Métodos y procesos para la desintoxicación de relaves de cianuro

Introducción

Los relaves de cianuro son residuos sólidos generados durante el proceso de beneficio de las minas de oro y otras minas. Debido a la presencia de residuos... cianuros y otros metales pesados, si no se tratan adecuadamente, causarán grandes daños al medio ambiente y a la salud humana. La alta toxicidad de Cianuros Puede propagarse por el aire, el agua y el suelo, contaminando el ecosistema circundante y poniendo en peligro la supervivencia de animales y plantas. Por lo tanto, es urgente desintoxicarse. Relaves de cianuroEste artículo presentará en detalle el Desintoxicación métodos y procesos de cianuro relaves.

Características y peligros de los relaves de cianuro

La composición de los relaves de cianuro es compleja. Además de los cianuros sin reaccionar, también contienen metales pesados ​​como cobre, plomo, zinc y MERCURIOEstos metales pesados ​​son difíciles de degradar en el entorno natural y se acumulan durante un largo período. Los cianuros pueden inhibir la actividad de las enzimas respiratorias en las células biológicas, lo que provoca asfixia y muerte de organismos. Por ejemplo, cuando se vierten aguas residuales con relaves de cianuro en los ríos, se causa la muerte de un gran número de organismos acuáticos, como los peces, lo que destruye el equilibrio ecológico del agua. Cuando los metales pesados ​​entran en el cuerpo humano, se acumulan en los órganos y causan diversas enfermedades. Por ejemplo, la intoxicación por plomo afecta el desarrollo del sistema nervioso. Mercurio El envenenamiento daña los riñones y el cerebro.

Métodos de desintoxicación

Método de oxidación química

1. Método de cloración alcalinaEste es un método de desintoxicación por oxidación química comúnmente utilizado. En condiciones alcalinas (generalmente el valor de pH se controla entre 10 y 11), se agregan oxidantes como cloro gaseoso o hipocloritos a los relaves de cianuro. Su principio de reacción es el siguiente: primero, los iones de cianuro (CN⁻) se oxidan a iones de cianato (CNO⁻), y la ecuación de reacción es CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Luego, el cianato se descompone en sustancias inocuas como nitrógeno y dióxido de carbono bajo oxidación adicional, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. La ventaja de este método es que la velocidad de reacción es relativamente rápida y el efecto de desintoxicación es obvio, pero la desventaja es que se pueden generar algunos contaminantes secundarios como gases de escape que contienen cloro.

2. Método de oxidación con peróxido de hidrógenoEl peróxido de hidrógeno (H₂O₂) puede oxidar y descomponer cianuros en presencia de un catalizador adecuado. Generalmente, se seleccionan catalizadores como los iones ferrosos (Fe²⁺). Durante el proceso de reacción, el peróxido de hidrógeno se descompone para producir radicales hidroxilo (·OH), que poseen propiedades oxidantes extremadamente fuertes y pueden oxidar rápidamente los cianuros. La ecuación de reacción es CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. La ventaja del método de oxidación con peróxido de hidrógeno es que, tras su descomposición, los productos son agua y oxígeno, y no se introducen nuevos contaminantes. Sin embargo, el coste es relativamente alto y los requisitos de las condiciones de reacción son relativamente estrictos.

Método de oxidación biológica

1. Método de lixiviación microbianaSe utilizan microorganismos especiales, como Thiobacillus ferrooxidans. Estos microorganismos pueden utilizar cianuros como fuentes de nitrógeno y carbono durante su crecimiento, oxidándolos y descomponiéndolos. Mediante sus propias actividades metabólicas, los microorganismos convierten los cianuros en sustancias inocuas como dióxido de carbono, agua y amoníaco. La ventaja de este método es su bajo consumo energético y su impacto ambiental. Sin embargo, la desventaja es que el crecimiento de los microorganismos se ve muy afectado por factores ambientales como la temperatura y el pH, y el ciclo de tratamiento es relativamente largo.

2. Método de biopelículaLos microorganismos se fijan a la superficie del soporte para formar una biopelícula. Cuando los relaves de cianuro entran en contacto con la biopelícula, los microorganismos degradan el cianuro. La biopelícula posee una gran capacidad de adsorción y degradación, lo que mejora la eficiencia del tratamiento de microorganismos en cianuros. En comparación con el método de lixiviación microbiana, los microorganismos en el método de biopelícula son más resistentes a la pérdida y presentan mayor estabilidad, pero también presentan el problema de su sensibilidad a las condiciones ambientales.

Otros métodos

1. Método de pirólisis de alta temperaturaLos relaves de cianuro se pirolizan a altas temperaturas (generalmente superiores a 800 °C) y los cianuros se descomponen en gases como nitrógeno y monóxido de carbono. El método de pirólisis a alta temperatura puede eliminar eficazmente los cianuros, pero requiere un alto consumo de energía, y los metales pesados ​​pueden volatilizarse a altas temperaturas, lo que dificulta el tratamiento posterior de los gases de cola.

