Metodat dhe proceset për heqjen e cianidit nga sipërfaqja e xeherorëve të sulfurit

1. Paraqitje

Në fushën e metalurgjisë, veçanërisht në nxjerrjen e arit dhe përpunimin e xeherorëve të sulfurit, prania e cianidit në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit paraqet sfida të rëndësishme. Cianidi përdoret gjerësisht në procesin e shpëlarjes me cianidim për nxjerrjen e arit për shkak të aftësisë së tij për të formuar komplekse me arin, duke lehtësuar tretjen e tij. Megjithatë, pas procesit të shpëlarjes, cianidi i mbetur në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit në sterile jo vetëm që çon në ndotje të mjedisit, por gjithashtu pengon pasurimin pasues të mineraleve të sulfurit, duke ulur shkallën e përgjithshme të rikuperimit të metaleve të vlefshme. Prandaj, zhvillimi i metodave efektive për të hequr cianidin në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit është thelbësor për përpunimin e qëndrueshëm të mineraleve dhe mbrojtjen e mjedisit.

2. Problemet ekzistuese me cianurin në sipërfaqet e xehes së sulfurit

2.1 Ndikimi në mjedis

Cianidi është një substancë shumë toksike. Kur xehet e sulfurit me cianid të adsorbuar në sipërfaqe shkarkohen në mjedis, cianidi mund të rrjedhë gradualisht dhe të ndotë tokën, burimet e ujit dhe ajrin. Edhe në përqendrime të ulëta, cianidi mund të jetë jashtëzakonisht i dëmshëm për organizmat ujorë, bimët dhe shëndetin e njeriut. Për shembull, në disa zona minerare ku ka ndodhur asgjësimi i papërshtatshëm i mbetjeve që përmbajnë cianid, trupat ujorë aty pranë kanë treguar një rënie të konsiderueshme të përmbajtjes së oksigjenit të tretur, duke rezultuar në vdekjen e peshqve dhe jetës tjetër ujore.

2.2 Frenimi i Përmirësimit të Mineraleve Sulfide

Cianidi i adsorbuar në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit, siç janë piriti, kalkopiriti dhe sfaleriti, mund të formojë një film pasivizues në sipërfaqen e mineralit. Ky film zvogëlon reaktivitetin e mineraleve të sulfurit gjatë flotacionit pasues ose proceseve të tjera të pasurimit. Për shembull, në flotacionin e xeherorëve të sulfurit që përmbajnë bakër, prania e cianidit në sipërfaqen e kalkopirit mund të dobësojë ndërveprimin e tij me kolektorët, duke e bërë të vështirë ndarjen efektive të mineraleve të bakrit nga mineralet gangue, duke zvogëluar kështu gradën dhe shkallën e rikuperimit të koncentrateve të bakrit.

3. Metodat për Heqjen e Cianidit në Sipërfaqen e Xeheroreve të Sulfurit

3.1 Metoda e Aktivizimit të Acidit

3.1.1 Parimi

Metoda e aktivizimit me acid përdor kryesisht acide si acidi sulfurik ose acidi oksalik për të reaguar me komponimet që përmbajnë cianur në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit. Kur shtohet një acid, ai shkakton dekompozimin e komplekseve cianur-metal. Si rezultat, gjenerohet gaz cianur hidrogjeni. Por në një proces të projektuar mirë, ky cianur hidrogjeni i paqëndrueshëm mund të rikuperohet dhe të ripërdoret përmes sistemeve të përshtatshme të thithjes.

3.1.2 Hapat e procesit

1. Përgatitja e pulpës së xehes : Së pari, përzieni mbetjet e xehes së sulfurit me cianurin e adsorbuar në sipërfaqe me ujë për të krijuar një pulpë xehesore uniforme. Raporti i ngurtë-lëngshëm i pulpës së xehes rregullohet zakonisht bazuar në karakteristikat e xehes dhe kërkesat specifike të procesit, zakonisht brenda diapazonit 1:2 - 1:5.

2. Shtimi i acidit : Shtoni ngadalë acid sulfurik ose acid oksalik në tulin e xehes duke e përzier vazhdimisht. Sasia e acidit të shtuar duhet të kontrollohet me kujdes sipas përmbajtjes së cianurit në tulin e xehes. Zakonisht, vlera e pH-it të tulit të xehes rregullohet në 2-4 dhe pH duhet të monitorohet në kohë reale duke përdorur një pH-metër gjatë procesit të shtimit.

