साइनाइड सुनको फोहोरको उपचारको लागि क्लोरिनेसन प्रक्रिया

परिचय

सुन निकासी उद्योगमा, साइनाइड सुनको फोहोर साइनाइडेशन प्रक्रियाको क्रममा उत्पन्न हुने उप-उत्पादन हो। यो फोहोरमा सुन र चाँदी जस्ता बहुमूल्य धातुहरू मात्र नभई साइनाइड जस्ता हानिकारक पदार्थहरू पनि हुन्छन् । साइनाइड सुनको फोहोरको उपचार स्रोत पुन: प्राप्ति र वातावरणीय संरक्षण दुवैको लागि महत्त्वपूर्ण छ। क्लोरिनेशन प्रक्रिया यस फोहोरको उपचारको लागि प्रभावकारी विधिको रूपमा देखा परेको छ, जसले बहुमूल्य धातुहरू छुट्याउने र साइनाइड युक्त पदार्थहरूलाई विषमुक्त गर्ने तरिका प्रदान गर्दछ।

क्लोरिनेशन प्रक्रियाका सिद्धान्तहरू

अक्सिडेशन र छनौट विघटन

क्लोरिनेशन प्रक्रियाले निश्चित माध्यममा धातुहरूको विभिन्न अक्सिडेशन-रिडक्सन क्षमताहरूको फाइदा लिन्छ। साइनाइड सुनको फोहोरको उपचार गर्ने सन्दर्भमा, जब क्लोरिनेटिंग एजेन्ट (जस्तै एसिडिक माध्यममा सोडियम क्लोरेट) थपिन्छ, कम अक्सिडेशन-रिडक्सन क्षमता भएका धातुहरू, जस्तै जिंक, फलाम, सिसा, र तामा, प्राथमिकतामा अक्सिडाइज गरिन्छ र घोलमा घुलिन्छ। उदाहरणका लागि, हाइड्रोक्लोरिक एसिड माध्यममा, सुनको फोहोरमा रहेका धातुहरूले घोलसँग प्रतिक्रिया गर्छन्। पछि, जब सोडियम क्लोरेट थपिन्छ, यसले घोल क्षमता बढाउँछ, जसले गर्दा हाइड्रोक्लोरिक एसिडमा अघुलनशील तामा र अन्य अशुद्धताहरूलाई पूर्ण रूपमा अक्सिडाइज र घुलनशील हुन अनुमति दिन्छ। घोल क्षमतालाई ठीकसँग नियन्त्रण गरेर, चाँदी र सुन जस्ता बहुमूल्य धातुहरूलाई अवशेषमा छोड्न सकिन्छ।

साइनाइड विनाश

सुनको फोहोरमा रहेको साइनाइड अत्यधिक विषाक्त हुन्छ। क्लोरिनेशनले साइनाइडलाई नष्ट गर्न पनि भूमिका खेल्न सक्छ। क्षारीय वातावरणमा, जब क्लोरिन-आधारित अक्सिडेन्ट (जस्तै क्लोरिन ग्याँस, सोडियम हाइपोक्लोराइट, आदि) थपिन्छ, साइनाइडलाई पहिले साइनेटमा अक्सिडाइज गरिन्छ र त्यसपछि कार्बन डाइअक्साइड र नाइट्रोजनमा अक्सिडाइज गरिन्छ। सामान्य प्रतिक्रिया संयन्त्र निम्नानुसार छ: क्षारीय घोलको उपस्थितिमा, थपिएको क्लोरिन-युक्त अक्सिडेन्टले OCl⁻ जस्ता प्रजातिहरू उत्पन्न गर्दछ। साइनाइड (CN⁻) ले OCl⁻ सँग प्रतिक्रिया गर्दछ, र अक्सिडेशन प्रतिक्रियाहरूको श्रृंखला मार्फत, यो कम हानिकारक पदार्थहरूमा परिणत हुन्छ।

साइनाइड सुनको फोहोरको उपचारमा क्लोरिनेशन प्रक्रियाको प्रयोग चरणहरू

Pretretment

क्लोरिनेशन प्रक्रिया अघि, साइनाइड सुनको फोहोरलाई सामान्यतया पूर्व-उपचार आवश्यक पर्दछ। यसमा फोहोरको कण आकार घटाउन पीस्ने जस्ता प्रक्रियाहरू समावेश हुन सक्छन्, जसले फोहोर र क्लोरिनेटिंग एजेन्ट बीचको सम्पर्क क्षेत्र बढाउन सक्छ, जसले गर्दा प्रतिक्रिया दक्षतामा सुधार हुन्छ। थप रूपमा, यदि फोहोरमा ठूलो मात्रामा अशुद्धताहरू छन् जसले क्लोरिनेशन प्रतिक्रियामा हस्तक्षेप गर्न सक्छ, जस्तै निश्चित धातु अक्साइड वा सल्फाइडहरूको अत्यधिक मात्रा, यी हस्तक्षेपकारी पदार्थहरू हटाउन उपयुक्त अभिकर्मकहरूसँग पूर्व-लिचिंग गर्न सकिन्छ।

क्लोरिनेसन प्रतिक्रिया

१. पहिलो - चरण क्लोरिनेसन (अशुद्धता हटाउने)

• क्लोरिनेसन प्रतिक्रियाको पहिलो चरणमा, मुख्य लक्ष्य साइनाइड सुनको फोहोरबाट आधार धातुहरू हटाउनु हो। फोहोरलाई उपयुक्त अम्लीय माध्यम (सामान्यतया हाइड्रोक्लोरिक एसिड) भएको प्रतिक्रिया भाँडोमा राखिन्छ। त्यसपछि, सोडियम क्लोरेट जस्ता क्लोरिनेटिंग एजेन्ट बिस्तारै थपिन्छ। प्रतिक्रियाको तापक्रम, अम्लता, र क्लोरिनेटिंग एजेन्ट थप्ने दरलाई सावधानीपूर्वक नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। उदाहरणका लागि, प्रतिक्रियाको तापक्रम एक निश्चित दायरा भित्र राख्न सकिन्छ, सामान्यतया ४० - ६० डिग्री सेल्सियसको वरिपरि, र हाइड्रोक्लोरिक एसिड घोलको अम्लतालाई उपयुक्त सांद्रतामा समायोजन गरिन्छ, सामान्यतया १ - ३ मोल/लिटरको वरिपरि।

• यस प्रक्रियाको क्रममा, प्रतिक्रिया प्रणालीको अक्सिडेशन-रिडक्सन क्षमताको निगरानी गरिन्छ। जब सम्भाव्यता एक निश्चित दायरामा पुग्छ (उदाहरणका लागि, केही आधारभूत धातुहरू हटाउनको लागि, सम्भाव्यतालाई ४००-४५० mV बीच नियन्त्रण गर्न सकिन्छ), जस्ता, फलाम र तामाको अंश जस्ता आधारभूत धातुहरूलाई अक्सिडाइज गरिन्छ र घोलमा घुलाइन्छ। प्रतिक्रिया समय फोहोरको संरचना र कण आकारमा निर्भर गर्दछ, सामान्यतया २-४ घण्टा सम्म।

२.दोस्रो - चरण क्लोरिनेसन (सुन र चाँदी पृथकीकरण)

