Які існують процеси видалення ціаніду натрію із золотих хвостів?

Вступ

У золотодобувній промисловості ціанід широко використовується в процесі екстракції завдяки своїй ефективності в розчиненні золота з руд. Однак присутність ціаніду в хвостах створює значні екологічні та безпекові ризики. Як наслідок, розробка та впровадження ефективних процесів видалення ціаніду мають першорядне значення. У цій статті досліджуються різні процеси видалення ціаніду, що використовуються для обробки золотих хвостів , з метою забезпечення повного розуміння доступних методів.

Метод лужного хлорування

Принцип

Метод лужного хлорування є одним з найпоширеніших процесів видалення ціанідів. У цьому методі до шламу хвостів у лужних умовах додають окислювачі на основі хлору. Хлор реагує з іонами ціаніду (CN-), утворюючи менш токсичні продукти. Реакція відбувається у два основні етапи. На першому етапі ціанід окислюється до ціанату (CNO-), а на другому етапі ціанат далі розкладається на газоподібний азот, вуглекислий газ та інші нешкідливі речовини.

Переваги

• Висока ефективність : він може ефективно знизити високі концентрації ціанідів у золотих хвостах, щоб відповідати нормативним нормам скидів.

• Широке застосування : підходить для широкого спектру хвостів з різною концентрацією та складом ціанідів.

• Добре відпрацьована технологія : процес добре вивчений, і існує великий промисловий досвід його застосування.

Недоліки

• Корозійні реагенти : Окислювачі на основі хлору можуть бути корозійними для обладнання, що призводить до збільшення витрат на технічне обслуговування та скорочення терміну служби обладнання.

• Токсичні побічні продукти : Під час реакції існує ризик утворення токсичних побічних продуктів, таких як газоподібний хлор, якщо процес не контролюється належним чином.

• Високе споживання хімікатів : Потрібна відносно велика кількість окислювачів на основі хлору, що може збільшити експлуатаційні витрати.

Вивчення проблеми

Золотий рудник використовував метод лужного хлорування для обробки своїх хвостів, що містять ціаніди. Завдяки ретельному контролю pH шламу хвостів на рівні приблизно 10-11 та додаванню відповідної кількості відбілювача (поширеного окислювача на основі хлору), загальний вміст ціанідів у хвостах було зменшено з початкової концентрації 200 мг/л до менш ніж 0.1 мг/л після обробки. Оброблені хвости відповідали місцевим стандартам скидів в навколишнє середовище.

Процес INCO (процес з діоксидом сірки та повітрям)

Принцип

Процес INCO, також відомий як процес з діоксидом сірки та повітрям, є ще однією важливою технологією видалення ціанідів. У цьому процесі діоксид сірки та повітря вводяться в шлам хвостів у присутності мідного каталізатора. Діоксид сірки окислюється до сульфату, а кисень повітря сприяє окисленню ціаніду. Мідний каталізатор прискорює швидкість реакції, перетворюючи ціанід на вуглекислий газ, азот та інші речовини.

Переваги

• Менше споживання хімікатів : порівняно з деякими іншими методами, він вимагає менше хімічних речовин, оскільки використовує повітря як джерело окислювача.

• Зменшення кількості токсичних побічних продуктів : утворюється менше токсичних побічних продуктів порівняно з лужним хлоруванням, що робить його більш екологічно чистим варіантом.

• Економічно ефективний : Може бути економічно ефективним для великомасштабних операцій завдяки відносно низькій вартості діоксиду сірки та повітря.

Недоліки

• Вимога до каталізатора : Потреба в мідному каталізаторі ускладнює процес. Каталізатор потребує ретельного обслуговування та контролю, а його втрата або деактивація може вплинути на ефективність процесу.

• Чутливість до pH : Процес чутливий до pH хвостової пульпи. Для ефективного видалення ціанідів необхідно підтримувати оптимальні умови pH, зазвичай у діапазоні 8-9.

• Повільніша швидкість реакції : Швидкість реакції відносно повільніша порівняно з деякими іншими процесами окислення, які можуть вимагати більших реакційних посудин та тривалішого часу перебування.

Вивчення проблеми

На великомасштабному золотодобувному підприємстві було впроваджено процес INCO. Завдяки встановленню спеціальної реакційної системи для введення діоксиду сірки та повітря, а також ретельному контролю дозування мідного каталізатора, їм вдалося знизити концентрацію ціанідів у хвостах зі 150 мг/л до менш ніж 50 мг/л. Це відповідало прийнятим у галузі вимогам щодо рівня ціанідів, що диссоциирують у слабких кислотах (WAD), для утилізації хвостів.

Біологічні методи очищення

Принцип

Біологічна обробка ціанідвмісних золотих хвостів передбачає використання мікроорганізмів, таких як бактерії та гриби. Ці мікроорганізми можуть метаболізувати ціанід як джерело азоту або вуглецю. Наприклад, деякі бактерії можуть перетворювати ціанід на аміак за допомогою ферментативних реакцій. Загальний процес являє собою складну серію біохімічних реакцій, під час яких мікроорганізми розщеплюють молекулу ціаніду за певних умов навколишнього середовища, таких як відповідна температура, pH та доступність поживних речовин.

Переваги

• Екологічно чистий : Біологічна обробка є більш сталим варіантом, оскільки вона не вносить додаткових шкідливих хімічних речовин у навколишнє середовище.

• Низька вартість : Після створення мікробної культури експлуатаційні витрати можуть бути відносно низькими, оскільки мікроорганізми можуть самовідтворюватися та використовувати природні поживні речовини.

• Вибіркове очищення : Деякі мікроорганізми можуть вибірково впливати на ціанід, залишаючи інші цінні мінерали у хвостах недоторканими.

Недоліки

• Повільний процес : Біологічні процеси зазвичай мають нижчі швидкості реакцій порівняно з методами хімічного окислення. Це може вимагати великомасштабних біореакторів та тривалого часу обробки.

• Чутливість до умов навколишнього середовища : Мікроорганізми дуже чутливі до змін температури, pH та наявності інших токсичних речовин у хвостах. Навіть незначні коливання можуть порушити мікробну активність та знизити ефективність видалення ціанідів.

• Складність запуску : Створення стабільної та ефективної мікробної культури для деградації ціанідів може бути складним завданням. Це вимагає ретельного відбору та акліматизації відповідних мікроорганізмів.

Вивчення проблеми

На золотому руднику експериментували з системою біологічного очищення. Вони використовували спеціально розроблений біореактор, заповнений консорціумом бактерій, що розкладають ціаніди. Після тривалої експлуатації та постійної оптимізації умов навколишнього середовища в біореакторі їм вдалося знизити концентрацію ціанідів у хвостах з 80 мг/л до приблизно 10 мг/л. Однак, для досягнення стабільної роботи цей процес вимагав кількох місяців запуску та налаштування.

Процес промивання хвостів та зачистки ставка (WPS)

Принцип

Процес водовідведення складається з двох основних етапів: промивання хвостосховища та очищення ставка або резервуара від ціаніду. На етапі промивання для промивання хвостосховища використовуються протитечійні високошвидкісні загусники. Це допомагає видалити значну кількість розчину, що містить ціанід, з хвостів. Витік згущувача, який містить ціанід, потім піддається очищення зі ставка або резервуара. У процесі очищення розчин, багатий на ціанід, піддається впливу повітря або інших реагентів для очищення. Ціанід у формі газоподібного ціанистого водню видаляється з розчину та може бути відновлений або додатково очищений. Очищену воду можна рециркулювати назад на етап промивання, що допомагає в управлінні водним балансом.

Переваги

• Відновлення ресурсів : Процес дозволяє відновлювати ціанід, який можна переробити назад у процес вилуговування, зменшуючи загальне споживання ціаніду в шахті.

• Управління водними ресурсами : Завдяки рециркуляції відокремленої води, це допомагає керувати водним балансом у гірничодобувних операціях, зменшуючи потребу в заборі прісної води та мінімізуючи скидання стічних вод.

• Використання існуючої інфраструктури : Процес WPS часто може використовувати існуючу заводську інфраструктуру, таку як згущувачі та ставки для технологічної води, що зменшує потребу у значних капітальних інвестиціях.

Недоліки

• Складність експлуатації : процес включає кілька етапів і вимагає ретельного контролю таких параметрів, як ефективність промивання, швидкість відпарювання та коефіцієнти рециркуляції води.

• Ефективність відновлення ціанідів : На ефективність відновлення ціанідів можуть впливати такі фактори, як початкова концентрація ціаніду в хвостах, якість операцій промивання та відпарювання, а також наявність інших речовин, що заважають.

• Запах та проблеми безпеки : Процес відпарювання може виділяти ціаністий водень, який має сильний запах і є дуже токсичним. Необхідно вжити належних заходів безпеки, щоб запобігти витоку газу та забезпечити безпеку працівників.

Вивчення проблеми

Золотодобувна компанія впровадила процес WPS. Завдяки модернізації існуючих згущувачів для покращеного промивання та будівництву критого ставка для видалення ціаніду, їм вдалося досягти коефіцієнта вилучення ціаніду до 70%. Вилучений ціанід був успішно перероблений назад у цикл вилуговування, що значно знизило їхні витрати на закупівлю ціаніду.

Висновок

Видалення ціаніду з хвостів золота має вирішальне значення для захисту навколишнього середовища та сталого розвитку гірничого виробництва. Кожен із розглянутих процесів видалення ціаніду, включаючи лужне хлорування, процес INCO, біологічну обробку та процес WPS, має свої унікальні переваги та недоліки. Вибір найбільш підходящого процесу залежить від різних факторів, таких як початкова концентрація ціаніду в хвостах, склад хвостів, наявна інфраструктура та аналіз витрат і вигод. У багатьох випадках для досягнення найефективнішого та економічно вигідного видалення ціаніду може знадобитися комбінація цих процесів. Оскільки гірничодобувна промисловість продовжує стикатися зі зростаючою екологічною увагою, постійні дослідження та розробки в галузі технологій видалення ціаніду будуть важливими для забезпечення чистішого та сталішого майбутнього.