Experimentelle Analyse zur Zyanidentfernung von Goldrückständen unter Medium

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 3831 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Der Cyanidgehalt der Goldrückstände übersteigt aufgrund des Cyanidgewinnungsprozesses den Standard erheblich. Um die Ressourcennutzungseffizienz der Goldrückstände zu verbessern, wurde an den Rückständen der Goldmine Paishanlou nach dem Waschen und der Pressfiltrationsbehandlung ein Röstversuch bei mittlerer Temperatur durchgeführt. Die thermische Zersetzungsregel von Cyanid in Goldrückständen wurde analysiert und die Auswirkungen unterschiedlicher Rösttemperaturen und Röstdauern auf die Effizienz der Cyanidentfernung verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die schwache Cyanidverbindung und das freie Cyanid in den Rückständen zu zersetzen beginnen, wenn die Rösttemperatur 150 °C erreicht. Als die Kalzinierungstemperatur 300 °C erreichte, begann sich die komplexe Cyanidverbindung zu zersetzen. Wenn die Rösttemperatur die Anfangstemperatur der Zyanidzersetzung erreicht, kann die Wirksamkeit der Zyanidentfernung durch eine Verlängerung der Röstzeit verbessert werden. Nach 30–40-minütigem Rösten bei 250–300 °C sank der Gesamtcyanidgehalt im giftigen Sickerwasser von 3,27 auf 0,01 mg/L, was dem Wasserqualitätsstandard der Klasse III in China entspricht. Die Forschungsergebnisse bieten eine kostengünstige und effiziente Möglichkeit zur Zyanidbehandlung, die für die Förderung der Ressourcennutzung von Goldrückständen und anderen zyanidhaltigen Abfällen von großer Bedeutung ist.

Als typischer Vertreter fester Abfälle haben Goldrückstände aufgrund des übermäßigen Cyanidgehalts immer noch eine umfassende Verwertungsrate von weniger als 40 %. Um die Bergbaukosten von Bergbauunternehmen zu senken und die Verschmutzung der Bergbauumgebung durch eine große Anzahl zyanidhaltiger Abraumhalden zu vermeiden, wird ein hocheffizientes, kostengünstiges Verfahren zur Zyanidentfernung ohne Sekundärverschmutzung entwickelt unschädliche Behandlung zyanidhaltiger Rückstände. Die Hauptvoraussetzung für die Nutzung der Tailings-Ressourcen.

Derzeit umfassen die Methoden zur Entfernung von Cyanid aus Rückständen hauptsächlich physikalische Methoden, chemische Methoden, Hydrolysemethoden und Verbrennungsmethoden1,2,3,4,5. Die physikalische Methode nutzt hauptsächlich die Fest-Flüssig-Trenn- und Waschmethode, die den Cyanidgehalt in der toxischen Auslaugungslösung von Rückständen auf unter 5 mg/L6,7,8 reduzieren kann. Das Verfahren zeichnet sich durch einen einfachen Prozess, keine Sekundärverschmutzung, eine hohe Behandlungseffizienz, relativ niedrige Behandlungskosten und ein breites Anwendungsspektrum aus. Die Fest-Flüssig-Trenn- und Waschmethode wird in der „Technischen Spezifikation zur Kontrolle der Cyanidrückstandsverschmutzung in der Goldindustrie“ als bevorzugtes Verfahren zur Cyanidentfernung der cyanidhaltigen Rückstände, die für Verfüllmaterialien verwendet werden, festgelegt. Während des Waschvorgangs findet jedoch keine chemische Reaktion statt, ein Teil der wasserunlöslichen komplexen Cyanidverbindung in den Rückständen kann durch die Waschmethode nicht entfernt werden. Gleichzeitig ist es aufgrund der technologischen Einschränkungen der Waschmethode unvermeidlich, dass etwas Cyanid in der Tailings-Schlacke verbleibt. Diese Methode führt zu einer geringen Cyanidentfernungseffizienz und ist nur für den grundlegenden Prozess der Cyanidentfernung aus Rückständen geeignet.

