Metoder og processer til afgiftning af cyanidaffald

Introduktion

Cyanidtailings er fast affald, der genereres under udvindingsprocessen af ​​guldminer og andre miner. På grund af tilstedeværelsen af ​​rester cyanider og andre tungmetaller, hvis de ikke behandles korrekt, vil de forårsage stor skade på miljøet og menneskers sundhed. Den høje toksicitet af cyanider kan spredes gennem luft, vand og jord, hvilket forurener det omgivende økosystem og bringer dyrs og planters overlevelse i fare. Derfor haster det med at afgifte Cyanidaffald. Denne artikel vil introducere i detaljer Afgiftning metoder og processer vedr cyanid tailings.

Karakteristika og farer ved cyanidaffald

Sammensætningen af ​​cyanidaffald er kompleks. Ud over ureagerede cyanider indeholder den også tungmetaller som kobber, bly, zink og kviksølv. Disse tungmetaller er svære at nedbryde i det naturlige miljø og vil akkumulere over en lang periode. Cyanider kan hæmme aktiviteten af ​​respiratoriske enzymer i biologiske celler, hvilket fører til kvælning og død af organismer. For eksempel, når spildevand indeholdende cyanidaffald udledes i floder, vil det forårsage et stort antal dødsfald for vandlevende organismer som fisk, hvilket ødelægger vandets økologiske balance. Når tungmetaller kommer ind i menneskekroppen, vil de ophobes i menneskelige organer og forårsage forskellige sygdomme. For eksempel påvirker blyforgiftning udviklingen af ​​nervesystemet, og kviksølvforgiftning skader nyrer og hjerne.

Afgiftningsmetoder

Kemisk oxidationsmetode

1. Alkalisk kloreringsmetodeDette er en almindeligt anvendt kemisk oxidationsafgiftningsmetode. Under alkaliske forhold (normalt kontrolleres pH-værdien til 10-11) tilsættes oxidanter såsom klorgas eller hypokloritter til cyanidaffaldet. Reaktionsprincippet er som følger: Først oxideres cyanidioner (CN⁻) til cyanationer (CNO⁻), og reaktionsligningen er CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Derefter nedbrydes cyanat til harmløse stoffer såsom nitrogen og Carbon dioxid under yderligere oxidation, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Fordelen ved denne metode er, at reaktionshastigheden er relativt hurtig, og afgiftningseffekten er tydelig, men ulempen er, at der kan dannes nogle sekundære forurenende stoffer, såsom klorholdig udstødningsgas.

2. Hydrogenperoxid oxidationsmetode: Hydrogenperoxid (H₂O₂) kan oxidere og nedbryde cyanider i nærværelse af en egnet katalysator. Katalysatorer såsom ferro-ioner (Fe2+) vælges sædvanligvis. Under reaktionsprocessen nedbrydes hydrogenperoxid til hydroxylradikaler (·OH), som har ekstremt stærke oxiderende egenskaber og hurtigt kan oxidere cyanider. Reaktionsligningen er CN⁻ + H2O2 → CNO⁻ + H2O. Fordelen ved hydrogenperoxidoxidationsmetoden er, at produkterne efter nedbrydning af hydrogenperoxid er vand og oxygen, og der indføres ingen nye forurenende stoffer, men omkostningerne er relativt høje, og kravene til reaktionsbetingelserne er relativt strenge.

Biologisk oxidationsmetode

1. Mikrobiel udvaskningsmetode: Nogle specielle mikroorganismer, såsom Thiobacillus ferrooxidans, anvendes. Disse mikroorganismer kan bruge cyanider som nitrogen- og kulstofkilder under deres vækstproces og oxidere og nedbryde dem. Gennem deres egne metaboliske aktiviteter omdanner mikroorganismer cyanider til harmløse stoffer som kuldioxid, vand og ammoniak. Fordelen ved denne metode er, at den er miljøvenlig og har et lavt energiforbrug, men ulempen er, at væksten af ​​mikroorganismer i høj grad påvirkes af miljøfaktorer som temperatur og pH-værdi, og behandlingscyklussen er relativt lang.

2. Biofilm metode: Mikroorganismer fikseres på overfladen af ​​bæreren for at danne en biofilm. Når cyanidaffald kommer i kontakt med biofilmen, nedbrydes cyanider af mikroorganismer. Biofilmen har stærke adsorptions- og nedbrydningsevner, som kan forbedre behandlingseffektiviteten af ​​mikroorganismer på cyanider. Sammenlignet med den mikrobielle udvaskningsmetode er mikroorganismerne i biofilmmetoden ikke lette at miste og har højere stabilitet, men de står også over for problemet med at være følsomme over for miljøforhold.

Andre metoder

1. Pyrolysemetode med høj temperatur: Cyanidtailings pyrolyseres ved høje temperaturer (normalt over 800 ℃), og cyanider nedbrydes til gasser som nitrogen og kulilte. Højtemperaturpyrolysemetoden kan effektivt fjerne cyanider, men den kræver et stort energiforbrug, og tungmetaller kan fordampe under høje temperaturforhold, hvilket øger vanskeligheden ved efterfølgende behandling af restgas.

