Procesi i klorinimit për trajtimin e llumit të arit të cianidit

Prezantimi

Në industrinë e nxjerrjes së arit, llum ari cianid është një nënprodukt i krijuar gjatë procesit të cianidimit. Kjo llum jo vetëm që përmban metale të vlefshme si ari dhe argjendi por edhe substanca të dëmshme si cyanide. Trajtimi i llumit të arit të cianidit është thelbësor si për rikuperimin e burimeve ashtu edhe për mbrojtjen e mjedisit. Procesi i klorifikimit është shfaqur si një metodë efektive për trajtimin e kësaj llumi, duke ofruar një mënyrë për të ndarë metalet e vlefshme dhe për të detoksifikuar substancat që përmbajnë cianid.

Parimet e Procesit të Klorimit

Oksidimi dhe shpërbërja selektive

La procesi i klorifikimit përfiton nga potencialet e ndryshme oksido-reduktuese të metaleve në një mjedis të caktuar. Në kontekstin e trajtimit të llumit të arit të cianidit, kur shtohet një agjent klorinues (si p.sh. klorati i natriumit në një mjedis acid), metalet me potencial më të ulët oksidimi - reduktimi, si zinku, hekuri, plumbi dhe bakri, preferohen oksidohen dhe treten në tretësirë. Për shembull, në një mjedis acid klorhidrik, metalet në llumin e arit reagojnë me tretësirën. Më pas, kur shtohet klorati i natriumit, ai rrit potencialin e tretësirës, ​​duke lejuar që bakri dhe papastërtitë e tjera që janë të patretshme në acid klorhidrik të oksidohen dhe treten plotësisht. Duke kontrolluar saktësisht potencialin e zgjidhjes, metalet e çmuara si argjendi dhe ari mund të lihen në mbetje.

Shkatërrimi i cianidit

Cianidi në llumrat e arit është shumë toksik. Klorifikimi gjithashtu mund të luajë një rol në shkatërrimin e cianidit. Në një mjedis alkalik, kur shtohet një oksidues me bazë klori (si gazi i klorit, hipokloriti i natriumit, etj.), cianidi fillimisht oksidohet në cianat dhe më pas oksidohet më tej në dioksid karboni dhe azot. Mekanizmi i përgjithshëm i reagimit është si më poshtë: Në prani të një tretësire alkaline, oksiduesi i shtuar që përmban klor gjeneron specie të tilla si OCl-. Cianidi (CN-) reagon me OCl-, dhe nëpërmjet një sërë reaksionesh oksidimi, ai shndërrohet në substanca më pak të dëmshme.

Hapat e aplikimit të procesit të klorifikimit në trajtimin e llumit të arit të cianidit

pretreatment

Përpara procesit të klorinimit, llumi i arit me cianide zakonisht ka nevojë për para-trajtim. Kjo mund të përfshijë procese të tilla si bluarja për të zvogëluar madhësinë e grimcave të llumit, gjë që mund të rrisë zonën e kontaktit midis llumit dhe agjentit klorinues, duke përmirësuar kështu efikasitetin e reagimit. Përveç kësaj, nëse llumi përmban një sasi të madhe papastërtish që mund të ndërhyjnë në reaksionin e klorifikimit, si p.sh. sasi të tepërta të oksideve ose sulfideve të caktuara metalike, mund të kryhet para-shpërlarja me reagentët e duhur për të hequr këto substanca ndërhyrëse.

Reagimi i klorinimit

1. Klorifikimi i fazës së parë (Heqja e papastërtive)

• Në fazën e parë të reaksionit të klorinimit, qëllimi kryesor është largimi i metaleve bazë nga llumi i arit të cianidit. Llumi vendoset në një enë reaksioni me një mjedis të përshtatshëm acidik (zakonisht acid klorhidrik). Pastaj, një agjent klorinues, siç është klorati i natriumit, shtohet gradualisht. Temperatura e reagimit, aciditeti dhe shpejtësia e shtimit të agjentit klorinues duhet të kontrollohen me kujdes. Për shembull, temperatura e reagimit mund të mbahet brenda një diapazoni të caktuar, zakonisht rreth 40 - 60 °C, dhe aciditeti i tretësirës së acidit klorhidrik rregullohet në një përqendrim të duhur, zakonisht rreth 1 - 3 mol/L.

• Gjatë këtij procesi monitorohet potenciali oksido-reduktues i sistemit të reaksionit. Kur potenciali arrin një interval specifik (për shembull, për heqjen e disa metaleve bazë, potenciali mund të kontrollohet midis 400 - 450 mV), metalet bazë si zinku, hekuri dhe një pjesë e bakrit oksidohen dhe treten në tretësirë. Koha e reagimit ndryshon në varësi të përbërjes dhe madhësisë së grimcave të llumit, në përgjithësi varion nga 2 - 4 orë.

2. Faza e dytë - Klorifikimi (Ndarja e arit dhe argjendit)

• Pas fazës së parë të heqjes së papastërtive, mbetjet kryesisht përmbajnë ar, argjend dhe disa papastërti të mbetura. Në fazën e dytë - të klorinimit, kushtet rregullohen për të shpërndarë në mënyrë selektive arin ose argjendin. Nëse qëllimi është shpërbërja e arit, kushtet e reagimit rregullohen për të rritur potencialin oksido-reduktues. Për shembull, duke shtuar më shumë klorat natriumi dhe duke rregulluar aciditetin dhe temperaturën në mënyrë të përshtatshme, potenciali mund të rritet në një gamë ku ari mund të oksidohet dhe shpërndahet (zakonisht rreth 1000 - 1050 mV).

• Ndërsa reaksioni vazhdon, ari shndërrohet në komplekse të klorurit të arit të tretshëm në tretësirë. Argjendi mund të formojë klorur argjendi të patretshëm në kushte të caktuara dhe të mbetet në mbetje. Koha e reagimit për këtë fazë mund të jetë rreth 0.5 - 1 orë, në varësi të sasisë së arit në llum.

Rikuperimi i Metaleve

1. Rimëkëmbja e arit

• Pasi ari është tretur në tretësirë ​​si komplekse klorur ari, ai mund të rikuperohet me reduktim. Mund të përdoren agjentë reduktues si sulfiti i natriumit, acidi oksalik ose hidrazina. Kur përdoret sulfiti i natriumit si agjent reduktues, tretësira rregullohet në një vlerë të përshtatshme pH (zakonisht rreth 1 - 2), dhe më pas sulfiti i natriumit shtohet gradualisht. Ekuacioni i reaksionit për reduktimin e komplekseve të klorurit të arit nga sulfiti i natriumit është: 3H3O + 2Na3SO8+2HAuClXNUMX = XNUMXNaXNUMXSOXNUMX + XNUMXHCl + XNUMXAu.

• Procesi i reduktimit monitorohet edhe duke matur potencialin oksido - reduktues të tretësirës. Pika përfundimtare e reduktimit mund të përcaktohet kur potenciali arrin një vlerë të caktuar (për shembull, për fazën e parë të reduktimit duke përdorur sulfit natriumi, potenciali i pikës përfundimtare mund të jetë rreth 590 - 730 mV). Ari i precipituar më pas filtrohet, lahet dhe thahet për të marrë produkte ari të pastër.

2.Rikuperimi i argjendit

• Nëse argjendi mbetet në mbetje pas fazës së dytë të klorinimit, ai mund të përpunohet më tej për të rikuperuar argjendin. Një metodë e zakonshme është trajtimi i mbetjes me një reagent të përshtatshëm për të tretur argjendin, si p.sh. përdorimi i acidit nitrik për të tretur klorurin e argjendit për të formuar një zgjidhje të nitratit të argjendit. Më pas, argjendi mund të rikuperohet nga solucioni i nitratit të argjendit me metoda të tilla si elektroliza ose reduktimi me një agjent të përshtatshëm reduktues.

Trajtimi i ujërave të zeza që përmban cianid

Ujërat e zeza të krijuara gjatë procesit të klorimit të llumit të arit të cianidit përmbajnë cianid të mbetur. Për të përmbushur standardet mjedisore të shkarkimit, këto ujëra të zeza duhet të trajtohen. Klorifikimi alkalik është një metodë e zakonshme për trajtimin e këtij lloji të ujërave të zeza. Në një mjedis alkalik (pH > 10), një oksidues me bazë klori shtohet në ujërat e zeza. Cianidi në ujërat e zeza fillimisht oksidohet në cianat dhe më pas oksidohet në dioksid karboni dhe azot jo toksik. Reaksioni kryhet në kushtet e duhura të përzierjes dhe kohës së reagimit për të siguruar oksidimin e plotë të cianidit.

Përparësitë e procesit të klorifikimit

Shkalla e lartë e rikuperimit të metaleve

Procesi i klorifikimit mund të arrijë një shkallë të lartë të rikuperimit të metaleve të vlefshme në llumrat e arit të cianidit. Duke kontrolluar saktësisht kushtet e reaksionit dhe potencialin e oksidimit - reduktimit, është e mundur që në mënyrë selektive të shpërndahet dhe të rikuperohet ari dhe argjendi, duke hequr në mënyrë efektive papastërtitë e metaleve bazë. Për shembull, në procese të optimizuara mirë, shkalla e rikuperimit të arit mund të arrijë mbi 95%, dhe shkalla e rikuperimit të argjendit mund të jetë gjithashtu relativisht e lartë, në varësi të përbërjes fillestare të llumit.

Shkatërrimi efikas i cianidit

Siç u përmend më lart, procesi i klorinimit mund të shkatërrojë në mënyrë efektive cianidin shumë toksik në llumrat e arit. Kjo ka një rëndësi të madhe për mbrojtjen e mjedisit, pasi mund të parandalojë çlirimin e cianidit në mjedis, duke reduktuar dëmtimin e mundshëm për shëndetin e njeriut dhe mjedisin ekologjik.

Përshtatshmëria ndaj përbërjeve të ndryshme të llumit

Procesi i klorinimit tregon përshtatshmëri të mirë ndaj llumrave të arit cianid me përbërje të ndryshme. Pavarësisht nëse llumi ka një përmbajtje të lartë ose të ulët të arit, argjendit dhe metaleve të ndryshme bazë, mund të bëhet rregullimi i duhur i kushteve të reagimit si lloji dhe sasia e agjentit klorinues, temperatura e reagimit, aciditeti dhe potenciali i reduktimit të oksidimit për të arritur trajtim efektiv.

Sfidat dhe zgjidhjet në procesin e klorimit

Korrozioni i pajisjeve

Mjedisi acid dhe oksidues në procesin e klorimit mund të shkaktojë korrozion të rëndë të pajisjeve. Përdorimi i oksidantëve dhe mediave acidike që përmbajnë klor, veçanërisht acidi klorhidrik, mund të gërryejë enët e reagimit, tubacionet dhe pajisjet e tjera. Për të zgjidhur këtë problem, duhet të zgjidhen materiale rezistente ndaj korrozionit. Për shembull, enët e reagimit mund të bëhen nga materiale të tilla si çelik inox me cilësi të lartë, lidhje titani ose të veshura me materiale rezistente ndaj korrozionit si goma ose grafiti. Inspektimi dhe mirëmbajtja e rregullt e pajisjeve janë gjithashtu të nevojshme për të zbuluar dhe riparuar problemet që lidhen me korrozionin në kohën e duhur.

Gjenerimi i nënprodukteve toksike

Gjatë procesit të klorimit, veçanërisht në trajtimin e substancave që përmbajnë cianide, ekziston rreziku i gjenerimit të nënprodukteve toksike. Për shembull, kur cianidi oksidohet, mund të prodhohet klorur cianogjen, i cili është toksik. Për të zgjidhur këtë problem, kushtet e përshtatshme të reagimit duhet të kontrollohen rreptësisht. Në rastin e oksidimit të cianidit, mbajtja e një mjedisi alkalik mund të parandalojë formimin e klorurit cianogjen. Për më tepër, në zonën e prodhimit duhet të instalohen sistemet e duhura të ventilimit dhe trajtimit të gazit për të shmangur akumulimin e gazrave toksikë.

Konsumi i lartë i energjisë dhe reagentëve

Procesi i klorifikimit shpesh kërkon një sasi të caktuar energjie për ngrohjen, trazimin dhe funksionimin e pajisjeve. Përveç kësaj, përdorimi i agjentëve klorinues dhe reagentëve të tjerë gjithashtu shkakton kosto. Për të reduktuar konsumin e energjisë dhe reagentit, mund të kryhet optimizimi i procesit. Për shembull, nëpërmjet përmirësimit të efikasitetit të reaksionit duke optimizuar kushtet e reagimit, duke reduktuar kohën e panevojshme të ngrohjes dhe përzierjes dhe duke përmirësuar shkallën e përdorimit të reagentëve nëpërmjet projektimit dhe kontrollit më të mirë të procesit.

Përfundim

Procesi i klorinimit është një metodë premtuese për trajtimin e llumit të arit të cianidit. Ai kombinon rikuperimin e metaleve të vlefshme dhe detoksifikimin e substancave që përmbajnë cianid. Megjithëse ka disa sfida në zbatimin e tij, me përmirësimin e vazhdueshëm të teknologjisë dhe adoptimin e zgjidhjeve të përshtatshme, procesi i klorifikimit mund të luajë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në industrinë e nxjerrjes së arit, duke kontribuar si në përfitime ekonomike ashtu edhe në mbrojtjen e mjedisit.