วิธีการและกระบวนการในการกำจัดไซยาไนด์บนพื้นผิวแร่ซัลไฟด์

บทนำ

ในการรับประโยชน์และ ถลุง กระบวนการของแร่ซัลไฟด์โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ไซยาไนด์ มักใช้เพื่อเพิ่มอัตราการฟื้นฟูโลหะ อย่างไรก็ตาม ไซยาไนด์ การตกค้างบนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์ไม่เพียงแต่ส่งผลกระทบเชิงลบต่อกระบวนการในขั้นตอนต่อไปเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรงอีกด้วย ดังนั้น การพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อกำจัดไซยาไนด์บนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์จึงมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่ง

สถานการณ์ปัจจุบันและอันตรายของสารตกค้างไซยาไนด์บนพื้นผิวแร่ซัลไฟด์

สถานการณ์ปัจจุบัน

ในกระบวนการลอยแร่ซัลไฟด์แบบดั้งเดิม ไซยาไนด์ถูกใช้เป็นสารยับยั้งอย่างแพร่หลาย ไซยาไนด์สามารถยับยั้งแร่ธาตุที่ไม่ต้องการบางชนิดในแร่ซัลไฟด์ได้อย่างเลือกสรร จึงทำให้แยกแร่ธาตุเป้าหมายออกจากแร่แก็งก์ได้ แต่หลังจากลอยแร่แล้ว ไซยาไนด์จำนวนมากจะดูดซับบนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์ ตามการวิจัยที่เกี่ยวข้อง ในเครื่องแยกแร่บางชนิด ปริมาณไซยาไนด์บนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์ที่แยกได้หลังจากลอยแร่อาจสูงถึงหลายร้อยมิลลิกรัมต่อกิโลกรัม

อันตราย

จากมุมมองด้านเทคโนโลยี ไซยาไนด์ที่เหลือจะเข้าไปรบกวนกระบวนการถลุงแร่ในขั้นต่อไป ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการถลุงแร่คอปเปอร์ซัลไฟด์ ไซยาไนด์จะรวมตัวกับทองแดง ทำให้ประสิทธิภาพในการถลุงทองแดงลดลงและใช้พลังงานมากขึ้น จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม ไซยาไนด์เป็นสารพิษร้ายแรง เมื่อน้ำเสียที่มีไซยาไนด์ถูกปล่อยลงสู่สิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ ไซยาไนด์จะทำให้แหล่งน้ำและดินปนเปื้อน เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำและพืชพรรณโดยรอบ และอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ผ่านห่วงโซ่อาหาร

วิธีการกำจัดไซยาไนด์บนพื้นผิวแร่ซัลไฟด์

วิธีการออกซิเดชั่น

1.วิธีการออกซิเดชันทางเคมี

• หลักการ: ใช้สารออกซิไดซ์ที่แรงเพื่อออกซิไดซ์ไซยาไนด์ให้เป็นสารที่มีพิษน้อยลงหรือไม่มีพิษ สารออกซิไดซ์ทั่วไป ได้แก่ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) โซเดียมไฮโปคลอไรต์ (NaClO) เป็นต้น โดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นตัวอย่าง สมการปฏิกิริยาคือ: (2CN+5H2O2 = 2HCO3 + N2↑+4H2O)

• กระบวนการดำเนินงาน:ขั้นแรก ให้วางเยื่อแร่ซัลไฟด์ที่มีไซยาไนด์ในถังปฏิกิริยา และปรับค่า pH ของเยื่อให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม (โดยทั่วไป สำหรับการออกซิเดชันของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ค่า pH ควรอยู่ระหว่าง 9 - 11) จากนั้น ค่อยๆ เติมสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงไปขณะคนเพื่อให้สารออกซิไดเซอร์สัมผัสได้เต็มที่และทำปฏิกิริยากับเยื่อ เวลาในการเกิดปฏิกิริยาโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1 - 3 ชั่วโมง และเวลาที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไซยาไนด์ในเยื่อและคุณสมบัติของแร่

• ข้อดี:ความเร็วของปฏิกิริยาค่อนข้างเร็ว และผลการกำจัดไซยาไนด์ก็ดี ซึ่งสามารถลดความเข้มข้นของไซยาไนด์ให้เหลือระดับที่ค่อนข้างต่ำได้

• ข้อเสีย:สารออกซิแดนท์ เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ มีราคาค่อนข้างแพง และสารออกซิแดนท์ที่มีมากเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการแยกประโยชน์หรือการถลุงในภายหลัง

