくりと添加し、撹拌を続けます。添加量は鉱石パルプ中のシアン化物含有量に応じて慎重に制御する必要があります。通常、鉱石パルプのpH値は2～4に調整し、添加プロセス中はpHメーターを用いてpHをリアルタイムで監視する必要があります。

3. 反応とガス処理酸を加えた後、1～3時間ほど反応させます。この間にシアン化水素ガスが発生します。このガスによる環境汚染を防ぐため、ガス回収・処理システムが設置されています。発生したシアン化水素ガスは、水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ溶液を満たした吸収塔に送られます。ここでシアン化水素は水酸化ナトリウムと反応し、回収されたシアン化水素は水酸化ナトリウムと反応します。 シアン化ナトリウム 溶液の品質が要件を満たしていれば、シアン化プロセスにリサイクルすることができます。

3.1.3 利点と欠点

• 優位性この方法は原理的にも操作的にも比較的単純です。硫化鉱石表面のシアン化物含有化合物を効果的に分解し、シアン化物をリサイクルする可能性を秘めているため、採掘プロセスにおけるシアン化物の使用コスト全体を削減できます。

• デメリット重大な安全リスクが伴います。シアン化水素ガスは非常に有毒であり、反応中に漏洩すると、作業者と環境に深刻な害を及ぼす可能性があります。さらに、この方法で使用される酸は腐食性があり、機器やパイプラインを損傷し、メンテナンスコストの増加や機器の寿命の短縮につながる可能性があります。

3.2 酸化剤活性化法

3.2.1原則

硫化物鉱石の表面にあるシアン化物を酸化するために、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、オゾンなどの酸化剤が使用されます。これらの酸化剤はシアン化物化合物の化学結合を切断し、シアン化物を窒素ガスや硝酸などの比較的無毒な物質に変換します。 Carbon食べた。

3.2.2 プロセスステップ

1. 鉱石パルプの準備酸活性化法と同様に、硫化鉱石尾鉱を適切な固液比の鉱石パルプに調製します。

2. 酸化剤の添加選択した酸化剤を鉱石パルプに加えます。添加する酸化剤の量は、鉱石パルプ中のシアン化物含有量と酸化剤の酸化電位によって異なります。例えば、過酸化水素を使用する場合、添加量は通常、鉱石パルプ1トンあたり5～0.5kgです。一方、過マンガン酸カリウムは通常、鉱石パルプ2トンあたりXNUMX～XNUMXkgです。添加は、均一に混合するために、継続的に撹拌しながらゆっくりと行う必要があります。

3. 反応と監視酸化剤を鉱石パルプ中のシアン化物と2～4時間反応させます。反応中は、酸化還元電位と鉱石パルプ中のシアン化物含有量を監視します。酸化還元電位の値は酸化反応の進行状況を反映します。値が安定し、鉱石パルプ中のシアン化物含有量が規定値（通常0.5 mg/L未満）を満たした場合、反応は完了したと判断されます。

3.2.3 利点と欠点

• 優位性この方法は、酸活性化法のように有毒ガスや揮発性ガスを発生しないため、作業環境への安全性が向上します。シアン化物を効果的に酸化・分解し、硫化鉱石の表面からシアン化物を除去するという目標を達成します。さらに、反応生成物は比較的環境に優しいです。

• デメリット酸化剤のコストは比較的高く、特にオゾンのような強力な酸化剤は硫化鉱石の処理コストを増加させます。さらに、酸化反応は鉱石パルプのpH値、温度、その他の不純物の存在などの要因に影響を受けやすいため、反応条件を厳密に管理する必要があります。

3.3 銅塩法

3.3.1原則

硫酸銅などの銅塩を、表面に吸着したシアン化物とともに硫化鉱石パルプに添加します。銅イオンはシアン化物と反応して不溶性の銅-シアン化物錯体を形成します。この錯体は固液分離法によって鉱石パルプから分離され、シアン化物を除去します。

3.3.2 プロセスステップ

1. 鉱石パルプの準備: 硫化鉱石尾鉱を適切な固液比の鉱石パルプに調製します。

2. 銅塩添加適量の硫酸銅を鉱石パルプに加えます。添加する硫酸銅の量は、鉱石パルプ中のシアン化物含有量によって決まります。一般的に、銅イオンとシアン化物イオンのモル比は1～2:1です。硫酸銅は通常、水溶液として添加します。添加中は、鉱石パルプ中に銅イオンが均一に分散するように、連続的に撹拌する必要があります。

3. 反応と固液分離銅塩を添加した後、1～2時間反応させます。その後、ろ過や沈殿などの方法を用いて鉱石パルプを固液分離します。分離された固体にはシアン化銅の沈殿物と硫化鉱物が含まれます。分離された液体は、排出基準を満たすようにさらに処理するか、他の用途にリサイクルすることができます。

3.3.3 利点と欠点

• 優位性この方法は、不溶性の沈殿物を形成することで、硫化鉱石の表面からシアン化物を効果的に除去します。操作プロセスは比較的単純で、硫酸銅は一般的で安価な化学試薬であるため、一定の経済的メリットがあります。

• デメリット銅塩を添加すると、鉱石パルプに銅不純物が混入する可能性があり、硫化鉱物の選鉱に影響を及ぼす可能性があります。例えば、鉛亜鉛硫化鉱の浮選においては、過剰な銅イオンが閃亜鉛鉱を活性化させ、鉛と亜鉛の分離を阻害する可能性があります。さらに、分離されたシアン化銅の沈殿物は、二次汚染を防止するため適切に処分する必要があります。

3.4 新しい複合試薬法

3.4.1原則

ポリサルファイドとメタ重亜硫酸ナトリウムを組み合わせたような、新たに開発された複合試薬も使用されています。ポリサルファイドは硫化鉱石表面のシアン化物含有化合物中の硫黄含有成分と反応し、メタ重亜硫酸ナトリウムは系の酸化還元電位を調整してシアン化物の分解を促進し、除去を容易にします。

3.4.2 プロセスステップ

1. 鉱石パルプの準備: 硫化鉱石尾鉱を鉱石パルプに加工します。

2. 複合試薬の添加多硫化物とメタ重亜硫酸ナトリウムからなる複合試薬を鉱石パルプに加えます。多硫化物とメタ重亜硫酸ナトリウムの重量比は通常1:1です。複合試薬の添加量は、鉱石パルプ中のシアン化物含有量と硫化鉱石の性質に基づいて決定され、通常は鉱石パルプ0.5トンあたり2～XNUMXkgの範囲です。

3. 反応と監視複合試薬添加後、1～3時間反応させます。反応中は、鉱石パルプ中のシアン含有量、酸化還元電位、pH値などの関連化学パラメータを監視します。監視結果に基づいて反応条件を速やかに調整し、シアン化物が完全に除去されるようにします。

3.4.3 利点と欠点

• 優位性この方法は、様々な種類の硫化鉱石に優れた適応性を示します。複合試薬は相乗的に作用し、硫化鉱石の表面からシアン化物を効果的に除去します。単一試薬法と比較して、除去効率が向上し、その後の硫化鉱物の選鉱への影響が少ない可能性があります。

• デメリット複合試薬の開発と製造は比較的複雑であり、従来の単一試薬法よりもコストが高くなる可能性があります。さらに、複合試薬の具体的な反応機構は未だ十分に解明されておらず、実際の産業応用において不確実性をもたらす可能性があります。

4. プロセスの最適化と考慮事項

4.1 鉱石の前処理

上記のいずれかの方法を用いて硫化鉱石表面のシアン化物を除去する前に、適切な鉱石前処理が必要となる場合が多い。例えば、硫化鉱石尾鉱に多量の細粒の脈石鉱物が含まれている場合、処理が困難な細粒分を除去するために、事前選別または分級操作を実施することができる。これにより、試薬と表面に吸着したシアン化物を含む硫化鉱物との接触効率が向上し、脈石鉱物による反応プロセスへの干渉を低減することができる。

4.2 反応条件制御

• pH値鉱石パルプのpH値は反応プロセスに大きな影響を与えます。酸活性化法では、シアン化物含有化合物の分解を促進するために低いpH値が必要ですが、酸化剤活性化法と銅塩法では適切なpH範囲を維持する必要があります。例えば、酸化剤として過酸化水素を使用する場合、鉱石パルプの最適pH値は通常8～10です。また、硫酸銅を使用する場合、鉱石パルプのpH値は通常6～8に制御されます。

• 温度反応温度も反応速度と効率に影響を与えます。一般的に、温度を上げると反応速度は速くなります。しかし、過酸化水素によるシアン化物の酸化反応など、一部の反応では、温度が高すぎると酸化剤が分解し、酸化効率が低下する可能性があります。そのため、反応温度は具体的な反応系に応じて最適化する必要があり、通常は20～40℃の範囲です。

• 攪拌強度十分な撹拌は、鉱石パルプ中の試薬の均一な分散を確保し、硫化鉱石表面のシアン化物含有物質と試薬との接触確率を高めるために不可欠です。しかし、過剰な撹拌は不要なエネルギー消費や設備の機械的摩耗につながる可能性があります。適切な撹拌強度は、実験研究と実際の生産経験に基づいて決定する必要があります。

4.3 固液分離と廃水処理

硫化鉱石表面のシアン化物を除去する反応後、処理済みの硫化鉱物を反応溶液から分離するために、効率的な固液分離が必要です。一般的に用いられる固液分離法には、ろ過、沈殿、遠心分離などがあります。分離された廃水には通常、残留シアン化物やその他の不純物が含まれており、排出基準を満たすためには更なる処理が必要です。廃水処理プロセスには、更なる酸化、吸着、生物学的処理などの方法が含まれます。

5 ケーススタディ

5.1 金鉱山における酸活性化法の適用

ある金鉱山では、シアン化浸出工程を経た硫化鉱石尾鉱には、一定量のシアン化物が表面に吸着されていました。この鉱山では、酸活性化法を用いて処理を行いました。まず、尾鉱を固液比1：3の鉱石パルプにし、硫酸を加えて鉱石パルプのpH値を3に調整しました。2時間反応させた後、発生したシアン化水素ガスを捕集し、水酸化ナトリウム溶液に吸収させました。処理後、鉱石パルプ中のシアン化物含有量は5mg/Lから0.5mg/L未満に低下し、その後の硫化鉱物の浮選回収率は約10％増加しました。しかし、操業中にシアン化水素ガスの漏洩が操業現場の安全リスクとなり、設備のパイプラインが比較的深刻な腐食を受けました。

5.2 多金属硫化物鉱山における酸化剤活性化法

ある多金属硫化物鉱山では、硫化物鉱石の表面のシアン化物を除去するために、過酸化水素を酸化剤として使用しました。鉱石パルプのpH値をまず9に調整し、次に鉱石パルプ3トンあたり3kgの過酸化水素を添加しました。5時間反応させた後、鉱石パルプ中のシアン化物含有量は非常に低いレベルまで減少しました。その後の銅、鉛、亜鉛の硫化鉱物の選鉱は残留シアン化物の影響を受けず、全体的な金属回収率が向上しました。しかし、過酸化水素の高コストにより、鉱石処理コストがXNUMXトンあたり約XNUMXドル増加しました。

6. 結論

硫化鉱石表面のシアン除去は、選鉱分野における重要な課題です。酸活性化法、酸化剤活性化法、銅塩法、新複合試薬法など、それぞれに長所と短所があります。実際の産業応用においては、硫化鉱石の性質、環境保護要件、経済コストなどの要素を総合的に考慮し、最適な方法を選択する必要があります。同時に、プロセス条件の最適化、鉱石の前処理、固液分離および廃水処理の適切な実施により、硫化鉱石表面のシアン除去効率をさらに高め、資源回収と環境保護の目標を達成することができます。