Metodes un procesi cianīda noņemšanai no sulfīdu rūdu virsmas

1. Ievads

Metalurģijas jomā, īpaši zelta ieguvē un sulfīdu rūdu apstrādē, klātbūtne Cianīds uz virsmas Sulfīdu rūdas rada ievērojamas problēmas. Cianīds tiek plaši izmantots cianidācijas izskalošanas procesā zelta ieguvei, pateicoties tā spējai veidot kompleksus ar zeltu, veicinot tā šķīšanu. Tomēr pēc izskalošanas procesa atlikušais cianīdu Uz sulfīdu rūdu virsmas atlikumos esošais cianīds ne tikai rada vides piesārņojumu, bet arī kavē sekojošu sulfīdu minerālu bagātināšanu, samazinot vērtīgo metālu kopējo atgūšanas ātrumu. Tāpēc efektīvu metožu izstrāde cianīda noņemšanai no sulfīdu rūdu virsmas ir ļoti svarīga ilgtspējīgai minerālu pārstrādei un vides aizsardzībai.

2. Pastāvošās problēmas ar cianīdu uz sulfīda rūdas virsmām

2.1. Ietekme uz vidi

Cianīds ir ļoti toksiska viela. Kad vidē nonāk sulfīda rūdas ar virspusē adsorbētu cianīdu, cianīds var pakāpeniski izskaloties un piesārņot augsni, ūdens avotus un gaisu. Pat zemās koncentrācijās cianīds var būt ārkārtīgi kaitīgs ūdens organismiem, augiem un cilvēku veselībai. Piemēram, dažās ieguves zonās, kur notikusi nepareiza cianīdu saturošu atkritumu apglabāšana, tuvumā esošajās ūdenstilpnēs ir novērota ievērojama izšķīdušā skābekļa satura samazināšanās, kā rezultātā iet bojā zivis un citi ūdens organismi.

2.2 Sulfīdu minerālu bagātināšanas inhibīcija

Sulfīdu rūdu, piemēram, pirīta, halkopirīta un sfalerīta, virsmā adsorbētais cianīds var veidot pasivācijas plēvi uz minerāla virsmas. Šī plēve samazina sulfīdu minerālu reaktivitāti turpmākās flotācijas vai citu bagātināšanas procesu laikā. Piemēram, vara saturošu sulfīdu rūdu flotācijā cianīda klātbūtne uz halkopirīta virsmas var vājināt tā mijiedarbību ar kolektoriem, apgrūtinot vara minerālu efektīvu atdalīšanu no piemaisījumiem, tādējādi samazinot vara koncentrātu kvalitāti un atgūšanas ātrumu.

3. Cianīda noņemšanas metodes no sulfīdu rūdu virsmas

3.1 Skābes aktivācijas metode

3.1.1 Princips

Skābes aktivācijas metodē galvenokārt tiek izmantotas tādas skābes kā sērskābe vai skābeņskābe, lai reaģētu ar cianīdu saturošiem savienojumiem uz sulfīdu rūdu virsmas. Pievienojot skābi, tā izraisa cianīda un metāla kompleksu sadalīšanos. Rezultātā rodas ciānūdeņraža gāze. Taču labi izstrādātā procesā šo gaistošo ciānūdeņražu var atgūt un atkārtoti izmantot, izmantojot atbilstošas ​​absorbcijas sistēmas.

3.1.2 Procesa soļi

1. Rūdas celulozes sagatavošanaVispirms sajauciet sulfīda rūdas atlikumus ar uz virsmas adsorbētu cianīdu un ūdeni, lai iegūtu viendabīgu rūdas masu. Rūdas masas cietvielu un šķidruma attiecība parasti tiek pielāgota, pamatojoties uz rūdas īpašībām un īpašajām procesa prasībām, parasti diapazonā no 1:2 līdz 1:5.

2. Skābes pievienošanaLēnām, nepārtraukti maisot, rūdas mīkstumam pievienojiet sērskābi vai skābeņskābi. Pievienotās skābes daudzums ir rūpīgi jākontrolē atkarībā no cianīda satura rūdas mīkstumā. Parasti rūdas mīkstuma pH vērtību noregulē uz 2–4, un pievienošanas procesā pH ir jāuzrauga reāllaikā, izmantojot pH metru.

