Procesi i trajtimit të ujërave të zeza për nxjerrjen e arit të cianidit

Aktualisht, cyanide Metoda e nxjerrjes së arit është një nga proceset kryesore të pjekura për shkrirjen e arit në Kinë. Ai përdor zgjidhje cianidi për nxjerrjen e arit nga xehet, duke shfaqur shkallë të lartë rikuperimi, përshtatshmëri të fortë ndaj vetive të xehes dhe aftësinë për të prodhuar arin në vend. Që nga përdorimi i parë i solucionit të cianidit për nxjerrjen e arit nga xehet në 1887. kjo metodë është aplikuar gjerësisht deri më tani. Megjithatë, nxjerrja e arit me cianid gjeneron një sasi të madhe të substancave toksike dhe të dëmshme, duke paraqitur një kërcënim të madh për mjedisin përreth dhe njerëzit. Prandaj, për të reduktuar dëmin, është e nevojshme të studiohen metodat e trajtimit të ujërave të zeza të nxjerrjes së arit me cianid. Një numër i madh studiuesish kanë përmbledhur metodat e trajtimit, parimet kimike dhe tendencat e zhvillimit të ujërave të zeza që përmbajnë cianid, por shumica e tyre diskutojnë vetëm një ose dy metoda. Prandaj, ky artikull kryen një analizë të detajuar të metodave të ndryshme të trajtimit të ujërave të zeza të nxjerrjes së arit me cianide të aplikuara aktualisht në industri, krahason avantazhet, disavantazhet dhe skenarët e aplikimit të secilës metodë, e cila ka një rëndësi të caktuar udhëzuese për aplikime të ngjashme në prodhimin aktual.

I. Burimet dhe rreziqet e ujërave të zeza nga nxjerrja e arit nga cianidi

Parimi kryesor i nxjerrjes së arit të cianidit është se në një mjedis aerobik, cianidi i natriumit reagon me arin për të formuar komplekse ari, të cilat më pas treten. Pas kësaj, ari mund të nxirret me anë të pasurimit përmes aktivizimit Karbon adsorbimi ose zhvendosja nga pluhuri i zinkut nga cianidi i arit. Në të njëjtën kohë, metale të tjera të rënda si argjendi, bakri dhe zinku gjithashtu formojnë komplekse dhe treten.

La cianidet të përdorura në reaksion dhe komplekset e prodhuara janë të gjitha substanca toksike dhe të dëmshme. Cianidi i natriumit hidrolizohet lehtë dhe është një substancë shumë toksike e klasit 1, me një dozë vdekjeprurëse prej 0.10 g. Kur Cianidet rrjedhje në trupat ujorë, është jashtëzakonisht e dëmshme për organizmat në ujë dhe do të shkaktojë një kërcënim të madh për njerëzit dhe mjedisin përreth. Prandaj, trajtimi i ujërave të zeza të nxjerrjes së arit me cianide ka një rëndësi të madhe.

II. Metodat kryesore të trajtimit për ujërat e zeza të nxjerrjes së arit të cianidit

Metoda Alkaline e Klorifikimit

Metoda alkaline e klorinimit është aktualisht një nga metodat më të përdorura për trajtimin e cianidit - që përmban ujërat e zeza nga nxjerrja e arit me cianid. Kryesisht përdor oksidantë me bazë klori për të oksiduar cianidet në ujërat e zeza në kushte alkaline, duke i kthyer ato në substanca jo toksike. Procesi i thyerjes së cianidit të klorinimit alkalik ndahet në dy faza:

Faza e parë është oksidimi i cianidit në cianat, i cili quhet faza e "oksidimit jo të plotë". CN- reagon me OCl- për të formuar fillimisht CNCl, dhe më pas hidrolizohet në CNO-. Duhet të theksohet se CNCl është shumë i paqëndrueshëm dhe toksik në kushte acidike. Prandaj, gjatë funksionimit, vlera e pH duhet të kontrollohet rreptësisht për të qenë në gjendje alkaline.

Faza e dytë është oksidimi i mëtejshëm i cianatit në dioksid karboni dhe azot, i cili quhet faza e "oksidimit të plotë". Gjatë procesit të thyerjes së cianidit, vlera e pH-së ka një ndikim të madh në reaksionin e oksidimit. Vlera e pH e oksidimit të fazës së parë duhet të kontrollohet në 10 - 11. dhe koha e reagimit është 10 - 15 minuta. Vlera e pH e oksidimit të fazës së dytë duhet të kontrollohet në 6.5 - 7.0. dhe koha e reagimit është 10 - 15 minuta.