2. Método de adsorciónSe utilizan adsorbentes como el carbón activado y la zeolita para adsorber cianuros. Estos adsorbentes tienen una gran superficie específica y pueden adsorber cianuros en su superficie, logrando así la desintoxicación. El método de adsorción es sencillo, pero su capacidad de adsorción es limitada y requiere reemplazo regular. Además, el tratamiento del adsorbente adsorbido también es relativamente complejo.

Proceso de desintoxicación

El pretratamiento

1. Trituración y cribadoLos relaves de cianuro masivos se trituran para reducir su tamaño de partícula, de modo que la reacción de desintoxicación posterior pueda avanzar más plenamente. Las trituradoras comunes incluyen trituradoras de mandíbula, trituradoras de cono, etc. Los relaves triturados se criban posteriormente mediante equipos de cribado, como cribas vibratorias, para separar partículas de diferentes tamaños, lo que proporciona materiales con tamaños de partícula adecuados para su posterior tratamiento.

2. LixiviaciónPara facilitar el contacto y la reacción de los cianuros con el reactivo de desintoxicación, se suele utilizar agua u otros disolventes adecuados para la lixiviación de los relaves de cianuro. El proceso de lixiviación se lleva a cabo en un tanque de agitación, donde los relaves y el disolvente se mezclan completamente mediante agitación. Factores como el tiempo de lixiviación, la temperatura y la relación líquido-sólido afectan el efecto de la lixiviación y, por lo general, deben optimizarse según las condiciones reales.

Operación de desintoxicación

1. Proceso de operación del método de oxidación químicaTomando como ejemplo el método de cloración alcalina, en la solución de relaves después de la lixiviación, primero se añade hidróxido de sodio para ajustar el pH de la solución a 10-11. A continuación, se introduce lentamente cloro gaseoso o se añade hipoclorito de sodio, agitándose simultáneamente para que la reacción se desarrolle completamente. Durante la reacción, es necesario monitorear en tiempo real la concentración de cianuro en la solución. Cuando la concentración de cianuro se reduce por debajo del estándar especificado, se detiene la adición del oxidante.

2. Proceso de operación del método de oxidación biológicaSi se adopta el método de lixiviación microbiana, se inoculan cultivos bien definidos de Thiobacillus ferrooxidans y otros microorganismos en la solución de lixiviación que contiene relaves de cianuro. La temperatura del sistema de reacción se controla dentro del rango adecuado para el crecimiento de los microorganismos (generalmente de 25 a 35 °C) y el pH se ajusta al rango apropiado (generalmente de 2 a 4 °C). Durante el proceso de reacción, es necesario reponer los nutrientes regularmente para satisfacer las necesidades de crecimiento de los microorganismos. El progreso de la reacción de desintoxicación se evalúa mediante el monitoreo de la concentración de cianuro y el crecimiento de los microorganismos.

Tratamiento posterior

1. Separación sólido-líquidoTras completar la reacción de desintoxicación, los relaves tratados deben someterse a una separación sólido-líquido. Los métodos comunes de separación sólido-líquido incluyen la filtración y la centrifugación. Mediante equipos de filtración, como filtros prensa de placas y marcos, los relaves sólidos se separan del líquido. El líquido separado debe someterse a pruebas adicionales para detectar el contenido de cianuro y metales pesados, a fin de garantizar que pueda descargarse después de cumplir con los estándares de vertido.

2. Disposición de relavesTras la desintoxicación y la separación sólido-líquido, si el contenido de metales pesados ​​en los relaves persiste, se requiere un tratamiento adicional. Por ejemplo, se adopta la tecnología de solidificación y estabilización, y los relaves se mezclan con agentes solidificantes como cemento y cal para fijar los metales pesados ​​en el cuerpo solidificado y reducir su movilidad en el medio ambiente. Los relaves tratados pueden depositarse en vertederos o utilizarse de forma integral según las condiciones reales, como su uso en la producción de materiales de construcción.

Conclusión

El tratamiento de desintoxicación de relaves de cianuro es fundamental para la protección del medio ambiente y el uso sostenible de los recursos. Los diferentes métodos de desintoxicación presentan ventajas y desventajas. En la práctica, es necesario seleccionar cuidadosamente los métodos y procesos de desintoxicación adecuados, considerando factores como las características de los relaves de cianuro, los costos de tratamiento y los requisitos ambientales. Al mismo tiempo, con el continuo avance de la ciencia y la tecnología, surgen constantemente nuevas tecnologías y procesos de desintoxicación. En el futuro, se espera desarrollar métodos de desintoxicación más eficientes, ecológicos y económicos para relaves de cianuro, que aporten mejores soluciones a los problemas ambientales que estos generan.