Методы и процессы удаления цианида на поверхности сульфидных руд

1. Введение

В области металлургии, особенно при добыче золота и переработке сульфидных руд, наличие Цианид на поверхности Сульфидные руды создает значительные проблемы. Цианид широко используется в процессе цианирования выщелачивания для извлечения золота из-за его способности образовывать комплексы с золотом, облегчая его растворение. Однако после процесса выщелачивания оставшиеся цианид на поверхности сульфидных руд в хвостохранилищах не только приводит к загрязнению окружающей среды, но и препятствует последующему обогащению сульфидных минералов, снижая общую скорость извлечения ценных металлов. Поэтому разработка эффективных методов удаления цианида с поверхности сульфидных руд имеет решающее значение для устойчивой переработки полезных ископаемых и защиты окружающей среды.

2. Существующие проблемы с цианидом на поверхности сульфидных руд

2.1 Воздействие на окружающую среду

Цианид является высокотоксичным веществом. Когда сульфидные руды с поверхностно-адсорбированным цианидом сбрасываются в окружающую среду, цианид может постепенно выщелачиваться и загрязнять почву, водные источники и воздух. Даже в низких концентрациях цианид может быть чрезвычайно вреден для водных организмов, растений и здоровья человека. Например, в некоторых районах добычи, где произошла неправильная утилизация хвостов, содержащих цианид, в близлежащих водоемах наблюдалось значительное снижение содержания растворенного кислорода, что привело к гибели рыб и других водных организмов.

2.2 Ингибирование обогащения сульфидных минералов

Цианид, адсорбированный на поверхности сульфидных руд, таких как пирит, халькопирит и сфалерит, может образовывать пассивирующую пленку на поверхности минерала. Эта пленка снижает реакционную способность сульфидных минералов во время последующей флотации или других процессов обогащения. Например, при флотации медесодержащих сульфидных руд присутствие цианида на поверхности халькопирита может ослабить его взаимодействие с собирателями, что затрудняет эффективное отделение медных минералов от жильных минералов, тем самым снижая содержание и скорость извлечения медных концентратов.

3. Методы удаления цианида на поверхности сульфидных руд

3.1 Метод кислотной активации

3.1.1 Принцип

Метод кислотной активации в основном использует кислоты, такие как серная кислота или щавелевая кислота, для реакции с цианид-содержащими соединениями на поверхности сульфидных руд. При добавлении кислоты происходит разложение комплексов цианида с металлом. В результате образуется цианистый водород. Но в хорошо разработанном процессе этот летучий цианистый водород может быть восстановлен и повторно использован с помощью соответствующих систем абсорбции.

3.1.2 Этапы процесса

1. Подготовка рудной пульпы: Сначала смешайте хвосты сульфидной руды с цианидом, адсорбированным на поверхности, с водой, чтобы создать однородную рудную пульпу. Соотношение твердого вещества и жидкости в рудной пульпе обычно регулируется на основе характеристик руды и конкретных технологических требований, обычно в диапазоне 1:2 - 1:5.

2. Добавление кислоты: Медленно добавляйте серную кислоту или щавелевую кислоту в рудную пульпу, непрерывно помешивая. Количество добавляемой кислоты должно тщательно контролироваться в соответствии с содержанием цианида в рудной пульпе. Обычно значение pH рудной пульпы регулируется до 2 - 4, и pH следует контролировать в режиме реального времени с помощью pH-метра во время процесса добавления.

3. Реакция и очистка газа: После добавления кислоты дайте реакции протекать в течение примерно 1 - 3 часов. В течение этого времени образуется цианистый водород. Чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды этим газом, устанавливается система сбора и очистки газа. Образующийся цианистый водород направляется в абсорбционную башню, заполненную щелочным раствором, например, раствором гидроксида натрия. Здесь цианистый водород реагирует с гидроксидом натрия, и восстановленный Цианид натрия Раствор может быть повторно использован в процессе цианирования, если его качество соответствует требованиям.

