Ցիանիդային պոչերի ջրածնի պերօքսիդով մշակման մեթոդներ

ներածություն

Ցիանիդային պոչերը ոսկու արդյունահանման և այլ արդյունաբերություններում առաջացող ենթամթերքներ են, որոնք օգտագործում են ցիանիդ արդյունահանման գործընթացում։ Թունավոր ցիանիդային միացությունների առկայության պատճառով, Ցիանիդային պոչամբարներ լուրջ սպառնալիք են ներկայացնում շրջակա միջավայրի համար: Ջրածնի պերօքսիդով մշակումը այս պոչամբարների դեմ պայքարի արդյունավետ մեթոդ է: Այս հոդվածը մանրամասն կուսումնասիրի այս մշակման մեթոդը:

Ջրածնի պերօքսիդի բուժման սկզբունքը

Ջրածնի պերօքսիդը (H₂O₂) հզոր օքսիդացնող նյութ է։ Ցիանիդային պոչերի մշակման ժամանակ հիմնական սկզբունքն այն է, որ Ջրածնի պերօքսիդ ռեակցիա է կատարում ցիանիդային միացությունների հետ ալկալային միջավայրում (սովորաբար pH-ի 10-11 արժեքով): Նյութերի (սովորաբար պղնձի իոնների, Cu²⁺) կողմից կատալիզացված՝ տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները.

Ցիանիդը (CN⁻) օքսիդանում է ցիանատի (CNO⁻): Ռեակցիան կարելի է պարզապես արտահայտել հետևյալ կերպ՝

2CN- + 5H2O2 + 6OH- → XNUMXCNO- + XNUMXHXNUMXO

Հատուկ պայմաններում ցիանատը կարող է հետագայում ռեակցիայի մեջ մտնել և քայքայվել՝ վերածվելով ավելի քիչ վնասակար նյութերի, ինչպիսիք են ամոնիակը (NH₃), ածխաթթու գազը (CO₂) և ազոտը (N₂):

CNO⁻ + 2H₂O → NH₃ + HCO₃⁻

Հետագայում, ամոնիակը կարող է հետագայում օքսիդացվել կամ գոլորշիանալ համապատասխան շրջակա միջավայրի պայմաններում։

Բուժման քայլեր

Պոչամբարային շաղախի պատրաստումՆախ, ցիանիդի պոչերը պետք է վերածվեն խառնուրդի։ Սա սովորաբար արվում է՝ պոչերին ջուր ավելացնելով և դրանք լավ խառնելով համապատասխան տարայի մեջ (օրինակ՝ մեծ խառնիչ բաքում)։ Խառնուրդի կոնսիստենցիան կարգավորվում է՝ ջրածնի պերօքսիդի և ցիանիդ պարունակող մասնիկների միջև լավ շփում ապահովելու համար։

pH- ի ճշգրտումՑիանիդային պոչամբարի շաղախի pH-ը կարգավորվում է համապատասխան ալկալային միջակայքում, սովորաբար pH 10-11: Այս քայլը կարևոր է, քանի որ ջրածնի պերօքսիդի և ցիանիդի օքսիդացման ռեակցիան մեծապես կախված է pH-ի արժեքից: pH-ը բարձրացնելու համար սովորաբար օգտագործվում է կիր (Ca(OH)₂) կամ նատրիումի հիդրօքսիդ (NaOH):

Կատալիզատորի ավելացումՊղնձի վրա հիմնված կատալիզատորներ, ինչպիսիք են պղնձի սուլֆատը (CuSO₄), ավելացվում են խառնուրդին: Պղնձի իոնները կարող են կատալիզացնել ջրածնի պերօքսիդի և ցիանիդի միջև ռեակցիան՝ զգալիորեն արագացնելով ռեակցիայի արագությունը: Պղնձի իոնների կոնցենտրացիան խառնուրդում սովորաբար վերահսկվում է մոտ 50 մգ/լ-ի վրա: Այնուամենայնիվ, եթե պոչամբարն արդեն պարունակում է բավարար քանակությամբ պղինձ կամ այլ կատալիտիկ նյութեր, լրացուցիչ կատալիզատորի ավելացում կարող է անհրաժեշտ չլինել:

