Sülfürlü Cevherlerin Yüzeyindeki Siyanürün Giderilmesine Yönelik Yöntemler ve İşlemler

1. Giriş

Metalurji alanında, özellikle altın çıkarma ve sülfürlü cevher işlemede, Siyanür yüzeyinde Sülfür cevherleri önemli zorluklar ortaya çıkarır. Siyanür, altınla kompleksler oluşturma ve çözünmesini kolaylaştırma yeteneği nedeniyle altın çıkarma işleminde siyanürleme liç işleminde yaygın olarak kullanılır. Ancak liç işleminden sonra kalan siyanür Atıklardaki sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanür sadece çevre kirliliğine yol açmakla kalmaz, aynı zamanda sülfürlü minerallerin daha sonraki zenginleştirilmesini de engelleyerek değerli metallerin genel geri kazanım oranını düşürür. Bu nedenle, sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürü gidermek için etkili yöntemler geliştirmek, sürdürülebilir mineral işleme ve çevre koruma için hayati önem taşır.

2. Sülfürlü Cevher Yüzeylerinde Siyanürle İlgili Mevcut Sorunlar

2.1 Çevresel Etki

Siyanür son derece toksik bir maddedir. Yüzeye adsorbe edilmiş siyanürlü sülfür cevherleri çevreye boşaltıldığında, siyanür yavaş yavaş dışarı sızabilir ve toprağı, su kaynaklarını ve havayı kirletebilir. Düşük konsantrasyonlarda bile siyanür suda yaşayan organizmalar, bitkiler ve insan sağlığı için son derece zararlı olabilir. Örneğin, siyanür içeren atıkların uygunsuz şekilde bertaraf edildiği bazı madencilik alanlarında, yakınlardaki su kütlelerinde çözünmüş oksijen içeriğinde önemli bir azalma görülmüştür ve bu da balıkların ve diğer suda yaşayan canlıların ölümüne yol açmıştır.

2.2 Sülfür Mineral Zenginleşmesinin Engellenmesi

Pirit, kalkopirit ve sfalerit gibi sülfürlü cevherlerin yüzeyine adsorbe edilen siyanür, mineral yüzeyinde bir pasifleştirme filmi oluşturabilir. Bu film, sonraki flotasyon veya diğer zenginleştirme işlemleri sırasında sülfürlü minerallerin reaktivitesini azaltır. Örneğin, bakır içeren sülfürlü cevherlerin flotasyonunda, kalkopirit yüzeyindeki siyanür, toplayıcılarla etkileşimini zayıflatabilir ve bakır minerallerini gang minerallerinden etkili bir şekilde ayırmayı zorlaştırarak bakır konsantrelerinin derecesini ve geri kazanım oranını düşürebilir.

3. Sülfürlü Cevherlerin Yüzeyindeki Siyanürün Giderilmesi Yöntemleri

3.1 Asit Aktivasyon Yöntemi

3.1.1 İlke

Asit aktivasyon yöntemi, sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanür içeren bileşiklerle reaksiyona girmek için esas olarak sülfürik asit veya oksalik asit gibi asitler kullanır. Bir asit eklendiğinde, siyanür - metal komplekslerinin ayrışmasına neden olur. Sonuç olarak, hidrojen siyanür gazı üretilir. Ancak iyi tasarlanmış bir işlemde, bu uçucu hidrojen siyanür uygun emilim sistemleri aracılığıyla geri kazanılabilir ve yeniden kullanılabilir.

3.1.2 İşlem Adımları

1. Cevher Hamuru Hazırlama: Öncelikle, sülfürlü cevher artıklarını yüzeyde adsorbe edilmiş siyanür ve suyla karıştırarak homojen bir cevher hamuru oluşturun. Cevher hamurunun katı-sıvı oranı genellikle cevherin özelliklerine ve özel işlem gereksinimlerine göre ayarlanır, genellikle 1:2 - 1:5 aralığındadır.

2. Asit ilavesi: Sürekli karıştırarak cevher hamuruna yavaşça sülfürik asit veya oksalik asit ekleyin. Eklenen asit miktarı cevher hamurundaki siyanür içeriğine göre dikkatlice kontrol edilmelidir. Genellikle cevher hamurunun pH değeri 2 - 4'e ayarlanır ve ekleme işlemi sırasında pH metre kullanılarak pH gerçek zamanlı olarak izlenmelidir.

3. Reaksiyon ve Gaz Arıtma: Asit eklendikten sonra, reaksiyonun yaklaşık 1 - 3 saat devam etmesine izin verin. Bu süre zarfında, hidrojen siyanür gazı üretilir. Bu gazın çevreyi kirletmesini önlemek için bir gaz toplama ve işleme sistemi kurulur. Üretilen hidrojen siyanür gazı, sodyum hidroksit çözeltisi gibi alkali bir çözeltiyle dolu bir emilim kulesine yönlendirilir. Burada, hidrojen siyanür sodyum hidroksitle reaksiyona girer ve geri kazanılan Sodyum siyanür Kalitesi gerekliliklere uygunsa çözelti siyanürleme işlemine geri dönüştürülebilir.

3.1.3 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar: Bu yöntem hem prensip hem de işleyiş açısından nispeten basittir. Sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanür içeren bileşikleri etkili bir şekilde parçalayabilir ve siyanürü geri dönüştürme potansiyeline sahiptir, bu da madencilik sürecinde siyanür kullanımının genel maliyetini azaltır.

• Dezavantajlar: Önemli güvenlik riskleri söz konusudur. Hidrojen siyanür gazı oldukça zehirlidir ve reaksiyon sırasında herhangi bir sızıntı operatörlere ve çevreye ciddi zararlar verebilir. Ayrıca, bu yöntemde kullanılan asitler aşındırıcıdır, bu da ekipmana ve boru hatlarına zarar verebilir, bakım maliyetlerini artırabilir ve ekipmanın ömrünü kısaltabilir.

3.2 Oksidan Aktivasyon Yöntemi

3.2.1 İlke

Hidrojen peroksit, potasyum permanganat ve ozon gibi oksitleyiciler, sülfür cevherlerinin yüzeyindeki siyanürü oksitlemek için kullanılır. Bu oksitleyiciler, siyanür bileşiklerinin kimyasal bağlarını kırarak siyanürü azot gazı gibi nispeten toksik olmayan maddelere dönüştürür. Karbonates.

3.2.2 İşlem Adımları

1. Cevher Hamuru Hazırlama:Asit aktivasyon yöntemine benzer şekilde, sülfürlü cevher atıklarını uygun katı-sıvı oranıyla cevher hamuru haline getirin.

2. Oksidan İlavesi: Seçilen oksidanı cevher hamuruna ekleyin. Eklenen oksidan miktarı cevher hamurundaki siyanür içeriğine ve oksidanın oksidasyon potansiyeline bağlıdır. Örneğin, hidrojen peroksit kullanıldığında dozaj genellikle cevher hamuru tonu başına 1 - 5 kg iken, potasyum permanganat genellikle cevher hamuru tonu başına 0.5 - 2 kg eklenir. Ekleme, eşit karışmayı sağlamak için sürekli karıştırarak yavaşça yapılmalıdır.

3. Tepki ve İzleme: Oksidanın cevher hamurundaki siyanürle 2 - 4 saat reaksiyona girmesine izin verin. Reaksiyon sırasında, cevher hamurundaki oksidasyon - redüksiyon potansiyelini ve siyanür içeriğini izleyin. Oksidasyon - redüksiyon potansiyeli değeri, oksidasyon reaksiyonunun ilerlemesini yansıtabilir. Değer sabitlendiğinde ve cevher hamurundaki siyanür içeriği gerekli standardı karşıladığında (genellikle 0.5 mg/L'den az), reaksiyon tamamlanmış kabul edilir.

3.2.3 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar: Bu yöntem asit aktivasyon yöntemi gibi toksik ve uçucu gazlar üretmez, bu da onu çalışma ortamı için daha güvenli hale getirir. Siyanürü etkili bir şekilde oksitleyebilir ve ayrıştırabilir, böylece sülfürlü cevherlerin yüzeyinden siyanürü uzaklaştırma amacına ulaşabilir. Ayrıca, reaksiyon ürünleri nispeten çevre dostudur.

• Dezavantajlar: Oksidanların maliyeti, özellikle ozon gibi güçlü oksidanlar için nispeten yüksektir ve bu da sülfürlü cevherlerin işleme maliyetini artırır. Ek olarak, oksidasyon reaksiyonu cevher hamurunun pH değeri, sıcaklık ve diğer safsızlıkların varlığı gibi faktörlerden kolayca etkilenir ve reaksiyon koşullarının sıkı bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.

3.3 Bakır Tuzu Yöntemi

3.3.1 İlke

Bakır sülfat gibi bakır tuzları, yüzeyde adsorbe edilen siyanür ile sülfür cevheri hamuruna eklenir. Bakır iyonları siyanür ile reaksiyona girerek çözünmeyen bakır-siyanür kompleksleri oluşturur. Bu kompleksler daha sonra katı-sıvı ayırma yöntemleri ile cevher hamurundan ayrılabilir ve böylece siyanürün uzaklaştırılması sağlanır.

3.3.2 İşlem Adımları

1. Cevher Hamuru Hazırlama:Sülfürlü cevher atıklarını uygun katı-sıvı oranına sahip cevher hamuru haline getirin.

2. Bakır Tuzu İlavesi: Cevher hamuruna uygun miktarda bakır sülfat ekleyin. Eklenen bakır sülfat miktarı, cevher hamurundaki siyanür içeriğine göre belirlenir, genellikle bakır iyonlarının siyanür iyonlarına molar oranı 1 - 2:1'dir. Bakır sülfat genellikle sulu bir çözelti olarak eklenir ve ekleme işlemine cevher hamurunda bakır iyonlarının eşit dağılımını sağlamak için sürekli karıştırma eşlik etmelidir.

3. Reaksiyon ve Katı - Sıvı Ayırma: Bakır tuzu eklendikten sonra, reaksiyonun 1 - 2 saat devam etmesine izin verin. Daha sonra, filtrasyon veya sedimantasyon gibi yöntemler kullanılarak cevher hamurunda katı - sıvı ayrımı yapın. Ayrılan katı, bakır - siyanür çökeltileri ve sülfür mineralleri içerirken, ayrılan sıvı, deşarj standardını karşılamak için daha fazla işlenebilir veya başka amaçlar için geri dönüştürülebilir.

3.3.3 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar: Bu yöntem, çözünmeyen çökeltiler oluşturarak sülfürlü cevherlerin yüzeyinden siyanürü etkili bir şekilde giderebilir. İşlem süreci nispeten basittir ve bakır sülfat, belirli ekonomik faydalar sunan yaygın ve ucuz bir kimyasal reaktiftir.

• Dezavantajlar: Bakır tuzlarının eklenmesi, cevher hamuruna bakır safsızlıkları sokabilir ve bu da sülfür minerallerinin sonraki zenginleştirilmesini etkileyebilir. Örneğin, kurşun - çinko sülfür cevherlerinin flotasyonunda, aşırı bakır iyonları sfaleriti aktive ederek kurşun ve çinko minerallerinin ayrılmasına müdahale edebilir. Ek olarak, ayrılan bakır - siyanür çökeltilerinin ikincil kirliliği önlemek için uygun şekilde bertaraf edilmesi gerekir.

3.4 Yeni Kompozit Reaktif Yöntemi

3.4.1 İlke

Polisülfür ve sodyum metabisülfit kombinasyonu gibi bazı yeni geliştirilen kompozit reaktifler kullanılır. Polisülfürler, sülfür cevherlerinin yüzeyindeki siyanür içeren bileşiklerdeki kükürt içeren bileşenlerle reaksiyona girerken, sodyum metabisülfit sistemin redoks potansiyelini ayarlar ve siyanürün ayrışmasını teşvik ederek uzaklaştırılmasını kolaylaştırır.