วิธีการดูดซับ

1.วิธีการดูดซับด้วยคาร์บอนกัมมันต์

• หลัก:คาร์บอนกัมมันต์มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และโครงสร้างรูพรุนที่อุดมสมบูรณ์ ซึ่งสามารถดูดซับไซยาไนด์บนพื้นผิวได้ผ่านการดูดซับทางกายภาพและเคมี

• กระบวนการดำเนินงาน:เติมถ่านกัมมันต์ลงในเยื่อแร่ซัลไฟด์ที่มีไซยาไนด์ แล้วคนให้เข้ากันเพื่อให้ถ่านกัมมันต์สัมผัสกับไซยาไนด์ในเยื่ออย่างเต็มที่ เวลาในการดูดซับโดยทั่วไปคือ 30 นาทีถึง 2 ชั่วโมง หลังจากการดูดซับแล้ว ให้แยกถ่านกัมมันต์ออกจากเยื่อด้วยการกรองหรือวิธีการอื่น

• ข้อดี:การทำงานนั้นง่ายดายและมีผลในการดูดซับไซยาไนด์ที่มีความเข้มข้นต่ำได้ดี คาร์บอนที่ถูกกระตุ้นสามารถสร้างใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่ได้

• ข้อเสีย:สำหรับไซยาไนด์ที่มีความเข้มข้นสูง ความสามารถในการดูดซับจะจำกัด และการบำบัดคาร์บอนที่ถูกดูดซับอย่างไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดมลพิษทางรอง

2. วิธีการดูดซับเรซินแลกเปลี่ยนไอออน

• หลัก:เรซินแลกเปลี่ยนไอออนมีกลุ่มฟังก์ชันเฉพาะที่สามารถแลกเปลี่ยนกับไอออนในไซยาไนด์ จึงสามารถดูดซับไซยาไนด์บนเรซินได้

• กระบวนการดำเนินงาน:บรรจุเรซินแลกเปลี่ยนไอออนลงในคอลัมน์แลกเปลี่ยน และทำให้เยื่อแร่ซัลไฟด์ที่มีไซยาไนด์ผ่านคอลัมน์แลกเปลี่ยน ควบคุมอัตราการไหลของเยื่อเพื่อให้แน่ใจว่าไซยาไนด์จะแลกเปลี่ยนกับเรซินอย่างเต็มที่ เมื่อเรซินอิ่มตัวด้วยการดูดซับ ให้ใช้สารชะเฉพาะเพื่อชะและสร้างเรซินขึ้นใหม่

• ข้อดี:มีความสามารถในการดูดซับไซยาไนด์สูงและสามารถทำงานต่อเนื่องได้

• ข้อเสีย:ต้นทุนของเรซินสูง กระบวนการชะล้างค่อนข้างซับซ้อน และอาจมีของเหลวเสียจากการชะล้างที่ประกอบด้วยไซยาไนด์เกิดขึ้น

วิธีอื่น ๆ

1.วิธีการทำให้กรด-เบสเป็นกลาง

• หลัก:ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ไซยาไนด์จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่าง เพื่อสร้างสารที่มีพิษน้อยลงหรือไม่มีพิษ ตัวอย่างเช่น ในสภาวะที่เป็นกรด ไซยาไนด์จะทำปฏิกิริยากับไอออนไฮโดรเจนเพื่อสร้างกรดไฮโดรไซยานิก (HCN) ซึ่งสามารถกำจัดออกได้โดยการระเหย ในสภาวะที่เป็นด่าง ไซยาไนด์จะไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างไซยาเนตและสารอื่นๆ

• กระบวนการดำเนินงาน:หากใช้การไฮโดรไลซิสด้วยกรด ให้ค่อยๆ เติมสารละลายกรด เช่น กรดซัลฟิวริกเจือจาง ลงในเยื่อแร่ซัลไฟด์ที่มีไซยาไนด์ ปรับค่า pH เป็น 2-4 จากนั้นเติมอากาศเพื่อระเหยกรดไฮโดรไซยาไนด์ที่เกิดขึ้น หากใช้การไฮโดรไลซิสด้วยด่าง ให้เติมสารที่มีฤทธิ์เป็นด่าง เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ ปรับค่า pH เป็น 10-12 และทำปฏิกิริยาเป็นเวลาหนึ่งช่วง (โดยทั่วไปคือ 2-4 ชั่วโมง)