Ջրածնի պերօքսիդի ավելացումԱյնուհետև, խառնուրդին ավելացվում է ջրածնի պերօքսիդ։ Ավելացված ջրածնի պերօքսիդի քանակը կախված է պոչամբարներում ցիանիդի կոնցենտրացիայից։ Ջրածնի պերօքսիդի և ցիանիդի մոլային հարաբերակցությունը սովորաբար 3:1 - 8:1 միջակայքում է։ Օրինակ, եթե պոչամբարներում ցիանիդի պարունակությունը բարձր է, անհրաժեշտ է ջրածնի պերօքսիդի ավելի բարձր հարաբերակցություն։ Ջրածնի պերօքսիդը պետք է ավելացվի դանդաղ՝ անընդհատ խառնելով՝ միատարր բաշխումը և լիարժեք ռեակցիան ապահովելու համար։

Ռեակցիա և խառնումՌեակցիայի ընթացքում խառնուրդը անընդհատ խառնվում է՝ ռեակտիվների միջև բավարար շփում ապահովելու համար: Ռեակցիայի ժամանակը տատանվում է՝ կախված ցիանիդի սկզբնական կոնցենտրացիայից և մշակման նպատակներից, սովորաբար ոչ պակաս, քան 1-2 ժամ: Այս ժամանակահատվածում ջրածնի պերօքսիդը օքսիդացնում է ցիանիդը՝ վերածելով այն ավելի քիչ վնասակար նյութերի:

Պինդ - Հեղուկի բաժանումՌեակցիայի ավարտից հետո մշակված խառնուրդի վրա կատարվում է պինդ և հեղուկ մասերի բաժանում: Սա կարելի է իրականացնել այնպիսի մեթոդներով, ինչպիսիք են նստեցումը խտացուցիչում, որին հաջորդում է ֆիլտրող մամլիչի միջոցով ֆիլտրացումը: Առանձնացված պինդ նյութը (այսինքն՝ մշակված պոչերը) կարող է անվտանգ կերպով հեռացվել, օրինակ՝ պահվել լավ ծածկված և վերահսկվող պոչամբարում: Ցիանիդի և այլ նյութերի նվազեցված կոնցենտրացիաներով ֆիլտրատը կարող է հետագայում մշակվել կամ վերօգտագործվել արտադրական գործընթացում, եթե պայմանները թույլ տան:

Բուժման արդյունավետության վրա ազդող գործոններ

Ջրածնի պերօքսիդի կոնցենտրացիաՈրքան բարձր է ավելացված ջրածնի պերօքսիդի կոնցենտրացիան, այնքան ավելի լավ է ցիանիդի վրա օքսիդացման ազդեցությունը: Այնուամենայնիվ, ջրածնի պերօքսիդի չափից շատ օգտագործումը ոչ միայն մեծացնում է ծախսերը, այլև կարող է առաջացնել կողմնակի ռեակցիաներ և հնարավոր բնապահպանական խնդիրներ:

pH արժեքըԻնչպես նշվեց վերևում, ռեակցիայի համակարգի pH արժեքը զգալի ազդեցություն ունի ռեակցիայի արագության և արդյունավետության վրա: 10-11 օպտիմալ pH միջակայքից շեղումները կդանդաղեցնեն ցիանիդի օքսիդացման ռեակցիան ջրածնի պերօքսիդով:

Կատալիզատորի համակենտրոնացումՊղնձի վրա հիմնված կատալիզատորի կոնցենտրացիան ազդում է ռեակցիայի արագության վրա։ Եթե կատալիզատորի կոնցենտրացիան չափազանց ցածր է, ռեակցիան կարող է շատ դանդաղ ընթանալ, իսկ եթե այն չափազանց բարձր է, դա կարող է առաջացնել այլ բարդ քիմիական ռեակցիաներ և նաև բարձրացնել ծախսերը։

