去除硫化矿物表面氰化物的方法和工艺

介绍

在有色金属硫化物矿石的选矿和冶炼过程中，氰化物常被用于提高金属回收率。然而，残留在硫化物矿石表面的氰化物不仅会对后续工艺流程产生不利影响，还会造成严重的环境问题。因此，开发高效环保的硫化物矿石表面氰化物去除方法具有重要的实际意义。

硫化矿物表面氰化物残留现状及危害

现在的情况

在传统的硫化矿浮选工艺中，氰化物被广泛用作抑制剂。它可以选择性地抑制硫化矿中的某些不需要的矿物，从而实现目标矿物与脉石矿物的分离。但浮选后，大量的氰化物会吸附在硫化矿的表面。据相关研究，在一些选矿厂，浮选后的硫化矿精矿表面氰化物含量可高达几百毫克/公斤。

危害

从工艺角度看，残留的氰化物会干扰后续的冶炼工艺，如硫化铜矿冶炼过程中，氰化物会与铜形成络合物，降低铜的冶炼效率，增加能耗。从环境角度看，氰化物是一种剧毒物质，含氰化物的尾矿废水排入自然环境，会污染水体和土壤，危害水生生物和周边植被，甚至通过食物链对人体健康构成威胁。

去除硫化矿物表面氰化物的方法

氧化法

1.化学氧化法

• 原理：使用强氧化剂将氰化物氧化成毒性较低或无毒的物质。常用的氧化剂包括过氧化氢（H2O2）、次氯酸钠（NaClO）等。以过氧化氢为例，其反应方程式为：（2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O）。

• 操作流程：首先，将含氰化物的硫化矿浆置于反应罐中，并将矿浆的pH值调节至适宜范围（通常，过氧化氢氧化反应的pH值优选在9～11之间）。然后，在搅拌下缓慢加入过氧化氢溶液，使氧化剂与矿浆充分接触并发生反应。反应时间通常为1～3小时，具体时间取决于矿浆中氰化物的浓度和矿石的性质。

• 优点：反应速度相对较快，氰化物去除效果好，能将氰化物浓度降低到相对较低的水平。

• 缺点：氧化剂（如过氧化氢）价格相对昂贵，过量的氧化剂可能会对后续的选矿或冶炼过程产生影响。

吸附法

1、活性炭吸附法

• 原理：活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔结构，可通过物理吸附和化学吸附在其表面吸附氰化物。

• 操作流程：将活性炭加入含氰硫化物矿浆中，充分搅拌，使活性炭与矿浆中的氰化物充分接触。吸附时间一般为30分钟至2小时。吸附完成后，通过过滤或其他方法将活性炭与矿浆分离。

• 优点：操作简便，对低浓度氰化物具有良好的吸附效果。活性炭可以再生并重复使用。

• 缺点：对于高浓度氰化物，吸附能力有限，对吸附的活性炭处理不当会导致二次污染。

2.离子交换树脂吸附法

• 原理：离子交换树脂含有特定的官能团，可以与氰化物中的离子进行交换，从而将氰化物吸附在树脂上。

• 操作流程：将离子交换树脂装入交换柱，使含氰化物的硫化矿浆流经交换柱。控制矿浆流速，确保氰化物与树脂充分交换。当树脂吸附饱和时，使用特定的洗脱剂洗脱并再生树脂。

• 优点：对氰化物具有较高的吸附选择性，可实现连续运行。

• 缺点：树脂成本高，洗脱过程相对复杂，并且可能会产生含氰化物的洗脱废液。

其他方法

1.酸碱中和法

• 原理：在特定条件下，氰化物在酸性或碱性环境中会发生水解反应，生成毒性较低或无毒的物质。例如，在酸性条件下，氰化物与氢离子反应生成氢氰酸（HCN），氢氰酸可通过挥发去除；在碱性条件下，氰化物水解生成氰酸盐和其他物质。

• 操作流程：若采用酸性水解，则将稀硫酸等酸性溶液缓慢加入含氰硫化物矿浆中，调节pH值至2～4，然后通入空气使生成的氢氰酸挥发。若采用碱性水解，则加入氢氧化钠等碱性物质，调节pH值至10～12，并反应一定时间（一般为2～4小时）。

• 优点：成本相对较低，操作也相对简单。

• 缺点：酸性水解过程中产生的氢氰酸剧毒，需要严格的防护措施；碱性水解反应速度慢，处理后可能仍有少量氰化物残留。

硫化矿物表面氰化物去除工艺流程设计

预处理阶段

1. 矿浆浓度调整：调整浮选后硫化矿矿浆的浓度。通常，矿浆浓度控制在20%～40%之间，以利于后续处理。同时，检测矿浆中初始氰化物浓度，为确定后续工艺参数提供依据。

2. 杂质去除：通过过滤、沉淀等方式去除纸浆中的大颗粒杂质和一些悬浮固体，以防止它们干扰后续的处理过程。

移除阶段

1. 方法选择：根据矿浆中氰化物浓度、矿石性质、处理成本和环境保护要求等因素选择合适的去除方法。例如，对于高浓度氰化物且成本不是主要考虑因素的情况，可优先选择化学氧化法；对于低浓度氰化物且注重环保的情况，生物氧化法或吸附法可能更合适。

2. 工艺参数控制：以化学氧化法中过氧化氢氧化为例，严格控制过氧化氢的添加量（一般根据氰化物浓度和反应方程式计算）、反应温度（一般为20-30℃）、pH值（9-11）、搅拌速度（100-300转/分钟）等参数，以确保高效反应。

治疗后阶段

1. 固液分离：通过过滤、离心等方法去除氰化物后，将矿浆分离，得到纯化的硫化物矿精矿和含有少量氰化物的废水。

2. 废水处理：对分离后的废水进行进一步处理，使其达到国家排放标准。可采用二次氧化、吸附等方法深度去除废水中的氰化物，确保安全排放。

结语

硫化矿表面氰化物的去除方法多种多样，每种方法都有各自的优缺点。实际应用中需综合考虑矿石性质、氰化物浓度、处理成本、环保要求等因素，选择合适的方法和工艺流程。随着环保要求的日益严格和技术的不断进步，开发更加高效、环保、低成本的硫化矿表面氰化物去除技术将是未来的重点研究方向。通过不断的工艺优化，有望实现硫化矿选矿冶炼过程中氰化物的零排放，促进有色金属工业的可持续发展。