3.4.2 İşlem Adımları

1. Cevher Hamuru Hazırlama:Sülfürlü cevher atıklarını cevher hamuru haline getirin.

2. Kompozit Reaktif Ekleme:Polisülfitler ve sodyum metabisülfitten oluşan kompozit reaktifi cevher hamuruna ekleyin. Polisülfitlerin sodyum metabisülfite ağırlık oranı tipik olarak 1:1'dir ve eklenen kompozit reaktifin miktarı cevher hamurundaki siyanür içeriğine ve sülfür cevherinin doğasına göre belirlenir ve genellikle cevher hamuru tonu başına 0.5 - 2 kg arasında değişir.

3. Tepki ve İzleme: Kompozit reaktifi ekledikten sonra, reaksiyonun 1 - 3 saat devam etmesine izin verin. Reaksiyon sırasında, cevher hamurundaki siyanür içeriğini ve redoks potansiyeli ve pH değeri gibi ilgili kimyasal parametreleri izleyin. Siyanürün tamamen giderilmesini sağlamak için reaksiyon koşullarını izleme sonuçlarına göre derhal ayarlayın.

3.4.3 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar: Bu yöntem farklı sülfürlü cevher tiplerine iyi uyum sağlar. Kompozit reaktif, sülfürlü cevherlerin yüzeyinden siyanürü etkili bir şekilde gidermek için sinerjik olarak çalışır. Tek reaktifli yöntemlerle karşılaştırıldığında, daha iyi giderme verimliliği sunabilir ve sülfürlü minerallerin sonraki zenginleştirilmesinde daha az etkiye sahip olabilir.

• Dezavantajlar: Kompozit reaktiflerin geliştirilmesi ve üretimi nispeten karmaşıktır ve maliyeti bazı geleneksel tek reaktif yöntemlerinden daha yüksek olabilir. Ayrıca, kompozit reaktiflerin spesifik reaksiyon mekanizması henüz tam olarak anlaşılmamıştır ve bu durum gerçek endüstriyel uygulamalarda belirsizliklere yol açabilir.

4. Proses Optimizasyonu ve Hususlar

4.1 Cevherlerin Ön İşlemi

Yukarıdaki yöntemlerden herhangi birini sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürü gidermek için kullanmadan önce, genellikle uygun cevher ön işlemi gereklidir. Örneğin, sülfürlü cevher artıkları büyük miktarda ince taneli gang mineralleri içeriyorsa, işlenmesi zor ince taneli fraksiyonları gidermek için ön eleme veya sınıflandırma işlemleri gerçekleştirilebilir. Bu, reaktif ile sülfürlü mineraller arasındaki yüzey adsorbe edilmiş siyanürle temas verimliliğini artırabilir ve gang minerallerinin reaksiyon sürecine müdahalesini azaltabilir.

4.2 Reaksiyon Koşullarının Kontrolü

• PH değeri: Cevher hamurunun pH değeri reaksiyon sürecini önemli ölçüde etkiler. Asit aktivasyon yöntemi, siyanür içeren bileşiklerin ayrışmasını desteklemek için daha düşük bir pH gerektirirken, oksidan aktivasyon yöntemi ve bakır tuzu yöntemi uygun bir pH aralığını korumak zorundadır. Örneğin, oksidan olarak hidrojen peroksit kullanıldığında, cevher hamurunun optimum pH değeri genellikle 8 - 10'dur. Bakır sülfat kullanıldığında ise cevher hamurunun pH değeri genellikle 6 - 8'de kontrol edilir.

• Sıcaklık: Reaksiyon sıcaklığı ayrıca reaksiyon hızını ve verimliliğini etkiler. Genellikle, sıcaklığı artırmak reaksiyon hızını hızlandırabilir. Ancak, siyanürün hidrojen peroksit tarafından oksidasyonu gibi bazı reaksiyonlar için, aşırı yüksek bir sıcaklık oksidanın ayrışmasına neden olarak oksidasyon verimliliğini azaltabilir. Bu nedenle, reaksiyon sıcaklığının genellikle 20 - 40 °C aralığında, belirli reaksiyon sistemine göre optimize edilmesi gerekir.