• अशुद्धता हटाउने पहिलो चरण पछि, अवशेषमा मुख्यतया सुन, चाँदी, र केही बाँकी अशुद्धताहरू हुन्छन्। क्लोरिनेसनको दोस्रो चरणमा, सुन वा चाँदीलाई छनौट रूपमा विघटन गर्न अवस्थाहरू समायोजन गरिन्छ। यदि लक्ष्य सुन विघटन गर्ने हो भने, प्रतिक्रिया अवस्थाहरू अक्सिडेशन - न्यूनीकरण क्षमता बढाउन समायोजन गरिन्छ। उदाहरणका लागि, थप सोडियम क्लोरेट थपेर र अम्लता र तापक्रमलाई उचित रूपमा समायोजन गरेर, सम्भाव्यतालाई एक दायरामा बढाउन सकिन्छ जहाँ सुनलाई अक्सिडाइज र विघटन गर्न सकिन्छ (सामान्यतया १००० - १०५० mV लगभग)।

• प्रतिक्रिया अगाडि बढ्दै जाँदा, सुन घोलमा घुलनशील सुन क्लोराइड कम्प्लेक्समा परिणत हुन्छ। केही परिस्थितिहरूमा चाँदीले अघुलनशील चाँदी क्लोराइड बनाउन सक्छ र अवशेषमा रहन सक्छ। यस चरणको लागि प्रतिक्रिया समय लगभग ०.५ - १ घण्टा हुन सक्छ, जुन फोहोरमा सुनको मात्रामा निर्भर गर्दछ।

धातु रिकभरी

१. सुनको पुन:प्राप्ति

• सुनलाई सुन क्लोराइड कम्प्लेक्सको रूपमा घोलमा घुलिसकेपछि, यसलाई रिडक्सनद्वारा पुन: प्राप्त गर्न सकिन्छ। सोडियम सल्फाइट, अक्सालिक एसिड, वा हाइड्राजिन जस्ता रिडक्सन एजेन्टहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। रिडक्सन एजेन्टको रूपमा सोडियम सल्फाइट प्रयोग गर्दा, घोललाई उपयुक्त pH मान (सामान्यतया १ - २ को आसपास) मा समायोजन गरिन्छ, र त्यसपछि सोडियम सल्फाइट बिस्तारै थपिन्छ। सोडियम सल्फाइटद्वारा सुन क्लोराइड कम्प्लेक्सको रिडक्सनको लागि प्रतिक्रिया समीकरण हो: 1H₂O + 2Na₂SO₃+3HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 2HCl + 3Au।

• घोलको अक्सिडेशन-रिडक्सन क्षमता मापन गरेर पनि रिडक्सन प्रक्रियाको निगरानी गरिन्छ। रिडक्सनको अन्तिम-बिन्दु तब निर्धारण गर्न सकिन्छ जब सम्भाव्यता निश्चित मानमा पुग्छ (उदाहरणका लागि, सोडियम सल्फाइट प्रयोग गरेर रिडक्सनको पहिलो-चरणको लागि, अन्तिम-बिन्दु सम्भाव्यता लगभग 590-730 mV हुन सक्छ)। त्यसपछि अवक्षेपित सुनलाई फिल्टर, धोइन्छ र शुद्ध सुन उत्पादनहरू प्राप्त गर्न सुकाइन्छ।

२.चाँदी रिकभरी

• यदि क्लोरिनेशनको दोस्रो चरण पछि पनि चाँदी अवशेषमा रह्यो भने, यसलाई चाँदी पुन: प्राप्ति गर्न थप प्रशोधन गर्न सकिन्छ। एउटा सामान्य विधि भनेको चाँदीलाई घुलनशील बनाउन उपयुक्त अभिकर्मकले अवशेषको उपचार गर्नु हो, जस्तै नाइट्रिक एसिड प्रयोग गरेर चाँदीको क्लोराइडलाई घुलाएर चाँदीको नाइट्रेट घोल बनाउनु। त्यसपछि, इलेक्ट्रोलाइसिस वा उपयुक्त रिड्युसिङ एजेन्टको साथ रिडक्सन जस्ता विधिहरूद्वारा चाँदीलाई चाँदी नाइट्रेट घोलबाट पुन: प्राप्ति गर्न सकिन्छ।