3. Reagimi dhe Trajtimi i Gazit : Pas shtimit të acidit, lëreni reagimin të vazhdojë për rreth 1-3 orë. Gjatë kësaj kohe, prodhohet gaz cianur hidrogjeni. Për të parandaluar ndotjen e mjedisit nga ky gaz, ngrihet një sistem për mbledhjen dhe trajtimin e gazit. Gazi cianur hidrogjeni i gjeneruar drejtohet në një kullë thithëse të mbushur me një tretësirë ​​alkaline, siç është tretësira e hidroksidit të natriumit. Këtu, cianidi i hidrogjenit reagon me hidroksidin e natriumit dhe tretësira e rikuperuar e cianurit të natriumit mund të riciklohet në procesin e cianidimit nëse cilësia e saj plotëson kërkesat.

3.1.3 Avantazhet dhe disavantazhet

• Avantazhet : Kjo metodë është relativisht e thjeshtë si në parim ashtu edhe në funksionim. Ajo mund të zbërthejë në mënyrë efektive komponimet që përmbajnë cianur në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit dhe ka potencialin të riciklojë cianidin, duke ulur koston e përgjithshme të përdorimit të cianidit në procesin e minierave.

• Disavantazhet : Ka rreziqe të konsiderueshme për sigurinë. Gazi i cianurit të hidrogjenit është shumë toksik dhe çdo rrjedhje gjatë reagimit mund të shkaktojë dëme serioze për operatorët dhe mjedisin. Përveç kësaj, acidet e përdorura në këtë metodë janë gërryese, të cilat mund të dëmtojnë pajisjet dhe tubacionet, duke rritur kostot e mirëmbajtjes dhe duke shkurtuar jetëgjatësinë e pajisjeve.

3.2 Metoda e Aktivizimit të Oksiduesit

3.2.1 Parimi

Oksidantë të tillë si peroksidi i hidrogjenit, permanganati i kaliumit dhe ozoni përdoren për të oksiduar cianidin në sipërfaqen e xeherorëve sulfurë. Këta oksidantë thyejnë lidhjet kimike të përbërjeve të cianidit, duke e transformuar cianidin në substanca relativisht jo-toksike si gazi i azotit dhe karbonatet.

3.2.2 Hapat e procesit

1. Përgatitja e pulpës së xehes : Ngjashëm me metodën e aktivizimit me acid, përgatitni mbetjet e xehes së sulfurit në një tul xehe me një raport të përshtatshëm të ngurtë-të lëngshëm.

2. Shtimi i Oksiduesit : Shtoni oksiduesin e zgjedhur në pulpën e xehes. Sasia e oksiduesit të shtuar varet nga përmbajtja e cianurit në pulpën e xehes dhe potenciali i oksidimit të oksiduesit. Për shembull, kur përdoret peroksid hidrogjeni, doza është përgjithësisht 1-5 kg ​​për ton pulpë xehes, ndërsa permanganati i kaliumit zakonisht shtohet në 0.5-2 kg për ton pulpë xehes. Shtimi duhet të bëhet ngadalë me përzierje të vazhdueshme për të siguruar përzierje të njëtrajtshme.

3. Reagimi dhe Monitorimi : Lëreni oksiduesin të reagojë me cianidin në tulin e xehes për 2-4 orë. Gjatë reaksionit, monitoroni potencialin e oksido-reduktimit dhe përmbajtjen e cianidit në tulin e xehes. Vlera e potencialit të oksido-reduktimit mund të pasqyrojë progresin e reaksionit të oksidimit. Kur vlera stabilizohet dhe përmbajtja e cianidit në tulin e xehes përmbush standardin e kërkuar (zakonisht më pak se 0.5 mg/L), reaksioni konsiderohet i përfunduar.

3.2.3 Avantazhet dhe disavantazhet

• Avantazhet : Kjo metodë nuk prodhon gazra toksikë dhe të paqëndrueshëm si metoda e aktivizimit acid, duke e bërë atë më të sigurt për mjedisin e funksionimit. Mund të oksidojë dhe dekompozojë në mënyrë efektive cianidin, duke arritur qëllimin e heqjes së cianidit nga sipërfaqja e xeherorëve të sulfurit. Për më tepër, produktet e reagimit janë relativisht miqësore me mjedisin.

