Metode i procesi za detoksikaciju cijanidne jalovine

Uvod

Jalovina cijanida je čvrsti otpad koji nastaje tokom procesa obogaćivanja rudnika zlata i drugih rudnika. Zbog prisustva ostatka cijanidi i drugi teški metali, ako se ne tretiraju pravilno, nanijet će veliku štetu okolišu i ljudskom zdravlju. Visoka toksičnost od cijanidi može se širiti kroz zrak, vodu i tlo, zagađujući okolni ekosistem i ugrožavajući opstanak životinja i biljaka. Stoga je hitno potrebno izvršiti detoksikaciju Cyanide Tailings. Ovaj članak će detaljno predstaviti detoksikacija metode i procese cijanid jalovina.

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 alkalnog hlorisanja: Ovo je uobičajena metoda detoksikacije hemijskom oksidacijom. U alkalnim uslovima (obično se pH vrednost kontroliše na 10 - 11), oksidansi kao što su gasoviti hlor ili hipohlorit se dodaju u jalovinu cijanida. Njegov princip reakcije je sljedeći: Prvo, cijanidni joni (CN⁻) se oksidiraju u cijanat ione (CNO⁻), a jednačina reakcije je CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Zatim se cijanat razlaže na bezopasne tvari kao što su dušik i ugljični dioksid daljom oksidacijom, 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 generirati neki sekundarni zagađivači kao što su izduvni plinovi koji sadrže hlor.

2. Metoda oksidacije vodikovim peroksidom: Vodikov peroksid (H₂O₂) može oksidirati i razgraditi cijanide u prisustvu odgovarajućeg katalizatora. Obično se biraju katalizatori kao što su joni željeza (Fe²⁺). Tokom procesa reakcije, vodonik peroksid se razgrađuje i proizvodi hidroksilne radikale (·OH), koji imaju izuzetno jaka oksidaciona svojstva i mogu brzo oksidirati cijanide. Jednačina reakcije je CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H2O. Prednost metode oksidacije vodonik peroksidom je u tome što su proizvodi nakon razgradnje vodikovog peroksida voda i kisik, te se ne unose novi zagađivači, ali je cijena relativno visoka, a zahtjevi za reakcionim uvjetima 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 kao što su ugljični dioksid, voda i amonijak. Prednost ove metode je što je ekološki prihvatljiva i ima nisku potrošnju energije, ali mana je što na rast mikroorganizama u velikoj mjeri utiču faktori okoline kao što su temperatura i pH vrijednost, a ciklus tretmana je relativno dug.

2. Biofilm Method: Mikroorganizmi su fiksirani na površini nosača kako bi formirali biofilm. Kada jalovina cijanida dođe u kontakt sa biofilmom, mikroorganizmi razgrađuju cijanide. Biofilm ima snažnu sposobnost adsorpcije i razgradnje, što može poboljšati efikasnost tretmana mikroorganizama na cijanidima. U poređenju sa metodom mikrobnog ispiranja, mikroorganizme u metodi biofilma nije lako izgubiti i imaju veću stabilnost, ali se suočavaju i s problemom osjetljivosti na uvjete okoline.

Ostale metode

1. Metoda visokotemperaturne pirolize: Jalovina cijanida se pirolizira na visokim temperaturama (obično iznad 800℃), a cijanidi se razlažu na plinove kao što su dušik i ugljični monoksid. Metoda pirolize na visokim temperaturama može efikasno ukloniti cijanide, ali zahtijeva veliku potrošnju energije, a teški metali mogu ispariti u uvjetima visoke temperature, povećavajući poteškoće naknadnog tretmana otpadnog plina.

2. Metoda adsorpcije: Adsorbenti kao što su aktivni ugljen i zeolit ​​se koriste za adsorbovanje cijanida. Adsorbenti imaju veliku specifičnu površinu i mogu adsorbovati cijanide na svojim površinama, čime se postiže svrha detoksikacije. Metoda adsorpcije je jednostavna za rukovanje, ali je kapacitet adsorpcije adsorbenta ograničen i adsorbent se mora redovno mijenjati. Osim toga, tretman adsorbiranog adsorbenta je također relativno složen.