Një minierë e caktuar përdor metodën e klorifikimit alkalik për të trajtuar supernatantin e llumit të bishtit të cianidit (me një përmbajtje cianidi prej 200 mg/L) dhe ujin e kulluar nga rezervuari i sedimentimit (me një përmbajtje cianidi prej 5 mg/L). Vlera e pH-së kontrollohet në 10 - 11. dhe pluhuri zbardhues shtohet në një raport 35 - 40 herë më shumë se përmbajtja e cianidit për përzierje dhe përzierje. Pas sedimentimit në një trashës, përmbajtja totale e cianidit mund të reduktohet në 0.1 mg/L.

Metoda alkaline e klorinimit është metoda më e përdorur për trajtimin e ujërave të zeza që përmbajnë cianid, dhe pluhuri zbardhues është oksiduesi më i përdorur me bazë klori. Kjo metodë është e përshtatshme për trajtimin e ujërave të zeza të nxjerrjes së arit me cianid me përqendrime të larta ose të ulëta. Gjithashtu mund të largojë komplekset që përmbajnë tiocianate dhe cianide (përveç komplekseve të ferrocianit). Ilaçi është gjerësisht i disponueshëm, mbetjet e krijuara të mbeturinave janë të lehta për t'u filtruar dhe funksionimi është i thjeshtë. Megjithatë, mjedisi i funksionimit është relativisht i ashpër kur përdoret pluhur zbardhues për trajtimin e ujërave të zeza. Tani disa ndërmarrje përdorin në vend të saj lëng zbardhues ose dioksid klori, gjë që përmirëson në një farë mase mjedisin e funksionimit. Por gazet toksike gjenerohen gjatë procesit të reaksionit dhe ka një korrozivitet relativisht të madh ndaj pajisjeve. Kostoja e barnave dhe kostoja e mirëmbajtjes janë relativisht të larta.

Metoda e Kompleksimit të Kripës Hekuri

Metoda e kompleksimit të kripës së hekurit është një metodë trajtimi për ujërat e zeza të nxjerrjes së arit me cianid që është shfaqur vitet e fundit. Duke kontrolluar vlerën e pH të reaksionit në 7 - 8. jonet e hekurit reagojnë me cianidin e lirë dhe disa komplekse cianidi në ujërat e zeza të nxjerrjes së arit të cianidit për të formuar precipitate.

Eksperimentet kanë treguar se në përgjithësi, shtimi i vetëm sulfatit të hekurit për trajtimin e ujërave të zeza të nxjerrjes së arit të cianidit nuk mund të bëjë që ujërat e zeza të përmbushin standardet e shkarkimit. Prandaj, një oksidant i përgjithshëm duhet të shtohet në ujërat e zeza të trajtuara për largimin e thellë të cianidit. Për sa kohë që kushtet janë të kontrolluara mirë, oksiduesi mund të shtohet drejtpërdrejt për trajtim pa e ndarë precipitatin dhe gjithashtu mund të arrihet standardi i shkarkimit. Kjo ka një rëndësi pozitive krahasuar me metodën tradicionale të ndarjes së pari dhe më pas trajtimit.

Një shkritore e caktuar ari përdor metodën e sulfurit të natriumit - sulfatit të hekurit për të trajtuar cianidin - lëngun e varfër. Influenti ka një përmbajtje cianidi prej 2500mg/L. Pas trajtimit, efluenti ka një përmbajtje cianidi më pak se 20 mg/L, me një shkallë largimi prej 99.2%, duke treguar rezultate të jashtëzakonshme. Trajtimi pasues i thellë përdor metodën metabisulfit natriumi - ajër për të reduktuar cianidin total në më pak se 0.4 mg/L.

Metoda e kompleksimit të kripës së hekurit është një metodë trajtimi e sapo shfaqur, e përdorur kryesisht për trajtimin e ujërave të zeza që përmbajnë cianid me përqendrim të lartë. Procesi i tij është i thjeshtë, investimi një herë është i vogël, është i lehtë për t'u përdorur, medikamenti (kryesisht sulfati i hekurit) është gjerësisht i disponueshëm, i lirë dhe i lehtë për t'u përdorur. Megjithatë, për shkak se tretësira e sulfatit të hekurit është acid, kur ajo përzihet me ujërat e zeza të nxjerrjes së arit me cianid, zona lokale bëhet acidike dhe ekziston mundësia e gjenerimit të gazit cianid hidrogjeni. Për më tepër, ai nuk mund të largojë tiocianatin dhe ujërat e zeza të trajtuara ende kanë nevojë për trajtim të thellë për të përmbushur standardet e shkarkimit.

