Metode i procesi za detoksikaciju cijanidne jalovine

Uvod

Cijanidna jalovina je čvrsti otpad koji nastaje tokom procesa obogaćivanja rudnika zlata i drugih rudnika. Zbog prisustva rezidualnih cijanida i drugih teških metala, ako se ne tretiraju pravilno, mogu uzrokovati veliku štetu okolišu i ljudskom zdravlju. Visoka toksičnost cijanida može se širiti zrakom, vodom i tlom, zagađujući okolni ekosistem i ugrožavajući opstanak životinja i biljaka. Stoga je hitno potrebno detoksikovati cijanidnu jalovinu . Ovaj članak će detaljno predstaviti metode i procese detoksikacije cijanidne jalovine.

Karakteristike i opasnosti od jalovine cijanida

Sastav jalovine cijanida je složen. Osim neizreagiranih cijanida, sadrži i teške metale kao što su bakar, olovo, cink i živa. Ove teške metale je teško razgraditi u prirodnom okruženju i akumulirati će se tokom dugog perioda. Cijanidi mogu inhibirati aktivnost respiratornih enzima u biološkim stanicama, što dovodi do gušenja i smrti organizama. Na primjer, kada se otpadna voda koja sadrži jalovinu cijanida ispušta u rijeke, to će uzrokovati veliki broj smrti vodenih organizama kao što su ribe, uništavajući ekološku ravnotežu vode. Kada teški metali uđu u ljudski organizam, nakupljat će se u ljudskim organima i uzrokovati razne bolesti. Na primjer, trovanje olovom utiče na razvoj nervnog sistema, a trovanje živom oštećuje bubrege i mozak.

Metode detoksikacije

Metoda hemijske oksidacije

1. Metoda alkalne hloracije : Ovo je često korištena metoda detoksikacije hemijskom oksidacijom. Pod alkalnim uslovima (obično se pH vrijednost kontroliše na 10-11), oksidansi poput gasovitog hlora ili hipohlorita dodaju se cijanidnim ostacima. Princip reakcije je sljedeći: Prvo, cijanidni ioni (CN⁻) se oksidiraju do cijanatnih iona (CNO⁻), a jednačina reakcije je CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Zatim se cijanat daljnjom oksidacijom razlaže na bezopasne supstance poput dušika i ugljik- dioksida, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Prednost ove metode je što je brzina reakcije relativno brza i efekat detoksikacije je očigledan, ali nedostatak je što se mogu stvoriti neki sekundarni zagađivači poput ispušnih plinova koji sadrže hlor.

2. Metoda oksidacije vodikovog peroksida : Vodikov peroksid (H₂O₂) može oksidirati i razgraditi cijanide u prisustvu odgovarajućeg katalizatora. Obično se biraju katalizatori poput željeznih iona (Fe²⁺). Tokom reakcijskog procesa, vodikov peroksid se razgrađuje stvarajući hidroksilne radikale (·OH), koji imaju izuzetno jaka oksidacijska svojstva i mogu brzo oksidirati cijanide. Reakcijska jednačina je CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Prednost metode oksidacije vodikovog peroksida je u tome što su produkti nakon razgradnje vodikovog peroksida voda i kisik, te se ne uvode novi zagađivači, ali je cijena relativno visoka, a zahtjevi za reakcijske uvjete su relativno strogi.

Metoda biološke oksidacije

1. Metoda mikrobnog ispiranja : Koriste se neki posebni mikroorganizmi, kao što je Thiobacillus ferrooxidans. Ovi mikroorganizmi mogu koristiti cijanide kao izvore dušika i ugljika tokom svog procesa rasta, te ih oksidirati i razgraditi. Kroz vlastite metaboličke aktivnosti, mikroorganizmi pretvaraju cijanide u bezopasne tvari poput ugljičnog dioksida, vode i amonijaka. Prednost ove metode je što je ekološki prihvatljiva i ima nisku potrošnju energije, ali nedostatak je što na rast mikroorganizama uveliko utječu faktori okoline poput temperature i pH vrijednosti, a ciklus tretmana je relativno dug.

2. Metoda biofilma : Mikroorganizmi se fiksiraju na površini nosača i formiraju biofilm. Kada ostaci cijanida dođu u kontakt s biofilmom, mikroorganizmi razgrađuju cijanide. Biofilm ima snažne sposobnosti adsorpcije i razgradnje, što može poboljšati efikasnost tretmana cijanida od strane mikroorganizama. U poređenju s metodom mikrobnog ispiranja, mikroorganizmi u metodi biofilma se ne gube lako i imaju veću stabilnost, ali se također suočavaju s problemom osjetljivosti na uvjete okoline.

Ostale metode

1. Metoda pirolize na visokim temperaturama : Ostaci cijanida se piroliziraju na visokim temperaturama (obično iznad 800℃), a cijanidi se razgrađuju na plinove poput dušika i ugljičnog monoksida. Metoda pirolize na visokim temperaturama može efikasno ukloniti cijanide, ali zahtijeva veliku potrošnju energije, a teški metali mogu isparavati pod uvjetima visoke temperature, što povećava težinu naknadne obrade otpadnog plina.