• Karıştırma Yoğunluğu: Cevher hamurunda reaktiflerin eşit dağılımını sağlamak ve reaktif ile sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanür içeren maddeler arasındaki temas olasılığını artırmak için yeterli karıştırma esastır. Ancak aşırı karıştırma gereksiz enerji tüketimine ve ekipmanın mekanik aşınmasına yol açabilir. Uygun karıştırma yoğunluğu deneysel araştırma ve pratik üretim deneyimiyle belirlenmelidir.

4.3 Katı - Sıvı Ayırma ve Atıksu Arıtımı

Sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürü gidermek için reaksiyondan sonra, arıtılmış sülfür minerallerini reaksiyon çözeltisinden ayırmak için etkili katı-sıvı ayırma gereklidir. Yaygın olarak kullanılan katı-sıvı ayırma yöntemleri arasında filtrasyon, sedimantasyon ve santrifüjleme bulunur. Ayrılan atık su genellikle hala bir miktar kalıntı siyanür ve diğer safsızlıklar içerir ve bunların deşarj standardını karşılamak için daha fazla arıtılması gerekir. Atık su arıtma prosesleri, daha fazla oksidasyon, adsorpsiyon ve biyolojik arıtma gibi yöntemleri içerebilir.

5. Örnek Olaylar

5.1 Altın Madeninde Asit Aktivasyon Yöntemi Uygulaması

Bir altın madeninde, siyanürleme liç işleminden sonra, sülfürlü cevher artıkları belirli miktarda yüzeyde adsorbe edilmiş siyanüre sahipti. Madende, arıtma için asit aktivasyon yöntemi kullanılıyordu. İlk olarak, artıklar 1:3 katı-sıvı oranına sahip bir cevher hamuru haline getirildi. Daha sonra, cevher hamurunun pH değerini 3'e ayarlamak için sülfürik asit eklendi. 2 saat reaksiyondan sonra, oluşan hidrojen siyanür gazı toplandı ve bir sodyum hidroksit çözeltisi tarafından emildi. Arıtmadan sonra, cevher hamurundaki siyanür içeriği 5 mg/L'den 0.5 mg/L'nin altına düştü ve daha sonra sülfürlü minerallerin flotasyon geri kazanım oranı yaklaşık %10 arttı. Ancak, işletme sırasında, hidrojen siyanür gazı sızıntısı işletme sahasında güvenlik riskleri oluşturdu ve ekipman boru hatları nispeten ciddi korozyona uğradı.

5.2 Polimetalik Sülfürlü Cevher Madeninde Oksidan Aktivasyon Yöntemi

Polimetalik sülfürlü bir cevher madeni, sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürü gidermek için bir oksitleyici olarak hidrojen peroksit kullandı. Cevher hamurunun pH değeri önce 9'a ayarlandı. Daha sonra ton cevher hamuru başına 3 kg'lık bir dozajda hidrojen peroksit eklendi. 3 saat reaksiyondan sonra cevher hamurundaki siyanür içeriği çok düşük bir seviyeye düştü. Bakır, kurşun ve çinko sülfürlü minerallerin daha sonraki zenginleştirilmesi kalan siyanürden etkilenmedi ve genel metal geri kazanım oranı iyileşti. Ancak hidrojen peroksitin yüksek maliyeti cevher işleme maliyetinde ton başına yaklaşık 5 dolarlık bir artışa yol açtı.

6. Sonuç

Sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürün giderilmesi, mineral işleme alanında önemli bir görevdir. Asit aktivasyon yöntemi, oksidan aktivasyon yöntemi, bakır tuzu yöntemi ve yeni kompozit reaktif yönteminin her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Gerçek endüstriyel uygulamalarda, en uygun yöntemi seçmek için sülfürlü cevherlerin doğası, çevre koruma gereksinimleri ve ekonomik maliyetler gibi faktörlerin kapsamlı bir şekilde dikkate alınması gerekir. Bu arada, proses koşullarının optimize edilmesi, cevherlerin ön işlenmesi ve katı - sıvı ayırma ve atık su arıtımının uygun şekilde ele alınmasıyla, sülfürlü cevherlerin yüzeyindeki siyanürün giderilmesinin verimliliği daha da artırılabilir ve kaynak geri kazanımı ve çevre koruma hedeflerine ulaşılabilir.