Metode in postopki za razstrupljanje cianidne jalovine

Uvod

Cianidna jalovina so trdni odpadki, ki nastanejo med procesom bogatenja zlatih in drugih rudnikov. Zaradi prisotnosti preostalih cianidov in drugih težkih kovin lahko, če niso pravilno obdelani, povzročijo veliko škodo okolju in zdravju ljudi. Visoka toksičnost cianidov se lahko širi po zraku, vodi in tleh, onesnažuje okoliški ekosistem in ogroža preživetje živali in rastlin. Zato je nujno razstrupljanje cianidne jalovine . Ta članek bo podrobno predstavil metode in postopke razstrupljanja cianidne jalovine.

Značilnosti in nevarnosti cianidne jalovine

Sestava cianidne jalovine je kompleksna. Poleg nezreagiranih cianidov vsebuje tudi težke kovine, kot so baker, svinec, cink in živo srebro. Te težke kovine se v naravnem okolju težko razgradijo in se kopičijo v daljšem obdobju. Cianidi lahko zavirajo delovanje dihalnih encimov v bioloških celicah, kar povzroči zadušitev in smrt organizmov. Na primer, ko se odpadna voda, ki vsebuje ostanke cianida, izpusti v reke, bo to povzročilo veliko število smrti vodnih organizmov, kot so ribe, in uniči vodno ekološko ravnovesje. Ko težke kovine vstopijo v človeško telo, se kopičijo v človeških organih in povzročajo različne bolezni. Zastrupitev s svincem na primer vpliva na razvoj živčnega sistema, zastrupitev z živim srebrom pa poškoduje ledvice in možgane.

Metode razstrupljanja

Metoda kemične oksidacije

1. Metoda alkalnega kloriranja : To je pogosto uporabljena metoda razstrupljanja s kemijsko oksidacijo. V alkalnih pogojih (običajno je pH vrednost nadzorovana na 10–11) se cianidnim ostankom dodajo oksidanti, kot sta klorov plin ali hipokloriti. Načelo reakcije je naslednje: Najprej se cianidni ioni (CN⁻) oksidirajo v cianatne ione (CNO⁻), reakcijska enačba pa je CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Nato se cianat z nadaljnjo oksidacijo razgradi na neškodljive snovi, kot sta dušik in ogljikov dioksid, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Prednost te metode je, da je reakcija relativno hitra in je učinek razstrupljanja očiten, pomanjkljivost pa je, da lahko nastanejo nekatera sekundarna onesnaževala, kot so izpušni plini, ki vsebujejo klor.

2. Metoda oksidacije z vodikovim peroksidom : Vodikov peroksid (H₂O₂) lahko oksidira in razgradi cianide v prisotnosti ustreznega katalizatorja. Običajno se izberejo katalizatorji, kot so železovi ioni (Fe²⁺). Med reakcijskim procesom se vodikov peroksid razgradi in tvori hidroksilne radikale (·OH), ki imajo izjemno močne oksidacijske lastnosti in lahko hitro oksidirajo cianide. Reakcijska enačba je CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Prednost metode oksidacije z vodikovim peroksidom je, da sta produkta po razgradnji vodikovega peroksida voda in kisik ter da se ne uvajajo nova onesnaževala, vendar so stroški relativno visoki in zahteve glede reakcijskih pogojev so relativno stroge.

Metoda biološke oksidacije

1. Metoda mikrobnega izpiranja : Uporabljajo se nekateri posebni mikroorganizmi, kot je Thiobacillus ferrooxidans. Ti mikroorganizmi lahko med rastjo uporabljajo cianide kot vire dušika in ogljika ter jih oksidirajo in razgrajujejo. Z lastnimi presnovnimi aktivnostmi mikroorganizmi pretvorijo cianide v neškodljive snovi, kot so ogljikov dioksid, voda in amonijak. Prednost te metode je, da je okolju prijazna in ima nizko porabo energije, pomanjkljivost pa je, da na rast mikroorganizmov močno vplivajo okoljski dejavniki, kot sta temperatura in pH vrednost, cikel obdelave pa je relativno dolg.

2. Metoda biofilma : Mikroorganizmi se pritrdijo na površino nosilca in tvorijo biofilm. Ko ostanki cianida pridejo v stik z biofilmom, mikroorganizmi razgradijo cianide. Biofilm ima močne adsorpcijske in razgradne sposobnosti, kar lahko izboljša učinkovitost čiščenja cianidov z mikroorganizmi. V primerjavi z metodo mikrobnega izpiranja mikroorganizmov v metodi biofilma ni enostavno izgubiti in so bolj stabilni, vendar se soočajo tudi s težavo občutljivosti na okoljske razmere.

Druge metode

1. Metoda visokotemperaturne pirolize : Ostanki cianida se pirolizirajo pri visokih temperaturah (običajno nad 800 ℃), cianidi pa se razgradijo v pline, kot sta dušik in ogljikov monoksid. Metoda visokotemperaturne pirolize lahko učinkovito odstrani cianide, vendar zahteva veliko porabo energije, težke kovine pa lahko pri visokih temperaturah izhlapevajo, kar otežuje nadaljnjo obdelavo ostankov plina.

2. Metoda adsorpcije : Za adsorpcijo cianidov se uporabljajo adsorbenti, kot sta aktivno oglje in zeolit. Adsorbenti imajo veliko specifično površino in lahko adsorbirajo cianide na svojih površinah, s čimer dosežejo namen razstrupljanja. Metoda adsorpcije je enostavna za uporabo, vendar je adsorpcijska zmogljivost adsorbenta omejena in ga je treba redno menjati. Poleg tega je obdelava adsorbiranega adsorbenta tudi relativno zapletena.

Postopek razstrupljanja

Predobdelava

1. Drobljenje in presejanje : Masivni cianidni ostanki se zdrobijo, da se zmanjša velikost delcev, tako da lahko nadaljnja reakcija razstrupljanja poteka bolj celovito. Med običajne drobilnike spadajo čeljustni drobilniki, stožčasti drobilniki itd. Zdrobljeni ostanki se nato presejejo s presejalno opremo, kot so vibracijska sita, da se izločijo delci različnih velikosti delcev, kar zagotavlja materiale z ustreznimi velikostmi delcev za nadaljnjo obdelavo.

2. Izluževanje : Da bi cianidi bolje prišli v stik in reagirali z razstrupljevalnim reagentom, se za izluževanje cianidnih ostankov običajno uporablja voda ali druga primerna topila. Postopek izluževanja se izvaja v mešalnem rezervoarju, pri čemer se ostanki in topilo z mešanjem popolnoma premešajo. Dejavniki, kot so čas izluževanja, temperatura in razmerje med tekočino in trdno snovjo, vplivajo na učinek izluževanja in jih je treba na splošno optimizirati glede na dejanske pogoje.

Operacija razstrupljanja

1. Postopek delovanja metode kemične oksidacije : Če za primer vzamemo metodo alkalnega kloriranja, se v raztopino jalovine po izluževanju najprej doda natrijev hidroksid, da se pH vrednost raztopine prilagodi na 10–11. Nato se počasi uvaja klor ali raztopina natrijevega hipoklorita in hkrati meša, da se reakcija v celoti izvede. Med reakcijskim procesom je treba koncentracijo cianida v raztopini spremljati v realnem času. Ko se koncentracija cianida zniža pod določeno standardno vrednost, se dodajanje oksidanta ustavi.

2. Postopek delovanja metode biološke oksidacije : Če se uporabi metoda mikrobnega izpiranja, se dobro gojeni Thiobacillus ferrooxidans in drugi mikroorganizmi inokulirajo v raztopino za izpiranje, ki vsebuje cianidne ostanke. Temperatura reakcijskega sistema se nadzoruje v ustreznem območju rasti mikroorganizmov (običajno 25–35 °C), pH vrednost pa se prilagodi ustreznemu območju (običajno 2–4). Med reakcijskim procesom je treba hranila redno dopolnjevati, da se zadosti potrebam mikroorganizmov po rasti. Napredek reakcije razstrupljanja se ocenjuje s spremljanjem koncentracije cianida in rasti mikroorganizmov.

Naknadno zdravljenje

1. Ločevanje trdnih in tekočih snovi : Po končani reakciji razstrupljanja je treba obdelano jalovino ločiti od trdnih in tekočih snovi. Običajne metode ločevanja trdnih in tekočih snovi vključujejo filtracijo in centrifugiranje. Z filtracijsko opremo, kot so ploščne filtrirne stiskalnice, se trdna jalovina loči od tekočine. Ločeno tekočino je treba dodatno testirati na vsebnost cianida in težkih kovin, da se zagotovi, da jo je mogoče izpustiti, ko izpolnjuje standarde izpusta.

2. Odstranjevanje jalovine : Če je po razstrupljanju in ločevanju trdnih in tekočih snovi vsebnost težkih kovin v jalovini še vedno visoka, je potrebna nadaljnja obdelava. Na primer, uporabi se tehnologija strjevanja in stabilizacije, pri čemer se jalovina zmeša s sredstvi za strjevanje, kot sta cement in apno, da se težke kovine vežejo v strjeno telo in zmanjša njihova mobilnost v okolju. Obdelana jalovina se lahko odloži na odlagališče ali celovito uporabi glede na dejanske razmere, na primer za proizvodnjo gradbenih materialov.

zaključek

Razstrupljevalna obdelava cianidne jalovine je velikega pomena za varstvo okolja in trajnostno rabo virov. Različne metode razstrupljanja imajo svoje prednosti in slabosti. V praktični uporabi je treba ustrezne metode in postopke razstrupljanja celovito izbrati glede na dejavnike, kot so značilnosti cianidnih jalovine, stroški obdelave in okoljske zahteve. Obenem pa se z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije nenehno pojavljajo nove tehnologije in procesi razstrupljanja. V prihodnosti naj bi razvili učinkovitejše, okolju prijaznejše in gospodarnejše metode razstrupljanja cianidne jalovine, ki bodo zagotavljale boljše rešitve okoljskih težav, ki jih povzroča cianidna jalovina.