Metode in postopki za odstranjevanje cianida na površini sulfidnih rud

1. Predstavitev

Na področju metalurgije, zlasti pri pridobivanju zlata in predelavi sulfidnih rud, je prisotnost cianid na površini Sulfidne rude predstavlja znatne izzive. Cianid se pogosto uporablja v postopku cianidacijskega luženja za ekstrakcijo zlata zaradi svoje sposobnosti tvorbe kompleksov z zlatom, kar olajša njegovo raztapljanje. Vendar pa po postopku luženja preostali cianid na površini sulfidnih rud v jalovini ne le onesnažuje okolje, temveč tudi zavira kasnejšo bogatitev sulfidnih mineralov, kar zmanjšuje skupno stopnjo pridobivanja dragocenih kovin. Zato je razvoj učinkovitih metod za odstranjevanje cianida na površini sulfidnih rud ključnega pomena za trajnostno predelavo mineralov in varstvo okolja.

2. Obstoječe težave s cianidom na površinah sulfidnih rud

2.1 Vpliv na okolje

Cianid je zelo strupena snov. Ko se sulfidne rude s površinsko adsorbiranim cianidom izpustijo v okolje, se lahko cianid postopoma izluži in onesnaži tla, vodne vire in zrak. Tudi v nizkih koncentracijah je cianid lahko izjemno škodljiv za vodne organizme, rastline in zdravje ljudi. Na primer, na nekaterih rudarskih območjih, kjer je prišlo do nepravilnega odstranjevanja jalovine, ki vsebuje cianid, se je v bližnjih vodnih telesih znatno zmanjšala vsebnost raztopljenega kisika, kar je povzročilo pogin rib in drugih vodnih organizmov.

2.2 Inhibicija bogatenja sulfidnih mineralov

Cianid, adsorbiran na površini sulfidnih rud, kot so pirit, halkopirit in sfalerit, lahko na površini minerala tvori pasivacijski film. Ta film zmanjša reaktivnost sulfidnih mineralov med nadaljnjo flotacijo ali drugimi postopki bogatenja. Na primer, pri flotaciji sulfidnih rud, ki vsebujejo baker, lahko prisotnost cianida na površini halkopirita oslabi njegovo interakcijo z zbiralniki, zaradi česar je težko učinkovito ločiti bakrove minerale od jalovinskih mineralov, s čimer se zmanjša kakovost in stopnja izkoristka bakrovih koncentratov.

3. Metode za odstranjevanje cianida na površini sulfidnih rud

3.1 Metoda aktivacije s kislino

3.1.1 Načelo

Metoda aktivacije s kislino v glavnem uporablja kisline, kot sta žveplova ali oksalna kislina, za reakcijo s spojinami, ki vsebujejo cianid, na površini sulfidnih rud. Dodatek kisline povzroči razgradnjo kompleksov cianida in kovine. Posledično nastane plinasti vodikov cianid. Vendar pa je mogoče ta hlapni vodikov cianid v dobro zasnovanem postopku pridobiti in ponovno uporabiti z ustreznimi absorpcijskimi sistemi.

3.1.2 Koraki postopka

1. Priprava rudne pulpeNajprej zmešajte ostanke sulfidne rude s površinsko adsorbiranim cianidom in vodo, da ustvarite enotno rudno kašo. Razmerje med trdno in tekočo snovjo v rudni kaši se običajno prilagodi glede na značilnosti rude in specifične zahteve postopka, običajno v območju od 1:2 do 1:5.

2. Dodajanje kislineŽveplovo ali oksalno kislino počasi dodajajte v rudni pulpi med nenehnim mešanjem. Količino dodane kisline je treba skrbno nadzorovati glede na vsebnost cianida v rudni pulpi. Običajno se pH vrednost rudni pulpi nastavi na 2–4, pH pa je treba med dodajanjem spremljati v realnem času s pH-metrom.

3. Reakcija in obdelava plinovPo dodajanju kisline pustite, da reakcija poteka približno 1–3 ure. Med tem časom se proizvaja vodikov cianid. Da bi preprečili onesnaževanje okolja s tem plinom, se vzpostavi sistem za zbiranje in čiščenje plina. Nastali vodikov cianid se usmeri v absorpcijski stolp, napolnjen z alkalno raztopino, kot je raztopina natrijevega hidroksida. Tukaj vodikov cianid reagira z natrijevim hidroksidom in pridobljeni plin Natrijev cianid Raztopina se lahko reciklira v postopek cianidacije, če njena kakovost izpolnjuje zahteve.

3.1.3 Prednosti in slabosti

• PrednostiTa metoda je relativno preprosta tako v principu kot v delovanju. Učinkovito lahko razgradi spojine, ki vsebujejo cianid, na površini sulfidnih rud in ima potencial za recikliranje cianida, kar zmanjša skupne stroške uporabe cianida v rudarskem procesu.

• SlabostiPrisotna so znatna varnostna tveganja. Vodikov cianid je zelo strupen in vsako uhajanje med reakcijo lahko povzroči resno škodo za upravljavce in okolje. Poleg tega so kisline, ki se uporabljajo pri tej metodi, korozivne, kar lahko poškoduje opremo in cevovode, poveča stroške vzdrževanja in skrajša življenjsko dobo opreme.

3.2 Metoda aktivacije oksidanta

3.2.1 Načelo

Oksidanti, kot so vodikov peroksid, kalijev permanganat in ozon, se uporabljajo za oksidacijo cianida na površini sulfidnih rud. Ti oksidanti prekinejo kemične vezi cianidnih spojin in cianid pretvorijo v relativno nestrupene snovi, kot sta dušikov plin in... Carbonjedel.

3.2.2 Koraki postopka

1. Priprava rudne pulpePodobno kot pri metodi aktivacije s kislino pripravite ostanke sulfidne rude v rudno kašo z ustreznim razmerjem med trdno in tekočo snovjo.

2. Dodatek oksidantaIzbrani oksidant dodajte v rudni pulpi. Količina dodanega oksidanta je odvisna od vsebnosti cianida v rudni pulpi in oksidacijskega potenciala oksidanta. Na primer, pri uporabi vodikovega peroksida je odmerek običajno 1–5 kg na tono rudni pulpi, medtem ko se kalijev permanganat običajno doda v količini 0.5–2 kg na tono rudni pulpi. Dodajanje je treba izvajati počasi ob stalnem mešanju, da se zagotovi enakomerno mešanje.

3. Odziv in spremljanjePustite, da oksidant reagira s cianidom v rudni pulpi 2–4 ure. Med reakcijo spremljajte oksidacijsko-redukcijski potencial in vsebnost cianida v rudni pulpi. Vrednost oksidacijsko-redukcijskega potenciala lahko odraža napredek oksidacijske reakcije. Ko se vrednost stabilizira in vsebnost cianida v rudni pulpi doseže zahtevani standard (običajno manj kot 0.5 mg/L), se reakcija šteje za končano.

3.2.3 Prednosti in slabosti

• PrednostiTa metoda ne proizvaja strupenih in hlapnih plinov kot metoda aktivacije s kislino, zaradi česar je varnejša za delovno okolje. Učinkovito lahko oksidira in razgradi cianid, s čimer doseže cilj odstranitve cianida s površine sulfidnih rud. Poleg tega so reakcijski produkti relativno okolju prijazni.

• SlabostiStroški oksidantov so relativno visoki, zlasti močni oksidanti, kot je ozon, kar poveča stroške predelave sulfidnih rud. Poleg tega na oksidacijsko reakcijo zlahka vplivajo dejavniki, kot so pH vrednost rudne pulpe, temperatura in prisotnost drugih nečistoč, kar zahteva strog nadzor reakcijskih pogojev.

3.3 Metoda z bakrovo soljo

3.3.1 Načelo

Bakrove soli, kot je bakrov sulfat, se dodajo sulfidni rudni pulpi s površinsko adsorbiranim cianidom. Bakrovi ioni reagirajo s cianidom in tvorijo netopne bakrovo-cianidne komplekse. Te komplekse je nato mogoče ločiti od rudne pulpe z metodami ločevanja trdne in tekoče snovi, s čimer se doseže odstranitev cianida.

3.3.2 Koraki postopka

1. Priprava rudne pulpeOstanke sulfidne rude pripravite v rudno kašo z ustreznim razmerjem med trdno in tekočo snovjo.

2. Dodatek bakrene soliV rudno pulpo dodajte ustrezno količino bakrovega sulfata. Količina dodanega bakrovega sulfata je določena z vsebnostjo cianida v rudni pulpi, običajno z molskim razmerjem bakrovih ionov in cianidnih ionov 1–2:1. Bakrov sulfat se običajno dodaja kot vodna raztopina, postopek dodajanja pa mora spremljati nenehno mešanje, da se zagotovi enakomerna porazdelitev bakrovih ionov v rudni pulpi.

3. Reakcija in ločevanje trdnih in tekočih snoviPo dodatku bakrove soli pustite reakcijo potekati 1-2 uri. Nato izvedite ločevanje trdne in tekoče snovi na rudni pulpi z metodami, kot sta filtracija ali sedimentacija. Ločena trdna snov vsebuje oborine bakra in cianida ter sulfidne minerale, ločeno tekočino pa lahko dodatno obdelamo, da ustreza standardu izpusta, ali recikliramo za druge namene.