2. AdsorptionsmetodeAdsorbenter såsom Aktiveret kulstof og zeolit ​​bruges til at adsorbere cyanider. Adsorbenter har et stort specifikt overfladeareal og kan adsorbere cyanider på deres overflader og derved opnå formålet med afgiftning. Adsorptionsmetoden er enkel at betjene, men adsorbentens adsorptionskapacitet er begrænset, og adsorbenten skal udskiftes regelmæssigt. Derudover er behandlingen af ​​den adsorberede adsorbent også relativt kompleks.

Afgiftningsproces

forbehandling

1. Knusning og sigtning: De massive cyanidtailings knuses for at reducere deres partikelstørrelse, så den efterfølgende afgiftningsreaktion kan forløbe mere fuldstændigt. Almindelige knusere omfatter kæbeknusere, kegleknusere osv. De knuste tailings sigtes derefter gennem sigteudstyr såsom vibrerende sigte for at frasortere partikler af forskellige partikelstørrelser, hvilket giver materialer med passende partikelstørrelser til efterfølgende behandling.

2. udvaskning: For at få cyanider bedre i kontakt med og reagere med afgiftningsreagenset, bruges der sædvanligvis vand eller andre egnede opløsningsmidler til at udvaske cyanidaffaldet. Udvaskningsprocessen udføres i en omrørt tank, og tailings og opløsningsmidlet blandes fuldstændigt ved omrøring. Faktorer som udvaskningstid, temperatur og væske-til-fast-forhold vil påvirke udvaskningseffekten og skal generelt optimeres i forhold til de faktiske forhold.

Afgiftningsoperation

1. Driftsproces af kemisk oxidationsmetode: Tager man den alkaliske chloreringsmetode som eksempel, i tailings-opløsningen efter udvaskning tilsættes først natriumhydroxid for at justere pH-værdien af ​​opløsningen til 10 - 11. Derefter indføres klorgas langsomt eller natriumhypochloritopløsning tilsættes, og der omrøres samtidig for at få reaktionen til at forløbe fuldt ud. Under reaktionsprocessen skal cyanidkoncentrationen i opløsningen overvåges i realtid. Når cyanidkoncentrationen reduceres til under den specificerede standard, standses tilsætningen af ​​oxidationsmidlet.

2. Driftsproces af biologisk oxidationsmetode: Hvis den mikrobielle udvaskningsmetode anvendes, inokuleres den veldyrkede Thiobacillus ferrooxidans og andre mikroorganismer i udvaskningsopløsningen indeholdende cyanidaffald. Temperaturen af ​​reaktionssystemet styres inden for det passende vækstområde for mikroorganismer (generelt 25 - 35 ℃), og pH-værdien justeres til det passende område (generelt 2 - 4). Under reaktionsprocessen skal næringsstoffer genopfyldes regelmæssigt for at opfylde mikroorganismernes vækstbehov. Udviklingen af ​​afgiftningsreaktionen bedømmes ved at overvåge cyanidkoncentrationen og væksten af ​​mikroorganismer.

Efterfølgende behandling

1. Fast - Væskeseparation: Efter at afgiftningsreaktionen er afsluttet, skal de behandlede tailings udsættes for fast-væske-separation. Almindelige faststof-væske-separationsmetoder omfatter filtrering og centrifugering. Gennem filtreringsudstyr som plade - og - rammefilterpresser adskilles de faste tailings fra væsken. Den separerede væske skal testes yderligere for indhold af cyanid og tungmetal for at sikre, at den kan udledes efter at have overholdt udledningsstandarderne.

2. Bortskaffelse af tailings: Efter afgiftning og fast-væske-separation, hvis tungmetalindholdet i tailings stadig er højt, kræves yderligere behandling. For eksempel anvendes størknings- og stabiliseringsteknologien, og tailings blandes med størkningsmidler som cement og kalk for at fiksere tungmetallerne i det størknede legeme og reducere deres mobilitet i miljøet. Det behandlede tailings kan deponeres eller i vid udstrækning udnyttes efter de faktiske forhold, såsom at blive brugt til fremstilling af byggematerialer.

Konklusion

Afgiftningsbehandlingen af ​​cyanidaffald er af stor betydning for miljøbeskyttelse og bæredygtig udnyttelse af ressourcer. Forskellige afgiftningsmetoder har deres egne fordele og ulemper. I praktiske applikationer skal passende afgiftningsmetoder og -processer udvælges grundigt i henhold til faktorer såsom karakteristika for cyanidaffald, behandlingsomkostninger og miljøkrav. Samtidig med den fortsatte fremgang inden for videnskab og teknologi, dukker der konstant nye afgiftningsteknologier og -processer op. I fremtiden forventes det at udvikle mere effektive, miljøvenlige og økonomiske afgiftningsmetoder for cyanidtailings, hvilket giver bedre løsninger på de miljøproblemer, som cyanidtailings medfører.