2. Metoda adsorpcije : Adsorbenti poput aktivnog uglja i zeolita koriste se za adsorpciju cijanida. Adsorbenti imaju veliku specifičnu površinu i mogu adsorbirati cijanide na svoje površine, čime se postiže cilj detoksikacije. Metoda adsorpcije je jednostavna za rukovanje, ali je adsorpcijski kapacitet adsorbenta ograničen i adsorbent je potrebno redovno mijenjati. Osim toga, tretman adsorbiranog adsorbenta je također relativno složen.

Proces detoksikacije

Pretradanje

1. Drobljenje i prosijavanje : Masivna jalovina cijanida se drobi kako bi se smanjila veličina čestica, tako da naknadna reakcija detoksikacije može potpunije teći. Uobičajene drobilice uključuju čeljusne drobilice, konusne drobilice itd. Usitnjena jalovina se zatim prosijava kroz opremu za prosijavanje kao što su vibrirajuća sita kako bi se odvojile čestice različitih veličina čestica, osiguravajući materijale s odgovarajućim veličinama čestica za naknadnu obradu.

2. Ispiranje : Kako bi cijanidi bolje došli u kontakt i reagirali s reagensom za detoksikaciju, obično se koristi voda ili drugi odgovarajući rastvarači za ispiranje cijanidnih ostataka. Proces ispiranja se provodi u spremniku s miješalicom, a jalovina i rastvarač se potpuno miješaju miješanjem. Faktori poput vremena ispiranja, temperature i odnosa tekućine i čvrste tvari utjecat će na učinak ispiranja i općenito ih je potrebno optimizirati prema stvarnim uvjetima.

Operacija detoksikacije

1. Proces rada metode hemijske oksidacije : Uzimajući alkalnu metodu hlorisanja kao primjer, u rastvor jalovine nakon ispiranja, prvo se dodaje natrijum hidroksid kako bi se pH vrijednost rastvora podesila na 10-11. Zatim se polako uvodi hlorni gas ili se dodaje rastvor natrijum hipohlorita, uz istovremeno miješanje kako bi se reakcija u potpunosti odvijala. Tokom procesa reakcije, koncentraciju cijanida u rastvoru potrebno je pratiti u realnom vremenu. Kada se koncentracija cijanida smanji ispod propisanog standarda, dodavanje oksidansa se zaustavlja.

2. Proces rada metode biološke oksidacije : Ako se usvoji metoda mikrobnog ispiranja, dobro kultivirani Thiobacillus ferrooxidans i drugi mikroorganizmi se inokuliraju u rastvor za ispiranje koji sadrži ostatke cijanida. Temperatura reakcijskog sistema se kontroliše unutar odgovarajućeg raspona rasta mikroorganizama (obično 25 - 35 ℃), a pH vrijednost se podešava na odgovarajući raspon (obično 2 - 4). Tokom procesa reakcije, hranjive tvari je potrebno redovno nadopunjavati kako bi se zadovoljile potrebe za rastom mikroorganizama. Napredak reakcije detoksikacije se procjenjuje praćenjem koncentracije cijanida i rasta mikroorganizama.

Naknadni tretman

1. Odvajanje čvrste i tečne faze : Nakon završetka reakcije detoksikacije, tretirana jalovina se mora podvrgnuti odvajanju čvrste i tečne faze. Uobičajene metode odvajanja čvrste i tečne faze uključuju filtraciju i centrifugiranje. Pomoću opreme za filtraciju, kao što su filter prese s pločama i okvirom, čvrsta jalovina se odvaja od tečnosti. Odvojena tečnost se mora dalje testirati na sadržaj cijanida i teških metala kako bi se osiguralo da se može ispustiti nakon što se ispune standardi ispuštanja.

2. Odlaganje jalovine : Nakon detoksifikacije i odvajanja čvrste i tečne faze, ako je sadržaj teških metala u jalovini i dalje visok, potreban je daljnji tretman. Na primjer, primjenjuje se tehnologija solidifikacije i stabilizacije, a jalovina se miješa sa sredstvima za učvršćivanje kao što su cement i kreč kako bi se teški metali fiksirali u očvrsnutom tijelu i smanjila njihova pokretljivost u okolišu. Tretirana jalovina se može odložiti na deponiju ili sveobuhvatno iskoristiti u skladu sa stvarnim uslovima, kao što je upotreba u proizvodnji građevinskog materijala.

zaključak

Tretman detoksikacije jalovine cijanidom je od velikog značaja za zaštitu životne sredine i održivo korišćenje resursa. Različite metode detoksikacije imaju svoje prednosti i nedostatke. U praktičnim primenama, odgovarajuće metode i procesi detoksikacije moraju biti sveobuhvatno odabrani u skladu sa faktorima kao što su karakteristike jalovine cijanida, troškovi tretmana i zahtevi životne sredine. Istovremeno, kontinuiranim napretkom nauke i tehnologije, neprestano se pojavljuju nove tehnologije i procesi detoksikacije. U budućnosti se očekuje razvoj efikasnijih, ekološki prihvatljivih i ekonomičnijih metoda detoksikacije cijanidne jalovine, pružajući bolja rješenja ekoloških problema koje donosi jalovina cijanida.