• ข้อดี:ค่าใช้จ่ายค่อนข้างต่ำและการปฏิบัติการค่อนข้างง่าย

• ข้อเสียกรดไฮโดรไซยานิกที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิสด้วยกรดมีพิษร้ายแรงและต้องมีมาตรการป้องกันที่เข้มงวด ความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสด้วยด่างจะช้า และอาจยังมีสารตกค้างไซยาไนด์จำนวนเล็กน้อยหลังการบำบัด

การออกแบบกระบวนการไหลเพื่อกำจัดไซยาไนด์บนพื้นผิวแร่ซัลไฟด์

ระยะก่อนการบำบัด

1. การปรับเนื้อกระดาษ:ปรับความเข้มข้นของเยื่อแร่ซัลไฟด์หลังจากการลอยตัว โดยทั่วไปความเข้มข้นของเยื่อจะถูกควบคุมระหว่าง 20% - 40% สำหรับการบำบัดครั้งต่อไป ในเวลาเดียวกัน ให้ตรวจจับความเข้มข้นไซยาไนด์เริ่มต้นในเยื่อเพื่อเป็นพื้นฐานในการกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการในภายหลัง

2. การกำจัดสิ่งเจือปน:กำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นอนุภาคขนาดใหญ่และของแข็งแขวนลอยบางชนิดในเยื่อกระดาษโดยการกรอง การตกตะกอน ฯลฯ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการรบกวนขั้นตอนการบำบัดในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนการถอดออก

1. การเลือกวิธีการ:เลือกวิธีการกำจัดที่เหมาะสมตามปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้นของไซยาไนด์ในเยื่อกระดาษ คุณสมบัติของแร่ ต้นทุนการบำบัด และข้อกำหนดในการปกป้องสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น สำหรับไซยาไนด์ที่มีความเข้มข้นสูงและกรณีที่ต้นทุนไม่ใช่ปัญหา ให้ใช้สารเคมี วิธีการออกซิเดชั่น สามารถให้ความสำคัญได้ สำหรับไซยาไนด์ที่มีความเข้มข้นต่ำและในโอกาสที่คำนึงถึงสิ่งแวดล้อม วิธีการออกซิเดชันทางชีวภาพหรือวิธีการดูดซับอาจเหมาะสมกว่า

2. การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการ:การนำไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ไปออกซิเดชันใน ออกซิเดชันทางเคมี วิธีการเป็นตัวอย่าง ควบคุมปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เติมเข้าไปอย่างเคร่งครัด (โดยทั่วไปคำนวณตามความเข้มข้นของไซยาไนด์และสมการปฏิกิริยา) อุณหภูมิปฏิกิริยา (โดยทั่วไป 20 - 30℃) ค่า pH (9 - 11) และความเร็วในการกวน (100 - 300 รอบต่อนาที) และพารามิเตอร์อื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาจะมีประสิทธิภาพ

ระยะหลังการรักษา

1. การแยกของแข็ง-ของเหลว:แยกเยื่อกระดาษหลังการกำจัดไซยาไนด์โดยการกรอง การปั่นเหวี่ยง ฯลฯ เพื่อให้ได้แร่ซัลไฟด์เข้มข้นที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์และน้ำเสียที่มีไซยาไนด์ปริมาณเล็กน้อย

2. การบำบัดน้ำเสีย:บำบัดน้ำเสียที่แยกแล้วเพิ่มเติมเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้งของประเทศ สามารถใช้การออกซิเดชันรอง การดูดซับ และวิธีการอื่นๆ เพื่อกำจัดไซยาไนด์ในน้ำเสียอย่างล้ำลึก เพื่อให้แน่ใจว่าปล่อยทิ้งได้อย่างปลอดภัย

สรุป

มีวิธีการต่างๆ มากมายในการกำจัดไซยาไนด์บนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์ และแต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุม เช่น คุณสมบัติของแร่ ความเข้มข้นของไซยาไนด์ ต้นทุนการบำบัด และข้อกำหนดในการปกป้องสิ่งแวดล้อม เพื่อเลือกวิธีการและขั้นตอนกระบวนการที่เหมาะสม ด้วยข้อกำหนดในการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดยิ่งขึ้นและความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี การพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีต้นทุนต่ำในการกำจัดไซยาไนด์บนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์จะเป็นแนวทางการวิจัยที่สำคัญในอนาคต คาดว่าจะสามารถบรรลุการปลดปล่อยไซยาไนด์เป็นศูนย์ในกระบวนการแยกและถลุงแร่ซัลไฟด์ และส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก