Kaedah dan Proses untuk Mengeluarkan Sianida pada Permukaan Bijih Sulfida

1. Pengenalan

Dalam bidang metalurgi, terutamanya dalam pengekstrakan emas dan pemprosesan bijih sulfida, kehadiran cyanide di permukaan Bijih Sulfida menimbulkan cabaran yang ketara. Sianida digunakan secara meluas dalam proses larut lesap sianidasi untuk pengekstrakan emas kerana keupayaannya untuk membentuk kompleks dengan emas, memudahkan pembubarannya. Walau bagaimanapun, selepas proses larut lesap, baki sianida pada permukaan bijih sulfida dalam tailing bukan sahaja membawa kepada pencemaran alam sekitar tetapi juga menghalang benefisiasi seterusnya mineral sulfida, mengurangkan kadar pemulihan keseluruhan logam berharga. Oleh itu, membangunkan kaedah berkesan untuk membuang sianida pada permukaan bijih sulfida adalah penting untuk pemprosesan mineral yang mampan dan perlindungan alam sekitar.

2. Masalah Sedia Ada dengan Sianida pada Permukaan Bijih Sulfida

2.1 Kesan Alam Sekitar

Sianida adalah bahan yang sangat toksik. Apabila bijih sulfida dengan permukaan - terjerap sianida dibuang ke alam sekitar, sianida secara beransur-ansur boleh larut keluar dan mencemarkan tanah, sumber air dan udara. Walaupun dalam kepekatan rendah, sianida boleh menjadi sangat berbahaya kepada organisma akuatik, tumbuhan dan kesihatan manusia. Sebagai contoh, di beberapa kawasan perlombongan di mana pembuangan sianida yang tidak betul telah berlaku, badan air berhampiran telah menunjukkan penurunan ketara dalam kandungan oksigen terlarut, mengakibatkan kematian ikan dan hidupan akuatik yang lain.

2.2 Perencatan Benefisiasi Mineral Sulfida

Sianida yang terserap pada permukaan bijih sulfida, seperti pirit, kalkopirit, dan sphalerit, boleh membentuk filem pempasifan pada permukaan mineral. Filem ini mengurangkan kereaktifan mineral sulfida semasa pengapungan berikutnya atau proses benefisiasi lain. Sebagai contoh, dalam pengapungan bijih sulfida yang mengandungi tembaga, kehadiran sianida pada permukaan kalkopirit boleh melemahkan interaksinya dengan pengumpul, menjadikannya sukar untuk memisahkan mineral kuprum daripada mineral gangue dengan berkesan, dengan itu mengurangkan gred dan kadar pemulihan pekat kuprum.

3. Kaedah Membuang Sianida pada Permukaan Bijih Sulfida

3.1 Kaedah Pengaktifan Asid

3.1.1 Prinsip

Kaedah pengaktifan asid terutamanya menggunakan asid seperti asid sulfurik atau asid oksalik untuk bertindak balas dengan sebatian yang mengandungi sianida pada permukaan bijih sulfida. Apabila asid ditambah, ia menyebabkan penguraian kompleks logam sianida. Akibatnya, gas hidrogen sianida terhasil. Tetapi dalam proses yang direka dengan baik, hidrogen sianida yang meruap ini boleh dipulihkan dan digunakan semula melalui sistem penyerapan yang sesuai.

3.1.2 Langkah Proses

1. Penyediaan Pulpa Bijih: Pertama, campurkan tailing bijih sulfida dengan sianida terjerap permukaan dengan air untuk menghasilkan pulpa bijih yang seragam. Nisbah pepejal - cecair pulpa bijih biasanya diselaraskan berdasarkan ciri bijih dan keperluan proses khusus, biasanya dalam julat 1:2 - 1:5.

2. Penambahan Asid: Tambah perlahan-lahan asid sulfurik atau asid oksalik ke dalam pulpa bijih sambil dikacau secara berterusan. Jumlah asid yang ditambah mesti dikawal dengan teliti mengikut kandungan sianida dalam pulpa bijih. Biasanya, nilai pH pulpa bijih dilaraskan kepada 2 - 4. dan pH perlu dipantau dalam masa nyata menggunakan meter pH semasa proses penambahan.