արձագանքման ժամանակըՑիանիդի հնարավորինս լիարժեք օքսիդացումն ապահովելու համար անհրաժեշտ է բավարար ռեակցիայի ժամանակ։ Անբավարար ռեակցիայի ժամանակը կհանգեցնի մշակված պոչամբարներում ցիանիդի մնացորդային քանակի առաջացմանը։

Սկզբնական ցիանիդի կոնցենտրացիանՈրքան բարձր է պոչամբարներում ցիանիդի սկզբնական կոնցենտրացիան, այնքան ավելի դժվար է հասնել լիարժեք մաքրման, և կարող է պահանջվել ավելի շատ ջրածնի պերօքսիդ և ավելի երկար ռեակցիայի ժամանակ։

Ջրածնի պերօքսիդի բուժման առավելությունները

Բարձր օքսիդացման արդյունավետությունՋրածնի պերօքսիդը կարող է արդյունավետորեն օքսիդացնել ցիանիդի տարբեր ձևեր, այդ թվում՝ ազատ ցիանիդը և որոշ մետաղ-ցիանիդային համալիրներ՝ զգալիորեն նվազեցնելով ցիանիդային պոչերի թունավորությունը։

Համեմատաբար պարզ գործընթացՑիանիդով մշակման որոշ այլ մեթոդների համեմատ (օրինակ՝ բարդ քիմիական նստվածքի կամ կենսաբանական մշակման մեթոդներ), ջրածնի պերօքսիդով մշակման գործընթացը համեմատաբար ինտուիտիվ է և հեշտ է գործարկել։

Երկրորդային աղտոտման ցածր ռիսկՋրածնի պերօքսիդի օքսիդացման ռեակցիայի ենթամթերքները պակաս վնասակար են: Միջանկյալ արգասիք ցիանատը կարող է հետագայում քայքայվել ոչ թունավոր նյութերի, իսկ ջրածնի պերօքսիդն ինքնին քայքայվում է ջրի և թթվածնի՝ նվազագույնի հասցնելով երկրորդային աղտոտման ռիսկը:

Լայն կիրառելիությունԱյս մեթոդը կիրառելի է ինչպես փոքրածավալ հանքարդյունաբերական գործողությունների, այնպես էլ խոշոր արդյունաբերական գործարանների համար, ինչը այն դարձնում է բազմակողմանի ընտրություն ցիանիդային պոչամբարների մշակման համար։

Նյութեր

Ոսկու արդյունահանման ընկերություն[կոնկրետ վայր]-ում գտնվող ոսկու արդյունահանման ընկերությունն ուներ մեծ քանակությամբ ցիանիդային պոչամբարներ՝ ցիանիդի բարձր կոնցենտրացիայով։ Նրանք կիրառեցին ջրածնի պերօքսիդի մշակման մեթոդը։ Գործընթացի պարամետրերը օպտիմալացնելով, ներառյալ pH-ը 10.5-ի հասցնելը, 50 մգ/լ կոնցենտրացիայով պղնձի սուլֆատ ավելացնելով որպես կատալիզատոր, օգտագործելով ջրածնի պերօքսիդի և ցիանիդի 5:1 մոլային հարաբերակցություն և անցկացնելով 1.5 ժամ տևողությամբ ռեակցիա, նրանք հաջողությամբ նվազեցրին պոչամբարում ցիանիդի կոնցենտրացիան՝ հասցնելով այն կարգավորող չափանիշներից շատ ավելի ցածր մակարդակի։ Մշակված պոչամբարը անվտանգ կերպով պահվեց պոչամբարում, իսկ ֆիլտրատը վերօգտագործվեց արդյունահանման գործընթացում՝ նվազեցնելով ջրի սպառումը։