साइनाइड - फोहोर पानी प्रशोधन युक्त

साइनाइड सुनको फोहोरको क्लोरिनेशन प्रक्रियाको क्रममा उत्पन्न हुने फोहोर पानीमा अवशिष्ट साइनाइड हुन्छ। वातावरणीय डिस्चार्ज मापदण्डहरू पूरा गर्न, यो फोहोर पानीलाई प्रशोधन गर्न आवश्यक छ। यस प्रकारको फोहोर पानीको उपचारको लागि क्षारीय क्लोरिनेशन एक सामान्य विधि हो। क्षारीय वातावरणमा (pH > १०), फोहोर पानीमा क्लोरिन-आधारित अक्सिडेन्ट थपिन्छ। फोहोर पानीमा रहेको साइनाइडलाई पहिले साइनेटमा अक्सिडाइज गरिन्छ र त्यसपछि गैर-विषाक्त कार्बन डाइअक्साइड र नाइट्रोजनमा अक्सिडाइज गरिन्छ। साइनाइडको पूर्ण अक्सिडेशन सुनिश्चित गर्न उचित मिश्रण र प्रतिक्रिया समय अवस्थाहरूमा प्रतिक्रिया गरिन्छ।

क्लोरिनेशन प्रक्रियाका फाइदाहरू

उच्च धातु रिकभरी दर

क्लोरिनेशन प्रक्रियाले साइनाइड सुनको फोहोरमा बहुमूल्य धातुहरूको उच्च रिकभरी दर प्राप्त गर्न सक्छ। प्रतिक्रिया अवस्था र अक्सिडेशन-घटाउने क्षमतालाई सटीक रूपमा नियन्त्रण गरेर, आधार धातुको अशुद्धतालाई प्रभावकारी रूपमा हटाउँदै सुन र चाँदीलाई छनौट रूपमा विघटन र पुन: प्राप्ति गर्न सम्भव छ। उदाहरणका लागि, राम्रोसँग अनुकूलित प्रक्रियाहरूमा, सुनको रिकभरी दर ९५% भन्दा बढी पुग्न सक्छ, र चाँदीको रिकभरी दर पनि तुलनात्मक रूपमा उच्च हुन सक्छ, फोहोरको प्रारम्भिक संरचनामा निर्भर गर्दै।

प्रभावकारी साइनाइड विनाश

माथि उल्लेख गरिएझैं, क्लोरिनेशन प्रक्रियाले सुनको हिलोमा रहेको अत्यधिक विषाक्त साइनाइडलाई प्रभावकारी रूपमा नष्ट गर्न सक्छ। यो वातावरणीय संरक्षणको लागि धेरै महत्त्वपूर्ण छ, किनकि यसले वातावरणमा साइनाइडको रिलीजलाई रोक्न सक्छ, जसले मानव स्वास्थ्य र पारिस्थितिक वातावरणमा सम्भावित हानि कम गर्न सक्छ।

विभिन्न फोहोर संरचनाहरूमा अनुकूलन क्षमता

क्लोरिनेशन प्रक्रियाले विभिन्न संरचनाहरू भएका साइनाइड सुनको फोहोरमा राम्रो अनुकूलन क्षमता देखाउँछ। फोहोरमा सुन, चाँदी र विभिन्न आधार धातुहरूको उच्च वा कम सामग्री छ कि छैन, प्रभावकारी उपचार प्राप्त गर्न क्लोरिनेटिंग एजेन्टको प्रकार र मात्रा, प्रतिक्रिया तापक्रम, अम्लता, र अक्सिडेशन - कमी क्षमता जस्ता प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको उपयुक्त समायोजन गर्न सकिन्छ।