Bei der chemischen Methode werden chemische Reagenzien verwendet, um Cyanid in Rückständen zu relativ schwacher und leicht hydrolysierbarer Cyansäure (HCNO) zu oxidieren, die dann durch weitere Oxidation und Hydrolyse entfernt wird. Je nach Wahl des Oxidationsmittels kann es unterteilt werden in: Chloroxidationsverfahren, INCO-Methode, Ozonoxidationsverfahren und Wasserstoffperoxidoxidationsverfahren. Das Chloroxidationsverfahren bietet die Vorteile niedriger Kosten, eines einfachen Verfahrens und eines hohen Automatisierungsgrads und hat eine gute Entfernungswirkung auf schwache Cyanidverbindungen in Rückständen. Die Entfernungswirkung komplexer Cyanidverbindungen, insbesondere Ferricyanidverbindungen, ist jedoch nicht offensichtlich, und zwar nicht ist leicht zu verursachen. Die behandelten Rückstände enthalten etwas Restchlor und unvollständig reagiertes Chlorcyan, was zu Korrosion an der Zyanidentfernungsausrüstung und sekundärer Verschmutzung führt9,10,11. Die INCO-Methode kann nicht nur schwache Cyanidverbindungen effektiv entfernen, sondern hat auch eine gute Entfernungswirkung bei komplexen Cyanidverbindungen und Ferricyanidverbindungen. Einige Thiocyanatverbindungen können jedoch nicht entfernt werden, und die Metallionen in den komplexierten Cyanidverbindungen neigen dazu, Carbonat-, Hydroxid- und Ferricyanidniederschläge zu bilden, die sich an der Oberfläche der Tailings-Partikel anlagern. Das INCO-Verfahren eignet sich besser für die Behandlung von cyanidhaltigem Abwasser mit niedrigem Thiocyanatgehalt. Wenn es zur Behandlung von cyanidhaltigen Abraumschlacken verwendet wird, können Ferricyanid und Thiocyanat nicht vollständig entfernt werden, so dass Cyanid in Rückständen nicht vollständig entfernt werden kann, und das ist auch der Fall Es ist schwierig, den Cyanidgehalt weiter zu reduzieren12,13. Die Ozonoxidationsmethode kann andere Cyanide außer Ferricyanverbindungen (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Thiocyanatverbindungen und Schwermetallkomplexe) oxidativ in Stickstoff- und Bicarbonatradikale zerlegen und weist eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit auf. Im gesamten Prozess der Ozonentfernung von Cyanid werden keine sekundären Schadstoffe eingeführt, und der Behandlungsprozess ist einfach, aber die Kosten für die Cyanidentfernung sind aufgrund der teuren Ozonerzeugungsausrüstung, des hohen Energieverbrauchs, des einfachen Ausfalls und der schwierigen Wartung erheblich höher14 ,15. Die Ozonoxidation wird üblicherweise als Hilfsverfahren zur fortgeschrittenen Behandlung von Abraumhalden mit geringem Cyanidgehalt eingesetzt. Die Reaktionsgeschwindigkeit der Cyanidentfernung durch die Wasserstoffperoxidmethode ist extrem hoch und der Cyanidgehalt kann in kurzer Zeit auf die Emissionsanforderungen reduziert werden. Dieses Verfahren hat jedoch keine offensichtlichen Auswirkungen auf die Behandlung von Ferricyanid- und Thiocyanatverbindungen und neigt zur Bildung von Cyanatniederschlägen, die an der Oberfläche der Rückstände haften und die Effizienz der Cyanidentfernung verringern16,17. Gleichzeitig ist der Herstellungsprozess von Wasserstoffperoxid komplex, teuer und birgt große potenzielle Sicherheitsrisiken, was zu einem relativ engen Anwendungsbereich des Cyanogenperoxid-Oxidationsverfahrens führt. Daher ist es nur für tiefes Cyanid geeignet Entfernungsbehandlung von cyanidhaltigen Abfallflüssigkeiten mit geringem Gehalt an Thiocyanat und Ferricyanid.

