Proses Pengeluaran dan Kemajuan Teknologi Natrium Sianida

Natrium sianida (NaCN) ialah bahan mentah kimia asas yang penting, yang digunakan secara meluas dalam bidang seperti pengekstrakan lombong emas, penyaduran elektrik, dan sintesis perantaraan farmaseutikal. Ianya Proses pengeluaran telah melalui lebih daripada seratus tahun lelaran teknologi, dan pada masa ini, sistem perindustrian yang dikuasai oleh kaedah sintesis telah dibentuk. Artikel ini akan menyusun proses pengeluaran arus perdana secara sistematik Natrium Sianida dan kemajuan teknologi mereka, dan membincangkan hala tuju pembangunan masa hadapan.

I. Evolusi Proses Pengeluaran Natrium Sianida

1. Proses Awal (Akhir Abad ke-19 - Pertengahan Abad ke-20)

Pada masa awal, pengeluaran natrium sianida terutamanya bergantung kepada perahan daripada sumber asli. Sebagai contoh, "proses sianidasi untuk pengekstrakan emas" dicipta pada tahun 1887 diekstrak sianida dengan memproses tumbuhan yang mengandungi sianida (seperti badam pahit). Walau bagaimanapun, kaedah ini tidak cekap, mahal, dan sukar untuk memenuhi keperluan perindustrian. Pada awal abad ke-20, ahli kimia Jerman Friedrich Kahlbaum membangunkan kaedah cair sianida, yang menyediakan Natrium sianida dengan bertindak balas kalsium sianida dengan natrium karbonat. Oleh kerana kos bahan mentah yang rendah dan proses yang mudah, proses ini menjadi teknologi arus perdana pada zaman awal.

2. Kebangkitan Kaedah Sintesis (Pertengahan Abad ke-20 hingga Kini)

Dengan perkembangan industri petrokimia, kaedah sintesis telah secara beransur-ansur menggantikan proses tradisional. Pada masa ini, lebih daripada 90% natrium sianida di seluruh dunia dihasilkan menggunakan tiga proses sintesis berikut:

• Proses Andrussow

Menggunakan metana, ammonia, dan oksigen sebagai bahan mentah, tindak balas pengoksidaan berlaku di bawah tindakan pemangkin aloi platinum-rhodium:

Gas hidrogen sianida (HCN) yang dihasilkan diserap oleh natrium hidroksida untuk mendapatkan larutan natrium sianida. Proses ini mempunyai kelebihan bahan mentah kos rendah dan kadar tindak balas yang cepat, tetapi suhu tinggi (1000 - 1200°C) dan penggunaan pemangkin logam berharga mengakibatkan kos yang tinggi.

• Kaedah Pirolisis Minyak Ringan

Menggunakan minyak ringan (seperti nafta) sebagai bahan mentah, HCN dijana melalui pirolisis pada suhu tinggi (1400 - 1500°C), dan rawatan seterusnya adalah serupa dengan proses Andrussow. Proses ini sesuai untuk pengeluaran berskala besar tetapi mempunyai penggunaan tenaga yang sangat tinggi dan menghasilkan sejumlah besar karbon hitam sebagai produk sampingan.

• Kaedah Pengoksidaan Metanol Ammonia

Menggunakan metanol, ammonia dan udara sebagai bahan mentah, HCN dijana di bawah tindakan pemangkin (seperti V₂O₅-MoO₃):

Proses ini mempunyai kos bahan mentah yang rendah dan keadaan tindak balas ringan (400 - 500°C), dan ia secara beransur-ansur menjadi pilihan pilihan untuk kapasiti pengeluaran yang baru dibina.

II. Hala Tuju Kemajuan Teknologi dan Inovasi

1. Pembangunan Proses Hijau

Proses tradisional mempunyai masalah penggunaan tenaga yang tinggi dan pencemaran yang tinggi. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidik telah meneroka teknologi hijau berikut:

• Kaedah Biosintesis

Menggunakan mikroorganisma (seperti Pseudomonas) untuk memangkinkan hidrolisis sebatian nitril untuk menghasilkan Sianida, tetapi ia masih dalam peringkat makmal.

• Sintesis Elektrokimia

Kitar semula natrium sianida dengan mengelektrolisis air sisa yang mengandungi sianida untuk mencapai kitar semula sumber, tetapi kecekapan dan kos semasa perlu dioptimumkan lagi.

2. Kawalan Pintar dan Teknologi Keselamatan

Pengeluaran natrium sianida melibatkan bahan yang sangat toksik, dan kawalan keselamatan adalah amat penting. Kilang moden biasanya menggunakan Sistem Kawalan Teragih (DCS) untuk mencapai pemantauan automatik sepenuhnya bagi keseluruhan proses, dan memperkenalkan teknologi analisis spektrum dalam talian untuk memantau kepekatan HCN dalam masa nyata, mengurangkan risiko kebocoran.

3. Model Ekonomi Pekeliling

Meningkatkan penggunaan sumber melalui teknologi pengeluaran bersama. Sebagai contoh, karbon dioksida yang dihasilkan secara sampingan dalam proses Andrussow boleh digunakan untuk pengeluaran urea, dan karbon hitam yang dihasilkan dalam Kaedah Pirolisis Minyak Ringan boleh digunakan sebagai ejen pengukuhan getah, membentuk rantaian industri gelung tertutup "sumber - produk - sisa - sumber kitar semula".

III. Cabaran dan Trend Masa Depan

1. Turun naik dalam Kos Bahan Mentah

Proses Andrussow dan kaedah metanol bergantung kepada gas asli (metana) dan arang batu (sebagai bahan mentah untuk metanol). Turun naik harga tenaga antarabangsa secara langsung mempengaruhi kos pengeluaran. Membangunkan laluan bahan mentah bukan fosil (seperti biojisim kepada metanol) merupakan topik penyelidikan yang hangat pada masa hadapan.

2. Tekanan Perlindungan Alam Sekitar yang Meningkat

Dengan pengetatan peraturan perlindungan alam sekitar global, pengeluaran natrium sianida perlu mengurangkan lagi pelepasan nitrogen oksida (NOx) dan air sisa yang mengandungi sianida. Teknologi pemisahan membran, denitrifikasi pengoksidaan pemangkin, dan proses lain telah dipandu di beberapa kilang.

3. Peluasan Aplikasi High-End

Permintaan untuk natrium sianida ketulenan tinggi (ketulenan ≥ 99.9%) dalam sintesis prekursor bahan katod untuk bateri litium-ion berkembang pesat, menggalakkan peningkatan proses pengeluaran ke arah penghalusan dan ketulenan tinggi.

Kesimpulan

Pembangunan proses pengeluaran natrium sianida sentiasa berkembang di sekitar tiga matlamat utama "keselamatan, kecekapan, dan kehijauan". Pada masa hadapan, dengan penemuan dalam tenaga baharu dan teknologi perlindungan alam sekitar, serta penyepaduan mendalam pembuatan digital, industri natrium sianida akan terus mengoptimumkan ke arah penggunaan tenaga yang lebih rendah, kurang pencemaran dan nilai tambah yang lebih tinggi.