Natrio cianido ir sunkiųjų metalų išgavimo iš nuotekų rūgštėjimo procesas

Įvadas

Cianidų turinčios nuotekos susidaro įvairių pramoninių procesų, tokių kaip aukso kasyba, galvanizavimas ir chemijos gamyba, metu. Dėl didelio cianido toksiškumo CianidasNetinkamas šių nuotekų išleidimas gali sukelti didelę aplinkos taršą ir pakenkti žmonių sveikatai. Todėl cianido turinčių nuotekų valymas ir išteklių panaudojimas tapo itin svarbiais klausimais. Tarp valymo metodų, Rūgštėjimo atkūrimas of Natrio cianidas Sunkieji metalai yra plačiai naudojamas ir veiksmingas metodas, kuris ne tik sumažina riziką aplinkai, bet ir leidžia perdirbti vertingus išteklius.

Rūgštėjimo atkūrimo principas

Cianido pavertimas vandenilio cianidu (HCN)

Rūgštėjimo procese į cianido turinčias nuotekas pridedama stiprių rūgščių, tokių kaip sieros rūgštis. Rūgštingoje aplinkoje laisvieji cianido jonai nuotekose virsta vandenilio cianidu (HCN). Vandenilio cianidas yra lakus junginys. Kai nuotekų pH sumažinamas iki žemos vertės, paprastai mažesnės nei 2, reakcija labiau tikėtina, nes tai palengvina cianido jonų virsmą HCN dujomis.

Natrio cianido atgavimas

Susidariusios HCN dujos tada patenka į šarmų absorbcijos bokštą. Bokšto viduje jos reaguoja su natrio hidroksido (NaOH) tirpalu. Reakcijai vykstant, natrio cianidas (NaCN) susidaro ir kaupiasi absorbcijos tirpale. Kai NaCN koncentracija tirpale pasiekia apie 10–12 %, jį galima perdirbti ir pakartotinai panaudoti atitinkamuose pramoniniuose procesuose, pavyzdžiui, išplovimo procese aukso kasyboje.

Sunkiųjų metalų išsiskyrimas ir nusodinimas

Be laisvojo cianido, nuotekose dažnai yra sunkiųjų metalų ir cianido kompleksų, tokių kaip vario ir cinko. Rūgštingoje aplinkoje šie kompleksai skyla. Išsiskyrę sunkiųjų metalų jonai, tam tikromis sąlygomis jie gali sudaryti netirpstančias druskas ir nusodinti. Pavyzdžiui, pH vertės reguliavimas arba tam tikrų nusodinančių medžiagų pridėjimas gali sukelti vario jonų nuosėdų susidarymą.

Proceso veiksmai

1 veiksmas: nuotekų išankstinis valymas

Šarminio cianido turinčios didelės koncentracijos nuotekos pirmiausia praeina per garinį šilumokaitį, kad būtų kontroliuojama jų temperatūra. Paprastai temperatūra palaikoma 20–25 °C diapazone. Ši temperatūros kontrolė padeda optimizuoti vėlesnę reakcijos spartą ir užtikrina proceso stabilumą. Didelės koncentracijos nuotekose cianido koncentracija paprastai svyruoja nuo 5000 iki 5500 ppm, o pH vertė – nuo ​​10.5 iki 12.5.

2 veiksmas: rūgštinimas

Iš anksto apdorotos nuotekos tam tikru srautu, pavyzdžiui, 2 m³/h, tiekiamos į rūgštinimo purškimo bokštą. Tada įpilama koncentruotos sieros rūgšties. Įpilamos sieros rūgšties kiekis reguliuojamas atsižvelgiant į nuotekų savybes, paprastai 25–30 kg/m³, kad nuotekų pH vertė būtų sumažinta iki mažesnės nei 2. Įpilant sieros rūgštį išsiskirianti šiluma gali pagreitinti reakciją, todėl laisvieji cianido jonai nuotekose lengviau virsta lakiuoju HCN.

3 veiksmas: HCN generavimas ir atskyrimas

Labai rūgščioje rūgštinimo purškimo bokšto aplinkoje skatinamas cianido virsmas HCN. Susidariusios HCN dujos tada įsiurbiamos vakuuminiu išcentriniu ventiliatoriumi ir patenka į kitą etapą – šarmų absorbcijos bokštą. Tuo pačiu metu, mažėjant pH vertei, kai kurie sunkiųjų metalų jonai nuotekose pradeda kisti. Pavyzdžiui, vario jonų koncentracija nuotekose gali sumažėti, o kai kurie sunkieji metalai pradeda formuoti nuosėdas.

4 veiksmas: natrio cianido absorbcija ir regeneravimas

HCN dujos patenka į šarmų absorbcijos bokštą ir yra absorbuojamos 20–30 % NaOH tirpalu. Bokšte esantis šarmų absorbcijos skystis yra recirkuliuojamas, o recirkuliacijos proceso metu naudojamas ventiliatorius, užtikrinantis pakartotinį HCN dujų absorbavimą. Absorbcijos reakcijai tęsiantis, NaCN koncentracija absorbcijos skystyje palaipsniui didėja. Kai NaCN koncentracija pasiekia 10–12 %, ją galima grąžinti į išplovimo procesą pakartotiniam panaudojimui, taip užtikrinant... Natrio cianidas.

5 veiksmas: sunkiųjų metalų nusodinimas ir atskyrimas

Nuotekoms po HCN išleidimo, kadangi kai kurie sunkiųjų metalų ir cianido kompleksai rūgštinėje aplinkoje suskaidomi, galima atlikti tolesnį valymą, kad būtų nusodinti sunkieji metalai. Pavyzdžiui, sureguliavus nuotekų pH iki šarminio diapazono, gali susidaryti sunkiųjų metalų hidroksidai, kurie nusėda. Tada kietojo ir skystojo atskyrimo metodai, tokie kaip filtravimas arba nusodinimas, gali būti naudojami nusodintiems sunkiesiems metalams atskirti iš nuotekų, pašalinant ir išgaunant sunkiuosius metalus.

Rūgštėjimo regeneravimo metodo privalumai

Išteklių perdirbimas

Rūgštinimo regeneravimo metodas gali efektyviai regeneruoti natrio cianidą iš cianido turinčių nuotekų, kurį galima pakartotinai panaudoti atitinkamuose pramoniniuose procesuose, taip sumažinant naujo natrio cianido sunaudojimą ir gamybos sąnaudas. Tuo pačiu metu galima regeneruoti ir sunkiuosius metalus, paverčiant atliekas vertingais ištekliais.

Kaina – efektyvumas

Palyginti su kai kuriais kitais valymo metodais, kurie sutelkti tik į cianido naikinimą, rūgštinimo regeneravimo metodas ne tik valo nuotekas, bet ir atgauna vertingas medžiagas. Nors jam reikia naudoti rūgštį ir šarmą, atgauto natrio cianido ir sunkiųjų metalų vertė gali kompensuoti dalį valymo išlaidų, todėl bendras valymas ilgainiui tampa ekonomiškesnis.

Aplinkos draugiškumas

Išgaunant natrio cianidą ir sunkiuosius metalus, teršalų kiekis nuotekose žymiai sumažėja. Išvalytose nuotekose yra mažesnis cianido ir sunkiųjų metalų kiekis, todėl jos yra palankesnės vėlesniam išleidimui arba tolesniam valymui, taip sumažinant neigiamą poveikį aplinkai.

Suvartojimas rūgštėjimo regeneravimo procese

Cianidą turinčių nuotekų rūgštinimo regeneravimo metodo sunaudojimas daugiausia apima sieros rūgštį, kaustinę sodą (NaOH), kalkes ir elektrą. Žiemą nuotekas reikia pašildyti, todėl taip pat sunaudojamas garas.

1. Rūgščių suvartojimas

• Cianido pavertimas HCNSieros rūgšties kiekis, reikalingas cianidui nuotekose paversti HCN, priklauso nuo cianido koncentracijos nuotekose. Pavyzdžiui, norint išvalyti 1 m³ nuotekų, kuriose cianido koncentracija yra 5000 ppm, šiai konversijai reikalingas tam tikras kiekis sieros rūgšties.

• Nuotekų rūgštėjimasBe rūgšties, skirtos cianido konversijai, papildoma rūgštis naudojama nuotekų rūgštingumui sureguliuoti iki reikiamo lygio. Svarbus veiksnys yra jos kiekis, reikalingas pH sumažinti iki mažesnio nei 2.

• Reakcija su šarmu nuotekoseNuotekose gali būti šarminių medžiagų, kurios reaguoja su sieros rūgštimi, tačiau paprastai šios medžiagos sunaudojamos santykinai nedaug, palyginti su kiekiais, naudojamais cianido konversijai ir parūgštinimui.

• Reakcija su karbonatu atliekoseJei cianido turinčiose žaliavose yra daug AnglisDėl sieros rūgšties kiekio, pavyzdžiui, kai kuriose cianido atliekų suspensijose, karbonatas reaguoja su rūgštimi ir sudaro anglies dioksidą. Tokiais atvejais sieros rūgšties sunaudojimas žymiai padidėja, ir šios medžiagos gali netikti apdorojimui rūgšties regeneravimo metodu.

2. Šarmų vartojimasKaustinė soda (NaOH) naudojama šarmų absorbcijos bokšte HCN absorbuoti ir NaCN susidaryti. Sunaudojamo NaOH kiekis priklauso nuo susidariusio HCN kiekio ir absorbcijos efektyvumo.

3. Kalkių suvartojimasKai kuriais atvejais kalkės gali būti naudojamos vėlesniame nuotekų valyme, pavyzdžiui, pH vertei reguliuoti, kad susidarytų sunkiųjų metalų nusodinimas. Reikalingas kalkių kiekis priklauso nuo sunkiųjų metalų rūšies ir koncentracijos nuotekose bei reikiamo pH reguliavimo intervalo.

4. Elektros ir garo suvartojimasElektrą šiame procese naudoja tokia įranga kaip siurbliai, ventiliatoriai ir vakuuminiai išcentriniai ventiliatoriai. Žiemą, kaitinant nuotekas, sunaudojami garai, kad temperatūra pakiltų iki reakcijai tinkamo lygio.

Išvada

Cianidą turinčių nuotekų rūgštinimo regeneravimo metodas, skirtas natrio cianidui ir sunkiesiems metalams regeneruoti, yra išsami ir efektyvi valymo technologija. Laikantis konkrečių proceso etapų, galima ne tik pašalinti toksišką cianidą ir sunkiuosius metalus iš nuotekų, bet ir perdirbti vertingus išteklius. Nors procese sunaudojamos tam tikros medžiagos ir energija, atsižvelgiant į jo naudą aplinkai ir ekonomikai, jis turi plačias taikymo perspektyvas valant cianidus turinčias nuotekas. Tačiau realiomis eksploatavimo sąlygomis dėl HCN dujų toksiškumo reikia imtis griežtų saugos priemonių. Tuo pačiu metu reikia nuolat optimizuoti proceso parametrus, siekiant pagerinti regeneravimo efektyvumą ir sumažinti sąnaudas.