Цианид қалдықтарын сутегі асқын тотығымен өңдеу әдістері

кіріспе

Цианид қалдықтары - алтын өндіруде және өндіру процесінде цианидті пайдаланатын басқа да салаларда пайда болатын қосалқы өнімдер. Уытты цианид қосылыстарының болуына байланысты цианид қалдықтары қоршаған ортаға үлкен қауіп төндіреді. Сутегі асқын тотығымен өңдеу бұл қалдықтарды өңдеудің тиімді әдісі болып табылады. Бұл мақалада осы өңдеу әдісі егжей-тегжейлі қарастырылады.

Сутегі асқын тотығымен өңдеу принципі

Сутегі асқын тотығы (H₂O₂) күшті тотықтырғыш болып табылады. Цианид қалдықтарын өңдеу кезінде сутегі асқын тотығы сілтілі ортада (әдетте рН 10-11) цианид қосылыстарымен әрекеттеседі. Заттармен (әдетте мыс иондары, Cu²⁺) катализденетін келесі реакциялар жүреді:

Цианид (CN⁻) цианатқа (CNO⁻) дейін тотығады. Реакцияны қарапайым түрде көрсетуге болады:

2CN⁻ + 5H₂O₂ + 2OH⁻ → 2CNO⁻ + 6H₂O

Белгілі бір жағдайларда цианат одан әрі реакцияға түсіп, аммиак (NH₃), көмірқышқыл газы (CO₂) және азот (N₂) сияқты зиянды заттарға ыдырай алады.

CNO⁻ + 2H₂O → NH₃ + HCO₃⁻

Кейіннен аммиак тиісті қоршаған орта жағдайында одан әрі тотықтырылуы немесе ұшпалануы мүмкін.

Емдеу қадамдары

Қалдық шламын дайындау : Біріншіден, цианид қалдықтарынан шлам жасау керек. Бұл әдетте қалдықтарға су қосып, оларды қолайлы ыдыста (мысалы, үлкен араластырғыш ыдыста) мұқият араластыру арқылы жасалады. Шламның консистенциясы сутегі асқын тотығы мен цианид бар бөлшектердің жақсы жанасуын қамтамасыз ету үшін реттеледі.

рН реттеу : Цианид қалдықтары суспензиясының рН мәні тиісті сілтілік диапазонға, әдетте рН 10-11-ге дейін реттеледі. Бұл қадам өте маңызды, себебі сутегі асқын тотығының цианидпен тотығу реакциясы рН мәніне өте тәуелді. РН деңгейін арттыру үшін әдетте әк (Ca(OH)₂) немесе натрий гидроксиді (NaOH) қолданылады.

Катализаторды қосу : Мыс негізіндегі катализаторлар, мысалы, мыс сульфаты (CuSO₄), суспензияға қосылады. Мыс иондары сутегі асқын тотығы мен цианид арасындағы реакцияны катализдей алады, бұл реакция жылдамдығын айтарлықтай арттырады. Суспензиядағы мыс иондарының концентрациясы әдетте шамамен 50 мг/л деңгейінде бақыланады. Дегенмен, егер қалдықтарда мыс немесе басқа каталитикалық заттар жеткілікті болса, қосымша катализатор қосу қажет болмауы мүмкін.

Сутегі асқын тотығын қосу : Содан кейін суспензияға сутегі асқын тотығы қосылады. Қосылатын сутегі асқын тотығының мөлшері қалдықтардағы цианид концентрациясына байланысты. Сутегі асқын тотығының цианидке молярлық қатынасы әдетте 3:1 - 8:1 аралығында болады. Мысалы, қалдықтардағы цианид мөлшері жоғары болса, сутегі асқын тотығының жоғары қатынасы қажет. Біркелкі таралуды және толық реакцияны қамтамасыз ету үшін сутегі асқын тотығын үздіксіз араластыра отырып баяу қосу керек.

Реакция және араластыру : Реакция кезінде суспензия реагенттер арасында жеткілікті жанасуды қамтамасыз ету үшін үздіксіз араластырылады. Реакция уақыты бастапқы цианид концентрациясына және өңдеу мақсаттарына байланысты өзгереді, әдетте 1-2 сағаттан кем емес. Осы кезеңде сутегі асқын тотығы цианидті зияндылығы аз өнімдерге дейін тотықтырады.

