שיטות ותהליכים להסרת ציאניד על משטחי מינרלי סולפיד

מבוא

בהטבה ו התכת תהליכים של עפרות סולפיד מתכת לא ברזלית, ציאניד משמש לעתים קרובות כדי להגדיל את שיעורי התאוששות מתכות. עם זאת, ה ציאניד הישארות על פני השטח של עפרות סולפיד לא רק משפיעה לרעה על זרימות התהליך הבאות, אלא גם גורמת לבעיות סביבתיות חמורות. לכן, לפיתוח שיטות יעילות וידידותיות לסביבה להסרת ציאניד על פני השטח של עפרות סולפיד יש משמעות מעשית רבה.

המצב הנוכחי והסכנות של שאריות ציאניד על משטחי מינרלים גופרתיים

מצב נוכחי

בתהליך ההצפה המסורתי של עפרות סולפיד, ציאניד נמצא בשימוש נרחב כמעכב. זה יכול לעכב באופן סלקטיבי מינרלים לא רצויים מסוימים בעפרות סולפיד, ובכך להשיג הפרדה של מינרלים מטרה ממינרלי גנגה. אבל לאחר הציפה, כמות גדולה של ציאניד תיספג על פני השטח של עפרות סולפיד. על פי מחקר רלוונטי, בחלק מהמרכזים, תכולת הציאניד על פני השטח של תרכיזי עפרות סולפיד לאחר הציפה יכולה להגיע לכמה מאות מיליגרם לקילוגרם.

סכנות

מנקודת מבט טכנולוגית, הציאניד הנותר יפריע לתהליך ההיתוך הבא. לדוגמה, במהלך ההיתוך של עפרות נחושת גופרתי, ציאניד יוצר קומפלקסים עם נחושת, מפחית את יעילות ההיתוך של נחושת ומגדיל את צריכת האנרגיה. מנקודת מבט סביבתית, ציאניד הוא חומר רעיל ביותר. כששפכי זנב המכילים ציאניד מוזרמים לסביבה הטבעית, הם יסכנו את גופי המים והקרקע, יסכנו אורגניזמים מימיים והצמחייה שמסביב, ואף יהוו איום על בריאות האדם דרך שרשרת המזון.

שיטות להסרת ציאניד על משטחי סולפיד מינרלים

שיטת חמצון

1. שיטת חמצון כימית

• עִקָרוֹן: השתמש בחומרי חמצון חזקים כדי לחמצן ציאניד לחומרים פחות רעילים או לא רעילים. חומרי החמצון הנפוצים כוללים מי חמצן (H2O2), נתרן היפוכלוריט (NaClO) וכו'. אם לוקחים מי חמצן כדוגמה, משוואת התגובה שלו היא: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O).

• תהליך מבצע: ראשית, הנח את עיסת עפרות הגופרית המכילה ציאניד במיכל תגובה והתאם את ערך ה-pH של העיסה לטווח מתאים (בדרך כלל, עבור חמצון מי חמצן, ערך ה-pH הוא רצוי בין 9 - 11). לאחר מכן, הוסף לאט תמיסת מי חמצן תוך כדי ערבוב כדי ליצור קשר מלא של המחמצן ולהגיב עם העיסה. זמן התגובה נע בדרך כלל בין 1 - 3 שעות, והזמן הספציפי תלוי בריכוז הציאניד בעיסה ובתכונות העפר.

• יתרונות: מהירות התגובה מהירה יחסית, והשפעת ההסרה של הציאניד טובה, מה שיכול להפחית את ריכוז הציאניד לרמה נמוכה יחסית.

• חסרונות: חומרי חמצון כגון מי חמצן הם יקרים יחסית, וחומרי חמצון מוגזמים עשויים להשפיע על תהליכי ההטבה או ההיתוך הבאים.

שיטת ספיחה

1. שיטת ספיחת פחמן פעיל

• עיקרון: מופעל פחמן בעל שטח פנים ספציפי גדול ומבני נקבוביות עשירים, שיכולים לספוג ציאניד על פני השטח שלהם באמצעות ספיחה פיזיקלית וכימית.

• תהליך מבצע: הוסף פחמן פעיל לעיסה של עפרת סולפיד המכילה ציאניד וערבבו היטב כדי שהפחם הפעיל יבוא במגע מלא עם הציאניד בעיסה. זמן הספיחה הוא בדרך כלל 30 דקות עד שעתיים. לאחר הספיחה, יש להפריד את הפחם הפעיל מהעיסה באמצעות סינון או אמצעים אחרים.

• יתרונות: הפעולה פשוטה, ויש לה השפעת ספיחה טובה על ציאניד בריכוז נמוך. ניתן לשחזר פחם פעיל ולעשות בו שימוש חוזר.

• חסרונות: עבור ציאניד בריכוז גבוה, יכולת הספיחה מוגבלת, וטיפול לא נכון בפחמן הפעיל שנספג יגרום לזיהום משני.

2.יון - שיטת ספיחת שרף החלפה

• עיקרון: שרפי חילופי יונים מכילים קבוצות פונקציונליות ספציפיות שיכולות להחליף עם היונים בציאניד, ובכך לספוח ציאניד על השרף.

• תהליך מבצע: טען את שרף החלפת יונים לתוך עמודת החלפה וגרמו לעיסת עפרות הגופרית המכילה ציאניד לעבור בעמודת החלפה. לשלוט בקצב זרימת העיסה כדי להבטיח שהציאניד יתחליף במלואו עם השרף. כאשר השרף רווי בספיחה, השתמש בחומר פלט ספציפי כדי לחלוט ולחדש את השרף.