Metabisulfit natriumi - Metoda e ajrit

Metoda metabisulfit natriumi - ajër është zhvilluar nga metoda dioksid squfuri - ajër. Ai përdor kryesisht efektin sinergjik të metabisulfitit të natriumit dhe ajrit në cianidet në ujërat e zeza brenda një diapazoni të caktuar pH, me efektin katalitik të joneve të bakrit, për të oksiduar CN-në CNO-.

Nëse përmbajtja e cianidit në ujërat e zeza që përmbajnë cianid është e lartë, fillimisht mund të kryhet para-trajtimi për të ulur përqendrimin total të cianidit në më pak se 100 mg/L. Më pas, shtohen metabisulfiti i natriumit dhe sulfati i bakrit, futet ajër i mjaftueshëm dhe kontrollohet vlera e pH-së (përgjithësisht e kontrolluar në 7 - 8), kështu që cianidi oksidohet në cianat, i cili më pas hidrolizohet për të formuar jone bikarbonate dhe amoniak.

Metoda metabisulfit natriumi - ajër është e përshtatshme për trajtimin e ujërave të zeza të nxjerrjes së arit me koncentrim të ulët të cianidit. Doza e medikamentit është e vogël, intensiteti i punës është i ulët, por investimi fillestar është relativisht i madh dhe duhet të shtohen pajisje të tilla si ventilatorë. Kërkesat për treguesit e procesit janë relativisht strikte, dhe kontrolli i vlerës së pH është shumë i rëndësishëm. Sulfati i bakrit gjithashtu duhet të shtohet si katalizator. Koha e reagimit është e gjatë. Nëse trajtimi nuk është i duhur, do të krijohet një sasi e madhe e joneve të amonit dhe skorja e krijuar nuk është e lehtë të filtrohet. Ekziston një sasi e vogël e gazit të amoniakut të krijuar në vend, dhe nuk ka asnjë efekt në heqjen e tiocianideve.

Metoda e oksidimit të peroksidit të hidrogjenit

Metoda e oksidimit të peroksidit të hidrogjenit është oksidimi i cianideve në CNO- në kushte normale të temperaturës, alkaline (pH = 10 - 11), me Cu0.5+ si katalizator, dhe pastaj hidrolizimi i tyre në substanca jo toksike. Cianidet komplekse (komplekset e Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) janë gjithashtu të disociuara për shkak të shkatërrimit të cianideve në to. Jonet e ferrocianidit dhe jonet e tjera të metaleve të rënda formojnë kripëra komplekse të ferrocianidit dhe hiqen. Së fundi, përqendrimi total i cianidit në ujërat e zeza të trajtuara mund të reduktohet në më pak se XNUMX mg/L.

Kjo metodë është e përshtatshme për trajtimin e ujërave të zeza me përqendrim të ulët cianid. Pajisja e trajtimit të peroksidit të hidrogjenit është e thjeshtë dhe e lehtë për t'u arritur kontroll automatik. Megjithatë, cianati i krijuar duhet të qëndrojë për një periudhë të caktuar kohe për t'u dekompozuar në CO2 dhe NH3. Disavantazhet janë se përdorimi i bakrit si katalizator mund të bëjë që bakri në ujin e shkarkuar të tejkalojë standardin, kostoja e lëndës së parë është relativisht e lartë, tiocianidet nuk mund të oksidohen dhe krijohen jone amoniumi. Në fakt, ujërat e zeza ende kanë një toksicitet të caktuar. Për më tepër, duke qenë se peroksidi i hidrogjenit është një oksidant, ai ka një korrozivitet të madh dhe ka disa vështirësi dhe rreziqe në transport dhe përdorim.

Metoda e acidifikimit

Kur përdoret metoda e acidifikimit për trajtimin e cianidit - lëngu i varfër, mekanizmi i tij i reagimit është relativisht kompleks, kryesisht duke përfshirë tre procese: procesin e acidifikimit të ujërave të zeza që përmbajnë cianid, procesin e zhveshjes dhe thithjes së gazit HCN dhe procesin e neutralizimit të lëngut të zhveshur.

(1) Reagimi i acidifikimit: Cianidi - lëngu i varfër acidifikohet dhe pastrohet me acid. Cianidet komplekse në lëngun e varfër do të formojnë precipitate të patretshme si CuCN, CuSCN dhe ZnXNUMXFe(CN)XNUMX dhe do të hiqen, dhe në të njëjtën kohë, krijohet cianidi i hidrogjenit.

(2) Reagimi i avullimit dhe përthithjes: Lëngu i dobët nxehet paraprakisht në rreth 30℃ para acidifikimit. Meqenëse pika e vlimit të HCN është vetëm 26.5℃, është jashtëzakonisht e paqëndrueshme. Prandaj, një kullë e mbushur përdoret si pajisje për transferimin e masës për kontaktin midis gazit - lëngut dyfazor në metodën e acidifikimit, e cila është e lehtë për të arritur zhveshjen dhe thithjen e HCN.

(3) Reagimi i neutralizimit: Gëlqere ose alkali i lëngshëm përdoret për të neutralizuar lëngun e mbetur të zhveshur nga acidi. Molekulat e mbetura të HCN në tretësirë ​​do të shndërrohen në formën CN-. Metoda e acidifikimit mund të rikuperohet Cianidi i natriumit nga cianidi - që përmban ujërat e zeza dhe të realizohet rikuperimi i burimeve. Megjithatë, ajo ka kërkesa të larta për vulosjen e pajisjeve, një investim relativisht i madh paraprak, kërkon aftësi të nivelit të lartë të funksionimit dhe mirëmbajtja e pajisjeve është e vështirë. Ekzistojnë gjithashtu disa rreziqe sigurie. Ujërat e zeza të krijuara pas rikuperimit kanë ende nevojë për trajtim të thellë për të përmbushur standardet e shkarkimit.

Metoda e Elektrolizës

Metoda e elektrolizës përdor reaksione elektrokimike redoks për të shkatërruar cianidet në ujërat e zeza. Gjatë elektrolizës së joneve, cianidet humbasin elektrone në anodë dhe oksidohen në cianat, karbonat, azot ose amonium. Cianati oksidohet më tej në CO2 dhe H2O. Reagimet kryesore janë:

CN- + 2OH- - 2e → CNO- + H24O (XNUMX)

2CN- + 4OH- - 6e → 2CO2 + N25 + XNUMXHXNUMXO (XNUMX)

Eksperimentet e elektrolizës duke përdorur një shufër elektrodë të dioksidit të plumbit me bazë qeramike të bërë vetë dhe një pllakë katodë prej çeliku inoks, kanë vërtetuar se duke përdorur metodën e elektrolizës për trajtimin e ujërave të zeza që përmbajnë cianid, pas 2 orësh elektrolizë, përqendrimi i CN- mund të reduktohet nga 385 mg/L në 58 mg/L mund të reduktohet nga 450mg/L. deri në 48 mg/L. Përveç kësaj, Hunan Zhongnan Gold Smelter përdor metodën elektrokimike për të trajtuar ujërat e zeza të nxjerrjes së arit të cianidit, i cili mund të zvogëlojë cianidin total nga 4g/L në 0.8g/L. Dallimi nga sa më sipër është se si pllakat e anodës ashtu edhe ato të katodës janë bërë nga pllaka hekuri. Gjatë procesit të funksionimit konsumohet jo vetëm energjia elektrike, por konsumohen edhe pllakat e hekurit.

Metoda e elektrolizës përdoret kryesisht për trajtimin e ujërave të zeza me përmbajtje të lartë cianide. Pajisja zë një zonë të vogël, procesi është i thjeshtë dhe i lehtë për t'u kontrolluar, por konsumon një sasi të madhe energjie elektrike dhe kostoja e funksionimit është më e lartë se ajo e metodës së klorinimit alkalik. Shkalla e largimit të cianidit është mesatare dhe nuk ka asnjë efekt në heqjen e komplekseve të cianideve.

Aktualisht, midis metodave të trajtimit të ujërave të zeza të nxjerrjes së arit të cianidit, përdoret gjerësisht metoda e klorinimit alkalik, metoda e acidifikimit dhe metoda e metabisulfit natriumi - ajri. Metoda e elektrolizës dhe metoda e kompleksimit të kripës së hekurit janë metoda të reja të reja që janë aplikuar me sukses në trajtimin industrial. Metoda e oksidimit të peroksidit të hidrogjenit është kryesisht një metodë trajtimi urgjent. Ka shumë metoda të tjera trajtimi për trajtimin e ujërave të zeza të nxjerrjes së arit me cianid, si metoda e pastrimit natyror, metoda biologjike, metoda e ndarjes me membranë, metoda e shkëmbimit të joneve, etj. Megjithatë, si aplikime industriale, të gjitha ato kanë kufizime të caktuara dhe ende kanë nevojë për përmirësim të vazhdueshëm.