3. Tindak balas dan Rawatan Gas: Selepas menambah asid, biarkan tindak balas berlangsung selama kira-kira 1 - 3 jam. Pada masa ini, gas hidrogen sianida dihasilkan. Untuk mengelakkan gas ini daripada mencemarkan alam sekitar, sistem pengumpulan dan rawatan gas disediakan. Gas hidrogen sianida yang dihasilkan diarahkan ke menara penyerapan yang diisi dengan larutan alkali, seperti larutan natrium hidroksida. Di sini, hidrogen sianida bertindak balas dengan natrium hidroksida, dan pulih Natrium Sianida penyelesaian boleh dikitar semula kepada proses sianidasi jika kualitinya memenuhi keperluan.

3.1.3 Kebaikan dan Keburukan

• kelebihan: Kaedah ini agak mudah dalam kedua-dua prinsip dan operasi. Ia berkesan boleh memecahkan sianida - mengandungi sebatian pada permukaan bijih sulfida dan berpotensi untuk mengitar semula sianida, mengurangkan kos keseluruhan penggunaan sianida dalam proses perlombongan.

• Kekurangan : Terdapat risiko keselamatan yang ketara terlibat. Gas hidrogen sianida adalah sangat toksik, dan sebarang kebocoran semasa tindak balas boleh mendatangkan kemudaratan yang serius kepada pengendali dan alam sekitar. Selain itu, asid yang digunakan dalam kaedah ini adalah menghakis, yang boleh merosakkan peralatan dan saluran paip, meningkatkan kos penyelenggaraan dan memendekkan jangka hayat peralatan.

3.2 Kaedah Pengaktifan Oksida

3.2.1 Prinsip

Pengoksidaan seperti hidrogen peroksida, kalium permanganat dan ozon digunakan untuk mengoksidakan sianida pada permukaan bijih sulfida. Pengoksidaan ini memutuskan ikatan kimia sebatian sianida, mengubah sianida menjadi bahan yang agak tidak toksik seperti gas nitrogen dan Carbonmakan.

3.2.2 Langkah Proses

1. Penyediaan Pulpa Bijih: Sama seperti kaedah pengaktifan asid, sediakan tailing bijih sulfida ke dalam pulpa bijih dengan nisbah pepejal - cecair yang sesuai.

2. Penambahan Oksida: Tambahkan oksidan yang dipilih ke dalam pulpa bijih. Jumlah oksidan yang ditambah bergantung kepada kandungan sianida dalam pulpa bijih dan potensi pengoksidaan pengoksida. Sebagai contoh, apabila menggunakan hidrogen peroksida, dos biasanya 1 - 5 kg setiap tan pulpa bijih, manakala kalium permanganat biasanya ditambah pada 0.5 - 2 kg setiap tan pulpa bijih. Penambahan hendaklah dilakukan perlahan-lahan dengan kacau berterusan untuk memastikan adunan sekata.

3. Reaksi dan Pemantauan: Benarkan oksidan bertindak balas dengan sianida dalam pulpa bijih selama 2 - 4 jam. Semasa tindak balas, pantau potensi pengoksidaan - pengurangan dan kandungan sianida dalam pulpa bijih. Nilai potensi pengoksidaan - pengurangan boleh mencerminkan kemajuan tindak balas pengoksidaan. Apabila nilai menjadi stabil dan kandungan sianida dalam pulpa bijih memenuhi piawaian yang diperlukan (biasanya kurang daripada 0.5 mg/L), tindak balas dianggap lengkap.

3.2.3 Kebaikan dan Keburukan

• kelebihan: Kaedah ini tidak menghasilkan gas toksik dan meruap seperti kaedah pengaktifan asid, menjadikannya lebih selamat untuk persekitaran operasi. Ia boleh mengoksida dan menguraikan sianida dengan berkesan, mencapai matlamat untuk mengeluarkan sianida dari permukaan bijih sulfida. Selain itu, produk tindak balas adalah agak mesra alam.

• Kekurangan : Kos oksidan agak tinggi, terutamanya untuk oksidan kuat seperti ozon, yang meningkatkan kos pemprosesan bijih sulfida. Selain itu, tindak balas pengoksidaan mudah dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti nilai pH pulpa bijih, suhu, dan kehadiran kekotoran lain, yang memerlukan kawalan ketat keadaan tindak balas.

3.3 Kaedah Garam Kuprum

3.3.1 Prinsip

Garam kuprum, seperti kuprum sulfat, ditambah kepada pulpa bijih sulfida dengan sianida terjerap permukaan. Ion kuprum bertindak balas dengan sianida untuk membentuk kompleks kuprum - sianida yang tidak larut. Kompleks ini kemudiannya boleh diasingkan daripada pulpa bijih melalui kaedah pengasingan pepejal - cecair, dengan itu mencapai penyingkiran sianida.

3.3.2 Langkah Proses

1. Penyediaan Pulpa Bijih: Sediakan tailing bijih sulfida ke dalam pulpa bijih dengan nisbah pepejal - cecair yang sesuai.

2. Penambahan Garam Kuprum: Tambah jumlah kuprum sulfat yang sesuai kepada pulpa bijih. Kuantiti kuprum sulfat yang ditambah ditentukan oleh kandungan sianida dalam pulpa bijih, secara amnya dengan nisbah molar ion kuprum kepada ion sianida 1 - 2:1. Kuprum sulfat biasanya ditambah sebagai larutan akueus, dan proses penambahan hendaklah disertai dengan pengadukan berterusan untuk memastikan pengagihan ion kuprum yang sekata dalam pulpa bijih.

3. Tindak balas dan Pepejal - Pemisahan Cecair: Selepas menambah garam kuprum, biarkan tindak balas berlangsung selama 1 - 2 jam. Kemudian, jalankan pengasingan pepejal - cecair pada pulpa bijih menggunakan kaedah seperti penapisan atau pemendapan. Pepejal yang diasingkan mengandungi mendakan kuprum - sianida dan mineral sulfida, manakala cecair yang diasingkan boleh dirawat selanjutnya untuk memenuhi piawaian nyahcas atau dikitar semula untuk tujuan lain.

3.3.3 Kebaikan dan Keburukan

• kelebihan: Kaedah ini berkesan boleh mengeluarkan sianida dari permukaan bijih sulfida dengan membentuk mendakan tidak larut. Proses operasi adalah agak mudah, dan kuprum sulfat adalah reagen kimia yang biasa dan murah, menawarkan faedah ekonomi tertentu.

• Kekurangan : Menambah garam kuprum boleh memasukkan kekotoran kuprum ke dalam pulpa bijih, yang boleh menjejaskan benefisiasi seterusnya mineral sulfida. Sebagai contoh, dalam pengapungan bijih plumbum - zink sulfida, ion kuprum yang berlebihan boleh mengaktifkan sphalerit, mengganggu pemisahan mineral plumbum dan zink. Selain itu, mendakan kuprum - sianida yang diasingkan perlu dilupuskan dengan betul untuk mengelakkan pencemaran sekunder.

3.4 Kaedah Reagen Komposit Baharu

3.4.1 Prinsip

Beberapa reagen komposit yang baru dibangunkan, seperti gabungan polisulfida dan natrium metabisulfit, digunakan. Polisulfida bertindak balas dengan komponen yang mengandungi sulfur dalam sianida - yang mengandungi sebatian pada permukaan bijih sulfida, manakala natrium metabisulfit melaraskan potensi redoks sistem dan menggalakkan penguraian sianida, dengan itu memudahkan penyingkirannya.

3.4.2 Langkah Proses

1. Penyediaan Pulpa Bijih: Sediakan tailing bijih sulfida ke dalam pulpa bijih.

2. Penambahan Reagen Komposit: Tambah reagen komposit yang terdiri daripada polisulfida dan natrium metabisulfit ke dalam pulpa bijih. Nisbah berat polisulfida kepada natrium metabisulfit biasanya 1:1. dan jumlah reagen komposit yang ditambah ditentukan berdasarkan kandungan sianida dalam pulpa bijih dan sifat bijih sulfida, secara amnya antara 0.5 - 2 kg setiap tan pulpa bijih.

3. Reaksi dan Pemantauan: Selepas menambah reagen komposit, biarkan tindak balas berlangsung selama 1 - 3 jam. Semasa tindak balas, pantau kandungan sianida dan parameter kimia yang berkaitan, seperti potensi redoks dan nilai pH, dalam pulpa bijih. Laraskan keadaan tindak balas dengan segera mengikut keputusan pemantauan untuk memastikan penyingkiran sianida sepenuhnya.

3.4.3 Kebaikan dan Keburukan

• kelebihan: Kaedah ini menunjukkan kebolehsuaian yang baik kepada pelbagai jenis bijih sulfida. Reagen komposit berfungsi secara sinergistik untuk mengeluarkan sianida secara berkesan dari permukaan bijih sulfida. Berbanding dengan kaedah reagen tunggal, ia mungkin menawarkan kecekapan penyingkiran yang lebih baik dan mempunyai kesan yang kurang pada benefisiasi mineral sulfida berikutnya.

• Kekurangan : Pembangunan dan pengeluaran reagen komposit agak kompleks, dan kosnya mungkin lebih tinggi daripada beberapa kaedah reagen tunggal tradisional. Selain itu, mekanisme tindak balas khusus reagen komposit masih belum difahami sepenuhnya, yang mungkin menimbulkan ketidakpastian dalam aplikasi industri sebenar.

4. Pengoptimuman dan Pertimbangan Proses

4.1 Prarawatan Bijih

Sebelum menggunakan mana-mana kaedah di atas untuk membuang sianida pada permukaan bijih sulfida, prarawatan bijih yang sesuai selalunya diperlukan. Contohnya, jika tailing bijih sulfida mengandungi sejumlah besar mineral gangue berbutir halus, operasi pra-penyaringan atau pengelasan boleh dijalankan untuk mengeluarkan pecahan berbutir halus yang sukar dirawat. Ini boleh meningkatkan kecekapan sentuhan antara reagen dan mineral sulfida dengan sianida terjerap permukaan dan mengurangkan gangguan mineral gangue pada proses tindak balas.

4.2 Kawalan Keadaan Tindak Balas

• Nilai pH: Nilai pH pulpa bijih memberi kesan ketara kepada proses tindak balas. Kaedah pengaktifan asid memerlukan pH yang lebih rendah untuk menggalakkan penguraian sebatian yang mengandungi sianida, manakala kaedah pengaktifan oksidan dan kaedah garam kuprum perlu mengekalkan julat pH yang sesuai. Sebagai contoh, apabila menggunakan hidrogen peroksida sebagai oksidan, nilai pH optimum pulpa bijih biasanya 8 - 10. dan apabila menggunakan kuprum sulfat, nilai pH pulpa bijih secara amnya dikawal pada 6 - 8.

• suhu: Suhu tindak balas juga mempengaruhi kadar tindak balas dan kecekapan. Secara amnya, peningkatan suhu boleh mempercepatkan kadar tindak balas. Walau bagaimanapun, untuk beberapa tindak balas, seperti pengoksidaan sianida oleh hidrogen peroksida, suhu yang terlalu tinggi boleh menyebabkan pengoksidaan terurai, mengurangkan kecekapan pengoksidaan. Oleh itu, suhu tindak balas perlu dioptimumkan mengikut sistem tindak balas tertentu, biasanya dalam julat 20 - 40 °C.

• Keamatan Kacau: Kacau yang mencukupi adalah penting untuk memastikan pengagihan reagen yang sekata dalam pulpa bijih dan meningkatkan kebarangkalian sentuhan antara reagen dan bahan yang mengandungi sianida pada permukaan bijih sulfida. Walau bagaimanapun, kacau yang berlebihan boleh menyebabkan penggunaan tenaga yang tidak perlu dan kehausan mekanikal peralatan. Keamatan kacau yang sesuai harus ditentukan melalui penyelidikan eksperimen dan pengalaman pengeluaran praktikal.

4.3 Pepejal - Pengasingan Cecair dan Rawatan Air Sisa

Selepas tindak balas untuk mengeluarkan sianida pada permukaan bijih sulfida, pemisahan pepejal - cecair yang cekap diperlukan untuk memisahkan mineral sulfida yang dirawat daripada larutan tindak balas. Kaedah pengasingan pepejal - cecair yang biasa digunakan termasuk penapisan, pemendapan dan sentrifugasi. Air sisa yang diasingkan biasanya masih mengandungi beberapa sisa sianida dan kekotoran lain, yang perlu dirawat lebih lanjut untuk memenuhi piawaian pelepasan. Proses rawatan air sisa boleh termasuk kaedah seperti pengoksidaan lanjut, penjerapan, dan rawatan biologi.

5. Kajian Kes

5.1 Aplikasi Kaedah Pengaktifan Asid di Lombong Emas

Dalam lombong emas tertentu, selepas proses larut lesap sianidasi, tailing bijih sulfida mempunyai sejumlah permukaan - sianida terserap. Lombong itu menggunakan kaedah pengaktifan asid untuk rawatan. Pertama, tailing dibuat menjadi pulpa bijih dengan nisbah pepejal - cecair 1:3. Kemudian, asid sulfurik ditambah untuk melaraskan nilai pH pulpa bijih kepada 3. Selepas bertindak balas selama 2 jam, gas hidrogen sianida yang terhasil dikumpulkan dan diserap oleh larutan natrium hidroksida. Selepas rawatan, kandungan sianida dalam pulpa bijih menurun daripada 5 mg/L kepada kurang daripada 0.5 mg/L, dan kadar pemulihan pengapungan seterusnya mineral sulfida meningkat sebanyak kira-kira 10%. Walau bagaimanapun, semasa operasi, kebocoran gas hidrogen sianida menimbulkan risiko keselamatan di tapak operasi, dan saluran paip peralatan mengalami kakisan yang agak teruk.

5.2 Kaedah Pengaktifan Oksida dalam Lombong Bijih Sulfida Polimetal

Lombong bijih sulfida polimetalik menggunakan hidrogen peroksida sebagai oksidan untuk menghilangkan sianida pada permukaan bijih sulfida. Nilai pH pulpa bijih mula-mula diselaraskan kepada 9. dan kemudian hidrogen peroksida ditambah pada dos 3 kg setiap tan pulpa bijih. Selepas bertindak balas selama 3 jam, kandungan sianida dalam pulpa bijih dikurangkan ke tahap yang sangat rendah. Benefisiasi seterusnya bagi mineral kuprum, plumbum dan zink sulfida tidak terjejas oleh baki sianida, dan kadar pemulihan logam keseluruhan bertambah baik. Walau bagaimanapun, kos hidrogen peroksida yang tinggi menyebabkan peningkatan dalam kos pemprosesan bijih kira-kira $5 setiap tan.

6. kesimpulan

Mengeluarkan sianida pada permukaan bijih sulfida adalah tugas penting dalam bidang pemprosesan mineral. Kaedah pengaktifan asid, kaedah pengaktifan oksidan, kaedah garam kuprum, dan kaedah reagen komposit baharu masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Dalam aplikasi industri sebenar, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh faktor-faktor seperti sifat bijih sulfida, keperluan perlindungan alam sekitar, dan kos ekonomi untuk memilih kaedah yang paling sesuai. Sementara itu, dengan mengoptimumkan keadaan proses, pramerawat bijih, dan mengendalikan pengasingan pepejal - cecair dan rawatan air sisa dengan betul, kecekapan penyingkiran sianida pada permukaan bijih sulfida boleh dipertingkatkan lagi, mencapai matlamat pemulihan sumber dan perlindungan alam sekitar.