क्लोरिनेशन प्रक्रियामा चुनौती र समाधानहरू

उपकरण जंग

क्लोरिनेशन प्रक्रियामा अम्लीय र अक्सिडाइजिंग वातावरणले उपकरणहरूको गम्भीर क्षरण निम्त्याउन सक्छ। क्लोरिन युक्त अक्सिडेन्ट र अम्लीय माध्यम, विशेष गरी हाइड्रोक्लोरिक एसिडको प्रयोगले प्रतिक्रिया भाँडाहरू, पाइपलाइनहरू र अन्य उपकरणहरूलाई क्षरण गर्न सक्छ। यो समस्यालाई सम्बोधन गर्न, क्षरण प्रतिरोधी सामग्रीहरू चयन गर्न आवश्यक छ। उदाहरणका लागि, प्रतिक्रिया भाँडाहरू उच्च-गुणस्तरको स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम मिश्र धातुहरू, वा रबर वा ग्रेफाइट जस्ता क्षरण प्रतिरोधी सामग्रीहरूले लाइन गरिएका सामग्रीहरूबाट बनाउन सकिन्छ। समयमै क्षरण-सम्बन्धित समस्याहरू पत्ता लगाउन र मर्मत गर्न उपकरणहरूको नियमित निरीक्षण र मर्मत पनि आवश्यक छ।

विषाक्त उप-उत्पादनहरूको उत्पादन

क्लोरिनेशन प्रक्रियाको क्रममा, विशेष गरी साइनाइड युक्त पदार्थहरूको उपचारमा, विषाक्त उप-उत्पादनहरू उत्पन्न हुने जोखिम हुन्छ। उदाहरणका लागि, जब साइनाइड अक्सिडाइज गरिन्छ, साइनोजेन क्लोराइड, जुन विषाक्त हुन्छ, उत्पादन हुन सक्छ। यो समस्या समाधान गर्न, उपयुक्त प्रतिक्रिया अवस्थाहरूलाई कडाईका साथ नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। साइनाइड अक्सिडेशनको अवस्थामा, क्षारीय वातावरण कायम राख्नाले साइनोजेन क्लोराइडको गठनलाई रोक्न सकिन्छ। थप रूपमा, विषाक्त ग्यासहरूको संचयबाट बच्न उत्पादन क्षेत्रमा उचित भेन्टिलेसन र ग्यास उपचार प्रणालीहरू स्थापना गर्नुपर्छ।

उच्च ऊर्जा र अभिकर्मक खपत

क्लोरिनेशन प्रक्रियालाई प्रायः तताउने, हलचल गर्ने र उपकरणहरू सञ्चालन गर्न निश्चित मात्रामा ऊर्जा चाहिन्छ। यसको अतिरिक्त, क्लोरिनेटिंग एजेन्टहरू र अन्य अभिकर्मकहरूको प्रयोगले पनि लागत खर्च गर्छ। ऊर्जा र अभिकर्मक खपत कम गर्न, प्रक्रिया अनुकूलन गर्न सकिन्छ। उदाहरणका लागि, प्रतिक्रिया अवस्थाहरू अनुकूलन गरेर प्रतिक्रिया दक्षता सुधार गरेर, अनावश्यक ताप र हलचल समय घटाएर, र राम्रो प्रक्रिया डिजाइन र नियन्त्रण मार्फत अभिकर्मकहरूको उपयोग दर सुधार गरेर।

निष्कर्ष

क्लोरिनेशन प्रक्रिया साइनाइड सुनको फोहोरको उपचारको लागि एक आशाजनक विधि हो। यसले बहुमूल्य धातुहरूको पुन: प्राप्ति र साइनाइड युक्त पदार्थहरूको डिटोक्सिफिकेसनलाई संयोजन गर्दछ। यद्यपि यसको प्रयोगमा केही चुनौतीहरू छन्, प्रविधिको निरन्तर सुधार र उपयुक्त समाधानहरू अपनाएर, क्लोरिनेशन प्रक्रियाले सुन निकासी उद्योगमा बढ्दो रूपमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्छ, जसले आर्थिक लाभ र वातावरणीय संरक्षण दुवैमा योगदान पुर्‍याउँछ।