Die kollaborative Reinigungsmethode „Drei Abfälle“ besteht darin, schwefelhaltiges Rauchgas oder oxidierende Flüssigkeit zu verwenden, um Cyanid aus Cyanidierungsabwasser und Waschflüssigkeit zu entfernen, das Abwasser und das Abgas zu recyceln und die Abfallrückstände so zu behandeln, dass sie dem Standard entsprechen, um so zu erreichen Abfallbehandlung mit Abfall18,19,20. Es oxidiert im Wesentlichen Cyanid durch Schwefeldioxid, aber aufgrund seiner schlechten Oxidationseigenschaften ist seine Fähigkeit, Cyanid zu entfernen, viel geringer als die der Inco-Methode. Derzeit kann die synergistische Reinigungsmethode „Drei Abfälle“ zur Cyanidentfernung aus Tailings den Cyanidgehalt in Tailings effektiv auf weniger als 30 mg/l reduzieren. Die Fähigkeit zur Cyanidentfernung ist relativ schlecht und kann auf hochkonzentrierte Rückstände angewendet werden, die nicht durch Pressen, Waschen und Entfernen von Cyanid behandelt wurden.

Die Hydrolysemethode erfordert keine chemischen Mittel, erzeugt keine Sekundärverschmutzung und außerdem sind der Betrieb und die Wartung der Anlage einfach. Die Hauptkosten für die Zyanidentfernung entstehen durch den Kauf von Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlungsgeräten und den Energieverbrauch des Betriebs. Es wird häufig bei der Decyanierungsbehandlung von feuerfestem, cyanidhaltigem Abwasser21,22 eingesetzt. Die hohen Kosten und der hohe Energieverbrauch der derzeitigen Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlungsgeräte schränken jedoch die breite Anwendung der Hydrolysemethode ein. Im Vergleich zu anderen chemischen Methoden zur Entfernung von Cyanid eignet sich die Hydrolysemethode besser für die Entfernung von Cyanid aus Rückständen in Bergbauunternehmen mit überschüssiger Energieproduktion aus nahegelegenen Kraftwerken und relativ niedrigen Energieverbrauchskosten, insbesondere wenn das komplexierte Cyanid in den Rückständen verwendet wird . Oder wenn der Gehalt an Thiocyanat hoch ist, ist es vorteilhafter, das Hydrolyseverfahren zur Entfernung von Cyanid zu verwenden.

Die Verbrennungsmethode basiert hauptsächlich auf der Zementofen-Mitverarbeitungsmethode. Die Verwendung von Goldrückständen als Ersatz für einige der Zementrohstoffe für die Zementproduktion bietet den Vorteil einer vollständigen Cyanidentfernung und eines einfachen Prozesses. Um jedoch sicherzustellen, dass die Qualität des Zements nicht beeinträchtigt wird, dürfen nur kleine Mengen an Rückständen gemischt werden, was es schwierig macht, die Effizienz der Rückstandsbehandlung zu verbessern23,24.

Derzeit ist das Verfahren zur Cyanidentfernung durch die hohen Chemikalienkosten, die geringe Verarbeitungseffizienz und die schlechte Verarbeitungskapazität begrenzt und kann in der Minenverfüllungsindustrie nicht weit verbreitet eingesetzt werden. In dieser Arbeit wurde das bestehende Hochtemperatur-Verbrennungsverfahren zur Entfernung von Cyanid verbessert und der Muffelofen verwendet, um ein Röstexperiment bei mittlerer Temperatur an den Rückständen der Liaoning Paishanlou Company nach dem Waschen und Filterpressen durchzuführen. Auf der Grundlage der Aufrechterhaltung eines niedrigen Energieverbrauchs werden die Rösttemperatur und die Röstzeit so gewählt, dass der Restcyanidgehalt in den Rückständen den Standard erreicht, und ein industrialisiertes Cyanidentfernungssystem soll eine kostengünstige und hocheffiziente neue Möglichkeit bieten zur Entfernung von Cyanid aus cyanidhaltigen Tailings und zur Verbesserung der Tailings. Die Verbesserung der Ressourcennutzungseffizienz von Tailings kann enorme wirtschaftliche, ökologische und soziale Vorteile bringen.