Փոքրածավալ հանքարդյունաբերական գործունեությունՀեռավոր տարածքում գտնվող ոսկու փոքրածավալ հանքարդյունաբերությունը նույնպես բախվել է ցիանիդ պարունակող պոչերի խնդրին։ Սահմանափակ ռեսուրսների պատճառով, հաշվի առնելով դրա շահագործման պարզությունը, նրանք ընտրել են ջրածնի պերօքսիդով մշակման մեթոդը։ Պոչերում ցիանիդի գնահատված պարունակությանը համապատասխան ավելացված ջրածնի պերօքսիդի քանակը ուշադիր վերահսկելով, pH-ը կարգավորելով տեղական կիրով և պարզ մեխանիկական խառնիչ օգտագործելով խառնելու համար, նրանք հաջողությամբ նվազեցրել են պոչերի ցիանիդային թունավորությունը։ Չնայած մշակման մասշտաբը փոքր էր, այն բավարար էր պոչերի հեռացման տեղական բնապահպանական պահանջները բավարարելու համար՝ պաշտպանելով շրջակա միջավայրը ցիանիդային հնարավոր աղտոտումից։

Նախազգուշական միջոցներ

Ջրածնի պերօքսիդի անվտանգ օգտագործումըՋրածնի պերօքսիդը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է և կարող է չափազանց վտանգավոր լինել, եթե այն պատշաճ կերպով չմշակվի: Մշակման գործընթացում ներգրավված աշխատողները պետք է կրեն համապատասխան անձնական պաշտպանիչ միջոցներ, ինչպիսիք են ձեռնոցները, ակնոցները և պաշտպանիչ հագուստը: Ջրածնի պերօքսիդի պահպանումը պետք է խստորեն համապատասխանի անվտանգության կանոնակարգերին՝ պատահական քայքայումը կամ դյուրավառ նյութերի հետ շփումը կանխելու համար:

Ճշգրիտ մոնիտորինգՌեակցիայի գործընթացի անընդհատ մոնիթորինգը կարևոր է: Սա ներառում է ռեակցիայի ընթացքում խառնուրդի pH արժեքի, ջրածնի պերօքսիդի և ցիանիդի կոնցենտրացիաների, ինչպես նաև ռեակցիայի ջերմաստիճանի մոնիթորինգը: Պետք է իրականացվեն կանոնավոր նմուշառումներ և վերլուծություններ՝ ապահովելու համար, որ մշակման գործընթացը ընթանա սպասվածի պես և անհրաժեշտության դեպքում ժամանակին կատարվեն ճշգրտումներ:

Մշակված պոչերի հեռացումՆույնիսկ մշակումից հետո պինդ պոչերը պետք է պահվեն սովորական պոչամբարում, որը համապատասխանում է շրջակա միջավայրի չափանիշներին: Պոչամբարը պետք է ունենա համապատասխան ծածկույթ՝ մնացորդային վնասակար նյութերի հողի և ստորգետնյա ջրերի մեջ արտահոսքը կանխելու համար:

Շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության գնահատմանՋրածնի պերօքսիդով մշակման մեթոդը ներդնելուց առաջ պետք է իրականացվի շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության համապարփակ գնահատում՝ գնահատելու դրա հնարավոր ազդեցությունը օդի, ջրի և հողի որակի, ինչպես նաև շրջակա էկոհամակարգի վրա: Այս գնահատումը նպաստում է մշակման գործընթացի օպտիմալացմանը և ապահովում է շրջակա միջավայրի կանոնակարգերի պահպանումը:

Ամփոփելով՝ ջրածնի պերօքսիդով մշակման մեթոդը ցիանիդային պոչամբարների մշակման համար ապահովում է կենսունակ և արդյունավետ լուծում: Այս մեթոդի սկզբունքը հասկանալով, ճիշտ մշակման քայլերը հետևելով, ազդող գործոնները հաշվի առնելով և անհրաժեշտ նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկելով՝ այս մեթոդը կարող է զգալիորեն նվազեցնել ցիանիդային պոչամբարների կողմից առաջացող բնապահպանական ռիսկերը՝ նպաստելով հանքարդյունաբերության կայուն զարգացմանը և շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը: