Метады і працэсы дэтаксікацыі цыянідных хвастоў

Увядзенне

Цыянідныя хвасты — гэта цвёрдыя адходы, якія ўтвараюцца ў працэсе ўзбагачэння залатых і іншых шахт. З-за наяўнасці рэшткавых цыянідаў і іншых цяжкіх металаў, калі іх належным чынам не апрацоўваць, яны наносяць вялікую шкоду навакольнаму асяроддзю і здароўю чалавека. Высокая таксічнасць цыянідаў можа распаўсюджвацца праз паветра, ваду і глебу, забруджваючы навакольную экасістэму і ставячы пад пагрозу выжыванне жывёл і раслін. Таму неабходна тэрмінова правесці дэтаксіфікацыю цыянідных хвастоў . У гэтым артыкуле падрабязна апісаны метады і працэсы дэтаксіфікацыі цыянідных хвастоў.

Характарыстыкі і небяспека цыянідных хвастоў

Склад цыяністых хвастоў складаны. Акрамя цыянідаў, якія не прарэагавалі, ён таксама змяшчае цяжкія металы, такія як медзь, свінец, цынк і ртуць. Гэтыя цяжкія металы цяжка раскладаюцца ў натуральным асяроддзі і назапашваюцца на працягу доўгага перыяду. Цыяніды могуць душыць актыўнасць дыхальных ферментаў у біялагічных клетках, што прыводзіць да асфіксіі і гібелі арганізмаў. Напрыклад, калі сцёкавыя воды, якія змяшчаюць хвасты цыяніду, скідаюцца ў рэкі, гэта прывядзе да гібелі вялікай колькасці водных арганізмаў, такіх як рыба, што парушыць экалагічны баланс вады. Калі цяжкія металы трапляюць у арганізм чалавека, яны назапашваюцца ў органах чалавека і выклікаюць розныя захворванні. Напрыклад, атручванне свінцом уплывае на развіццё нервовай сістэмы, а атручванне ртуццю пашкоджвае ныркі і мозг.

Метады детоксікаціі

Метад хімічнага акіслення

1. Метад шчолачнага хларавання : гэта распаўсюджаны метад хімічнай акісляльнай дэтоксікацыі. У шчолачных умовах (звычайна значэнне pH кантралюецца на ўзроўні 10-11) да цыянідных хвастоў дадаюцца акісляльнікі, такія як газападобны хлор або гіпахларыты. Прынцып рэакцыі наступны: спачатку цыянід-іоны (CN⁻) акісляюцца да цыянат-іонаў (CNO⁻), і ўраўненне рэакцыі выглядае наступным чынам: CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Затым цыянат раскладаецца на бясшкодныя рэчывы, такія як азот і вуглякіслы газ, пры далейшым акісленні: 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Перавага гэтага метаду заключаецца ў тым, што хуткасць рэакцыі адносна высокая, і эфект дэтоксікацыі відавочны, але недахопам з'яўляецца тое, што могуць утварацца некаторыя другасныя забруджвальнікі, такія як выхлапныя газы, якія змяшчаюць хлор.

2. Метад акіслення пераксідам вадароду : пераксід вадароду (H₂O₂) можа акісляць і раскладаць цыяніды ў прысутнасці адпаведнага каталізатара. Звычайна выбіраюць такія каталізатары, як іоны жалеза (Fe²⁺). Падчас рэакцыі пераксід вадароду раскладаецца з утварэннем гідраксільных радыкалаў (·OH), якія валодаюць надзвычай моцнымі акісляльнымі ўласцівасцямі і могуць хутка акісляць цыяніды. Раўнанне рэакцыі мае выгляд CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Перавага метаду акіслення пераксідам вадароду заключаецца ў тым, што прадуктамі пасля раскладання пераксіду вадароду з'яўляюцца вада і кісларод, і новыя забруджвальнікі не ўводзяцца, але кошт адносна высокі, а патрабаванні да ўмоў рэакцыі адносна строгія.