Die in diesem Artikel beschriebene Erkennung des Cyanidgehalts von Rückständen wurde von der Firma Paishanlou unterstützt, die über die Qualifikation zur Erkennung des Cyanidgehalts verfügt. Der Nachweisstandard besagt, dass der Gesamtcyanidgehalt in der giftigen Auslaugungslösung des Rückstands weniger als 0,05 mg/L beträgt, während der nationale Standard GB/T 14848-2017 „Qualität des Grundwassers“ der Standard für den Nachweis des Cyanidgehalts in Wasser der Klasse III ist erfordert, dass der Gehalt an leicht freisetzbarem Cyanid weniger als 0,05 mg/l beträgt (im Folgenden wird der Gesamtcyanidgehalt in der toxischen Auslaugungslösung des Rückstands als Gesamtcyanidgehalt des Rückstands bezeichnet). Das Gesamtcyanid umfasst leicht freisetzbares und schwer freisetzbares Cyanid, und die Teststandards von Paishanlou sind strenger als die in der Spezifikation.

Das Versuchsmaterial besteht aus Rückständen mit niedrigem Cyanidgehalt im Rückstandbecken der Paishanlou Company, die gewaschen und gefiltert wurden. Der Gesamtcyanidgehalt in den Rückständen betrug 3,27 mg/L, der anfängliche Wassergehalt betrug 17,8 % und der Flüssigkeitsindex betrug 0,13, was einem harten plastischen Zustand entspricht. Die Paishanlou Company wurde damit beauftragt, bei der Probenahme zu helfen, und die Rückstände wurden in versiegelte Beutel verpackt, um ein Verschütten während des Probentransports und eine Verschmutzung der Umgebung zu vermeiden. Gleichzeitig konnte dadurch auch sichergestellt werden, dass der Feuchtigkeitsgehalt und der Cyanidgehalt der Proben nicht durch äußere Faktoren gestört wurden. Abbildung 1 zeigt das Tailings-Paket und die Morphologie der Probe.

Tailings-Packung und Probenmorphologiediagramm.

Cyanidhaltige Rückstände werden im Kastenwiderstandsofen SX2-12-12A (Muffelofen) mit Temperaturregler XMT (TDW) geröstet. Wenn die Temperatur der Rückstände über 150 °C liegt, erhöht sich die Zersetzungsgeschwindigkeit von Cyanid deutlich. Aufgrund der Begrenzung des Energieverbrauchs und der Effizienz der Zyanidentfernung wird die Heiztemperatur auf 400 °C und die Röstzeit auf 40 Minuten geregelt. Die anfängliche Heiztemperatur wurde mit 150 °C gewählt und mit einem Gradienten von 50 °C schrittweise auf 350 °C erhöht. Alle 10 Minuten wurde eine Probe entnommen und an die Paishanlou Company geschickt, um den Cyanidgehalt festzustellen.

Die spezifischen Testschritte sind wie folgt:

Schalten Sie den Temperaturregler ein, heizen Sie den Muffelofen vor und lassen Sie das überschüssige Wasser im Muffelofen ab. Die luftdichte Tür sollte während des Vorheizvorgangs geschlossen sein, um Wärmeverluste zu vermeiden und die an der luftdichten Tür anhaftende Feuchtigkeit abzuleiten. Um zu verhindern, dass die Ofenwand während des Feuchtigkeitsaustritts reißt, sollte die Vorwärmtemperatur zunächst auf 75 °C eingestellt werden und dann die Vorwärmtemperatur auf 105 °C erhöht werden, wenn im Ofen keine offensichtliche Feuchtigkeitsverdunstung auftritt.