• יתרונות: יש לו סלקטיביות ספיחה גבוהה עבור ציאניד והוא יכול להשיג פעולה רציפה.

• חסרונות: עלות השרף גבוהה, תהליך הפליטה מורכב יחסית, וניתן להיווצר פסולת אלוציה המכילה ציאניד.

שיטות אחרות

1.Acid - שיטת נטרול בסיס

• עיקרון: בתנאים מסוימים, ציאניד יעבור תגובות הידרוליזה בסביבות חומציות או אלקליות כדי ליצור חומרים פחות רעילים או לא רעילים. לדוגמה, במצב חומצי, ציאניד יגיב עם יוני מימן ליצירת חומצה הידרוציאנית (HCN), אותה ניתן להסיר על ידי הנידוף; במצב אלקליין, ציאניד עובר הידרוליזה ליצירת ציאנט וחומרים אחרים.

• תהליך מבצע: אם מאמצים הידרוליזה חומצית, הוסף באיטיות תמיסות חומציות כגון חומצה גופרתית מדוללת לעיסת העפרות הגופרית המכילה ציאניד, כוונן את ערך ה-pH ל-2 - 4 ולאחר מכן אוורר כדי להנדיד את החומצה ההידרוציאנית שנוצרה. אם מאמצים הידרוליזה אלקלית, הוסף חומרים אלקליים כגון נתרן הידרוקסיד, כוונן את ערך ה-pH ל-10 - 12. והגיב לתקופה מסוימת (בדרך כלל 2 - 4 שעות).

• יתרונות: העלות נמוכה יחסית, והתפעול פשוט יחסית.

• חסרונות: החומצה ההידרוציאנית שנוצרת במהלך הידרוליזה חומצית היא רעילה מאוד ודורשת אמצעי הגנה קפדניים; מהירות התגובה של ההידרוליזה הבסיסית איטית, ועדיין עשויה להיות כמות קטנה של שאריות ציאניד לאחר הטיפול.

עיצוב זרימת תהליך להסרת ציאניד על משטחי סולפיד מינרלים

שלב טיפול מקדים

1. התאמת עיסה: התאם את הריכוז של עיסת עפרות הסולפיד לאחר הציפה. בדרך כלל, ריכוז העיסה נשלט בין 20% - 40% לטיפול הבא. במקביל, זהה את ריכוז הציאניד הראשוני בעיסה כדי לספק בסיס לקביעת פרמטרי התהליך הבאים.

2. הסרת טומאה: הסר זיהומים חלקיקים גדולים וכמה מוצקים מרחפים בעיסה על ידי סינון, שקיעה וכו', כדי למנוע מהם להפריע לתהליכי הטיפול הבאים.

שלב ההסרה

1. בחירת שיטה: בחר שיטת הסרה מתאימה בהתאם לגורמים כגון ריכוז הציאניד בעיסה, תכונות העפר, עלות הטיפול ודרישות הגנת הסביבה. לדוגמה, עבור ציאניד בריכוז גבוה ומקרים שבהם העלות אינה מדאיגה, הכימיקל שיטת חמצון ניתן לתת עדיפות; עבור ציאניד בריכוז נמוך ואירועים בעלי מודעות סביבתית, שיטת החמצון הביולוגית או שיטת הספיחה עשויה להתאים יותר.

2. בקרת פרמטר תהליך: נטילת חמצון מי חמצן ב חמצון כימי שיטה כדוגמה, בקרת קפדנית בכמות המי חמצן שנוספה (מחושבת בדרך כלל על פי ריכוז הציאניד ומשוואת התגובה), טמפרטורת התגובה (בדרך כלל 20 - 30 מעלות צלזיוס), ערך ה-pH (9 - 11), ומהירות הערבול (100 - 300 סיבובים לדקה) ופרמטרים נוספים כדי להבטיח תגובה יעילה.

שלב פוסט טיפול

1. מוצק - הפרדת נוזלים: הפרד את העיסה לאחר הסרת ציאניד על ידי סינון, צנטריפוגה וכו' לקבלת תרכיזי עפר סולפיד מטוהרים ומי שפכים המכילים כמות קטנה של ציאניד.

2. טיפול בשפכים: טיפול נוסף בשפכים המופרדים כדי לעמוד בתקני הזרמה לאומיים. ניתן להשתמש בחמצון משני, ספיחה ושיטות אחרות להסרה עמוקה של ציאניד במי שפכים כדי להבטיח פריקה בטוחה.

סיכום

קיימות שיטות שונות להסרת ציאניד על פני עפרות סולפיד, ולכל שיטה יתרונות וחסרונות משלה. ביישומים מעשיים, יש צורך לשקול באופן מקיף גורמים כגון תכונות עפרות, ריכוז ציאניד, עלות טיפול ודרישות להגנת הסביבה כדי לבחור שיטות מתאימות וזרימות תהליך. עם דרישות הגנת הסביבה המחמירות יותר ויותר וההתקדמות המתמשכת של הטכנולוגיה, פיתוח טכנולוגיות יעילות יותר, ידידותיות לסביבה ובעלות נמוכה יותר להסרת ציאניד על פני השטח של עפרות סולפיד יהיה כיוון המחקר המרכזי בעתיד. באמצעות אופטימיזציה מתמשכת של תהליכים, היא צפויה להשיג אפס פריקה של ציאניד בתהליכי ההטבה וההתכה של עפרות סולפיד ולקדם את הפיתוח בר-קיימא של תעשיית המתכת הלא-ברזלית.