3. Reakcija un gāzes apstrādePēc skābes pievienošanas ļaujiet reakcijai noritēt apmēram 1–3 stundas. Šajā laikā rodas ciānūdeņraža gāze. Lai novērstu šīs gāzes piesārņošanu vidē, tiek uzstādīta gāzes savākšanas un attīrīšanas sistēma. Radītā ciānūdeņraža gāze tiek novadīta absorbcijas tornī, kas piepildīts ar sārmainu šķīdumu, piemēram, nātrija hidroksīda šķīdumu. Šeit ciānūdeņražs reaģē ar nātrija hidroksīdu, un atgūtais gāze... Nātrija cianīds Šķīdumu var pārstrādāt cianidēšanas procesā, ja tā kvalitāte atbilst prasībām.

3.1.3 Priekšrocības un trūkumi

• PriekšrocībasŠī metode ir samērā vienkārša gan principā, gan darbībā. Tā var efektīvi sadalīt cianīdu saturošus savienojumus uz sulfīdu rūdu virsmas un tai ir potenciāls pārstrādāt cianīdu, samazinot kopējās cianīda izmantošanas izmaksas ieguves procesā.

• TrūkumiPastāv ievērojami drošības riski. Ciānūdeņraža gāze ir ļoti toksiska, un jebkura noplūde reakcijas laikā var radīt nopietnu kaitējumu operatoriem un videi. Turklāt šajā metodē izmantotās skābes ir kodīgas, kas var sabojāt iekārtas un cauruļvadus, palielinot apkopes izmaksas un saīsinot iekārtu kalpošanas laiku.

3.2 Oksidantu aktivācijas metode

3.2.1 Princips

Lai oksidētu cianīdu uz sulfīdu rūdu virsmas, tiek izmantoti oksidētāji, piemēram, ūdeņraža peroksīds, kālija permanganāts un ozons. Šie oksidētāji pārrauj cianīda savienojumu ķīmiskās saites, pārveidojot cianīdu par relatīvi netoksiskām vielām, piemēram, slāpekļa gāzi un karbonātiem.

3.2.2 Procesa soļi

1. Rūdas celulozes sagatavošanaLīdzīgi kā ar skābes aktivācijas metodi, sagatavojiet sulfīda rūdas atlikumus rūdas mīkstumā ar atbilstošu cietvielu un šķidruma attiecību.

2. Oksidantu pievienošanaPievienojiet izvēlēto oksidētāju rūdas masai. Pievienotā oksidētāja daudzums ir atkarīgs no cianīda satura rūdas masā un oksidētāja oksidācijas potenciāla. Piemēram, lietojot ūdeņraža peroksīdu, deva parasti ir 1–5 kg uz tonnu rūdas masas, savukārt kālija permanganātu parasti pievieno 0.5–2 kg uz tonnu rūdas masas. Pievienošana jāveic lēni, nepārtraukti maisot, lai nodrošinātu vienmērīgu sajaukšanos.

3. Reakcija un uzraudzībaĻauj oksidētājam reaģēt ar cianīdu rūdas mīkstumā 2–4 stundas. Reakcijas laikā uzrauga oksidācijas-reducēšanas potenciālu un cianīda saturu rūdas mīkstumā. Oksidācijas-reducēšanas potenciāla vērtība var atspoguļot oksidācijas reakcijas gaitu. Kad vērtība stabilizējas un cianīda saturs rūdas mīkstumā atbilst noteiktajam standartam (parasti mazāks par 0.5 mg/l), reakcija tiek uzskatīta par pabeigtu.

3.2.3 Priekšrocības un trūkumi

• PriekšrocībasŠī metode nerada toksiskas un gaistošas ​​gāzes, atšķirībā no skābes aktivācijas metodes, padarot to drošāku darbības videi. Tā var efektīvi oksidēt un sadalīt cianīdu, tādējādi panākot mērķi – noņemt cianīdu no sulfīdu rūdu virsmas. Turklāt reakcijas produkti ir relatīvi videi draudzīgi.

• TrūkumiOksidantu izmaksas ir salīdzinoši augstas, īpaši spēcīgiem oksidētājiem, piemēram, ozonam, kas palielina sulfīdu rūdu apstrādes izmaksas. Turklāt oksidācijas reakciju viegli ietekmē tādi faktori kā rūdas celulozes pH vērtība, temperatūra un citu piemaisījumu klātbūtne, kas prasa stingru reakcijas apstākļu kontroli.

3.3 Vara sāls metode

3.3.1 Princips

Vara sāļi, piemēram, vara sulfāts, tiek pievienoti sulfīda rūdas mīkstumam ar uz virsmas adsorbētu cianīdu. Vara joni reaģē ar cianīdu, veidojot nešķīstošus vara-cianīda kompleksus. Šos kompleksus pēc tam var atdalīt no rūdas mīkstuma, izmantojot cietvielu-šķidruma atdalīšanas metodes, tādējādi panākot cianīda atdalīšanu.

3.3.2 Procesa soļi

1. Rūdas celulozes sagatavošanaSagatavojiet sulfīda rūdas atlikumus rūdas mīkstumā ar piemērotu cietvielu un šķidruma attiecību.

2. Vara sāls pievienošanaRūdas mīkstumam pievienojiet atbilstošu vara sulfāta daudzumu. Pievienotā vara sulfāta daudzumu nosaka cianīda saturs rūdas mīkstumā, parasti ar vara jonu un cianīda jonu molāro attiecību 1–2:1. Vara sulfātu parasti pievieno kā ūdens šķīdumu, un pievienošanas process jāpapildina ar nepārtrauktu maisīšanu, lai nodrošinātu vienmērīgu vara jonu sadalījumu rūdas mīkstumā.

3. Reakcija un cietvielu un šķidrumu atdalīšanaPēc vara sāls pievienošanas ļaujiet reakcijai noritēt 1–2 stundas. Pēc tam veiciet cietvielu un šķidruma atdalīšanu rūdas mīkstumā, izmantojot tādas metodes kā filtrēšana vai sedimentācija. Atdalītā cietviela satur vara cianīda nogulsnes un sulfīdu minerālus, savukārt atdalīto šķidrumu var tālāk apstrādāt, lai tas atbilstu izplūdes standartam, vai pārstrādāt citiem mērķiem.

3.3.3 Priekšrocības un trūkumi

• PriekšrocībasŠī metode var efektīvi noņemt cianīdu no sulfīdu rūdu virsmas, veidojot nešķīstošas ​​nogulsnes. Darbības process ir samērā vienkāršs, un vara sulfāts ir izplatīts un lēts ķīmiskais reaģents, kas sniedz zināmas ekonomiskas priekšrocības.

• TrūkumiVara sāļu pievienošana rūdas mīkstumā var ievadīt vara piemaisījumus, kas var ietekmēt sekojošo sulfīdu minerālu bagātināšanu. Piemēram, svina-cinka sulfīdu rūdu flotācijā pārmērīgs vara jonu daudzums var aktivizēt sfalerītu, traucējot svina un cinka minerālu atdalīšanu. Turklāt atdalītās vara-cianīda nogulsnes ir pareizi jāiznīcina, lai novērstu sekundāru piesārņojumu.

3.4 Jauna kompozītmateriālu reaģentu metode

3.4.1 Princips

Tiek izmantoti daži jaunizstrādāti kompozītmateriālu reaģenti, piemēram, polisulfīdu un nātrija metabisulfīta kombinācija. Polisulfīdi reaģē ar sēru saturošām sastāvdaļām cianīdu saturošos savienojumos uz sulfīdu rūdu virsmas, savukārt nātrija metabisulfīts pielāgo sistēmas redokspotenciālu un veicina cianīda sadalīšanos, tādējādi atvieglojot tā atdalīšanu.

3.4.2 Procesa soļi

1. Rūdas celulozes sagatavošanaSagatavojiet sulfīda rūdas atlikumus rūdas mīkstumā.

2. Kompozītu reaģentu pievienošanaRūdas masai pievienojiet salikto reaģentu, kas sastāv no polisulfīdiem un nātrija metabisulfīta. Polisulfīdu un nātrija metabisulfīta svara attiecība parasti ir 1:1, un pievienotā saliktā reaģenta daudzumu nosaka, pamatojoties uz cianīda saturu rūdas masā un sulfīda rūdas īpašībām, parasti no 0.5 līdz 2 kg uz tonnu rūdas masas.