Proces detoksikacije

Pretradanje

1. Drobljenje i skrining: Masivna jalovina cijanida se drobi kako bi se smanjila njihova veličina čestica, tako da se naknadna reakcija detoksikacije može potpunije odvijati. Uobičajene drobilice uključuju čeljusne drobilice, konusne drobilice, itd. Zdrobljena jalovina se zatim prosije kroz opremu za prosijavanje kao što su vibrirajuća sita kako bi se odvojile čestice različitih veličina čestica, dajući materijale odgovarajuće veličine čestica za naknadni tretman.

2. Ispiranje: Da bi cijanidi bolje kontaktirali i reagovali sa reagensom za detoksikaciju, obično se koriste voda ili drugi prikladni rastvarači za ispiranje jalovine cijanida. Proces luženja se odvija u rezervoaru za mešanje, a jalovina i rastvarač se mešanjem potpuno mešaju. Faktori kao što su vrijeme ispiranja, temperatura i omjer tekućine i čvrste tvari će utjecati na učinak ispiranja i općenito ih je potrebno optimizirati u skladu sa stvarnim uvjetima.

Operacija detoksikacije

1. Operativni proces metode hemijske oksidacije: Uzimajući kao primjer metodu alkalne hloracije, u otopinu jalovine nakon ispiranja prvo se dodaje natrijum hidroksid da se pH vrijednost otopine podesi na 10 - 11. Zatim se polako uvodi plinoviti hlor ili dodaje otopina natrijum hipohlorita, a istovremeno se miješa kako bi se reakcija u potpunosti odvijala. Tokom procesa reakcije, koncentraciju cijanida u rastvoru treba pratiti u realnom vremenu. Kada se koncentracija cijanida smanji ispod specificiranog standarda, dodavanje oksidansa se zaustavlja.

2. Operativni proces metode biološke oksidacije: Ako se usvoji metoda mikrobnog ispiranja, dobro kultivisani Thiobacillus ferrooxidans i drugi mikroorganizmi se inokuliraju u rastvor za ispiranje koji sadrži jalovinu cijanida. Temperatura reakcionog sistema se kontroliše u okviru odgovarajućeg opsega rasta mikroorganizama (obično 25 - 35℃), a pH vrednost se podešava na odgovarajući opseg (obično 2 - 4). Tokom procesa reakcije, nutrijenti se moraju redovno nadopunjavati kako bi se zadovoljile potrebe rasta mikroorganizama. Napredak reakcije detoksikacije procjenjuje se praćenjem koncentracije cijanida i rasta mikroorganizama.

Naknadni tretman

1. Čvrsto - tečno odvajanje: Nakon što je reakcija detoksikacije završena, tretiranu jalovinu treba podvrgnuti razdvajanju čvrstog i tečnog. Uobičajene metode razdvajanja čvrstog i tečnog materijala uključuju filtraciju i centrifugiranje. Pomoću opreme za filtriranje kao što su filter preše sa pločama i okvirima, čvrsta jalovina se odvaja od tečnosti. Odvojenu tečnost treba dodatno ispitati na sadržaj cijanida i teških metala kako bi se osiguralo da se može isprazniti nakon ispunjavanja standarda za ispuštanje.

2. Odlaganje jalovine: Nakon detoksikacije i odvajanja čvrstog i tečnog, ako je sadržaj teških metala u jalovini i dalje visok, potrebno je dalje tretiranje. Na primjer, usvojena je tehnologija očvršćavanja i stabilizacije, a jalovina se miješa sa agensima za učvršćivanje kao što su cement i vapno kako bi se fiksirali teški metali u očvrsnutom tijelu i smanjila njihova mobilnost u okolišu. Tretirana jalovina se može deponovati ili sveobuhvatno koristiti 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.