Cercetare privind mecanismul de inhibare a cianurii de sodiu în flotația de separare plumb-zinc

1. Introducere

În domeniul prelucrării mineralelor, separarea mineralelor de plumb și zinc are o importanță deosebită. Flotația cu spumă este o metodă frecvent utilizată pentru această separare, iar utilizarea unor agenți deprimanți adecvați este esențială pentru obținerea unei separări eficiente. Cianura de sodiu a fost utilizată pe scară largă ca agent deprimant în flotația de separare plumb-zinc. Înțelegerea mecanismului său de inhibare este vitală pentru optimizarea procesului de flotație, creșterea eficienței separării și reducerea consumului de reactivi. Acest articol își propune să realizeze un studiu sistematic asupra mecanismului de inhibare a cianurii de sodiu în flotația de separare plumb-zinc.

2. Rolul deprimantelor în flotație

În procesul de flotație cu spumă, agenții deprimanți sunt reactivi care pot preveni sau reduce adsorbția sau acțiunea colectorilor pe suprafața mineralelor nevizate și pot forma o peliculă hidrofilă pe aceste suprafețe minerale. În flotația de separare plumb-zinc, obiectivul principal este de a separa mineralele de plumb (cum ar fi galena) de mineralele de zinc (cum ar fi sfalerita). Fără agenți deprimanți eficienți, este dificil să se realizeze o separare de înaltă puritate, deoarece atât mineralele de plumb, cât și cele de zinc pot prezenta comportamente de flotație similare în prezența colectorilor.

3. Hidroliza cianurii de sodiu și relația acesteia cu pH-ul

Cianura de sodiu hidrolizează în apă, iar produșii de hidroliză sunt strâns legați de valoarea pH-ului celulozei. Studiile experimentale au arătat că atunci când pH-ul celulozei este de 7.0, aproape toată cianura de sodiu hidrolizează pentru a forma gaz cianură de hidrogen. Când pH-ul celulozei este de 12.0, cianura de sodiu se disociază aproape complet în ioni de cianură. Când pH-ul celulozei este de 9.3, raportul dintre cianura de hidrogen și ionii de cianură este de 1:1. Acest comportament de hidroliză dependent de pH al cianurii de sodiu are un impact semnificativ asupra efectului său inhibitor asupra mineralelor.

4. Mecanisme de inhibare a cianurii de sodiu asupra sfaleritei

4.1 Dizolvarea peliculei de sulfură de cupru activată pe suprafața de sfalerită

Când sfalerita este activată de sulfatul de cupru, la suprafața sa se formează o peliculă de sulfură de cupru, ceea ce crește flotabilitatea sfaleritei. Cianura de sodiu poate dizolva această peliculă de sulfură de cupru pe suprafața sfalerei. Odată ce pelicula de sulfură de cupru este dizolvată, suprafața originală a sfalerei, cu flotabilitate slabă, este expusă. În consecință, devine mai dificil pentru colector să se adsorbă pe suprafața sfalerei, inhibând eficient flotabilitatea sfalerei.

4.2 Formarea peliculei hidrofile pe suprafața sfaleritei

Ionii de cianură din cianura de sodiu pot face schimb de substanțe cu anioni precum ionii sulfat și cu cei proveniți de la colectori precum xantații de pe suprafața sfaleritei. De exemplu, atunci când reacționează cu ionii de zinc de pe suprafața sfaleritei, pot forma o peliculă hidrofilă de cianură de zinc. Această peliculă hidrofilă obstrucționează interacțiunea dintre suprafața sfaleritei și colector, reducând adsorbția colectorului pe suprafața sfaleritei, atingând astfel obiectivul de a inhiba flotația sfaleritei.

4.3 Dizolvarea - Complexarea xantaților metalici

Cianura de sodiu are o capacitate puternică de a se dizolva și de a se complexa cu xantații metalici, care sunt colectori utilizați în mod obișnuit în flotația mineralelor sulfurate. În cazul mineralelor înrudite cu zincul, complexele xantat-zinc formate pe suprafața sfaleritei pot fi descompuse de cianura de sodiu. Complexarea cianurii de sodiu cu ionii metalici din xantați slăbește legătura dintre colector și suprafața mineralului, determinând desorbția xantaților de pe suprafața sfaleritei. Drept urmare, flotabilitatea sfaleritei este inhibată.