3. Reakcija un uzraudzībaPēc kompozīta reaģenta pievienošanas ļaujiet reakcijai noritēt 1–3 stundas. Reakcijas laikā uzraugiet cianīda saturu un attiecīgos ķīmiskos parametrus, piemēram, redokspotenciālu un pH vērtību, rūdas mīkstumā. Nekavējoties pielāgojiet reakcijas apstākļus atbilstoši monitoringa rezultātiem, lai nodrošinātu pilnīgu cianīda izvadīšanu.

3.4.3 Priekšrocības un trūkumi

• PriekšrocībasŠī metode uzrāda labu pielāgošanās spēju dažādiem sulfīdu rūdu veidiem. Saliktais reaģents darbojas sinerģiski, lai efektīvi noņemtu cianīdu no sulfīdu rūdu virsmas. Salīdzinot ar viena reaģenta metodēm, tā var piedāvāt labāku noņemšanas efektivitāti un mazāku ietekmi uz sekojošo sulfīdu minerālu bagātināšanu.

• TrūkumiSalikto reaģentu izstrāde un ražošana ir samērā sarežģīta, un izmaksas var būt augstākas nekā dažām tradicionālajām viena reaģenta metodēm. Turklāt salikto reaģentu specifiskais reakcijas mehānisms vēl nav pilnībā izprasts, kas var radīt neskaidrības faktiskajos rūpnieciskajos pielietojumos.

4. Procesa optimizācija un apsvērumi

4.1 Rūdu pirmapstrāde

Pirms jebkuras no iepriekš minētajām metodēm izmantošanas, lai noņemtu cianīdu no sulfīdu rūdu virsmas, bieži vien ir nepieciešama atbilstoša rūdas pirmapstrāde. Piemēram, ja sulfīdu rūdas atlikumos ir liels daudzums smalkgraudainu piemaisījumu, var veikt iepriekšēju sijāšanu vai klasifikācijas darbības, lai noņemtu grūti apstrādājamās smalkgraudainās frakcijas. Tas var uzlabot reaģenta un sulfīdu minerālu saskares efektivitāti ar uz virsmas adsorbēto cianīdu un samazināt piemaisījumu minerālu ietekmi uz reakcijas procesu.

4.2 Reakcijas apstākļu kontrole

• pH vērtībaRūdas celulozes pH vērtība būtiski ietekmē reakcijas procesu. Skābes aktivācijas metodei ir nepieciešams zemāks pH līmenis, lai veicinātu cianīdu saturošu savienojumu sadalīšanos, savukārt oksidētāja aktivācijas metodei un vara sāls metodei ir jāuztur atbilstošs pH diapazons. Piemēram, izmantojot ūdeņraža peroksīdu kā oksidētāju, rūdas celulozes optimālā pH vērtība parasti ir 8–10, un, izmantojot vara sulfātu, rūdas celulozes pH vērtība parasti tiek kontrolēta 6–8 līmenī.

• TemperatūraReakcijas temperatūra ietekmē arī reakcijas ātrumu un efektivitāti. Parasti temperatūras paaugstināšana var paātrināt reakcijas ātrumu. Tomēr dažās reakcijās, piemēram, cianīda oksidēšanā ar ūdeņraža peroksīdu, pārāk augsta temperatūra var izraisīt oksidētāja sadalīšanos, samazinot oksidācijas efektivitāti. Tāpēc reakcijas temperatūra ir jāoptimizē atbilstoši konkrētajai reakcijas sistēmai, parasti 20–40 °C diapazonā.

• Maisīšanas intensitātePietiekama maisīšana ir būtiska, lai nodrošinātu vienmērīgu reaģentu sadalījumu rūdas mīkstumā un palielinātu saskares varbūtību starp reaģentu un cianīdu saturošām vielām uz sulfīdu rūdu virsmas. Tomēr pārmērīga maisīšana var izraisīt nevajadzīgu enerģijas patēriņu un iekārtu mehānisku nodilumu. Atbilstošā maisīšanas intensitāte jānosaka, veicot eksperimentālus pētījumus un praktisku ražošanas pieredzi.