Метад біялагічнага акіслення

1. Метад мікробнага вылугавання : выкарыстоўваюцца некаторыя спецыяльныя мікраарганізмы, такія як Thiobacillus ferrooxidans. Гэтыя мікраарганізмы могуць выкарыстоўваць цыяніды ў якасці крыніц азоту і вугляроду падчас свайго росту, акісляць і раскладаць іх. Дзякуючы ўласнай метабалічнай актыўнасці мікраарганізмы пераўтвараюць цыяніды ў бясшкодныя рэчывы, такія як вуглякіслы газ, вада і аміяк. Перавага гэтага метаду заключаецца ў тым, што ён экалагічна чысты і мае нізкае спажыванне энергіі, але недахопам з'яўляецца тое, што на рост мікраарганізмаў значна ўплываюць такія фактары навакольнага асяроддзя, як тэмпература і значэнне pH, а цыкл апрацоўкі адносна працяглы.

2. Метад біяплёнкі : Мікраарганізмы фіксуюцца на паверхні носьбіта, утвараючы біяплёнку. Калі хвасты цыяніду кантактуюць з біяплёнкай, цыяніды раскладаюцца мікраарганізмамі. Біяплёнка валодае моцнымі здольнасцямі да адсарбцыі і дэградацыі, што можа палепшыць эфектыўнасць апрацоўкі цыянідаў мікраарганізмамі. У параўнанні з метадам мікробнага вылугавання, мікраарганізмы ў метадзе біяплёнкі не так лёгка страціць і маюць больш высокую стабільнасць, але яны таксама сутыкаюцца з праблемай адчувальнасці да ўмоў навакольнага асяроддзя.

іншыя метады

1. Метад высокатэмпературнага піролізу : цыянідныя хвасты піролізуюцца пры высокіх тэмпературах (звычайна вышэй за 800℃), і цыяніды раскладаюцца на газы, такія як азот і аксід вугляроду. Метад высокатэмпературнага піролізу можа эфектыўна выдаляць цыяніды, але ён патрабуе вялікіх выдаткаў энергіі, а цяжкія металы могуць выпарацца пры высокіх тэмпературах, што ўскладняе наступную апрацоўку хваставых газаў.

2. Метад адсорбцыі : для адсорбцыі цыянідаў выкарыстоўваюцца адсарбенты, такія як актываваны вугаль і цэаліт. Адсарбенты маюць вялікую ўдзельную паверхню і могуць адсарбаваць цыяніды на сваёй паверхні, тым самым дасягаючы мэты дэтоксікацыі. Метад адсорбцыі просты ў эксплуатацыі, але адсарбцыйная здольнасць адсарбента абмежаваная, і яго неабходна рэгулярна замяняць. Акрамя таго, апрацоўка адсарбаванага адсарбента таксама адносна складаная.

Працэс детоксікаціі

Папярэдняя апрацоўка

1. Драбненне і прасейванне : масіўныя цыянідныя хвасты здрабняюцца для памяншэння памеру іх часціц, каб наступная рэакцыя дэтоксікацыі магла працякаць больш поўна. Распаўсюджаныя драбільныя ўстаноўкі ўключаюць шчэкавыя, конусныя і г.д. Затым здробненыя хвасты прасейваюцца праз прасейвальнае абсталяванне, такое як вібрацыйныя сіты, для адсеву часціц рознага памеру, што забяспечвае матэрыялы з адпаведнымі памерамі часціц для наступнай апрацоўкі.

2. Вылугаванне : Для таго, каб цыяніды лепш кантактавалі і рэагавалі з дэтоксікацыйным рэагентам, для вылугавання цыянідных хвастоў звычайна выкарыстоўваецца вада або іншыя прыдатныя растваральнікі. Працэс вылугавання праводзіцца ў чанах з перамешваннем, і хвасты і растваральнік цалкам змешваюцца пры перамешванні. Такія фактары, як час вылугавання, тэмпература і суадносіны вадкасці і цвёрдага рэчыва, будуць уплываць на эфект вылугавання і, як правіла, павінны быць аптымізаваны ў адпаведнасці з рэальнымі ўмовамі.

