Tretman cijanida u jalovini rudnika zlata željeznim sulfatom

Uvod

Jalovine iz rudnika zlata često sadrže visoke nivoe cijanid, koji je veoma toksičan i predstavlja značajnu prijetnju okolišu i ljudskom zdravlju. Nepravilno odlaganje ove jalovine može dovesti do kontaminacije tla, izvora vode i zraka. Stoga, efikasne metode tretmana za uklanjanje cijanida iz jalovina rudnika zlata su ključni. Među raznim opcijama liječenja, željezni sulfat se pojavio kao često korišten i isplativ reagens. Ovaj članak će se detaljno baviti upotrebom željeznog sulfata za tretiranje cijanida u jalovini rudnika zlata, pokrivajući aspekte kao što su mehanizmi reakcije, uslovi rada, praktična primjena i prednosti.

Mehanizmi reakcije

Formiranje ferocijanidnih kompleksa

Željezni sulfat (FeSO₄) sadrži željezne ione (Fe²⁺). Kada se željezni sulfat doda jalovini rudnika zlata koja sadrži cijanid, željezni ioni reaguju sa slobodnim cijanidnim ionima (CN⁻) u jalovini. Primarna reakcija je formiranje ferocijanidnih kompleksa, što se može predstaviti hemijskom jednačinom: Fe²⁺ + 6CN⁻ → Fe(CN)₆⁴⁻. Ova reakcija je početni korak u procesu korištenja željeznog sulfata za tretman jalovine koja sadrži cijanid.

Generacija pruskog plavog

Pod određenim uslovima, kada se u rastvor koji sadrži cijanid doda višak željeznog sulfata, dolazi do daljnje reakcije. Cijanid se pretvara u nerastvorljivi talog poznat kao željezni ferocijanid, koji se obično naziva prusko plavo. Hemijska reakcija za formiranje pruskog plavog je složena i može se pojednostaviti na sljedeći način: nakon formiranja ferocijanidnih kompleksa, dodatni željezni ioni reaguju sa Fe(CN)₆⁴⁻ i formiraju Fe₄(Fe(CN)₆)₃. Ovaj nerastvorljivi talog je koristan jer efikasno smanjuje koncentraciju slobodnog cijanida u jalovini, čineći je manje toksičnom.

Međutim, treba napomenuti da reakcija nije uvijek jednostavna. Prusko plavo može postojati u različitim oblicima pod različitim uslovima rastvora. Jedan takav oblik je "rastvorljivo prusko plavo", predstavljeno sa MFeⅢ(FeⅡ(CN)₆) (M = K ili Na), koje formira koloidni rastvor s vodom. Pored toga, reakcije taloženja i oksidacije koje uključuju željezni hidroksid također igraju ulogu u cjelokupnom procesu.

Radni uslovi

pH vrednost

pH vrijednost rastvora značajno utiče na reakciju između željeznog sulfata i cijanida. Optimalni pH raspon za reakciju je obično između 5.5 i 6.5. U ovom pH rasponu, reakcija između željeznih iona i cijanida je najbrža i najtemeljitija. Kada je pH prenizak (ispod 4), ferocijanidni ioni postaju nestabilni. Mogu reagovati formirajući pentacijano-željezo(II) komplekse (Fe(CN)₅H₂O)³⁻, koji se zatim brzo oksidiraju u fericijanidne ione (Fe(CN)₆³⁻). S druge strane, kada je pH veći od 7, nerastvorljivi pruski plavilo se može razgraditi, formirajući ferocijanidne ione i razne nerastvorljive željezne okside, što je nepovoljno za uklanjanje cijanida.

Doziranje željeznog sulfata

Doziranje željeznog sulfata treba pažljivo kontrolirati. Treba ga odrediti prema sadržaju cijanida u jalovini i kvaliteti vode. Ako je doza preniska, možda neće biti moguće potpuno ukloniti cijanid. Suprotno tome, ako je doza previsoka, ne samo da će uzrokovati otpad, već može uvesti i nove zagađivače. Eksperimentima je utvrđeno da je optimalni molarni omjer Fe i CN⁻ 0.5. Ovaj omjer osigurava efikasno uklanjanje cijanida uz minimiziranje upotrebe željeznog sulfata.