4.3 Cietvielu un šķidro vielu atdalīšana un notekūdeņu attīrīšana

Pēc reakcijas, lai atdalītu cianīdu no sulfīdu rūdu virsmas, ir nepieciešama efektīva cietvielu un šķidruma atdalīšana, lai atdalītu apstrādātos sulfīdu minerālus no reakcijas šķīduma. Bieži izmantotās cietvielu un šķidruma atdalīšanas metodes ietver filtrēšanu, sedimentāciju un centrifugēšanu. Atdalītie notekūdeņi parasti joprojām satur zināmu cianīda atlikumu un citus piemaisījumus, kas ir jāturpina attīrīt, lai atbilstu izplūdes standartam. Notekūdeņu attīrīšanas procesi var ietvert tādas metodes kā tālāka oksidēšana, adsorbcija un bioloģiskā attīrīšana.

5. Gadījumu izpēte

5.1 Skābes aktivācijas metodes pielietojums zelta raktuvēs

Kādā zelta raktuvē pēc cianidācijas izskalošanas procesa sulfīdu rūdas atlikumiem bija noteikts daudzums uz virsmas adsorbēta cianīda. Raktuvē apstrādei tika izmantota skābes aktivācijas metode. Vispirms atlikumus pārstrādāja rūdas mīkstumā ar cietvielu un šķidruma attiecību 1:3. Pēc tam pievienoja sērskābi, lai rūdas mīkstuma pH vērtību noregulētu līdz 3. Pēc 2 stundu reakcijas ģenerētā ciānūdeņraža gāze tika savākta un absorbēta nātrija hidroksīda šķīdumā. Pēc apstrādes ciānūdeņraža saturs rūdas mīkstumā samazinājās no 5 mg/l līdz mazāk nekā 0.5 mg/l, un sekojošais sulfīdu minerālu flotācijas atgūšanas ātrums palielinājās par aptuveni 10%. Tomēr darbības laikā ciānūdeņraža gāzes noplūde radīja drošības riskus darbības vietā, un iekārtu cauruļvados bija novērojama relatīvi spēcīga korozija.

5.2 Oksidantu aktivācijas metode polimetālisko sulfīdu rūdas raktuvēs

Polimetālisku sulfīdu rūdu raktuvēs kā oksidētāju tika izmantots ūdeņraža peroksīds, lai noņemtu cianīdu no sulfīdu rūdu virsmas. Rūdas celulozes pH vērtība vispirms tika noregulēta līdz 9, un pēc tam tika pievienots ūdeņraža peroksīds ar devu 3 kg uz tonnu rūdas celulozes. Pēc 3 stundu reakcijas cianīda saturs rūdas celulozē tika samazināts līdz ļoti zemam līmenim. Atlikušais cianīds neietekmēja vara, svina un cinka sulfīdu minerālu bagātināšanu, un kopējais metālu atgūšanas ātrums uzlabojās. Tomēr augstās ūdeņraža peroksīda izmaksas izraisīja rūdas pārstrādes izmaksu pieaugumu par aptuveni 5 USD par tonnu.

6. secinājums

Cianīda noņemšana no sulfīdu rūdu virsmas ir izšķirošs uzdevums minerālu apstrādes jomā. Skābes aktivācijas metodei, oksidētāja aktivācijas metodei, vara sāls metodei un jaunajai kompozītmateriālu reaģentu metodei katrai ir savas priekšrocības un trūkumi. Praktiskos rūpnieciskos pielietojumos ir nepieciešams vispusīgi ņemt vērā tādus faktorus kā sulfīdu rūdu raksturs, vides aizsardzības prasības un ekonomiskās izmaksas, lai izvēlētos vispiemērotāko metodi. Tikmēr, optimizējot procesa apstākļus, iepriekš apstrādājot rūdas un pareizi veicot cietvielu un šķidrumu atdalīšanu un notekūdeņu attīrīšanu, var vēl vairāk uzlabot cianīda noņemšanas efektivitāti no sulfīdu rūdu virsmas, sasniedzot resursu atgūšanas un vides aizsardzības mērķus.