Методи и процеси за детоксикация на цианидни отпадъци

Въведение

Цианидните отпадъци са твърди отпадъци, генерирани по време на процеса на обогатяване на златни мини и други мини. Поради наличието на остатъчни цианиди и други тежки метали, ако не бъдат третирани правилно, те ще причинят голяма вреда на околната среда и човешкото здраве. Високата токсичност на Цианиди може да се разпространи във въздуха, водата и почвата, замърсявайки околната екосистема и застрашавайки оцеляването на животни и растения. Затова е наложителна спешна детоксикация Отпадъци от цианид. Тази статия ще запознае подробно с Детоксикация методи и процеси на цианид хвостохранилище.

Характеристики и опасности от цианидни отпадъци

Съставът на цианидните отпадъци е сложен. В допълнение към нереагиралите цианиди, те съдържат и тежки метали като мед, олово, цинк и... MERCURYТези тежки метали са трудни за разграждане в естествена среда и се натрупват за дълъг период от време. Цианидите могат да инхибират активността на дихателните ензими в биологичните клетки, което води до задушаване и смърт на организмите. Например, когато отпадъчни води, съдържащи цианидни отпадъци, се изхвърлят в реките, това ще причини голям брой смъртни случаи на водни организми, като риби, разрушавайки водния екологичен баланс. Когато тежките метали попаднат в човешкото тяло, те се натрупват в човешките органи и причиняват различни заболявания. Например, отравянето с олово влияе върху развитието на нервната система и... Меркурий Отравянето уврежда бъбреците и мозъка.

Методи за детоксикация

Метод на химическо окисляване

1. Метод на алкално хлориране: Това е често използван метод за детоксикация чрез химическо окисление. При алкални условия (обикновено рН стойността се контролира на 10 - 11), окислители като хлорен газ или хипохлорити се добавят към цианидните отпадъци. Неговият реакционен принцип е следният: Първо, цианидни йони (CN⁻) се окисляват до цианатни йони (CNO⁻), а реакционното уравнение е CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. След това цианатът се разлага на безвредни вещества като азот и въглероден диоксид при допълнително окисляване, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Предимството на този метод е, че скоростта на реакцията е сравнително бърза и ефектът на детоксикация е очевиден, но недостатъкът е, че могат да се генерират някои вторични замърсители, като например съдържащи хлор отработени газове.

2. Метод на окисление с водороден пероксид: Водородният пероксид (H₂O₂) може да окисли и разложи цианидите в присъствието на подходящ катализатор. Обикновено се избират катализатори като железни йони (Fe²⁺). По време на реакционния процес водородният пероксид се разлага, за да се получат хидроксилни радикали (·OH), които имат изключително силни окислителни свойства и могат бързо да окисляват цианидите. Уравнението на реакцията е CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H2O. Предимството на метода на окисление с водороден пероксид е, че продуктите след разлагането на водороден пероксид са вода и кислород и не се въвеждат нови замърсители, но цената е сравнително висока и изискванията за реакционните условия са сравнително строги.

Метод на биологично окисление

1. Метод на микробно извличане: Използват се някои специални микроорганизми, като Thiobacillus ferrooxidans. Тези микроорганизми могат да използват цианиди като източници на азот и въглерод по време на процеса на растеж и да ги окисляват и разлагат. Чрез собствените си метаболитни дейности микроорганизмите превръщат цианидите в безвредни вещества като въглероден диоксид, вода и амоняк. Предимството на този метод е, че той е екологичен и има ниска консумация на енергия, но недостатъкът е, че растежът на микроорганизмите е силно повлиян от фактори на околната среда като температура и pH стойност, а цикълът на третиране е относително дълъг.

2. Метод на биофилма: Микроорганизмите се фиксират върху повърхността на носителя, за да образуват биофилм. Когато цианидните отпадъци влязат в контакт с биофилма, цианидите се разграждат от микроорганизми. Биофилмът има силни способности за адсорбция и разграждане, което може да подобри ефективността на третиране на микроорганизми върху цианиди. В сравнение с метода на микробно извличане, микроорганизмите в метода на биофилма не се губят лесно и имат по-висока стабилност, но също така са изправени пред проблема, че са чувствителни към условията на околната среда.

Други методи

1. Метод на високотемпературна пиролиза: Отпадъците от цианиди се пиролизират при високи температури (обикновено над 800 ℃) и цианидите се разлагат на газове като азот и въглероден оксид. Методът на високотемпературна пиролиза може ефективно да отстрани цианидите, но изисква голямо потребление на енергия и тежките метали могат да се изпарят при условия на висока температура, което увеличава трудността на последващото третиране на остатъчния газ.

2. Метод на адсорбция: Адсорбенти като активен въглен и зеолит се използват за адсорбиране на цианиди. Адсорбентите имат голяма специфична повърхност и могат да адсорбират цианиди върху повърхностите си, като по този начин постигат целта на детоксикация. Методът на адсорбция е лесен за работа, но адсорбционният капацитет на адсорбента е ограничен и адсорбентът трябва да се сменя редовно. В допълнение, обработката на адсорбирания адсорбент също е относително сложна.

Процес на детоксикация

Предварителна обработка

1. Натрошаване и пресяване: Масивните цианидни отпадъци се раздробяват, за да се намали размерът на частиците им, така че последващата реакция на детоксикация да може да протече по-пълно. Обичайните трошачки включват челюстни трошачки, конусни трошачки и т.н. Натрошеният хвост след това се пресява чрез оборудване за пресяване като вибриращи сита за отсяване на частици с различни размери на частиците, осигурявайки материали с подходящи размери на частиците за последваща обработка.

2. излужване: За да направят цианидите по-добър контакт и да реагират с реагента за детоксикация, обикновено се използват вода или други подходящи разтворители за излугване на цианидните отпадъци. Процесът на излугване се извършва в резервоар с разбъркване, а хвостът и разтворителят се смесват напълно чрез разбъркване. Фактори като време на излугване, температура и съотношение течност към твърдо вещество ще повлияят на ефекта на излугване и като цяло трябва да бъдат оптимизирани според действителните условия.

Детоксикационна операция

1. Процес на действие на метода на химическо окисление: Вземайки алкалния метод на хлориране като пример, в разтвора на хвоста след излугване първо се добавя натриев хидроксид, за да се коригира стойността на рН на разтвора до 10 - 11. След това бавно се въвежда хлорен газ или се добавя разтвор на натриев хипохлорит и се извършва разбъркване в същото време, за да може реакцията да протече напълно. По време на реакционния процес концентрацията на цианид в разтвора трябва да се наблюдава в реално време. Когато концентрацията на цианид се намали под определения стандарт, добавянето на окислителя се спира.

2. Процес на действие на метода на биологичното окисление: Ако се приеме методът на излугване с микроби, добре култивираният Thiobacillus ferrooxidans и други микроорганизми се инокулират в разтвора за излугване, съдържащ цианидни остатъци. Температурата на реакционната система се контролира в рамките на подходящия диапазон на растеж на микроорганизмите (обикновено 25 - 35 ℃), а стойността на pH се регулира до подходящия диапазон (обикновено 2 - 4). По време на реакционния процес хранителните вещества трябва да се допълват редовно, за да се задоволят нуждите на растежа на микроорганизмите. Прогресът на реакцията на детоксикация се оценява чрез наблюдение на концентрацията на цианид и растежа на микроорганизмите.

Последващо лечение

1. Разделяне на твърдо вещество - течност: След приключване на реакцията на детоксикация, третираният хвост трябва да бъде подложен на разделяне на твърдо и течно вещество. Общите методи за разделяне на твърдо вещество и течност включват филтруване и центрофугиране. Чрез оборудване за филтриране като филтърни преси с пластини и рамки твърдите отпадъци се отделят от течността. Отделената течност трябва да бъде допълнително тествана за съдържание на цианид и тежки метали, за да се гарантира, че може да бъде изхвърлена след покриване на стандартите за изпускане.

2. Хвостохранилище: След детоксикация и разделяне на твърдо-течно вещество, ако съдържанието на тежки метали в отпадъка е все още високо, е необходима допълнителна обработка. Например, технологията за втвърдяване и стабилизиране е възприета и отпадъците се смесват с втвърдяващи агенти като цимент и вар, за да се фиксират тежките метали в втвърденото тяло и да се намали тяхната мобилност в околната среда. Обработеният хвост може да бъде депониран или цялостно оползотворен според действителните условия, като например да се използва в производството на строителни материали.

Заключение

Детоксикационната обработка на цианидните отпадъци е от голямо значение за опазването на околната среда и устойчивото използване на ресурсите. Различните методи за детоксикация имат своите предимства и недостатъци. В практическите приложения подходящите методи и процеси за детоксикация трябва да бъдат изчерпателно избрани според фактори като характеристиките на цианидните отпадъци, разходите за обработка и изискванията за околната среда. В същото време, с непрекъснатия прогрес на науката и технологиите, непрекъснато се появяват нови технологии и процеси за детоксикация. В бъдеще се очаква да се разработят по-ефективни, щадящи околната среда и икономични методи за детоксикация на цианидни отпадъци, осигуряващи по-добри решения на екологичните проблеми, породени от цианидни отпадъци.