Metódy a postupy na odstraňovanie kyanidu z povrchu sulfidových rúd

1. Úvod

V oblasti metalurgie, najmä pri ťažbe zlata a spracovaní sulfidových rúd, je prítomnosť kyanid na povrchu Sulfidové rudy predstavuje značné výzvy. Kyanid sa široko používa v procese kyanidačného lúhovania na extrakciu zlata kvôli svojej schopnosti tvoriť komplexy so zlatom, čo uľahčuje jeho rozpúšťanie. Po procese lúhovania však zostávajúce kyanid na povrchu sulfidových rúd v odkaliskách nielenže vedie k znečisteniu životného prostredia, ale tiež bráni následnému obohacovaniu sulfidových minerálov, čím znižuje celkovú mieru výťažnosti cenných kovov. Preto je vývoj účinných metód na odstraňovanie kyanidu na povrchu sulfidových rúd kľúčový pre udržateľné spracovanie nerastov a ochranu životného prostredia.

2. Existujúce problémy s kyanidom na povrchu sulfidových rúd

2.1 Vplyv na životné prostredie

Kyanid je vysoko toxická látka. Keď sa sulfidové rudy s povrchovo adsorbovaným kyanidom vypúšťajú do životného prostredia, kyanid sa môže postupne vylúhovať a kontaminovať pôdu, vodné zdroje a vzduch. Aj v nízkych koncentráciách môže byť kyanid mimoriadne škodlivý pre vodné organizmy, rastliny a ľudské zdravie. Napríklad v niektorých banských oblastiach, kde došlo k nesprávnej likvidácii hlušiny obsahujúcej kyanid, došlo v blízkych vodných plochách k výraznému poklesu obsahu rozpusteného kyslíka, čo viedlo k úhynu rýb a iných vodných živočíchov.

2.2 Inhibícia obohacovania sulfidových minerálov

Kyanid adsorbovaný na povrchu sulfidových rúd, ako je pyrit, chalkopyrit a sfalerit, môže na povrchu minerálu vytvoriť pasivačný film. Tento film znižuje reaktivitu sulfidových minerálov počas následnej flotácie alebo iných procesov obohacovania. Napríklad pri flotácii sulfidových rúd obsahujúcich meď môže prítomnosť kyanidu na povrchu chalkopyritu oslabiť jeho interakciu so zberačmi, čo sťažuje účinné oddelenie medených minerálov od hlušinových minerálov, čím sa znižuje kvalita a miera výťažnosti medených koncentrátov.

3. Metódy odstraňovania kyanidu z povrchu sulfidových rúd

3.1 Metóda aktivácie kyseliny

3.1.1 Princíp

Metóda kyslej aktivácie využíva hlavne kyseliny ako kyselinu sírovú alebo kyselinu šťaveľovú na reakciu so zlúčeninami obsahujúcimi kyanidy na povrchu sulfidových rúd. Pridanie kyseliny spôsobuje rozklad komplexov kyanidu s kovom. V dôsledku toho sa vytvára plynný kyanovodík. V dobre navrhnutom procese sa však tento prchavý kyanovodík môže regenerovať a opätovne použiť pomocou vhodných absorpčných systémov.

3.1.2 Kroky procesu

1. Príprava rudnej buničinyNajprv zmiešajte zvyšky sulfidovej rudy s povrchovo adsorbovaným kyanidom s vodou, aby ste vytvorili jednotnú rudnú drť. Pomer pevnej a kvapalnej látky v rudnej dreni sa zvyčajne upravuje na základe charakteristík rudy a špecifických požiadaviek procesu, zvyčajne v rozmedzí 1:2 – 1:5.

2. Pridanie kyselinyDo rudnej drte za stáleho miešania pomaly pridávajte kyselinu sírovú alebo kyselinu šťaveľovú. Množstvo pridanej kyseliny sa musí starostlivo kontrolovať podľa obsahu kyanidu v rudnej drti. Hodnota pH rudnej drte sa zvyčajne upravuje na 2 – 4 a pH by sa malo počas procesu pridávania monitorovať v reálnom čase pomocou pH metra.

3. Reakcia a úprava plynuPo pridaní kyseliny nechajte reakciu prebiehať približne 1 – 3 hodiny. Počas tejto doby sa vytvára plynný kyanovodík. Aby sa zabránilo znečisťovaniu životného prostredia týmto plynom, je nainštalovaný systém na zhromažďovanie a úpravu plynu. Vytvorený plynný kyanovodík sa vedie do absorpčnej veže naplnenej alkalickým roztokom, napríklad roztokom hydroxidu sodného. Tu kyanovodík reaguje s hydroxidom sodným a získaný plyn... Kyanid sodný Roztok sa môže recyklovať do kyanidačného procesu, ak jeho kvalita spĺňa požiadavky.

3.1.3 Výhody a nevýhody

• výhodyTáto metóda je relatívne jednoduchá, a to ako z hľadiska princípu, tak aj z hľadiska fungovania. Dokáže účinne rozložiť zlúčeniny obsahujúce kyanidy na povrchu sulfidových rúd a má potenciál recyklovať kyanid, čím sa znižujú celkové náklady na používanie kyanidu v ťažobnom procese.

• NevýhodyExistujú značné bezpečnostné riziká. Kyanovodík je vysoko toxický a akýkoľvek únik počas reakcie môže spôsobiť vážne poškodenie obsluhy a životného prostredia. Okrem toho sú kyseliny používané pri tejto metóde korozívne, čo môže poškodiť zariadenia a potrubia, zvýšiť náklady na údržbu a skrátiť životnosť zariadenia.

3.2 Metóda aktivácie oxidantu

3.2.1 Princíp

Na oxidáciu kyanidu na povrchu sulfidových rúd sa používajú oxidačné činidlá, ako je peroxid vodíka, manganistan draselný a ozón. Tieto oxidačné činidlá rozbíjajú chemické väzby kyanidových zlúčenín a transformujú kyanid na relatívne netoxické látky, ako je plynný dusík a... Uhlíkates.

3.2.2 Kroky procesu

1. Príprava rudnej buničinyPodobne ako pri metóde aktivácie kyselinou, pripravte zvyšky sulfidovej rudy na rudnú drť s vhodným pomerom pevnej a kvapalnej látky.

2. Adícia oxidačného činidlaPridajte zvolené oxidačné činidlo do rudnej drte. Množstvo pridaného oxidačného činidla závisí od obsahu kyanidu v rudnej drti a oxidačného potenciálu oxidačného činidla. Napríklad pri použití peroxidu vodíka je dávkovanie zvyčajne 1 – 5 kg na tonu rudnej drte, zatiaľ čo manganistan draselný sa zvyčajne pridáva v množstve 0.5 – 2 kg na tonu rudnej drte. Pridávanie by sa malo vykonávať pomaly za stáleho miešania, aby sa zabezpečilo rovnomerné premiešanie.

3. Reakcia a monitorovanieNechajte oxidačné činidlo reagovať s kyanidom v rudnej dreni 2 – 4 hodiny. Počas reakcie sledujte oxidačno-redukčný potenciál a obsah kyanidu v rudnej dreni. Hodnota oxidačno-redukčného potenciálu môže odrážať priebeh oxidačnej reakcie. Keď sa hodnota stabilizuje a obsah kyanidu v rudnej dreni spĺňa požadovanú normu (zvyčajne menej ako 0.5 mg/l), reakcia sa považuje za ukončenú.

3.2.3 Výhody a nevýhody

• výhodyTáto metóda neprodukuje toxické a prchavé plyny ako metóda aktivácie kyselinou, vďaka čomu je bezpečnejšia pre prevádzkové prostredie. Dokáže účinne oxidovať a rozkladať kyanid, čím sa dosahuje cieľ odstránenia kyanidu z povrchu sulfidových rúd. Okrem toho sú reakčné produkty relatívne šetrné k životnému prostrediu.

