Métodos e processos para remoção de cianeto em superfícies minerais de sulfeto

Introdução

Nos processos de beneficiamento e fundição de minérios sulfetados de metais não ferrosos, o cianeto é frequentemente utilizado para aumentar as taxas de recuperação de metal. No entanto, o cianeto remanescente na superfície dos minérios sulfetados não só impacta negativamente os fluxos de processo subsequentes, como também causa sérios problemas ambientais. Portanto, o desenvolvimento de métodos eficientes e ecologicamente corretos para a remoção do cianeto da superfície dos minérios sulfetados é de grande importância prática.

Situação atual e perigos de resíduos de cianeto em superfícies minerais de sulfeto

Situação atual

No processo tradicional de flotação de minérios de sulfeto, o cianeto é amplamente usado como um inibidor. Ele pode inibir seletivamente certos minerais indesejados em minérios de sulfeto, conseguindo assim a separação de minerais alvo de minerais de ganga. Mas após a flotação, uma grande quantidade de cianeto será adsorvida na superfície dos minérios de sulfeto. De acordo com pesquisas relevantes, em alguns concentradores, o teor de cianeto na superfície de concentrados de minério de sulfeto após a flotação pode ser tão alto quanto várias centenas de miligramas por quilograma.

Riscos

De uma perspectiva tecnológica, o cianeto restante interferirá no processo de fundição subsequente. Por exemplo, durante a fundição de minérios de sulfeto de cobre, o cianeto formará complexos com o cobre, reduzindo a eficiência de fundição do cobre e aumentando o consumo de energia. De uma perspectiva ambiental, o cianeto é uma substância altamente tóxica. Quando águas residuais de rejeitos contendo cianeto são descarregadas no ambiente natural, elas poluirão corpos d'água e solo, colocarão em risco organismos aquáticos e vegetação ao redor, e até mesmo representarão uma ameaça à saúde humana por meio da cadeia alimentar.

Métodos para remoção de cianeto em superfícies minerais de sulfeto

Método de oxidação

1. Método de oxidação química

• Princípio: Utilizar oxidantes fortes para oxidar o cianeto em substâncias menos tóxicas ou não tóxicas. Oxidantes comuns incluem peróxido de hidrogênio (H2O2), hipoclorito de sódio (NaClO), etc. Tomando o peróxido de hidrogênio como exemplo, sua equação de reação é: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O).

• Processo de operação : Primeiro, coloque a polpa de minério sulfetado contendo cianeto em um tanque de reação e ajuste o pH da polpa para uma faixa adequada (geralmente, para oxidação com peróxido de hidrogênio, o pH ideal fica entre 9 e 11). Em seguida, adicione lentamente a solução de peróxido de hidrogênio, agitando para que o oxidante entre em contato completo com a polpa e reaja. O tempo de reação geralmente varia de 1 a 3 horas, e o tempo específico depende da concentração de cianeto na polpa e das propriedades do minério.

• Vantagens : A velocidade de reação é relativamente rápida e o efeito de remoção do cianeto é bom, o que pode reduzir a concentração de cianeto a um nível relativamente baixo.

• Desvantagens : Oxidantes como o peróxido de hidrogênio são relativamente caros, e o excesso de oxidantes pode afetar os processos subsequentes de beneficiamento ou fundição.

Método de adsorção

1. Método de adsorção de carvão ativado

• Princípio : O carvão ativado possui uma grande área superficial específica e uma rica estrutura de poros, o que lhe permite adsorver cianeto em sua superfície por meio de adsorção física e química.

• Processo de operação : Adicione carvão ativado à polpa de minério sulfetado contendo cianeto e mexa bem para que o carvão ativado entre em contato total com o cianeto presente na polpa. O tempo de adsorção é geralmente de 30 minutos a 2 horas. Após a adsorção, separe o carvão ativado da polpa por filtração ou outro meio.

• Vantagens : A operação é simples e apresenta boa capacidade de adsorção de cianeto em baixas concentrações. O carvão ativado pode ser regenerado e reutilizado.

• Desvantagens : Para concentrações elevadas de cianeto, a capacidade de adsorção é limitada e o tratamento inadequado do carvão ativado adsorvido causará poluição secundária.

2. Método de adsorção de resina de troca iônica

• Princípio : As resinas de troca iônica contêm grupos funcionais específicos que podem trocar com os íons do cianeto, adsorvendo-o assim na resina.

• Processo de operação : Carregue a resina de troca iônica em uma coluna de troca e faça a polpa de minério sulfetado contendo cianeto passar pela coluna. Controle a vazão da polpa para garantir que o cianeto seja completamente trocado pela resina. Quando a resina estiver saturada com a adsorção, utilize um eluente específico para eluir e regenerar a resina.

• Vantagens : Possui alta seletividade de adsorção para cianeto e pode operar em regime contínuo.

• Desvantagens : O custo da resina é elevado, o processo de eluição é relativamente complexo e pode gerar resíduos líquidos contendo cianeto.

Outros Métodos

1. Método de neutralização ácido-base

• Princípio : Sob certas condições, o cianeto sofre reações de hidrólise em ambientes ácidos ou alcalinos, gerando substâncias menos tóxicas ou não tóxicas. Por exemplo, em meio ácido, o cianeto reage com íons de hidrogênio para formar ácido cianídrico (HCN), que pode ser removido por volatilização; em meio alcalino, o cianeto hidrolisa-se formando cianato e outras substâncias.

• Processo de operação : Se for adotada a hidrólise ácida, adicione lentamente soluções ácidas, como ácido sulfúrico diluído, à polpa de minério sulfetado contendo cianeto, ajuste o pH para 2-4 e, em seguida, aerifique para volatilizar o ácido cianídrico gerado. Se for adotada a hidrólise alcalina, adicione substâncias alcalinas, como hidróxido de sódio, ajuste o pH para 10-12 e deixe reagir por um determinado período (geralmente de 2 a 4 horas).

• Vantagens : O custo é relativamente baixo e a operação é relativamente simples.

• Desvantagens : O ácido cianídrico gerado durante a hidrólise ácida é altamente tóxico e requer medidas de proteção rigorosas; a velocidade da reação de hidrólise alcalina é lenta e ainda pode haver uma pequena quantidade de resíduo de cianeto após o tratamento.

Projeto de fluxo de processo para remoção de cianeto em superfícies minerais de sulfeto

Estágio de pré-tratamento

1. Ajuste da polpa : Ajuste a concentração da polpa de minério sulfetado após a flotação. Geralmente, a concentração da polpa é controlada entre 20% e 40% para o tratamento subsequente. Ao mesmo tempo, determine a concentração inicial de cianeto na polpa para fornecer uma base para a definição dos parâmetros do processo subsequente.

2. Remoção de impurezas : Remover impurezas de partículas grandes e alguns sólidos em suspensão na polpa por filtração, sedimentação, etc., para evitar que interfiram nos processos de tratamento subsequentes.

Estágio de remoção

1. Seleção do Método : Selecione um método de remoção apropriado considerando fatores como a concentração de cianeto na polpa, as propriedades do minério, o custo do tratamento e os requisitos de proteção ambiental. Por exemplo, para altas concentrações de cianeto e em casos onde o custo não é uma preocupação, o método de oxidação química pode ser priorizado; para baixas concentrações de cianeto e em situações de preocupação ambiental, o método de oxidação biológica ou o método de adsorção podem ser mais adequados.

2. Controle dos parâmetros do processo : Tomando como exemplo a oxidação com peróxido de hidrogênio no método de oxidação química , controla-se rigorosamente a quantidade de peróxido de hidrogênio adicionada (geralmente calculada de acordo com a concentração de cianeto e a equação da reação), a temperatura da reação (geralmente entre 20 e 30 °C), o valor do pH (entre 9 e 11) e a velocidade de agitação (entre 100 e 300 rotações por minuto), entre outros parâmetros, para garantir uma reação eficiente.

Estágio Pós-tratamento

1. Separação Sólido-Líquido : Separar a polpa após a remoção do cianeto por filtração, centrifugação, etc., para obter concentrados de minério de sulfeto purificados e águas residuais contendo uma pequena quantidade de cianeto.

2. Tratamento de águas residuais : O tratamento adicional das águas residuais separadas visa atender aos padrões nacionais de descarte. Oxidação secundária, adsorção e outros métodos podem ser utilizados para remover o cianeto das águas residuais de forma eficaz, garantindo um descarte seguro.

Conclusão

Existem vários métodos para remover cianeto na superfície de minérios de sulfeto, e cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens. Em aplicações práticas, é necessário considerar de forma abrangente fatores como propriedades do minério, concentração de cianeto, custo de tratamento e requisitos de proteção ambiental para selecionar métodos e fluxos de processo apropriados. Com os requisitos de proteção ambiental cada vez mais rigorosos e o progresso contínuo da tecnologia, o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes, ecologicamente corretas e de baixo custo para remover cianeto na superfície de minérios de sulfeto será a principal direção de pesquisa no futuro. Por meio da otimização contínua do processo, espera-se atingir descarga zero de cianeto nos processos de beneficiamento e fundição de minérios de sulfeto e promover o desenvolvimento sustentável da indústria de metais não ferrosos.