3.3.3 Prednosti in slabosti

• PrednostiTa metoda lahko učinkovito odstrani cianid s površine sulfidnih rud z nastankom netopnih oborin. Postopek je relativno preprost, bakrov sulfat pa je pogost in poceni kemični reagent, ki ponuja določene ekonomske koristi.

• SlabostiDodajanje bakrovih soli lahko vnese nečistoče bakra v rudno pulpo, kar lahko vpliva na kasnejšo bogatitev sulfidnih mineralov. Na primer, pri flotaciji svinčevo-cinkovih sulfidnih rud lahko prekomerni bakrovi ioni aktivirajo sfalerit, kar ovira ločevanje svinčevih in cinkovih mineralov. Poleg tega je treba ločene bakrovo-cianidne oborine ustrezno odstraniti, da se prepreči sekundarno onesnaženje.

3.4 Nova metoda s sestavljenimi reagentmi

3.4.1 Načelo

Uporabljajo se nekateri na novo razviti kompozitni reagenti, kot je kombinacija polisulfidov in natrijevega metabisulfita. Polisulfidi reagirajo z žveplo vsebujočimi komponentami v spojinah, ki vsebujejo cianid, na površini sulfidnih rud, medtem ko natrijev metabisulfit uravnava redoks potencial sistema in spodbuja razgradnjo cianida, s čimer olajša njegovo odstranitev.

3.4.2 Koraki postopka

1. Priprava rudne pulpePripravite ostanke sulfidne rude v rudno kašo.

2. Dodajanje sestavljenega reagentaV rudno pulpo dodajte sestavljeni reagent, ki ga sestavljajo polisulfidi in natrijev metabisulfit. Masno razmerje med polisulfidi in natrijevim metabisulfitom je običajno 1:1. Količina dodanega sestavljenega reagenta pa se določi glede na vsebnost cianida v rudni pulpi in naravo sulfidne rude, običajno v razponu od 0.5 do 2 kg na tono rudne pulpe.

3. Odziv in spremljanjePo dodajanju kompozitnega reagenta pustite reakcijo potekati 1–3 ure. Med reakcijo spremljajte vsebnost cianida in ustrezne kemijske parametre, kot sta redoks potencial in pH vrednost, v rudni kaši. Reakcijske pogoje takoj prilagodite glede na rezultate spremljanja, da zagotovite popolno odstranitev cianida.

3.4.3 Prednosti in slabosti

• PrednostiTa metoda kaže dobro prilagodljivost različnim vrstam sulfidnih rud. Sestavljeni reagent deluje sinergistično za učinkovito odstranjevanje cianida s površine sulfidnih rud. V primerjavi z metodami z enim reagentom lahko ponudi boljšo učinkovitost odstranjevanja in ima manjši vpliv na poznejšo bogatitev sulfidnih mineralov.

• SlabostiRazvoj in proizvodnja kompozitnih reagentov sta relativno zapletena, stroški pa so lahko višji kot pri nekaterih tradicionalnih metodah z enim samim reagentom. Poleg tega specifičen reakcijski mehanizem kompozitnih reagentov še ni povsem razumljen, kar lahko povzroči negotovosti v dejanski industrijski uporabi.

4. Optimizacija procesov in premisleki

4.1 Predobdelava rud

Pred uporabo katere koli od zgornjih metod za odstranjevanje cianida na površini sulfidnih rud je pogosto potrebna ustrezna predobdelava rude. Če na primer ostanki sulfidnih rud vsebujejo veliko količino drobnozrnih mineralov jalovine, se lahko izvede predhodno presejanje ali klasifikacija, da se odstranijo težko obdelljive drobnozrne frakcije. To lahko poveča učinkovitost stika med reagentom in sulfidnimi minerali s površinsko adsorbiranim cianidom ter zmanjša vpliv mineralov jalovine na reakcijski proces.

4.2 Nadzor reakcijskih pogojev

• pH vrednostPH vrednost rudne pulpe pomembno vpliva na reakcijski proces. Metoda aktivacije s kislino zahteva nižji pH za spodbujanje razgradnje spojin, ki vsebujejo cianid, medtem ko morata metoda aktivacije z oksidantom in metoda z bakrovo soljo vzdrževati ustrezno območje pH. Na primer, pri uporabi vodikovega peroksida kot oksidanta je optimalna vrednost pH rudne pulpe običajno 8–10, pri uporabi bakrovega sulfata pa se pH vrednost rudne pulpe običajno nadzoruje na 6–8.

