Métodos e processos para desintoxicação de rejeitos de cianeto

Introdução

Rejeitos de cianeto são resíduos sólidos gerados durante o processo de beneficiamento de minas de ouro e outras minas. Devido à presença de resíduos cianetos e outros metais pesados, se não forem tratados adequadamente, causarão grandes danos ao meio ambiente e à saúde humana. A alta toxicidade de Cianetos pode se espalhar pelo ar, água e solo, poluindo o ecossistema circundante e colocando em risco a sobrevivência de animais e plantas. Portanto, é urgente desintoxicar Resíduos de cianeto. Este artigo apresentará em detalhes o Desintoxicação métodos e processos de cianeto rejeitos.

Características e perigos dos rejeitos de cianeto

A composição dos rejeitos de cianeto é complexa. Além dos cianetos não reagidos, ele também contém metais pesados ​​como cobre, chumbo, zinco e mercúrio. Esses metais pesados ​​são difíceis de degradar no ambiente natural e se acumulam por um longo período. Os cianetos podem inibir a atividade de enzimas respiratórias em células biológicas, levando à asfixia e morte de organismos. Por exemplo, quando águas residuais contendo rejeitos de cianeto são despejadas em rios, isso causará um grande número de mortes de organismos aquáticos, como peixes, destruindo o equilíbrio ecológico da água. Quando metais pesados ​​entram no corpo humano, eles se acumulam em órgãos humanos e causam várias doenças. Por exemplo, o envenenamento por chumbo afeta o desenvolvimento do sistema nervoso, e o envenenamento por mercúrio danifica os rins e o cérebro.

Métodos de Desintoxicação

Método de Oxidação Química

1. Método de Cloração AlcalinaEste é um método de desintoxicação por oxidação química comumente utilizado. Em condições alcalinas (geralmente o valor do pH é controlado entre 10 e 11), oxidantes como gás cloro ou hipocloritos são adicionados aos rejeitos de cianeto. Seu princípio de reação é o seguinte: Primeiro, os íons cianeto (CN⁻) são oxidados a íons cianato (CNO⁻), e a equação da reação é CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Em seguida, o cianato é decomposto em substâncias inofensivas, como nitrogênio e CO₂. Carbono O dióxido, sob oxidação adicional, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. A vantagem deste método é que a taxa de reação é relativamente rápida e o efeito de desintoxicação é evidente, mas a desvantagem é que alguns poluentes secundários, como gases de escape contendo cloro, podem ser gerados.

2. Método de oxidação de peróxido de hidrogênio: O peróxido de hidrogênio (H₂O₂) pode oxidar e decompor cianetos na presença de um catalisador adequado. Catalisadores como íons ferrosos (Fe²⁺) são geralmente selecionados. Durante o processo de reação, o peróxido de hidrogênio se decompõe para produzir radicais hidroxila (·OH), que têm propriedades oxidantes extremamente fortes e podem oxidar rapidamente os cianetos. A equação de reação é CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. A vantagem do método de oxidação do peróxido de hidrogênio é que os produtos após a decomposição do peróxido de hidrogênio são água e oxigênio, e nenhum novo poluente é introduzido, mas o custo é relativamente alto e os requisitos para as condições de reação são relativamente rigorosos.

Método de Oxidação Biológica

1. Método de lixiviação microbiana: Alguns microrganismos especiais, como Thiobacillus ferrooxidans, são usados. Esses microrganismos podem usar cianetos como fontes de nitrogênio e carbono durante seu processo de crescimento e oxidá-los e decompô-los. Por meio de suas próprias atividades metabólicas, os microrganismos convertem cianetos em substâncias inofensivas, como dióxido de carbono, água e amônia. A vantagem desse método é que ele é ecologicamente correto e tem baixo consumo de energia, mas a desvantagem é que o crescimento de microrganismos é muito afetado por fatores ambientais, como temperatura e valor de pH, e o ciclo de tratamento é relativamente longo.

2. Método de Biofilme: Os microrganismos são fixados na superfície do transportador para formar um biofilme. Quando os rejeitos de cianeto entram em contato com o biofilme, os cianetos são degradados por microrganismos. O biofilme tem fortes capacidades de adsorção e degradação, o que pode melhorar a eficiência do tratamento de microrganismos em cianetos. Comparado com o método de lixiviação microbiana, os microrganismos no método de biofilme não são fáceis de perder e têm maior estabilidade, mas também enfrentam o problema de serem sensíveis às condições ambientais.

Outros Métodos

1. Método de pirólise de alta temperatura: Os rejeitos de cianeto são pirolisados ​​em altas temperaturas (geralmente acima de 800℃), e os cianetos são decompostos em gases como nitrogênio e monóxido de carbono. O método de pirólise de alta temperatura pode remover cianetos de forma eficaz, mas requer uma grande quantidade de consumo de energia, e metais pesados ​​podem volatilizar sob condições de alta temperatura, aumentando a dificuldade do tratamento subsequente do gás residual.

2. Método de adsorçãoAdsorventes como Carvão ativado Materiais como zeólitas são usados ​​para adsorver cianetos. Os adsorventes possuem uma grande área superficial específica e podem adsorver cianetos em suas superfícies, atingindo assim o objetivo de desintoxicação. O método de adsorção é simples de operar, mas a capacidade de adsorção do adsorvente é limitada, sendo necessária a sua substituição regular. Além disso, o tratamento do adsorvente saturado também é relativamente complexo.

Processo de desintoxicação

Pré-tratamento

1. Britagem e Peneiramento: Os rejeitos de cianeto maciços são triturados para reduzir seu tamanho de partícula, para que a reação de desintoxicação subsequente possa prosseguir mais completamente. Os trituradores comuns incluem trituradores de mandíbula, trituradores cônicos, etc. Os rejeitos triturados são então peneirados por meio de equipamentos de peneiramento, como peneiras vibratórias, para peneirar partículas de diferentes tamanhos de partículas, fornecendo materiais com tamanhos de partículas apropriados para tratamento subsequente.

2. Lixiviação: Para fazer com que os cianetos tenham melhor contato e reajam com o reagente de desintoxicação, água ou outros solventes adequados são geralmente usados ​​para lixiviar os rejeitos de cianeto. O processo de lixiviação é realizado em um tanque agitado, e os rejeitos e o solvente são totalmente misturados por agitação. Fatores como tempo de lixiviação, temperatura e proporção líquido-sólido afetarão o efeito de lixiviação e geralmente precisam ser otimizados de acordo com as condições reais.

Operação de Desintoxicação

1. Processo de operação do método de oxidação química: Tomando o método de cloração alcalina como exemplo, na solução de rejeitos após a lixiviação, o hidróxido de sódio é primeiro adicionado para ajustar o valor de pH da solução para 10 - 11. Então, o gás cloro é lentamente introduzido ou a solução de hipoclorito de sódio é adicionada, e a agitação é realizada ao mesmo tempo para fazer a reação prosseguir completamente. Durante o processo de reação, a concentração de cianeto na solução precisa ser monitorada em tempo real. Quando a concentração de cianeto é reduzida para abaixo do padrão especificado, a adição do oxidante é interrompida.

2. Processo de operação do método de oxidação biológica: Se o método de lixiviação microbiana for adotado, o Thiobacillus ferrooxidans bem cultivado e outros microrganismos são inoculados na solução de lixiviação contendo rejeitos de cianeto. A temperatura do sistema de reação é controlada dentro da faixa de crescimento adequada de microrganismos (geralmente 25 - 35℃), e o valor do pH é ajustado para a faixa apropriada (geralmente 2 - 4). Durante o processo de reação, os nutrientes precisam ser repostos regularmente para atender às necessidades de crescimento dos microrganismos. O progresso da reação de desintoxicação é julgado pelo monitoramento da concentração de cianeto e do crescimento de microrganismos.

Tratamento subsequente

1. Separação Sólido-Líquido: Após a reação de desintoxicação ser concluída, os rejeitos tratados precisam ser submetidos à separação sólido-líquido. Os métodos comuns de separação sólido-líquido incluem filtragem e centrifugação. Por meio de equipamentos de filtragem, como prensas de filtro de placa e estrutura, os rejeitos sólidos são separados do líquido. O líquido separado precisa ser testado ainda mais quanto ao teor de cianeto e metais pesados ​​para garantir que possa ser descarregado após atender aos padrões de descarga.

2. Eliminação de rejeitos: Após a desintoxicação e a separação sólido-líquido, se o teor de metais pesados ​​nos rejeitos ainda for alto, é necessário tratamento adicional. Por exemplo, a tecnologia de solidificação e estabilização é adotada, e os rejeitos são misturados com agentes solidificantes, como cimento e cal, para fixar os metais pesados ​​no corpo solidificado e reduzir sua mobilidade no ambiente. Os rejeitos tratados podem ser aterrados ou utilizados de forma abrangente de acordo com as condições reais, como serem usados ​​na produção de materiais de construção.

Conclusão

O tratamento de desintoxicação de rejeitos de cianeto é de grande importância para a proteção ambiental e utilização sustentável de recursos. Diferentes métodos de desintoxicação têm suas próprias vantagens e desvantagens. Em aplicações práticas, métodos e processos de desintoxicação apropriados precisam ser selecionados de forma abrangente de acordo com fatores como as características dos rejeitos de cianeto, custos de tratamento e requisitos ambientais. Ao mesmo tempo, com o progresso contínuo da ciência e tecnologia, novas tecnologias e processos de desintoxicação estão constantemente surgindo. No futuro, espera-se desenvolver métodos de desintoxicação mais eficientes, ecologicamente corretos e econômicos para rejeitos de cianeto, fornecendo melhores soluções para os problemas ambientais causados ​​pelos rejeitos de cianeto.