Қатты - сұйық бөлу : Реакция аяқталғаннан кейін, өңделген шламда қатты - сұйық бөлу жүзеге асырылады. Бұған қоюлатқышта тұндыру, содан кейін сүзгі прессін пайдаланып сүзу сияқты әдістер арқылы қол жеткізуге болады. Бөлінген қатты затты (яғни, өңделген қалдықтарды) қауіпсіз түрде жоюға болады, мысалы, жақсы қапталған және бақыланатын қалдық қоймасында сақтауға болады. Цианид пен басқа заттардың концентрациясы төмендетілген сүзіндіні, егер жағдайлар мүмкіндік берсе, өндіріс процесінде одан әрі өңдеуге немесе қайта пайдалануға болады.

Емдеу тиімділігіне әсер ететін факторлар

Сутегі асқын тотығының концентрациясы : Қосылған сутегі асқын тотығының концентрациясы неғұрлым жоғары болса, цианидке тотығу әсері соғұрлым жақсы болады. Дегенмен, сутегі асқын тотығын шамадан тыс пайдалану шығындарды арттырып қана қоймай, сонымен қатар жанама реакциялар мен ықтимал экологиялық мәселелерді тудыруы мүмкін.

рН мәні : Жоғарыда айтылғандай, реакция жүйесінің рН мәні реакция жылдамдығы мен тиімділігіне айтарлықтай әсер етеді. 10-11 оңтайлы рН диапазонынан ауытқу цианидтің сутегі асқын тотығымен тотығу реакциясын баяулатады.

Катализатор концентрациясы : Мыс негізіндегі катализатордың концентрациясы реакция жылдамдығына әсер етеді. Егер катализатор концентрациясы тым төмен болса, реакция өте баяу жүруі мүмкін; егер ол тым жоғары болса, басқа күрделі химиялық реакцияларды тудыруы және шығындарды арттыруы мүмкін.

Реакция уақыты : Цианидтің толық тотығуын мүмкіндігінше қамтамасыз ету үшін жеткілікті реакция уақыты қажет. Реакция уақыты жеткіліксіз болса, өңделген қалдықтарда цианид қалдықтары пайда болады.

Бастапқы цианид концентрациясы : Қалдықтағы бастапқы цианид концентрациясы неғұрлым жоғары болса, толық өңдеуге қол жеткізу соғұрлым қиын болады, сутегі асқын тотығының көбірек мөлшері және реакция уақыты ұзағырақ болуы мүмкін.

Сутегі асқын тотығымен емдеудің артықшылықтары

Жоғары тотығу тиімділігі : Сутегі асқын тотығы бос цианид пен кейбір металл-цианид кешендерін қоса алғанда, цианидтің әртүрлі түрлерін тиімді түрде тотықтыра алады, бұл цианид қалдықтарының уыттылығын айтарлықтай төмендетеді.

Салыстырмалы түрде қарапайым процесс : Цианидті өңдеудің басқа әдістерімен (мысалы, күрделі химиялық тұндыру немесе биологиялық өңдеу әдістері) салыстырғанда, сутегі асқын тотығын өңдеу процесі салыстырмалы түрде интуитивті және басқаруға оңай.

Екінші реттік ластанудың төмен қаупі : Сутегі асқын тотығу реакциясының жанама өнімдері онша зиянды емес. Аралық өнім цианатты улы емес заттарға дейін ыдыратуға болады, ал сутегі асқын тотығының өзі су мен оттегіге ыдырайды, бұл екінші реттік ластану қаупін азайтады.

Кеңінен қолданылуы : Бұл әдіс шағын тау-кен жұмыстарына да, ірі өнеркәсіптік зауыттарға да қолданылады, бұл оны цианид қалдықтарын өңдеу үшін әмбебап таңдау етеді.

Іс-тәжірибелер

Алтын өндіру компаниясы : [Нақты жерде] орналасқан алтын өндіру компаниясы цианид концентрациясы жоғары цианид қалдықтарының көп мөлшеріне ие болды. Олар сутегі асқын тотығын өңдеу әдісін қабылдады. Процесс параметрлерін оңтайландыру, соның ішінде рН мәнін 10.5-ке дейін реттеу, катализатор ретінде 50 мг/л концентрациясында мыс сульфатын қосу, сутегі асқын тотығының цианидке молярлық қатынасын 5:1 пайдалану және 1.5 сағаттық реакция жүргізу арқылы олар қалдықтардағы цианид концентрациясын нормативтік стандарттардан әлдеқайда төмен деңгейге дейін сәтті төмендетті. Өңделген қалдықтар қалдықтар тоғанында қауіпсіз сақталды, ал сүзінді өндіру процесінде қайта пайдаланылды, бұл су шығынын азайтты.

Шағын көлемді кен өндіру операциясы : Шалғай аймақтағы шағын көлемді алтын өндіру операциясы да цианидті қалдықтар мәселесіне тап болды. Ресурстардың шектеулі болуына байланысты, оның пайдалану қарапайымдылығын ескере отырып, олар сутегі асқын тотығын өңдеу әдісін таңдады. Қоймадағы цианидтің болжамды мөлшеріне сәйкес қосылған сутегі асқын тотығының мөлшерін мұқият бақылау, жергілікті жерде қолжетімді әкпен рН мәнін реттеу және араластыру үшін қарапайым механикалық араластырғышты пайдалану арқылы олар қалдықтардың цианидтік уыттылығын сәтті төмендетті. Өңдеу көлемі шағын болғанымен, қалдықтарды жоюға қойылатын жергілікті экологиялық талаптарды қанағаттандыру, қоршаған ортаны цианидтің ықтимал ластануынан қорғау жеткілікті болды.

сақтық шаралары

Сутегі асқын тотығын қауіпсіз пайдалану : Сутегі асқын тотығы күшті тотықтырғыш зат болып табылады және дұрыс пайдаланылмаса, өте қауіпті болуы мүмкін. Өңдеу процесіне қатысатын жұмысшылар қолғап, көзілдірік және қорғаныс киімдері сияқты тиісті жеке қорғаныс құралдарын киюі керек. Сутегі асқын тотығын сақтау кездейсоқ ыдырауды немесе тұтанғыш заттармен жанасуды болдырмау үшін қауіпсіздік ережелерін қатаң сақтауы керек.

Дәл бақылау : Реакция процесін үздіксіз бақылау өте маңызды. Бұған реакция кезінде суспензияның рН мәнін, сутегі асқын тотығы мен цианид концентрациясын, сондай-ақ реакция температурасын бақылау кіреді. Өңдеу процесінің күтілгендей жүруін қамтамасыз ету және қажет болған жағдайда уақтылы түзетулер енгізу үшін үнемі сынама алу және талдау жүргізу қажет.

Өңделген қалдықтарды жою : Өңдеуден кейін де қатты қалдықтар қоршаған орта стандарттарына сай келетін кәдімгі қалдық қоймасында сақталуы керек. Қалдық қоймасында қалдық зиянды заттардың топыраққа және жер асты суларына ағып кетуіне жол бермеу үшін тиісті қаптама құрылымы болуы керек.

Қоршаған ортаға әсерді бағалау : Сутегі асқын тотығымен өңдеу әдісін қолданар алдында, оның ауаға, суға және топыраққа, сондай-ақ айналадағы экожүйеге ықтимал әсерін бағалау үшін кешенді қоршаған ортаға әсерді бағалау жүргізілуі керек. Бұл бағалау өңдеу процесін оңтайландыруға көмектеседі және қоршаған ортаны қорғау ережелерінің сақталуын қамтамасыз етеді.

Қорытындылай келе, сутегі асқын тотығын өңдеу әдісі цианид қалдықтарын өңдеудің өміршең және тиімді шешімін береді. Оның принципін түсіну, дұрыс өңдеу қадамдарын орындау, әсер етуші факторларды есепке алу және қажетті сақтық шараларын қабылдау арқылы бұл әдіс тау-кен өнеркәсібінің тұрақты дамуына және қоршаған ортаны қорғауға септігін тигізе отырып, цианид қалдықтары тудыратын экологиялық тәуекелдерді айтарлықтай азайтады.