• Disavantazhet : Kostoja e oksidantëve është relativisht e lartë, veçanërisht për oksidantët e fortë si ozoni, i cili rrit koston e përpunimit të xeherorëve sulfurë. Përveç kësaj, reaksioni i oksidimit ndikohet lehtësisht nga faktorë të tillë si vlera e pH-it të pulpës së xeherorit, temperatura dhe prania e papastërtive të tjera, duke kërkuar kontroll të rreptë të kushteve të reagimit.

3.3 Metoda e Kripës së Bakrit

3.3.1 Parimi

Kripërat e bakrit, siç është sulfati i bakrit, i shtohen pulpës së xehes sulfide me cianur të adsorbuar në sipërfaqe. Jonet e bakrit reagojnë me cianurin për të formuar komplekse të patretshme bakri-cianuri. Këto komplekse më pas mund të ndahen nga pulpa e xehes përmes metodave të ndarjes së ngurtë-lëngshme, duke arritur kështu heqjen e cianidit.

3.3.2 Hapat e procesit

1. Përgatitja e pulpës së xehes : Përgatitni mbetjet e xehes së sulfurit në një tul xehe me një raport të përshtatshëm të ngurtë-lëng.

2. Shtimi i Kripës së Bakrit : Shtoni një sasi të përshtatshme të sulfatit të bakrit në tulin e xehes. Sasia e sulfatit të bakrit të shtuar përcaktohet nga përmbajtja e cianurit në tulin e xehes, përgjithësisht me një raport molar të joneve të bakrit me jonet e cianurit prej 1 - 2:1. Sulfati i bakrit zakonisht shtohet si tretësirë ​​ujore dhe procesi i shtimit duhet të shoqërohet me përzierje të vazhdueshme për të siguruar shpërndarjen e njëtrajtshme të joneve të bakrit në tulin e xehes.

3. Reaksioni dhe Ndarja e Lëndës së Ngurtë nga Lëngu : Pas shtimit të kripës së bakrit, lëreni reagimin të vazhdojë për 1-2 orë. Më pas, kryeni ndarjen e lëndës së ngurtë nga lëngu në pulpën e xehes duke përdorur metoda të tilla si filtrimi ose sedimentimi. Lënda e ngurtë e ndarë përmban precipitate bakri - cianur dhe minerale sulfure, ndërsa lëngu i ndarë mund të trajtohet më tej për të përmbushur standardin e shkarkimit ose të riciklohet për qëllime të tjera.

3.3.3 Avantazhet dhe disavantazhet

• Avantazhet : Kjo metodë mund të largojë në mënyrë efektive cianidin nga sipërfaqja e xeherorëve të sulfurit duke formuar precipitate të patretshme. Procesi i funksionimit është relativisht i thjeshtë, dhe sulfati i bakrit është një reagent kimik i zakonshëm dhe i lirë, duke ofruar disa përfitime ekonomike.

• Disavantazhet : Shtimi i kripërave të bakrit mund të fusë papastërti bakri në pulpën e xehes, të cilat mund të ndikojnë në pasurimin e mëvonshëm të mineraleve sulfure. Për shembull, në flotacionin e xehes së sulfurit të plumbit - zinkut, jonet e tepërta të bakrit mund të aktivizojnë sfaleritin, duke ndërhyrë në ndarjen e mineraleve të plumbit dhe zinkut. Përveç kësaj, precipitatet e ndara të bakrit - cianurit duhet të hidhen siç duhet për të parandaluar ndotjen dytësore.

3.4 Metoda e re e reagentit të përbërë

3.4.1 Parimi

Përdoren disa reagentë të përbërë të zhvilluar rishtazi, si një kombinim i polisulfideve dhe metabisulfitit të natriumit. Polisulfidet reagojnë me përbërësit që përmbajnë squfur në përbërjet që përmbajnë cianur në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit, ndërsa metabisulfiti i natriumit rregullon potencialin redoks të sistemit dhe nxit dekompozimin e cianidit, duke lehtësuar kështu heqjen e tij.

3.4.2 Hapat e procesit

1. Përgatitja e pulpës së xehes : Përgatitni mbetjet e xehes së sulfurit në një tul xehe.

2. Shtimi i Reagentit Kompozit : Shtoni reagentin kompozit të përbërë që përbëhet nga polisulfide dhe metabisulfit natriumi në pulpën e xehes. Raporti në peshë i polisulfideve me metabisulfitin e natriumit është zakonisht 1:1 dhe sasia e reagentit kompozit të shtuar përcaktohet bazuar në përmbajtjen e cianurit në pulpën e xehes dhe natyrën e xehes së sulfurit, duke filluar përgjithësisht nga 0.5 - 2 kg për ton pulpë xehes.

