Millised on naatriumtsüaniidi eemaldamise protsessid kullajäätmetest?

Sissejuhatus

Kullakaevandustööstuses kasutatakse tsüaniidi laialdaselt ekstraheerimisprotsessis tänu selle tõhususele kulla lahustamisel maakidest. Tsüaniidi olemasolu settejääkides kujutab endast aga märkimisväärset keskkonna- ja ohutusriski. Seetõttu on tõhusate tsüaniidi eemaldamise protsesside väljatöötamine ja rakendamine äärmiselt oluline. See artikkel uurib erinevaid tsüaniidi eemaldamise protsesse, mida kasutatakse kullajääkide töötlemisel , eesmärgiga anda terviklik arusaam saadaolevatest tehnikatest.

Leeliselise kloorimise meetod

Põhimõte

Leeliseline kloorimismeetod on üks tsüaniidi eemaldamise enimkasutatavaid meetodeid. Selle meetodi puhul lisatakse klooripõhiseid oksüdante leeliselises keskkonnas jäätmesuspensioonile. Kloor reageerib tsüaniidiioonidega (CN⁻), moodustades vähem toksilisi tooteid. Reaktsioon toimub kahes põhietapis. Esimeses etapis oksüdeeritakse tsüaniid tsüanaadiks (CNO⁻) ja teises etapis lagundatakse tsüanaat edasi lämmastikgaasiks, süsinikdioksiidiks ja muudeks ohututeks aineteks.

Eelised

• Suur efektiivsus : see suudab tõhusalt vähendada tsüaniidi kõrget kontsentratsiooni kullajäätmetes, et täita regulatiivseid heitkoguste piirnorme.

• Laialdaselt kasutatav : sobib laia valiku tsüaniidi kontsentratsioonide ja koostistega rikastusjäätmete jaoks.

• Hästi väljakujunenud tehnoloogia : protsess on hästi mõistetav ja selle rakendamisel on ulatuslikud tööstuslikud kogemused.

Puudused

• Söövitavad reagendid : klooripõhised oksüdeerijad võivad seadmeid söövitada, mis suurendab hoolduskulusid ja lühendab seadmete eluiga.

• Mürgised kõrvalsaadused : Kui protsessi ei kontrollita korralikult, on reaktsiooni ajal oht tekitada mürgiseid kõrvalsaadusi, näiteks kloorgaasi.

• Suur kemikaalikulu : Nõuab suhteliselt suures koguses klooripõhiseid oksüdante, mis võib suurendada tegevuskulusid.

Juhtumiuuring

Üks kullakaevandus kasutas tsüaniidi sisaldavate jäätmete töötlemiseks leeliselist kloorimismeetodit. Jääkide suspensiooni pH hoolika reguleerimise abil umbes 10–11 juures ja sobiva koguse pleegituspulbri (tavaline klooripõhine oksüdeerija) lisamisega vähendati jäätmetes sisalduva tsüaniidi kogusisaldust pärast töötlemist algkontsentratsioonist 200 mg/l alla 0.1 mg/l. Töödeldud jäätmed vastasid kohalikele keskkonnanormidele.

INCO protsess (vääveldioksiid - õhuprotsess)

Põhimõte

INCO protsess, tuntud ka kui vääveldioksiidi ja õhu protsess, on veel üks oluline tsüaniidi eemaldamise tehnoloogia. Selles protsessis juhitakse vääveldioksiidi ja õhku jäätmesuspensiooni vaskkatalüsaatori juuresolekul. Vääveldioksiid oksüdeeritakse sulfaadiks ja õhus olev hapnik aitab tsüaniidi oksüdeerida. Vaskkatalüsaator kiirendab reaktsioonikiirust, muutes tsüaniidi süsinikdioksiidiks, lämmastikuks ja muudeks aineteks.

Eelised

• Väiksem kemikaalide kulu : Võrreldes mõne teise meetodiga nõuab see vähem keemilist sisendit, kuna kasutab oksüdeerija allikana õhku.

• Vähem toksilisi kõrvalsaadusi : Tekitab leeliselise kloorimisega võrreldes vähem toksilisi kõrvalsaadusi, mistõttu on see keskkonnasõbralikum valik.

