Metoder og prosesser for avgiftning av cyanidavganger

Introduksjon

Cyanidavganger er fast avfall som genereres under foredlingsprosessen i gullgruver og andre gruver. På grunn av tilstedeværelsen av gjenværende cyanider og andre tungmetaller, vil de forårsake stor skade på miljøet og menneskers helse hvis de ikke behandles riktig. Den høye giftigheten til cyanider kan spres gjennom luft, vann og jord, forurense det omkringliggende økosystemet og sette overlevelsen til dyr og planter i fare. Derfor er det viktig å avgifte cyanidavganger . Denne artikkelen vil introdusere i detalj avgiftningsmetoder og -prosesser for cyanidavganger.

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 kloreringsmetode : Dette 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 karbondioksid 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. Hydrogenperoksidoksidasjonsmetode : Hydrogenperoksid (H₂O₂) kan oksidere og dekomponere cyanider i nærvær av en passende katalysator. Katalysatorer som jern-(II)-ioner (Fe²⁺) velges vanligvis. Under reaksjonsprosessen dekomponeres 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 dekomponering av hydrogenperoksid er vann og oksygen, og ingen nye forurensninger introduseres, men kostnaden er relativt høy, og kravene til reaksjonsbetingelsene er relativt strenge.

Biologisk oksidasjonsmetode

1. Mikrobiell utvaskingsmetode : 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. Biofilmmetode : Mikroorganismer festes på overflaten av bæreren for å danne en biofilm. Når cyanidavganger kommer i kontakt med biofilmen, brytes cyanidene ned av mikroorganismer. Biofilmen har sterke adsorpsjons- og nedbrytningsegenskaper, noe som kan forbedre behandlingseffektiviteten til mikroorganismer på cyanider. Sammenlignet med den mikrobielle utvaskingsmetoden 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. Høytemperaturpyrolysemetode : Cyanidavganger pyrolyseres ved høye temperaturer (vanligvis over 800 ℃), og cyanider dekomponeres 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 den påfølgende behandlingen av avgangsgassen.

2. Adsorpsjonsmetode : Adsorbenter som aktivt kull 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 sikting : De massive cyanidavgangene knuses for å redusere partikkelstørrelsen, slik at den påfølgende avgiftningsreaksjonen kan forløpe mer fullstendig. Vanlige knusere inkluderer kjeveknusere, kjegleknusere osv. De knuste avgangene siktes deretter gjennom sikteutstyr som vibrerende sikter for å sikte ut partikler med forskjellige partikkelstørrelser, noe som gir materialer med passende partikkelstørrelser for senere behandling.

2. Utvasking : For å få cyanider til å komme bedre i kontakt med og reagere med avgiftningsreagenset, brukes vanligvis vann eller andre egnede løsemidler for å utvaske cyanidavgangen. Utvaskingsprosessen utføres i en omrøringstank, og avgangen og løsemidlet blandes fullstendig ved omrøring. Faktorer som utvaskingstid, temperatur og forholdet mellom væske og fast stoff vil påvirke utvaskingseffekten, og må generelt optimaliseres i henhold til faktiske forhold.

Avgiftningsoperasjon

1. Driftsprosess for kjemisk oksidasjonsmetoden : Hvis vi tar den alkaliske kloreringsmetoden som et eksempel, tilsettes natriumhydroksid i avgangsløsningen etter utvasking for å justere pH-verdien til løsningen til 10-11. Deretter tilsettes klorgass sakte, eller natriumhypoklorittløsning tilsettes, og omrøring utføres samtidig for å få reaksjonen til å gå helt fremover. Under reaksjonsprosessen må cyanidkonsentrasjonen i løsningen overvåkes i sanntid. Når cyanidkonsentrasjonen er redusert til under den spesifiserte standarden, stoppes tilsetningen av oksidasjonsmidlet.

2. Driftsprosess for biologisk oksidasjonsmetode : Hvis den mikrobielle utvaskingsmetoden brukes, inokuleres den godt dyrkede Thiobacillus ferrooxidans og andre mikroorganismer i utvaskingsløsningen som inneholder cyanidavganger. Temperaturen i reaksjonssystemet kontrolleres innenfor et passende vekstområde for mikroorganismer (vanligvis 25–35 ℃), og pH-verdien justeres til et passende område (vanligvis 2–4). Under reaksjonsprosessen må næringsstoffer etterfylles regelmessig for å dekke mikroorganismenes vekstbehov. Fremdriften av avgiftningsreaksjonen bedømmes ved å overvåke cyanidkonsentrasjonen og veksten av mikroorganismer.

Etterfølgende behandling

1. Separasjon av fast stoff og væske : Etter at avgiftningsreaksjonen er fullført, må den behandlede avgangen separeres fra fast stoff og væske. Vanlige metoder for separasjon av fast stoff og væske inkluderer filtrering og sentrifugering. Gjennom filtreringsutstyr som plate- og rammefilterpresser skilles den faste avgangen fra væsken. Den separerte væsken må testes ytterligere for cyanid- og tungmetallinnhold for å sikre at den kan slippes ut etter å ha oppfylt utslippsstandardene.

2. Avhending av avgangsmasser : Etter avgiftning og separasjon av faste stoffer og væsker, kreves det ytterligere behandling hvis tungmetallinnholdet i avgangsmassene fortsatt er høyt. For eksempel tas det i bruk størknings- og stabiliseringsteknologi, og avgangsmassene blandes med størknende stoffer som sement og kalk for å fiksere tungmetallene i det størknede materialet og redusere mobiliteten deres i miljøet. De behandlede avgangsmassene kan deponeres eller utnyttes i stor skala i henhold til faktiske forhold, for eksempel til 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.