Аперацыя детоксікаціі

1. Працэс хімічнага акіслення : у якасці прыкладу шчолачнага хларавання ў раствор хвастоў пасля вылугавання спачатку дадаюць гідраксід натрыю, каб давесці значэнне pH раствора да 10-11. Затым павольна ўводзяць газападобны хлор або раствор гіпахларыту натрыю і адначасова памешваюць, каб рэакцыя прайшла цалкам. Падчас рэакцыі канцэнтрацыю цыяніду ў растворы неабходна кантраляваць у рэжыме рэальнага часу. Калі канцэнтрацыя цыяніду зніжаецца ніжэй за ўказаны стандарт, даданне акісляльніка спыняюць.

2. Працэс біялагічнага акіслення : пры выкарыстанні мікробнага метаду вылугавання добра культываваныя Thiobacillus ferrooxidans і іншыя мікраарганізмы інакулююцца ў раствор для вылугавання, які змяшчае цыянідныя рэшткі. Тэмпература рэакцыйнай сістэмы кантралюецца ў межах падыходнага дыяпазону росту мікраарганізмаў (звычайна 25-35℃), а значэнне pH даводзіцца да адпаведнага дыяпазону (звычайна 2-4). Падчас рэакцыйнага працэсу неабходна рэгулярна папаўняць пажыўныя рэчывы для задавальнення патрэбаў росту мікраарганізмаў. Прагрэс рэакцыі дэтоксікацыі ацэньваецца па кантролі канцэнтрацыі цыяніду і росту мікраарганізмаў.

Наступнае лячэнне

1. Падзел цвёрдых рэчываў і вадкасці : пасля завяршэння рэакцыі дэтоксікацыі апрацаваныя хвасты неабходна падвергнуць падзелу цвёрдых рэчываў і вадкасці. Звычайныя метады падзелу цвёрдых рэчываў і вадкасці ўключаюць фільтрацыю і цэнтрыфугаванне. З дапамогай фільтравальнага абсталявання, такога як пласціністыя фільтр-прэсы, цвёрдыя хвасты аддзяляюцца ад вадкасці. Аддзяленую вадкасць неабходна дадаткова праверыць на ўтрыманне цыянідаў і цяжкіх металаў, каб гарантаваць, што яе можна скідаць пасля выканання стандартаў скіду.

2. Утылізацыя хвастоў : пасля дэтоксікацыі і падзелу на цвёрдыя і вадкія рэчывы, калі ўтрыманне цяжкіх металаў у хвастах усё яшчэ высокае, патрабуецца дадатковая апрацоўка. Напрыклад, выкарыстоўваецца тэхналогія зацвярдзення і стабілізацыі, і хвасты змешваюцца з зацвярдзевальнікамі, такімі як цэмент і вапна, для фіксацыі цяжкіх металаў у зацвярдзелым целе і зніжэння іх рухомасці ў навакольным асяроддзі. Апрацаваныя хвасты можна вывозіць на палігон або комплексна выкарыстоўваць у залежнасці ад рэальных умоў, напрыклад, у вытворчасці будаўнічых матэрыялаў.

Conclusion

Дэтаксікацыйная апрацоўка цыянідных хвастоў мае вялікае значэнне для аховы навакольнага асяроддзя і рацыянальнага выкарыстання рэсурсаў. Розныя метады детоксікаціі маюць свае перавагі і недахопы. У практычным прымяненні адпаведныя метады і працэсы дэтаксікацыі неабходна выбіраць у адпаведнасці з такімі фактарамі, як характарыстыкі хвастоў цыяніду, выдаткі на ачыстку і экалагічныя патрабаванні. У той жа час з бесперапынным прагрэсам навукі і тэхнікі пастаянна з'яўляюцца новыя тэхналогіі і працэсы детоксікаціі. У будучыні чакаецца распрацоўка больш эфектыўных, экалагічна чыстых і эканамічных метадаў дэтаксікацыі цыянідных хвастоў, якія забяспечваюць лепшыя рашэнні экалагічных праблем, выкліканых цыяніднымі хвастоўкамі.