Третиране на цианид в хвостохранилищата от златни мини с железен сулфат

Въведение

Отпадъците от златни мини често съдържат високи нива цианид, който е силно токсичен и представлява сериозна заплаха за околната среда и човешкото здраве. Неправилното изхвърляне на тези отпадъци може да доведе до замърсяване на почвата, водоизточниците и въздуха. Следователно, ефективни методи за третиране за отстраняване на цианид от хвост от златни мини са от решаващо значение. Сред различните възможности за лечение, железен сулфат се е утвърдил като често използван и рентабилен реагент. Тази статия ще разгледа използването на железен сулфат за третиране на цианид в хвостохранилищата от златни мини, като ще обхване аспекти като реакционни механизми, условия на работа, практически приложения и предимства.

Реакционни механизми

Образуване на фероцианидни комплекси

Железен сулфат (FeSO₄) съдържа железни йони (Fe²⁺). Когато железен сулфат се добави към отпадъци от златна мина, съдържащи цианид, железните йони реагират със свободните цианидни йони (CN⁻) в отпадъците. Основната реакция е образуването на фероцианидни комплекси, които могат да бъдат представени с химичното уравнение: Fe²⁺ + 6CN⁻ → Fe(CN)₆⁴⁻. Тази реакция е началната стъпка в процеса на използване на железен сулфат за третиране на отпадъци, съдържащи цианид.

Генериране на пруско синьо

При определени условия, когато към разтвора, съдържащ цианид, се добави излишък от железен сулфат, протича допълнителна реакция. Цианидът се превръща в неразтворима утайка, известна като железен фероцианид, който обикновено се нарича пруско синьо. Химичната реакция за образуване на пруско синьо е сложна и може да се опрости по следния начин: след образуването на фероцианидни комплекси, допълнителни железни йони реагират с Fe(CN)₆⁴⁻, за да образуват Fe₄(Fe(CN)₆)₃. Тази неразтворима утайка е полезна, тъй като ефективно намалява концентрацията на свободен цианид в отпадъците, правейки ги по-малко токсични.

Трябва да се отбележи обаче, че реакцията не винаги е лесна. Пруското синьо може да съществува в различни форми при различни условия на разтвора. Една такава форма е „разтворимото пруско синьо“, представено от MFeⅢ(FeⅡ(CN)₆) (M = K или Na), което образува колоиден разтвор с вода. Освен това, реакциите на утаяване и окисление, включващи железен хидроксид, също играят роля в цялостния процес.

Ръководство за ползване

pH стойност

Стойността на pH на разтвора влияе значително върху реакцията между железен сулфат и цианид. Оптималният диапазон на pH за реакцията обикновено е между 5.5 и 6.5. В този диапазон на pH реакцията между железни йони и цианид е най-бърза и най-пълна. Когато pH е твърде ниско (под 4), фероцианидните йони стават нестабилни. Те могат да реагират, за да образуват пентациано-железни (II) комплекси (Fe(CN)₅H₂O)³⁻, които след това бързо се окисляват до ферицианидни йони (Fe(CN)₆³⁻). От друга страна, когато pH е по-високо от 7, неразтворимото пруско синьо може да се разложи, образувайки фероцианидни йони и различни неразтворими железни оксиди, което е неблагоприятно за отстраняването на цианида.

Дозировка на железен сулфат

Дозировката на железен сулфат трябва да се контролира внимателно. Тя трябва да се определя според съдържанието на цианид в хвостохранилищата и качеството на водата. Ако дозата е твърде ниска, може да не е възможно пълното отстраняване на цианида. Обратно, ако дозата е твърде висока, тя не само ще причини разхищение, но може също да доведе до въвеждане на нови замърсители. Чрез експерименти е установено, че оптималното моларно съотношение на Fe към CN⁻ е 0.5. Това съотношение осигурява ефективно отстраняване на цианида, като същевременно се минимизира използването на железен сулфат.

Време за смесване и утаяване

Адекватното смесване е от съществено значение, за да се гарантира, че железните йони и цианидът могат да влязат в пълен контакт и да реагират. Достатъчното време за смесване позволява по-хомогенно разпределение на реагентите в разтвора, което насърчава скоростта на реакцията. След реакцията е необходимо подходящо време за утаяване. Това време е благоприятно за образуването на стабилни утайки и намаляване на концентрацията на цианид в отпадъчните води. Конкретните времена за смесване и утаяване могат да варират в зависимост от реалната ситуация, като например концентрацията на цианид в хвостохранилищата и използваното оборудване за третиране.

Практически приложения

Казус на проект за третиране на хвостохранилища от златна мина

В проект за третиране на хвостохранилища от златна мина е използван комбиниран процес с железен сулфат и вар. Първо, към хвостохранителната вода е добавено подходящо количество вар, за да се регулира pH стойността до подходящ диапазон (обикновено 5.5 - 6.5). Тази стъпка спомага за насърчаване на трансформацията и утаяването на цианида. Впоследствие към водата е добавен железен сулфат и чрез разбъркване железните йони реагират напълно с цианида, образувайки пруско синьо и други утайки. Накрая, след етапите на утаяване и филтриране, е получена пречистена отпадъчна вода. Третираните хвостохранилища отговарят на съответните екологични стандарти, което значително намалява риска за околната среда.

Комбинация с други реагенти

Железният сулфат често се използва в комбинация с други реагенти за подобряване на ефекта от третирането. Например, той обикновено се използва заедно с високомолекулни флокуланти като полиакриламид. Полиакриламидът може да подобри агрегацията на утайките, което прави процеса на утаяване по-ефективен. Този комбиниран процес на третиране не само ефективно премахва вредните вещества в отпадъците, но и намалява разходите за третиране и подобрява ефективността му. Чрез оптимизиране на дозировката и последователността на добавяне на различните реагенти могат да се постигнат по-добри резултати от третирането.

Предимства от използването на железен сулфат

Разходи - ефективност

Железният сулфат е сравнително евтин в сравнение с някои други реагенти, използвани за третиране с цианид. Широката му наличност на пазара го прави привлекателен вариант за златодобивните компании. Използването на железен сулфат може значително да намали разходите за третиране на хвостохранилища, особено за големи златни мини, които произвеждат голямо количество хвостохранилища. Тази икономическа ефективност е от решаващо значение за устойчивата работа на златодобивните предприятия.

Опростен процес на лечение

Процесът на третиране с железен сулфат е сравнително прост. След добавяне на железен сулфат към хвостохранилищата и регулиране на подходящите реакционни условия, последващите стъпки на разделяне и утаяване са сравнително ясни. В някои случаи отпадъчните води, третирани с железен сулфат, не изискват сложни стъпки на предварително разделяне, преди да се премине към следващия процес на третиране, което спестява реакционни единици и опростява цялостния процес на третиране. Тази простота улеснява и операторите да контролират и управляват процеса на третиране.

Предизвикателства и бъдещи перспективи

Въздействие на страничните продукти върху околната среда

Въпреки че третирането с железен сулфат може ефективно да премахне цианида от отпадъците от златни мини, страничните продукти, генерирани по време на процеса, като например някои утайки, съдържащи желязо, също могат да имат потенциално въздействие върху околната среда. Например, ако не се изхвърлят правилно, тези утайки могат да отделят железни йони или други вещества в околната среда с течение на времето. Необходими са бъдещи изследвания, за да се проучат по-ефективни начини за справяне с тези странични продукти, за да се сведе до минимум техният екологичен отпечатък.

Оптимизиране на условията на третиране на различни видове хвостохранилища

Хвостът от златни мини може да варира значително по състав и свойства от една мина до друга. Настоящите оптимални условия за третиране с железен сулфат, като например pH стойност, дозировка и време за реакция, може да се нуждаят от допълнително оптимизиране за различните видове хвост. Необходими са по-задълбочени изследвания, за да се разработи по-гъвкав и адаптивен процес на третиране, който може да се прилага към по-широк спектър от хвостът от златни мини, подобрявайки общата ефективност и ефективност на третирането с цианид.

В заключение, железният сулфат е ценен реагент за третиране на цианид в хвостохранилищата от златни мини. Чрез разбиране на реакционните му механизми, оптимизиране на работните условия и проучване на практическите приложения, той може да играе решаваща роля за намаляване на въздействието върху околната среда от дейностите по добив на злато. Въпреки това, все още са необходими непрекъснати изследвания и усъвършенстване, за да се справят с предизвикателствата, свързани с този метод на третиране, и да се направи златодобивната индустрия по-устойчива.