3. Reagimi dhe Monitorimi : Pas shtimit të reagentit të përbërë, lëreni reagimin të vazhdojë për 1-3 orë. Gjatë reagimit, monitoroni përmbajtjen e cianidit dhe parametrat kimikë përkatës, siç janë potenciali redoks dhe vlera e pH-it, në pulpën e xehes. Rregulloni menjëherë kushtet e reagimit sipas rezultateve të monitorimit për të siguruar heqjen e plotë të cianidit.

3.4.3 Avantazhet dhe disavantazhet

• Avantazhet : Kjo metodë tregon përshtatshmëri të mirë ndaj llojeve të ndryshme të xeherorëve sulfurë. Reagenti i përbërë punon në mënyrë sinergjike për të hequr në mënyrë efektive cianidin nga sipërfaqja e xeherorëve sulfurë. Krahasuar me metodat me një reagent të vetëm, ajo mund të ofrojë efikasitet më të mirë të heqjes dhe të ketë më pak ndikim në pasurimin pasues të mineraleve sulfure.

• Disavantazhet : Zhvillimi dhe prodhimi i reagentëve kompozitë është relativisht kompleks dhe kostoja mund të jetë më e lartë se disa metoda tradicionale me një reagent të vetëm. Për më tepër, mekanizmi specifik i reagimit të reagentëve kompozitë nuk është kuptuar ende plotësisht, gjë që mund të sjellë pasiguri në aplikimet aktuale industriale.

4. Optimizimi i procesit dhe konsideratat

4.1 Para-trajtimi i xeherorëve

Përpara se të përdoret ndonjë nga metodat e mësipërme për të hequr cianidin në sipërfaqen e xeherorëve sulfurë, shpesh është i nevojshëm një paratrajtim i përshtatshëm i xeherorit. Për shembull, nëse mbetjet e xeherorit sulfurik përmbajnë një sasi të madhe mineralesh gangue me kokrriza të imëta, mund të kryhen operacione para-shqyrtimi ose klasifikimi për të hequr fraksionet e imëta që janë të vështira për t'u trajtuar. Kjo mund të rrisë efikasitetin e kontaktit midis reagentit dhe mineraleve sulfure me cianidin e adsorbuar në sipërfaqe dhe të zvogëlojë ndërhyrjen e mineraleve gangue në procesin e reagimit.

4.2 Kontrolli i Kushteve të Reagimit

• Vlera e pH-it : Vlera e pH-it të tulit të xehes ndikon ndjeshëm në procesin e reagimit. Metoda e aktivizimit me acid kërkon një pH më të ulët për të nxitur dekompozimin e komponimeve që përmbajnë cianur, ndërsa metoda e aktivizimit me oksidant dhe metoda e kripës së bakrit duhet të ruajnë një gamë të përshtatshme pH-i. Për shembull, kur përdoret peroksid hidrogjeni si oksidant, vlera optimale e pH-it të tulit të xehes është zakonisht 8-10. dhe kur përdoret sulfat bakri, vlera e pH-it të tulit të xehes kontrollohet përgjithësisht në 6-8.

• Temperatura : Temperatura e reaksionit ndikon gjithashtu në shkallën dhe efikasitetin e reaksionit. Në përgjithësi, rritja e temperaturës mund ta përshpejtojë shkallën e reaksionit. Megjithatë, për disa reaksione, siç është oksidimi i cianidit nga peroksidi i hidrogjenit, një temperaturë tepër e lartë mund të shkaktojë dekompozimin e oksidantit, duke ulur efikasitetin e oksidimit. Prandaj, temperatura e reaksionit duhet të optimizohet sipas sistemit specifik të reaksionit, zakonisht brenda intervalit 20-40 °C.

• Intensiteti i përzierjes : Një përzierje e mjaftueshme është thelbësore për të siguruar shpërndarjen e njëtrajtshme të reagentëve në pulpën e xehes dhe për të rritur probabilitetin e kontaktit midis reagentit dhe substancave që përmbajnë cianur në sipërfaqen e xehes së sulfurit. Megjithatë, përzierja e tepërt mund të çojë në konsum të panevojshëm energjie dhe konsumim mekanik të pajisjeve. Intensiteti i duhur i përzierjes duhet të përcaktohet nëpërmjet kërkimit eksperimental dhe përvojës praktike të prodhimit.

4.3 Ndarja e Lëngjeve të Ngurta dhe të Lëngshme dhe Trajtimi i Ujërave të Ndotura

Pas reaksionit për të hequr cianidin në sipërfaqen e xeherorëve të sulfurit, kërkohet ndarje efikase e ngurtë-lëngshme për të ndarë mineralet e sulfurit të trajtuara nga tretësira e reaksionit. Metodat e ndarjes së ngurtë-lëngshme që përdoren zakonisht përfshijnë filtrimin, sedimentimin dhe centrifugimin. Ujërat e ndotura të ndara zakonisht përmbajnë ende disa mbetje cianidi dhe papastërti të tjera, të cilat duhet të trajtohen më tej për të përmbushur standardin e shkarkimit. Proceset e trajtimit të ujërave të ndotura mund të përfshijnë metoda të tilla si oksidimi i mëtejshëm, adsorbimi dhe trajtimi biologjik.

5. Raste studimore

5.1 Zbatimi i Metodës së Aktivizimit të Acidit në një Minierë Ari

Në një minierë ari, pas procesit të shpëlarjes me cianidim, mbetjet e xehes së sulfurit kishin një sasi të caktuar cianuri të adsorbuar në sipërfaqe. Miniera përdori metodën e aktivizimit acid për trajtim. Së pari, mbetjet u shndërruan në një tul xehe me një raport të ngurtë-lëng prej 1:3. Pastaj, u shtua acid sulfurik për të rregulluar vlerën e pH-it të pulpës së xehes në 3. Pas reagimit për 2 orë, gazi i hidrogjenit cianur i gjeneruar u mblodh dhe u absorbua nga një tretësirë ​​hidroksidi natriumi. Pas trajtimit, përmbajtja e cianurit në tulin e xehes ra nga 5 mg/L në më pak se 0.5 mg/L, dhe shkalla e rikuperimit pasues të mineraleve të sulfurit nga flotacioni u rrit me rreth 10%. Megjithatë, gjatë operimit, rrjedhja e gazit të hidrogjenit cianur paraqiti rreziqe sigurie në vendin e operimit, dhe tubacionet e pajisjeve pësuan korrozion relativisht të rëndë.

5.2 Metoda e Aktivizimit të Oksiduesit në një Minierë të Xeherorit të Sulfurit Polimetalik

Një minierë xeherori polimetalik sulfurik përdori peroksid hidrogjeni si oksidues për të hequr cianidin në sipërfaqen e xeherorëve sulfurik. Vlera e pH-it të pulpës së xeherorit u rregullua fillimisht në 9 dhe më pas u shtua peroksid hidrogjeni në një dozë prej 3 kg për ton pulpë xeherori. Pas një reagimi prej 3 orësh, përmbajtja e cianidit në pulpë të xeherorit u reduktua në një nivel shumë të ulët. Pasurimi pasues i mineraleve të sulfurit të bakrit, plumbit dhe zinkut nuk u ndikua nga cianidi i mbetur dhe shkalla e përgjithshme e rikuperimit të metaleve u përmirësua. Megjithatë, kostoja e lartë e peroksidit të hidrogjenit çoi në një rritje të kostos së përpunimit të xeherorit me rreth 5 dollarë për ton.

6. Përfundim

Heqja e cianidit nga sipërfaqja e xeherorëve të sulfurit është një detyrë thelbësore në fushën e përpunimit të mineraleve. Metoda e aktivizimit me acid, metoda e aktivizimit me oksidues, metoda e kripës së bakrit dhe metoda e reagentit të ri kompozit kanë secila avantazhet dhe disavantazhet e veta. Në aplikimet aktuale industriale, është e nevojshme të merren në konsideratë në mënyrë gjithëpërfshirëse faktorë të tillë si natyra e xeherorëve të sulfurit, kërkesat për mbrojtjen e mjedisit dhe kostot ekonomike për të zgjedhur metodën më të përshtatshme. Ndërkohë, duke optimizuar kushtet e procesit, duke paratrajtuar xeherorët dhe duke trajtuar siç duhet ndarjen e ngurtë-lëngshme dhe trajtimin e ujërave të ndotura, efikasiteti i heqjes së cianidit nga sipërfaqja e xeherorëve të sulfurit mund të rritet më tej, duke arritur qëllimet e rikuperimit të burimeve dhe mbrojtjes së mjedisit.