Vrijeme miješanja i taloženja

Adekvatno miješanje je neophodno kako bi se osiguralo da željezni ioni i cijanid mogu u potpunosti stupiti u kontakt i reagirati. Dovoljno vrijeme miješanja omogućava homogeniju raspodjelu reaktanata u rastvoru, što potiče brzinu reakcije. Nakon reakcije, potrebno je odgovarajuće vrijeme sedimentacije. Ovo vrijeme je korisno za formiranje stabilnih taloga i smanjenje koncentracije cijanida u efluentu. Specifično vrijeme miješanja i sedimentacije može varirati ovisno o stvarnoj situaciji, kao što je koncentracija cijanida u jalovini i oprema koja se koristi za tretman.

praktične primjene

Studija slučaja projekta tretmana jalovine iz rudnika zlata

U određenom projektu tretmana jalovine rudnika zlata, usvojen je kombinovani proces sa željeznim sulfatom i krečom. Prvo, odgovarajuća količina kreča je dodana u vodu za jalovinu kako bi se pH vrijednost podesila na odgovarajući raspon (obično 5.5 - 6.5). Ovaj korak pomaže u podsticanju transformacije i taloženja cijanida. Nakon toga, željezni sulfat je dodan u vodu, a miješanjem su željezni ioni potpuno reagovali sa cijanidom formirajući prusko plavo i druge taloge. Konačno, nakon koraka taloženja i filtracije, dobijena je prečišćena otpadna voda. Tretirana jalovina ispunjava relevantne ekološke standarde, značajno smanjujući rizik za okoliš.

Kombinacija s drugim reagensima

Željezni sulfat se često koristi u kombinaciji s drugim reagensima kako bi se poboljšao učinak tretmana. Na primjer, obično se koristi u kombinaciji s flokulantima visoke molekularne mase kao što je poliakrilamid. Poliakrilamid može poboljšati agregaciju taloga, čineći proces sedimentacije efikasnijim. Ovaj kombinovani proces tretmana ne samo da efikasno uklanja štetne tvari u jalovini, već i smanjuje troškove tretmana i poboljšava njegovu efikasnost. Optimizacijom doziranja i redoslijeda dodavanja različitih reagensa mogu se postići bolji rezultati tretmana.

Prednosti korištenja željeznog sulfata

Isplativost

Željezni sulfat je relativno jeftin u poređenju s nekim drugim reagensima koji se koriste za tretman cijanidom. Njegova široka dostupnost na tržištu čini ga atraktivnom opcijom za kompanije za iskopavanje zlata. Korištenje željeznog sulfata može značajno smanjiti troškove tretmana jalovine, posebno za velike rudnike zlata koji proizvode veliku količinu jalovine. Ova isplativost je ključna za održivo poslovanje preduzeća za iskopavanje zlata.

Pojednostavljeni proces liječenja

Proces tretmana upotrebom željeznog sulfata je relativno jednostavan. Nakon dodavanja željeznog sulfata u jalovinu i podešavanja odgovarajućih reakcijskih uvjeta, naredni koraci odvajanja i taloženja su relativno jednostavni. U nekim slučajevima, otpadna voda tretirana željeznim sulfatom ne zahtijeva složene korake predseparacije prije prelaska na sljedeći proces tretmana, što štedi reakcijske jedinice i pojednostavljuje cjelokupni proces tretmana. Ova jednostavnost također olakšava operaterima kontrolu i upravljanje procesom tretmana.

Izazovi i buduće perspektive

Utjecaj nusproizvoda na okoliš

Iako tretman željeznim sulfatom može efikasno ukloniti cijanid iz jalovine rudnika zlata, nusproizvodi koji nastaju tokom procesa, poput određenih taloga koji sadrže željezo, također mogu imati potencijalni utjecaj na okoliš. Na primjer, ako se ne odlože pravilno, ovi talozi mogu s vremenom oslobađati ione željeza ili druge tvari u okoliš. Potrebna su buduća istraživanja kako bi se istražili efikasniji načini rukovanja ovim nusproizvodima i smanjio njihov utjecaj na okoliš.

Optimizacija uslova tretmana za različite vrste jalovine

Jalovina iz rudnika zlata može se značajno razlikovati po sastavu i svojstvima od jednog rudnika do drugog. Trenutni optimalni uslovi tretmana za željezni sulfat, kao što su pH vrijednost, doziranje i vrijeme reakcije, možda će trebati dodatno optimizirati za različite vrste jalovine. Potrebna su detaljnija istraživanja kako bi se razvio fleksibilniji i prilagodljiviji proces tretmana koji se može primijeniti na širi spektar jalovine iz rudnika zlata, poboljšavajući ukupnu efikasnost i efektivnost tretmana cijanidom.

Zaključno, željezni sulfat je vrijedan reagens za tretman cijanida u jalovini rudnika zlata. Razumijevanjem njegovih reakcijskih mehanizama, optimizacijom radnih uslova i istraživanjem praktičnih primjena, može igrati ključnu ulogu u smanjenju utjecaja aktivnosti rudarenja zlata na okoliš. Međutim, i dalje su potrebna kontinuirana istraživanja i poboljšanja kako bi se riješili izazovi povezani s ovom metodom tretmana i kako bi industrija rudarenja zlata bila održivija.