Für die Probenahme wurde die Viertelungsmethode verwendet, und 1200 g Proben wurden mit einer elektronischen Waage gewogen und im Durchschnitt in 4 Teile aufgeteilt, von denen jeder 300 g wog (100 g für den Feuchtigkeitsgehaltstest und 100 g für den Cyanidgehaltstest). Aufgrund des Feuchtigkeitsgehalts der Rückstände beträgt die Summe der Glühverluste etwa 20 %, die Qualität der Probe nimmt nach dem Rösten um etwa 20 % ab und die verbleibenden 240 g können die Mindestanforderungen des Nachweistests erfüllen.) , natürlich in den Tiegel gestapelt, die Oberfläche geglättet und nummeriert, die Stapeldicke beträgt ca. 25 mm.

Erhöhen Sie die Temperatur des Muffelofens auf 150 °C. Wenn die Temperatur stabil ist, öffnen Sie die Verschlusstür des Muffelofens, geben Sie 4 Proben mit einer Tiegelzange in den Muffelofen, schließen Sie die Verschlusstür des Muffelofens und starten Sie die Zeitmessung. Wenn die Röstzeit 10 Minuten, 20 Minuten, 30 Minuten bzw. 40 Minuten erreicht, öffnen Sie die Verschlusstür, entnehmen Sie eine der vier Proben mit einer Tiegelzange, schließen Sie die Verschlusstür und legen Sie die Probe nach dem Abkühlen in einen Verschlussbeutel Beschriften Sie es gut.

Anschließend werden alle Proben der vorherigen Gruppe geröstet und in einen verschlossenen Beutel gegeben. Wiederholen des Probenherstellungsprozesses von Schritt (2). Die Temperatur des Muffelofens wurde schrittweise auf 200 °C, 250 °C, 300 °C und 350 °C erhöht und der Röstvorgang von Schritt (3) wiederholt.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Morphologie der Rückstände nach dem Rösten bei 250 °C ist in den Abbildungen dargestellt. 2, 3, 4 und 5.

Tailings nach dem Rösten bei 250 °C 10 Min.

Tailings nach dem Rösten bei 250 °C 20 Min.

Tailings nach dem Rösten bei 250 °C 30 Min.

Tailings nach dem Rösten bei 250 °C 40 Min.

Durch die kontinuierliche Röstung ändert sich die Partikelgröße der Rückstände nicht und die Farbe ändert sich allmählich von Cyan zu Dunkelgelb. Darüber hinaus war während des Cyanidentfernungstests beim Rösten der Rückstände offensichtlich der Geruch von faulen Eiern zu spüren, was darauf hindeutet, dass bei der Zersetzung von Thiocyanid Schwefeldioxid entstanden ist.

Der minimal nachweisbare Gesamtcyanidgehalt beträgt 0,01 mg/L. Wenn der Gesamtcyanidgehalt der zur Untersuchung eingereichten Probe <0,01 mg/L beträgt, wird der Cyanidgehalt als nicht nachgewiesen markiert. Aus den Rösttestergebnissen lässt sich schließen, dass der Cyanidgehalt und der Wassergehalt der Tailings-Proben innerhalb der Röstzeit von 40 Minuten deutlich reduziert werden. Wenn der Gesamtcyanidgehalt in den Rückständen weniger als 0,05 mg/L beträgt, müssen die entsprechenden Standards eingehalten werden.

Der Einfluss der Rösttemperatur auf die Entfernung von Cyanid.

Durch Erhöhen der Rösttemperatur kann der Cyanidgehalt in den Rückständen erheblich reduziert werden, wie in Abb. 6 dargestellt. Bei einer Röstzeit von weniger als 20 Minuten erhöht sich die Rösttemperatur und stattdessen steigt der Cyanidgehalt in den Rückständen. Dies liegt daran, dass die Röstzeit kurz ist und die Hitze im Ofen nicht auf das Innere der Rückstandshaufen übertragen wurde, was dazu führt, dass einige Rückstände nicht erhitzt werden und der Temperaturunterschied groß ist. Befindet sich der Rückstand direkt im Muffelofen oder sammelt er sich an der Oberfläche an, steigt die Temperatur schnell an und der Cyanidgehalt nimmt schnell ab, während sich der Cyanidgehalt in der Mitte des Ansammlungskörpers befindet und der Cyanidgehalt langsam abnimmt.