3.1.3 преимуществ и недостатков

• Преимущества: Этот метод относительно прост как по принципу, так и по эксплуатации. Он может эффективно разрушать цианидсодержащие соединения на поверхности сульфидных руд и имеет потенциал для переработки цианида, что снижает общую стоимость использования цианида в процессе добычи.

• Недостатки: Существуют значительные риски для безопасности. Газ цианистый водород очень токсичен, и любая утечка во время реакции может нанести серьезный вред операторам и окружающей среде. Кроме того, кислоты, используемые в этом методе, являются едкими, что может повредить оборудование и трубопроводы, увеличивая расходы на техническое обслуживание и сокращая срок службы оборудования.

3.2 Метод активации окислителя

3.2.1 Принцип

Для окисления цианида на поверхности сульфидных руд используются такие окислители, как перекись водорода, перманганат калия и озон. Эти окислители разрывают химические связи соединений цианида, превращая цианид в относительно нетоксичные вещества, такие как газообразный азот и... Carbonест.

3.2.2 Этапы процесса

1. Подготовка рудной пульпы: Аналогично методу кислотной активации, подготовьте хвосты сульфидной руды в виде рудной пульпы с соответствующим соотношением твердого вещества и жидкости.

2. Добавление окислителя: Добавьте выбранный окислитель в рудную пульпу. Количество добавляемого окислителя зависит от содержания цианида в рудной пульпе и окислительного потенциала окислителя. Например, при использовании перекиси водорода дозировка обычно составляет 1 - 5 кг на тонну рудной пульпы, в то время как перманганат калия обычно добавляется в количестве 0.5 - 2 кг на тонну рудной пульпы. Добавление следует производить медленно при непрерывном помешивании для обеспечения равномерного смешивания.

3. Реакция и мониторинг: Дайте окислителю прореагировать с цианидом в рудной пульпе в течение 2–4 часов. Во время реакции следите за окислительно-восстановительным потенциалом и содержанием цианида в рудной пульпе. Значение окислительно-восстановительного потенциала может отражать ход реакции окисления. Когда значение стабилизируется и содержание цианида в рудной пульпе будет соответствовать требуемому стандарту (обычно менее 0.5 мг/л), реакция считается завершенной.

3.2.3 преимуществ и недостатков

• Преимущества: Этот метод не производит токсичных и летучих газов, как метод кислотной активации, что делает его более безопасным для рабочей среды. Он может эффективно окислять и разлагать цианид, достигая цели удаления цианида с поверхности сульфидных руд. Более того, продукты реакции относительно экологически безопасны.

• Недостатки: Стоимость окислителей относительно высока, особенно для сильных окислителей, таких как озон, что увеличивает стоимость обработки сульфидных руд. Кроме того, реакция окисления легко зависит от таких факторов, как значение pH рудной пульпы, температура и наличие других примесей, что требует строгого контроля условий реакции.

3.3 Метод с использованием медной соли

3.3.1 Принцип

Медные соли, такие как сульфат меди, добавляются в пульпу сульфидной руды с цианидом, адсорбированным на поверхности. Ионы меди реагируют с цианидом, образуя нерастворимые комплексы меди и цианида. Эти комплексы затем можно отделить от пульпы руды с помощью методов разделения твердого вещества и жидкости, тем самым достигая удаления цианида.

3.3.2 Этапы процесса

1. Подготовка рудной пульпы: Подготовить хвосты сульфидной руды в рудную пульпу с подходящим соотношением твердого вещества и жидкости.

2. Добавление соли меди: Добавьте соответствующее количество сульфата меди в рудную пульпу. Количество добавляемого сульфата меди определяется содержанием цианида в рудной пульпе, как правило, с молярным соотношением ионов меди к ионам цианида 1 - 2:1. Сульфат меди обычно добавляется в виде водного раствора, и процесс добавления должен сопровождаться непрерывным перемешиванием для обеспечения равномерного распределения ионов меди в рудной пульпе.