• NevýhodyCena oxidačných činidiel je relatívne vysoká, najmä silných oxidačných činidiel, ako je ozón, čo zvyšuje náklady na spracovanie sulfidových rúd. Okrem toho je oxidačná reakcia ľahko ovplyvnená faktormi, ako je hodnota pH rudnej drte, teplota a prítomnosť iných nečistôt, čo si vyžaduje prísnu kontrolu reakčných podmienok.

3.3 Metóda s medenou soľou

3.3.1 Princíp

Medené soli, ako napríklad síran meďnatý, sa pridávajú do sulfidovej rudnej drene s povrchovo adsorbovaným kyanidom. Ióny medi reagujú s kyanidom za vzniku nerozpustných komplexov medi a kyanidu. Tieto komplexy sa potom dajú oddeliť od rudnej drene separačnými metódami pevná látka - kvapalina, čím sa dosiahne odstránenie kyanidu.

3.3.2 Kroky procesu

1. Príprava rudnej buničinyPripravte hlušinu sulfidovej rudy na rudnú kašu s vhodným pomerom tuhej a kvapalnej látky.

2. Pridanie medenej soliDo rudnej drte pridajte vhodné množstvo síranu meďnatého. Množstvo pridaného síranu meďnatého je určené obsahom kyanidu v rudnej drti, zvyčajne s molárnym pomerom iónov medi k kyanidovým iónom 1 – 2:1. Síran meďnatý sa zvyčajne pridáva ako vodný roztok a proces pridávania by mal byť sprevádzaný neustálym miešaním, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie iónov medi v rudnej drti.

3. Reakcia a separácia tuhých látok a kvapalínPo pridaní medenej soli nechajte reakciu prebiehať 1 – 2 hodiny. Potom vykonajte separáciu tuhých látok od kvapalín na rudnej dreni pomocou metód, ako je filtrácia alebo sedimentácia. Oddelená tuhá látka obsahuje zrazeniny kyanidu medi a sulfidov, zatiaľ čo oddelená kvapalina sa môže ďalej upravovať tak, aby spĺňala normu vypúšťania, alebo sa môže recyklovať na iné účely.

3.3.3 Výhody a nevýhody

• výhodyTáto metóda dokáže účinne odstrániť kyanid z povrchu sulfidových rúd tvorbou nerozpustných zrazenín. Prevádzkový proces je relatívne jednoduchý a síran meďnatý je bežné a lacné chemické činidlo, ktoré ponúka určité ekonomické výhody.

• NevýhodyPridanie solí medi môže zaviesť nečistoty medi do rudnej drene, čo môže ovplyvniť následné obohatenie sulfidových minerálov. Napríklad pri flotácii sulfidových rúd olova a zinku môžu nadmerné ióny medi aktivovať sfalerit, čo narúša separáciu minerálov olova a zinku. Okrem toho je potrebné oddelené zrazeniny kyanidu medi a medi správne zlikvidovať, aby sa zabránilo sekundárnemu znečisteniu.

3.4 Nová metóda kompozitných činidiel

3.4.1 Princíp

Používajú sa niektoré novovyvinuté kompozitné činidlá, ako napríklad kombinácia polysulfidov a metabisulfitu sodného. Polysulfidy reagujú so zložkami obsahujúcimi síru v zlúčeninách obsahujúcich kyanidy na povrchu sulfidových rúd, zatiaľ čo metabisulfit sodný upravuje redoxný potenciál systému a podporuje rozklad kyanidu, čím uľahčuje jeho odstránenie.

3.4.2 Kroky procesu

1. Príprava rudnej buničinyPripravte hlušinu sulfidovej rudy na rudnú kašu.

2. Pridanie kompozitného činidlaDo rudnej drte pridajte kompozitné činidlo pozostávajúce z polysulfidov a metabisulfitu sodného. Hmotnostný pomer polysulfidov k metabisulfitu sodnému je typicky 1:1 a množstvo pridaného kompozitného činidla sa určuje na základe obsahu kyanidu v rudnej drti a povahy sulfidovej rudy, vo všeobecnosti sa pohybuje od 0.5 do 2 kg na tonu rudnej drte.

3. Reakcia a monitorovaniePo pridaní kompozitného činidla nechajte reakciu prebiehať 1 – 3 hodiny. Počas reakcie monitorujte obsah kyanidu a relevantné chemické parametre, ako je redoxný potenciál a hodnota pH, v rudnej dreni. Reakčné podmienky ihneď upravte podľa výsledkov monitorovania, aby ste zabezpečili úplné odstránenie kyanidu.

3.4.3 Výhody a nevýhody

• výhodyTáto metóda vykazuje dobrú prispôsobivosť rôznym typom sulfidových rúd. Kompozitné činidlo pôsobí synergicky a účinne odstraňuje kyanidy z povrchu sulfidových rúd. V porovnaní s metódami s jedným činidlom môže ponúkať lepšiu účinnosť odstraňovania a mať menší vplyv na následné obohacovanie sulfidových minerálov.

• NevýhodyVývoj a výroba kompozitných činidiel sú relatívne zložité a náklady môžu byť vyššie ako pri niektorých tradičných metódach s jedným činidlom. Okrem toho špecifický reakčný mechanizmus kompozitných činidiel ešte nie je úplne objasnený, čo môže viesť k neistotám v skutočných priemyselných aplikáciách.

4. Optimalizácia procesov a aspekty, ktoré treba zvážiť

4.1 Predúprava rúd

Pred použitím ktorejkoľvek z vyššie uvedených metód na odstránenie kyanidu z povrchu sulfidových rúd je často potrebná vhodná predúprava rudy. Napríklad, ak hlušina sulfidovej rudy obsahuje veľké množstvo jemnozrnných minerálov hlušiny, je možné vykonať predbežné triedenie alebo klasifikáciu na odstránenie ťažko spracovateľných jemnozrnných frakcií. To môže zvýšiť účinnosť kontaktu medzi činidlom a sulfidovými minerálmi s kyanidom adsorbovaným na povrchu a znížiť vplyv minerálov hlušiny na reakčný proces.

4.2 Riadenie reakčných podmienok

• Hodnota pHHodnota pH rudnej drte významne ovplyvňuje reakčný proces. Metóda aktivácie kyselinou vyžaduje nižšie pH na podporu rozkladu zlúčenín obsahujúcich kyanidy, zatiaľ čo metóda aktivácie oxidačným činidlom a metóda s medenou soľou musia udržiavať vhodný rozsah pH. Napríklad pri použití peroxidu vodíka ako oxidačného činidla je optimálna hodnota pH rudnej drte zvyčajne 8 – 10 a pri použití síranu meďnatého sa hodnota pH rudnej drte zvyčajne udržiava na hodnote 6 – 8.

• TeplotaReakčná teplota tiež ovplyvňuje rýchlosť a účinnosť reakcie. Zvýšenie teploty môže vo všeobecnosti zrýchliť rýchlosť reakcie. Avšak pri niektorých reakciách, ako je oxidácia kyanidu peroxidom vodíka, môže príliš vysoká teplota spôsobiť rozklad oxidačného činidla, čím sa zníži účinnosť oxidácie. Preto je potrebné optimalizovať reakčnú teplotu podľa konkrétneho reakčného systému, zvyčajne v rozmedzí 20 – 40 °C.

• Intenzita miešaniaDostatočné miešanie je nevyhnutné na zabezpečenie rovnomerného rozloženia činidiel v rudnej dreni a zvýšenie pravdepodobnosti kontaktu medzi činidlom a látkami obsahujúcimi kyanidy na povrchu sulfidových rúd. Nadmerné miešanie však môže viesť k zbytočnej spotrebe energie a mechanickému opotrebovaniu zariadení. Vhodná intenzita miešania by sa mala určiť experimentálnym výskumom a praktickými výrobnými skúsenosťami.

4.3 Oddelenie pevných látok od kvapalín a čistenie odpadových vôd

Po reakcii na odstránenie kyanidu z povrchu sulfidových rúd je potrebná účinná separácia tuhých látok od kvapalín, aby sa upravené sulfidové minerály oddelili od reakčného roztoku. Medzi bežne používané metódy separácie tuhých látok od kvapalín patrí filtrácia, sedimentácia a centrifugácia. Oddelená odpadová voda zvyčajne stále obsahuje zvyškový kyanid a iné nečistoty, ktoré je potrebné ďalej upravovať, aby spĺňali normy pre vypúšťanie. Procesy čistenia odpadových vôd môžu zahŕňať metódy, ako je ďalšia oxidácia, adsorpcia a biologické čistenie.

5. Prípadové štúdie

5.1 Aplikácia metódy aktivácie kyseliny v zlatej bani

V istej zlatej bani po procese kyanidácie obsahovali zvyšky sulfidovej rudy určité množstvo povrchovo adsorbovaného kyanidu. Baňa na úpravu použila metódu aktivácie kyselinou. Najprv sa z zvyškov vytvorila rudná drť s pomerom pevná látka: kvapalina 1:3. Potom sa pridala kyselina sírová, aby sa upravila hodnota pH rudnej drte na 3. Po 2 hodinách reakcie sa vytvorený kyanovodík zachytil a absorboval roztokom hydroxidu sodného. Po úprave klesol obsah kyanidu v rudnej drti z 5 mg/l na menej ako 0.5 mg/l a následná miera výťažnosti sulfidových minerálov flotáciou sa zvýšila približne o 10 %. Počas prevádzky však únik kyanovodíka predstavoval bezpečnostné riziko na mieste prevádzky a potrubia zariadenia utrpeli relatívne silnú koróziu.

5.2 Metóda aktivácie oxidantu v bani na polymetalické sulfidové rudy

V bani na polymetalické sulfidové rudy sa ako oxidačné činidlo používal peroxid vodíka na odstránenie kyanidu z povrchu sulfidových rúd. Hodnota pH rudnej drene sa najprv upravila na 9 a potom sa pridal peroxid vodíka v dávke 3 kg na tonu rudnej drene. Po 3 hodinách reakcie sa obsah kyanidu v rudnej dreni znížil na veľmi nízku úroveň. Následné obohacovanie minerálov sulfidov medi, olova a zinočnatých nebolo ovplyvnené zostávajúcim kyanidom a celková miera výťažnosti kovu sa zlepšila. Vysoké náklady na peroxid vodíka však viedli k zvýšeniu nákladov na spracovanie rudy približne o 5 dolárov na tonu.

6. Záver

Odstraňovanie kyanidu z povrchu sulfidových rúd je kľúčovou úlohou v oblasti spracovania nerastov. Metóda aktivácie kyselinou, metóda aktivácie oxidantom, metóda s medenými soľami a metóda s novými kompozitnými činidlami majú svoje výhody a nevýhody. V reálnych priemyselných aplikáciách je potrebné komplexne zvážiť faktory, ako je povaha sulfidových rúd, požiadavky na ochranu životného prostredia a ekonomické náklady, aby sa vybrala najvhodnejšia metóda. Optimalizáciou procesných podmienok, predúpravou rúd a správnym zaobchádzaním so separáciou pevných a kvapalných látok a čistením odpadových vôd je možné ďalej zvýšiť účinnosť odstraňovania kyanidu z povrchu sulfidových rúd, čím sa dosiahnu ciele obnovy zdrojov a ochrany životného prostredia.