Kurven des Gesamtcyanidgehalts in Rückständen, die sich mit der Rösttemperatur ändern.

Bei einer Rösttemperatur von 150–200 °C kann durch 20-minütiges Erhitzen der Gesamtcyanidgehalt der Rückstände um 80,12–95,19 % reduziert werden. Durch kontinuierliches Erhitzen über 40 Minuten wird der Gesamtcyanidgehalt der Rückstände weiter reduziert, er kann jedoch nicht unter 0,05 mg/L gesenkt werden. Wenn die Rösttemperatur höher als 300 °C ist, kann durch 30–40-minütiges Erhitzen der Gesamtcyanidgehalt der Rückstände auf unter 0,05 mg/L gesenkt werden.

Der Einfluss der Röstzeit auf die Entfernung von Cyanid.

Die Beziehung zwischen dem Gesamtcyanidgehalt der Rückstände und der Röstzeit ist in Abb. 7 dargestellt. Eine Verlängerung der Röstzeit kann die Entfernungsrate des Gesamtcyanids in den Rückständen effektiv verbessern. Wenn die Röstzeit innerhalb von 10 Minuten lag, sank der Gesamtcyanidgehalt in den Rückständen vom Anfangswert von 3,27 mg/L auf 0,34–0,62 mg/L, und die Effizienz der Cyanidentfernung betrug 89,60–81,03 %, mit dem höchsten Cyanidgehalt Entfernungseffizienz. Aufgrund der unzureichenden Röstzeit wurden die Tailings-Proben jedoch ungleichmäßig erhitzt, was zu großen Schwankungen im Cyanidgehalt in den Proben führte. Innerhalb von 30–40 Minuten nach dem Rösten nahm der Gesamtcyanidgehalt der Rückstände leicht ab und die Effizienz der Cyanidentfernung war äußerst niedrig. Durch eine bloße Verlängerung der Röstzeit ließe sich der Gesamtcyanidgehalt der Tailings nicht wirksam reduzieren. Aber bei höheren Rösttemperaturen hat das kontinuierliche Rösten die stärkste Fähigkeit zur Cyanidentfernung, wodurch der Gesamtcyanidgehalt der Rückstände effektiv reduziert werden kann.

Zusammenhang zwischen Cyanidgehalt und Röstzeit in Tailings.

Analyse zum Prinzip der Cyanidentfernung durch Rösten.

Zyanid in Goldrückständen umfasst hauptsächlich freies Zyanid, schwaches Zyanid und starkes Zyanid. Unter freiem Cyanid versteht man hauptsächlich Cyanwasserstoff (HCN) und Cyanidion (CN–). Cyanwasserstoff ist in Wasser leicht löslich und erzeugt Cyanidionen, die Cyanwasserstoff bilden können. Die chemischen Eigenschaften von Blausäuremolekülen sind relativ stabil und können unter Licht- oder Erhitzungsbedingungen langsam zersetzt werden. Schwache Cyanidverbindungen sind ionische Verbindungen, die durch die Reaktion von Blausäure mit Metallen wie Zink und Eisen in Lösung entstehen. Diese Verbindungen sind chemisch instabil und können unter natürlichen Bedingungen in freie Cyanidverbindungen zersetzt werden. Cyanid kann auch mit Kupfer, Kobalt, Gold und anderen Elementen in Lösung Komplexe (Koordinationsverbindungen) bilden, also starke Cyanidverbindungen. Im Vergleich zu schwachen Cyanidverbindungen sind diese Schwermetallkomplexe stabiler und zersetzen sich sehr langsam.

Durch Rösten kann die Koordinationsbindung innerhalb der Schwermetallkomplex-Cyanid-Verbindung zerstört und diese zersetzt werden; während die schwache Cyanidverbindung nach dem Rösten in freies Cyanid umgewandelt werden kann, hauptsächlich in Form von Cyanwasserstoffmolekülen, und Cyanwasserstoffmoleküle durch kontinuierliches Erhitzen erhitzt werden können. Zersetzt sich in ungiftige Stoffe wie Ammoniak (NH3), Essigsäure (CH3COOH) und Kohlendioxid (CO2).

Der Röst- und Zersetzungsprozess von Cyanid in cyanidhaltigen Rückständen bei verschiedenen Temperaturen kann in die folgenden vier Phasen unterteilt werden.

Die erste Stufe ist der Zersetzungsprozess von schwachen Cyanidverbindungen und freiem Cyanid in den Rückständen. Dabei liegt die Rösttemperatur unter 200 °C und die Röstzeit beträgt weniger als 20 Minuten. Die schwachen Cyanidverbindungen und das freie Cyanid in den Rückständen beginnen sich in großen Mengen zu zersetzen, mit der schnellsten Cyanidentfernungsrate. Aufgrund der unzureichenden Röstzeit in diesem Prozess ist die Zersetzung schwacher Cyanidverbindungen und freier Cyanidverbindungen jedoch nicht vollständig und es sind immer noch viele Cyanidverbindungen an den Tailings-Partikeln gebunden.

In der zweiten Stufe sind die schwachen Cyanidverbindungen und das freie Cyanid weitgehend zersetzt. Die Rösttemperatur erreicht 200 °C und die Röstzeit beträgt mehr als 20 Minuten. Die Tailings-Temperatur ist relativ gleichmäßig. Obwohl die Effizienz der Cyanidentfernung abgenommen hat, hat die komplexe Cyanidverbindung gerade erst begonnen, sich allmählich zu zersetzen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur im Ofen zum entscheidenden Faktor, der die Zersetzung von Cyanid in den Rückständen beeinflusst. Wenn die Temperatur unter 200 °C liegt, wird die tatsächliche Temperatur der thermischen Zersetzung komplexer Cyanidverbindungen nicht erreicht und die Cyanidzersetzungsgeschwindigkeit verlangsamt sich. Wenn die Temperatur höher als 250 °C ist, beginnt die kontinuierliche Zersetzungsphase der komplexen Cyanidverbindung.

Die dritte Stufe ist die kontinuierliche Zersetzungsstufe der komplexen Cyanidverbindung. Derzeit ist in den Rückständen nur etwa 1 % der komplexen Cyanidverbindung mit stabilen Eigenschaften vorhanden. Wenn die Temperatur im Ofen höher als 250 °C ist und die Röstzeit 30 Minuten beträgt, ist die Mindestanforderung für die Zersetzung von komplexiertem Cyanid erfüllt, und die Zersetzungsrate von Cyanid nimmt mit zunehmender Temperatur deutlich zu, ist aber immer noch vorhanden viel niedriger als in den beiden vorherigen Phasen. Die Zersetzung von Cyanid kann durch eine Verlängerung der Kalzinierungszeit oder eine Erhöhung der Kalzinierungstemperatur weiter gefördert werden.

In der vierten Stufe beträgt die Rösttemperatur des Tailings 250–300 °C und die Röstzeit 30–40 Minuten. Das Cyanid in den Tailings tritt in die vollständige Zersetzungsphase ein. Fast das gesamte Cyanid wird zersetzt und der Gesamtcyanidgehalt in den Tailings beträgt weniger als 0,01 mg/L. Es ist schwierig, die relevanten nationalen Standards zu erkennen und einzuhalten.

Schema zur Entfernung von Zyanid beim Rösten.

Tabelle 2 zeigt die Cyanidentfernungseffizienz des Röstschemas, wobei der Cyanidgehalt nach dem Rösten der Rückstände den relevanten Standards entspricht.

Aus der Zusammenfassung der Forschungsergebnisse geht hervor, dass bei einer Rösttemperatur von 200 °C und einer Röstzeit von 40 Minuten der Cyanidgehalt in den Rückständen 0,03 mg/L beträgt, was etwas unter den relevanten Standards liegt; Nach 250–300 °C und 30–40-minütigem Rösten war der größte Teil des Cyanids und Thiocyanids in den Rückständen entfernt und die Zersetzungsrate des Cyanids in den Rückständen erreichte mehr als 99,69 %. Um die Beeinträchtigung durch andere Faktoren zu vermeiden und sicherzustellen, dass der Gesamtcyanidgehalt der Rückstände den Standard erreicht, sollte ein Schema mit besserer Effizienz bei der Cyanidentfernung ausgewählt werden. Wenn die Rösttemperatur 250–300 °C und die Röstzeit 30–40 Minuten beträgt, ist die Effizienz der Cyanidentfernung hoch, der Energieverbrauch niedrig und der Gesamtcyanidgehalt der Tailings kann die relevanten Anforderungen erfüllen bestes Schema zur Zyanidentfernung.