3. Реакция и разделение твердого вещества и жидкости: После добавления соли меди дайте реакции пройти в течение 1-2 часов. Затем проведите разделение твердого вещества и жидкости на рудной пульпе с использованием таких методов, как фильтрация или седиментация. Отделенное твердое вещество содержит осадки цианида меди и сульфидные минералы, в то время как отделенная жидкость может быть дополнительно обработана для соответствия стандарту сброса или переработана для других целей.

3.3.3 преимуществ и недостатков

• Преимущества: Этот метод позволяет эффективно удалять цианид с поверхности сульфидных руд путем образования нерастворимых осадков. Процесс операции относительно прост, а медный купорос является распространенным и недорогим химическим реагентом, что обеспечивает определенные экономические выгоды.

• Недостатки: Добавление солей меди может привести к попаданию примесей меди в рудную пульпу, что может повлиять на последующее обогащение сульфидных минералов. Например, при флотации свинцово-цинковых сульфидных руд избыточные ионы меди могут активировать сфалерит, мешая разделению свинцовых и цинковых минералов. Кроме того, отделенные осадки цианида меди необходимо правильно утилизировать, чтобы предотвратить вторичное загрязнение.

3.4 Новый метод композитного реагента

3.4.1 Принцип

Используются некоторые недавно разработанные композитные реагенты, такие как комбинация полисульфидов и метабисульфита натрия. Полисульфиды реагируют с серосодержащими компонентами в цианидсодержащих соединениях на поверхности сульфидных руд, в то время как метабисульфит натрия регулирует окислительно-восстановительный потенциал системы и способствует разложению цианида, тем самым облегчая его удаление.

3.4.2 Этапы процесса

1. Подготовка рудной пульпы: Подготовка хвостов сульфидной руды в рудную пульпу.

2. Добавление составного реагента: Добавьте композитный реагент, состоящий из полисульфидов и метабисульфита натрия, в рудную пульпу. Весовое соотношение полисульфидов и метабисульфита натрия обычно составляет 1:1. а количество добавляемого композитного реагента определяется на основе содержания цианида в рудной пульпе и природы сульфидной руды, обычно в диапазоне от 0.5 до 2 кг на тонну рудной пульпы.

3. Реакция и мониторинг: После добавления композитного реагента дайте реакции протекать в течение 1 - 3 часов. Во время реакции следите за содержанием цианида и соответствующими химическими параметрами, такими как окислительно-восстановительный потенциал и значение pH, в рудной пульпе. Быстро корректируйте условия реакции в соответствии с результатами мониторинга, чтобы обеспечить полное удаление цианида.

3.4.3 преимуществ и недостатков

• Преимущества: Этот метод показывает хорошую приспособляемость к различным типам сульфидных руд. Композитный реагент работает синергетически для эффективного удаления цианида с поверхности сульфидных руд. По сравнению с методами с одним реагентом он может обеспечить лучшую эффективность удаления и меньше влиять на последующее обогащение сульфидных минералов.

• Недостатки: Разработка и производство композитных реагентов относительно сложны, и стоимость может быть выше, чем у некоторых традиционных методов с одним реагентом. Более того, конкретный механизм реакции композитных реагентов еще не полностью изучен, что может вносить неопределенности в реальные промышленные применения.

4. Оптимизация процесса и соображения

4.1 Предварительная обработка руд

Перед использованием любого из вышеперечисленных методов удаления цианида с поверхности сульфидных руд часто необходима соответствующая предварительная обработка руды. Например, если хвосты сульфидных руд содержат большое количество мелкозернистых пустых минералов, можно провести операции предварительного просеивания или классификации для удаления труднообрабатываемых мелкозернистых фракций. Это может повысить эффективность контакта между реагентом и сульфидными минералами с адсорбированным на поверхности цианидом и уменьшить помехи пустых минералов на процесс реакции.

4.2 Контроль условий реакции

• Значение рН: Значение pH рудной пульпы существенно влияет на процесс реакции. Метод кислотной активации требует более низкого pH для содействия разложению цианидсодержащих соединений, в то время как метод активации окислителем и метод солей меди должны поддерживать соответствующий диапазон pH. Например, при использовании перекиси водорода в качестве окислителя оптимальное значение pH рудной пульпы обычно составляет 8 - 10, а при использовании сульфата меди значение pH рудной пульпы обычно контролируется на уровне 6 - 8.

• Температура: Температура реакции также влияет на скорость реакции и эффективность. Как правило, повышение температуры может ускорить скорость реакции. Однако для некоторых реакций, таких как окисление цианида перекисью водорода, слишком высокая температура может привести к разложению окислителя, что снизит эффективность окисления. Поэтому температуру реакции необходимо оптимизировать в соответствии с конкретной реакционной системой, обычно в диапазоне 20 - 40 °C.

• Интенсивность перемешивания: Достаточное перемешивание необходимо для обеспечения равномерного распределения реагентов в рудной пульпе и повышения вероятности контакта реагента с цианидсодержащими веществами на поверхности сульфидных руд. Однако чрезмерное перемешивание может привести к ненужному расходу энергии и механическому износу оборудования. Соответствующая интенсивность перемешивания должна быть определена экспериментальными исследованиями и практическим производственным опытом.

4.3 Разделение твердой и жидкой фаз и очистка сточных вод

После реакции по удалению цианида на поверхности сульфидных руд требуется эффективное разделение твердого вещества и жидкости для отделения обработанных сульфидных минералов от реакционного раствора. Обычно используемые методы разделения твердого вещества и жидкости включают фильтрацию, седиментацию и центрифугирование. Отделенные сточные воды обычно все еще содержат некоторое количество остаточного цианида и других примесей, которые необходимо дополнительно обработать для соответствия стандарту сброса. Процессы очистки сточных вод могут включать такие методы, как дальнейшее окисление, адсорбция и биологическая очистка.

5. Тематические исследования

5.1 Применение метода кислотной активации на золотодобывающем руднике

На одном золотом руднике после процесса цианирования сульфидные рудные хвосты имели определенное количество поверхностно-адсорбированного цианида. На руднике для обработки использовался метод кислотной активации. Сначала хвосты были превращены в рудную пульпу с соотношением твердого вещества и жидкости 1:3. Затем добавлялась серная кислота для корректировки значения pH рудной пульпы до 3. После реакции в течение 2 часов образовавшийся цианистый водород собирался и поглощался раствором гидроксида натрия. После обработки содержание цианида в рудной пульпе снизилось с 5 мг/л до менее 0.5 мг/л, а последующая скорость извлечения сульфидных минералов флотацией увеличилась примерно на 10%. Однако во время работы утечка цианистого водорода представляла угрозу безопасности на рабочем месте, а трубопроводы оборудования подвергались относительно сильной коррозии.

5.2 Метод активации окислителя в руднике по добыче полиметаллических сульфидных руд

На руднике по добыче полиметаллических сульфидных руд в качестве окислителя для удаления цианида с поверхности сульфидных руд использовалась перекись водорода. Значение pH рудной пульпы сначала было доведено до 9, а затем была добавлена ​​перекись водорода в дозировке 3 кг на тонну рудной пульпы. После реакции в течение 3 часов содержание цианида в рудной пульпе было снижено до очень низкого уровня. Последующее обогащение сульфидных минералов меди, свинца и цинка не было затронуто оставшимся цианидом, и общая скорость извлечения металла улучшилась. Однако высокая стоимость перекиси водорода привела к увеличению стоимости переработки руды примерно на 5 долларов за тонну.

6. Заключение

Удаление цианида с поверхности сульфидных руд является важнейшей задачей в области переработки полезных ископаемых. Метод кислотной активации, метод активации окислителем, метод солей меди и новый метод композитных реагентов имеют свои преимущества и недостатки. В реальных промышленных применениях необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как природа сульфидных руд, требования по охране окружающей среды и экономические затраты, чтобы выбрать наиболее подходящий метод. Между тем, путем оптимизации условий процесса, предварительной обработки руд и надлежащего управления разделением твердого вещества и жидкости и очисткой сточных вод можно дополнительно повысить эффективность удаления цианида с поверхности сульфидных руд, достигая целей восстановления ресурсов и охраны окружающей среды.