Metoder og prosesser for avgiftning av cyanidavganger

Introduksjon

Cyanidavfall er fast avfall som genereres under utvinningsprosessen til gullgruver og andre gruver. På grunn av tilstedeværelsen av rester cyanider og andre tungmetaller, hvis de ikke behandles riktig, vil de forårsake stor skade på miljøet og menneskers helse. Den høye toksisiteten til cyanider kan spre seg gjennom luft, vann og jord, forurense det omkringliggende økosystemet og sette dyrs og planters overlevelse i fare. Derfor haster det å avgifte Cyanidavganger. Denne artikkelen vil introdusere i detalj Avgiftning metoder og prosesser for cyanid avgangsmasser.

Karakteristikker og farer ved cyanidavgang

Sammensetningen av cyanidavfall er kompleks. I tillegg til ureagerte cyanider, inneholder den også tungmetaller som kobber, bly, sink og kvikksølv. Disse tungmetallene er vanskelige å bryte ned i det naturlige miljøet og vil akkumuleres over en lang periode. Cyanider kan hemme aktiviteten til respiratoriske enzymer i biologiske celler, noe som fører til kvelning og død av organismer. Når for eksempel avløpsvann som inneholder cyanidavfall slippes ut i elver, vil det føre til et stort antall dødsfall av vannlevende organismer som fisk, og ødelegge den økologiske vannbalansen. Når tungmetaller kommer inn i menneskekroppen, vil de samle seg i menneskelige organer og forårsake ulike sykdommer. For eksempel påvirker blyforgiftning utviklingen av nervesystemet, og kvikksølvforgiftning skader nyrene og hjernen.

Avgiftningsmetoder

Kjemisk oksidasjonsmetode

1. Alkalisk kloreringsmetodeDette er en vanlig brukt kjemisk oksidasjonsavgiftningsmetode. Under alkaliske forhold (vanligvis kontrolleres pH-verdien til 10–11) tilsettes oksidanter som klorgass eller hypokloritter til cyanidavgangen. Reaksjonsprinsippet er som følger: Først oksideres cyanidioner (CN⁻) til cyanationer (CNO⁻), og reaksjonsligningen er CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Deretter dekomponeres cyanat til ufarlige stoffer som nitrogen og Carbon dioksid under videre oksidasjon, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Fordelen med denne metoden er at reaksjonshastigheten er relativt rask og avgiftningseffekten er åpenbar, men ulempen er at det kan genereres noen sekundære forurensninger, som klorholdig avgass.

2. Hydrogenperoksid oksidasjonsmetode: Hydrogenperoksid (H₂O₂) kan oksidere og dekomponere cyanider i nærvær av en egnet katalysator. Katalysatorer som jernholdige ioner (Fe²+) velges vanligvis. Under reaksjonsprosessen spaltes hydrogenperoksid for å produsere hydroksylradikaler (·OH), som har ekstremt sterke oksiderende egenskaper og raskt kan oksidere cyanider. Reaksjonsligningen er CN⁻ + H2O2 → CNO⁻ + H2O. Fordelen med hydrogenperoksidoksidasjonsmetoden er at produktene etter nedbrytning av hydrogenperoksid er vann og oksygen, og ingen nye forurensninger introduseres, men kostnadene er relativt høye, og kravene til reaksjonsbetingelser er relativt strenge.

Biologisk oksidasjonsmetode

1. Mikrobiell utlutingsmetode: Noen spesielle mikroorganismer, som Thiobacillus ferrooxidans, brukes. Disse mikroorganismene kan bruke cyanider som nitrogen- og karbonkilder under vekstprosessen og oksidere og dekomponere dem. Gjennom sine egne metabolske aktiviteter omdanner mikroorganismer cyanider til ufarlige stoffer som karbondioksid, vann og ammoniakk. Fordelen med denne metoden er at den er miljøvennlig og har lavt energiforbruk, men ulempen er at veksten av mikroorganismer i stor grad påvirkes av miljøfaktorer som temperatur og pH-verdi, og behandlingssyklusen er relativt lang.

2. Biofilm metode: Mikroorganismer festes på overflaten av bæreren for å danne en biofilm. Når cyanidavfall kommer i kontakt med biofilmen, brytes cyanider ned av mikroorganismer. Biofilmen har sterke adsorpsjons- og nedbrytningsevner, noe som kan forbedre behandlingseffektiviteten til mikroorganismer på cyanider. Sammenlignet med den mikrobielle utlutingsmetoden er mikroorganismene i biofilmmetoden ikke lette å miste og har høyere stabilitet, men de står også overfor problemet med å være følsomme for miljøforhold.

Andre metoder

1. Pyrolysemetode med høy temperatur: Cyanidavfall pyrolyseres ved høye temperaturer (vanligvis over 800 ℃), og cyanider spaltes til gasser som nitrogen og karbonmonoksid. Høytemperaturpyrolysemetoden kan effektivt fjerne cyanider, men den krever et stort energiforbruk, og tungmetaller kan fordampe under høye temperaturforhold, noe som øker vanskeligheten med påfølgende halegassbehandling.

2. AdsorpsjonsmetodeAdsorbenter som f.eks. Aktivert karbon og zeolitt brukes til å adsorbere cyanider. Adsorbenter har et stort spesifikt overflateareal og kan adsorbere cyanider på overflatene, og dermed oppnå formålet med avgiftning. Adsorpsjonsmetoden er enkel å bruke, men adsorbentens adsorpsjonskapasitet er begrenset, og adsorbenten må skiftes ut regelmessig. I tillegg er behandlingen av den adsorberte adsorbenten også relativt kompleks.

Avrusningsprosess

forbehandling

1. Knusing og siling: De massive cyanidavgangsmassene knuses for å redusere partikkelstørrelsen, slik at den påfølgende avgiftningsreaksjonen kan fortsette mer fullstendig. Vanlige knusere inkluderer kjeveknusere, kjegleknusere osv. De knuste avgangsmassene siles deretter gjennom silutstyr som vibrerende sikter for å sile ut partikler med forskjellige partikkelstørrelser, og gir materialer passende partikkelstørrelser for etterfølgende behandling.

2. utvasking: For å gi cyanider bedre kontakt og reagere med avgiftningsreagenset, brukes vanligvis vann eller andre egnede løsemidler for å utvaske cyanidavfallet. Utlutingsprosessen utføres i en omrørt tank, og avgangsmassen og løsningsmidlet blandes fullstendig ved omrøring. Faktorer som utvaskingstid, temperatur og væske-til-faststoff-forhold vil påvirke utvaskingseffekten, og må generelt optimaliseres i henhold til faktiske forhold.

Avgiftningsoperasjon

1. Driftsprosess for kjemisk oksidasjonsmetode: For å ta den alkaliske kloreringsmetoden som eksempel, i avgangsløsningen etter utluting tilsettes først natriumhydroksid for å justere pH-verdien til løsningen til 10 - 11. Deretter tilføres klorgass sakte eller natriumhypoklorittløsning tilsettes, og omrøring utføres samtidig for å få reaksjonen til å gå fullt ut. Under reaksjonsprosessen må cyanidkonsentrasjonen i løsningen overvåkes i sanntid. Når cyanidkonsentrasjonen reduseres til under spesifisert standard, stoppes tilsetningen av oksidasjonsmidlet.

2. Driftsprosess for biologisk oksidasjonsmetode: Hvis den mikrobielle utlutingsmetoden blir tatt i bruk, inokuleres den godt dyrkede Thiobacillus ferrooxidans og andre mikroorganismer i utlutningsløsningen som inneholder cyanidavfall. Temperaturen til reaksjonssystemet kontrolleres innenfor det passende vekstområdet for mikroorganismer (vanligvis 25 - 35 ℃), og pH-verdien justeres til det passende området (vanligvis 2 - 4). Under reaksjonsprosessen må næringsstoffer etterfylles regelmessig for å møte vekstbehovet til mikroorganismer. Fremdriften av avgiftningsreaksjonen bedømmes ved å overvåke cyanidkonsentrasjonen og veksten av mikroorganismer.

Etterfølgende behandling

1. Fast - væskeseparasjon: Etter at avgiftningsreaksjonen er fullført, må de behandlede avgangsmassene utsettes for fast-væske-separasjon. Vanlige fast-væske-separasjonsmetoder inkluderer filtrering og sentrifugering. Gjennom filtreringsutstyr som plate- og -rammefilterpresser skilles de faste avgangsmassene fra væsken. Den separerte væsken må testes ytterligere for innhold av cyanid og tungmetaller for å sikre at den kan slippes ut etter å ha møtt utslippsstandardene.

2. Avhending av avfall: Etter avgiftning og fast-væske-separasjon, hvis tungmetallinnholdet i avgangsmassene fortsatt er høyt, er det nødvendig med ytterligere behandling. For eksempel er størknings- og stabiliseringsteknologien tatt i bruk, og avgangsmassene blandes med størkningsmidler som sement og kalk for å fikse tungmetallene i den størknede kroppen og redusere deres mobilitet i miljøet. De behandlede avgangsmassene kan deponeres eller utnyttes omfattende i henhold til faktiske forhold, for eksempel brukt i produksjon av byggematerialer.

Konklusjon

Avrusningsbehandlingen av cyanidavfall er av stor betydning for miljøvern og bærekraftig utnyttelse av ressursene. Ulike avgiftningsmetoder har sine egne fordeler og ulemper. I praktiske applikasjoner må hensiktsmessige avgiftningsmetoder og prosesser velges omfattende i henhold til faktorer som egenskapene til cyanidavfall, behandlingskostnader og miljøkrav. Samtidig, med den kontinuerlige fremgangen innen vitenskap og teknologi, dukker det stadig opp nye avgiftningsteknologier og -prosesser. I fremtiden forventes det å utvikle mer effektive, miljøvennlige og økonomiske avgiftningsmetoder for cyanidavgangsmasser, og gi bedre løsninger på miljøproblemene forårsaket av cyanidavgangsmasse.