5. Selectivitatea cianurii de sodiu față de diferite minerale

Pe baza capacității cianurii de sodiu de a forma complexe cianurice stabile cu diferite metale, metalele comune și mineralele acestora pot fi clasificate în trei grupe:

1. Minerale de plumb, taliu, bismut, antimoniu, arsenic, staniu, rodiu : Aceste minerale nu pot forma complexe cianurice stabile cu cianura de sodiu. Prin urmare, cianura de sodiu nu are efect inhibitor asupra acestor minerale. În flotația prin separare plumb-zinc, această proprietate asigură că mineralele de plumb nu sunt inhibate de cianura de sodiu și pot fi flotate eficient.

2. Minerale de platină, MERCUR , argint, cadmiu, cupru : Aceste minerale pot forma complexe cianurice stabile cu cianura de sodiu, dar este necesară o doză relativ mare de cianură de sodiu pentru a realiza inhibarea. În contextul separării plumb-zinc, dacă există impurități care conțin cupru în minereu, poate fi necesară o cantitate mai mare de cianură de sodiu pentru a inhiba mineralele legate de cupru și a preveni interferența cu separarea plumbului și zincului.

3. Minerale de zinc, nichel, aur, fier : Aceste minerale pot forma complexe de cianură foarte stabile cu cianura de sodiu. Cianura de sodiu are cel mai puternic efect inhibitor asupra acestor minerale, iar o cantitate mică de cianură de sodiu poate duce la o inhibare semnificativă. În flotația prin separare plumb-zinc, această caracteristică permite inhibarea eficientă a mineralelor care conțin fier (cum ar fi pirita) și a mineralelor care conțin zinc, ceea ce este benefic pentru flotația selectivă a mineralelor de plumb.

6. Aplicație practică și considerații

În operațiunile reale de flotație pentru separarea plumbului-zinc, utilizarea cianurii de sodiu necesită o optimizare atentă. Dozajul de cianură de sodiu trebuie ajustat în funcție de compoziția specifică a minereului, de conținutul de minerale de plumb și zinc și de prezența altor impurități. Dacă dozajul este prea mic, inhibarea mineralelor de zinc și a mineralelor de gangă asociate poate fi insuficientă, rezultând concentrate de plumb de puritate scăzută. În schimb, dacă dozajul este prea mare, nu numai că crește costul reactivului, dar poate cauza și probleme de mediu din cauza toxicității cianurii.

Mai mult, valoarea pH-ului celulozei, care afectează hidroliza cianurii de sodiu, trebuie controlată strict. Intervalul de pH adecvat pentru flotația de separare plumb-zinc folosind cianură de sodiu este de obicei în jur de 9 - 11. În acest interval de pH, cianura de sodiu poate exista într-o formă care favorizează inhibarea mineralelor de zinc, reducând în același timp pierderea de minerale de plumb din cauza suprainhibării.

7. Concluzie

Cianura de sodiu joacă un rol crucial în flotația separării plumb-zinc prin multiple mecanisme de inhibare. Prin dizolvarea peliculei de sulfură de cupru activată pe suprafața sfaleritei, formarea unei pelicule hidrofile pe suprafața sfaleritei și dizolvarea-complexarea xantaților metalici, aceasta inhibă eficient flotația mineralelor de zinc. Selectivitatea sa față de diferite minerale oferă baza pentru separarea mineralelor de plumb și zinc. Cu toate acestea, în aplicațiile practice, factori precum controlul dozajului și ajustarea pH-ului pulpei trebuie luați în considerare cu atenție pentru a obține o separare eficientă, economică și ecologică a plumbului-zinc. Cercetările suplimentare în acest domeniu se pot concentra pe dezvoltarea de alternative mai eficiente și ecologice la cianura de sodiu, menținând sau îmbunătățind în același timp eficiența de separare a mineralelor de plumb-zinc.