• temperatureReakcijska temperatura vpliva tudi na hitrost in učinkovitost reakcije. Na splošno lahko zvišanje temperature pospeši hitrost reakcije. Vendar pa lahko pri nekaterih reakcijah, kot je oksidacija cianida z vodikovim peroksidom, previsoka temperatura povzroči razgradnjo oksidanta, kar zmanjša učinkovitost oksidacije. Zato je treba reakcijsko temperaturo optimizirati glede na specifični reakcijski sistem, običajno v območju od 20 do 40 °C.

• Intenzivnost mešanjaZadostno mešanje je bistveno za zagotovitev enakomerne porazdelitve reagentov v rudni kaši in povečanje verjetnosti stika med reagentom in snovmi, ki vsebujejo cianid, na površini sulfidnih rud. Vendar pa lahko prekomerno mešanje povzroči nepotrebno porabo energije in mehansko obrabo opreme. Ustrezno intenzivnost mešanja je treba določiti z eksperimentalnimi raziskavami in praktičnimi proizvodnimi izkušnjami.

4.3 Ločevanje trdnih in tekočih snovi ter čiščenje odpadne vode

Po reakciji za odstranitev cianida na površini sulfidnih rud je potrebna učinkovita ločitev trdnih in tekočih snovi, da se obdelani sulfidni minerali ločijo od reakcijske raztopine. Pogosto uporabljene metode ločevanja trdnih in tekočih snovi vključujejo filtracijo, sedimentacijo in centrifugiranje. Ločena odpadna voda običajno še vedno vsebuje nekaj preostalega cianida in drugih nečistoč, ki jih je treba dodatno obdelati, da se izpolni standard izpusta. Postopki čiščenja odpadne vode lahko vključujejo metode, kot so nadaljnja oksidacija, adsorpcija in biološko čiščenje.

5. Študije primerov

5.1 Uporaba metode aktivacije s kislino v rudniku zlata

V nekem rudniku zlata so po postopku cianidacijskega luženja ostanki sulfidne rude vsebovali določeno količino površinsko adsorbiranega cianida. Za obdelavo so v rudniku uporabili metodo aktivacije s kislino. Najprej so ostanke predelali v rudni pulpi z razmerjem med trdno in tekočo snovjo 1:3. Nato so dodali žveplovo kislino, da so pH vrednost rudne pulpe prilagodili na 3. Po 2 urah reakcije so nastali vodikov cianid zbrali in ga absorbirali z raztopino natrijevega hidroksida. Po obdelavi se je vsebnost cianida v rudni pulpi znižala s 5 mg/L na manj kot 0.5 mg/L, stopnja pridobivanja sulfidnih mineralov s flotacijo pa se je povečala za približno 10 %. Vendar pa je med delovanjem uhajanje vodikovega cianida predstavljalo varnostno tveganje na mestu delovanja, cevovodi opreme pa so utrpeli relativno močno korozijo.

5.2 Metoda aktivacije oksidanta v rudniku polimetalne sulfidne rude

Rudnik polimetalne sulfidne rude je za odstranjevanje cianida na površini sulfidnih rud uporabljal vodikov peroksid kot oksidant. pH vrednost rudne pulpe je bila najprej naravnana na 9, nato pa je bil dodan vodikov peroksid v odmerku 3 kg na tono rudne pulpe. Po 3 urah reakcije se je vsebnost cianida v rudni pulpi zmanjšala na zelo nizko raven. Preostali cianid ni vplival na poznejšo bogatitev mineralov bakra, svinca in cinkovega sulfida, skupna stopnja pridobivanja kovin pa se je izboljšala. Vendar pa so visoki stroški vodikovega peroksida povzročili povečanje stroškov predelave rude za približno 5 dolarjev na tono.

6. Zaključek

Odstranjevanje cianida s površine sulfidnih rud je ključna naloga na področju predelave mineralov. Metoda aktivacije s kislino, metoda aktivacije z oksidantom, metoda z bakrovo soljo in metoda z novimi kompozitnimi reagenti imajo vsaka svoje prednosti in slabosti. V dejanski industrijski uporabi je treba za izbiro najprimernejše metode celovito upoštevati dejavnike, kot so narava sulfidnih rud, zahteve glede varstva okolja in ekonomski stroški. Medtem se lahko z optimizacijo procesnih pogojev, predobdelavo rud ter pravilnim ločevanjem trdnih in tekočih snovi ter čiščenjem odpadne vode še izboljša učinkovitost odstranjevanja cianida s površine sulfidnih rud, s čimer se dosežejo cilji pridobivanja virov in varstva okolja.