Während des Röstprozesses verflüchtigt sich zwangsläufig eine kleine Menge Cyanid in Form von Blausäure und schwefelhaltigem Rauchgas in die Luft. Bei der industriellen Zyanidentfernung muss ein Gasrückgewinnungssystem hinzugefügt werden, damit es eine bessere Absorptionswirkung auf Zyanidgas und Sulfidgas hat und das Abgas in metallurgischen Prozessen oder anderen industriellen Produktionen wiederverwendet werden kann. Die Grundlagenforschung zur thermischen Zersetzung von Cyanid ist noch relativ schwach. Bei diesen Analysen handelt es sich um mutmaßliche Schlussfolgerungen, die auf einer umfassenden Auswertung der vorhandenen Forschungsergebnisse basieren, und es sind noch einige Überprüfungsexperimente erforderlich, um wertvolle Schlussfolgerungen zu ziehen.

Durch das Rösten bei mittlerer Temperatur kann der Cyanidgehalt in Rückständen effektiv und zu geringeren Kosten reduziert werden. Es bietet die Vorteile einer großen Verarbeitungskapazität, einer hohen Effizienz der Zyanidentfernung, einer starken Fähigkeit und eines breiten Anwendungsbereichs, die den Anforderungen einer industrialisierten Zyanidentfernungsbehandlung von Rückständen gerecht werden können.

Der Effekt der Zyanidentfernung beim Rösten von Rückständen wird durch die Rösttemperatur und die Röstzeit beeinflusst. Als Ausgangsbedingung für die Zersetzung von Cyanid dient die Rösttemperatur. Das freie Cyanid und die schwachen Cyanidverbindungen in den Rückständen haben einen offensichtlichen Zersetzungseffekt, wenn die Temperatur über 150 °C liegt, während die thermische Zersetzung von komplexem Cyanid eine Rösttemperatur von über 250 °C erfordert. Wenn die Rösttemperatur den Anfangszustand der Zyanidzersetzung erreicht, wird die Röstzeit zum bestimmenden Faktor für den Zyanidgehalt der Rückstände. Durch vollständiges Rösten für 30–40 Minuten kann das Cyanid in den Rückständen vollständig entfernt werden, und der Gehalt ist schwer zu erkennen.

Die Rückstände der Paishanlou Company wurden nach dem Waschen und Filtern 30–40 Minuten lang bei 250–300 °C geröstet, wobei der Gesamtcyanidgehalt im giftigen Sickerwasser von 3,27 mg/L auf unter 0,01 mg/L reduziert wurde. Es entspricht den Wasserqualitätsstandards der Klasse III meines Landes.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Fakultät für Mechanik und Ingenieurwesen, Technische Universität Liaoning, Fuxin, 123000, Liaoning, China

Hai Long, Fang Xianglong, Zhao Xin, Xu Bo und Cheng Tongjun

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Unter der Leitung von Professor LH führte XF das experimentelle Design und die Datenanalyse durch; XZ und BX haben alle Tests abgeschlossen; XZ und XF haben den Haupttext des Manuskripts vervollständigt; BX und TC haben die Zeichnungsarbeiten abgeschlossen.

Korrespondenz mit Hai Long.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Hai, L., Fang, X., Zhao, X. et al. Experimentelle Analyse zur Zyanidentfernung von Goldrückständen beim Rösten bei mittlerer Temperatur. Sci Rep 13, 3831 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28842-3

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Eingegangen: 20. September 2022

Angenommen: 25. Januar 2023

Veröffentlicht: 07. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28842-3

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