• Kulutõhus : Võib olla kulutõhus suuremahuliste toimingute puhul tänu vääveldioksiidi ja õhu suhteliselt madalale hinnale.

Puudused

• Katalüsaatori vajadus : Vase katalüsaatori vajadus lisab protsessile keerukust. Katalüsaatorit tuleb hoolikalt hooldada ja jälgida ning selle kadumine või deaktiveerimine võib mõjutada protsessi efektiivsust.

• pH tundlikkus : Protsess on tundlik jäätmesuspensiooni pH suhtes. Tsüaniidi tõhusaks eemaldamiseks tuleb säilitada optimaalsed pH tingimused, tavaliselt vahemikus 8–9.

• Aeglasem reaktsioonikiirus : Reaktsioonikiirus on suhteliselt aeglasem võrreldes mõnede teiste oksüdatsiooniprotsessidega, mis võivad vajada suuremaid reaktsioonianumaid ja pikemat viibeaega.

Juhtumiuuring

Üks suur kullakaevandusettevõte võttis kasutusele INCO protsessi. Paigaldades spetsiaalse reaktsioonisüsteemi vääveldioksiidi ja õhu sisseviimiseks ning kontrollides hoolikalt vaskkatalüsaatori annust, suutsid nad vähendada tsüaniidi kontsentratsiooni oma rikastusjäätmetes 150 mg/l-lt alla 50 mg/l-ni. See vastas tööstuses aktsepteeritud nõrgalt happes dissotsieeruva (WAD) tsüaniidi taseme nõuetele rikastusjäätmete kõrvaldamiseks.

Bioloogilised ravimeetodid

Põhimõte

Tsüaniidi sisaldavate kullajäätmete bioloogiline töötlemine hõlmab mikroorganismide, näiteks bakterite ja seente kasutamist. Need mikroorganismid suudavad tsüaniidi metaboliseerida lämmastiku või süsiniku allikana. Näiteks suudavad teatud bakterid ensümaatiliste reaktsioonide abil muuta tsüaniidi ammoniaagiks. Kogu protsess on keeruline biokeemiliste reaktsioonide jada, mille käigus mikroorganismid lagundavad tsüaniidi molekuli kindlates keskkonnatingimustes, nagu sobiv temperatuur, pH ja toitainete kättesaadavus.

Eelised

• Keskkonnasõbralik : Bioloogiline töötlemine on säästvam valik, kuna see ei too keskkonda täiendavaid kahjulikke kemikaale.

• Madal hind : Kui mikroobikultuur on loodud, võivad tegevuskulud olla suhteliselt madalad, kuna mikroorganismid saavad ise paljuneda ja kasutada looduslikke toitaineid.

• Selektiivne töötlemine : Mõned mikroorganismid suudavad tsüaniidi selektiivselt sihtida, jättes jäätmetes leiduvad muud väärtuslikud mineraalid puutumata.

Puudused

• Aeglane protsess : Bioloogilistel protsessidel on üldiselt aeglasem reaktsioonikiirus võrreldes keemiliste oksüdeerimismeetoditega. See võib nõuda suuremahulisi bioreaktoreid ja pikka töötlemisaega.

• Tundlikkus keskkonnatingimuste suhtes : Mikroorganismid on väga tundlikud temperatuuri, pH ja muude mürgiste ainete sisalduse muutuste suhtes jäätmetes. Isegi väikesed muutused võivad häirida mikroobide aktiivsust ja vähendada tsüaniidi eemaldamise efektiivsust.

• Käivitamise keerukus : Tsüaniidi lagundamiseks stabiilse ja tõhusa mikroobikultuuri loomine võib olla keeruline. See nõuab sobivate mikroorganismide hoolikat valimist ja aklimatiseerumist.

Juhtumiuuring

Kullakaevandus katsetas bioloogilise puhastussüsteemiga. Nad kasutasid spetsiaalselt projekteeritud bioreaktorit, mis oli täidetud tsüaniidi lagundavate bakterite konsortsiumiga. Pärast pikaajalist töötamist ja bioreaktori keskkonnatingimuste pidevat optimeerimist suutsid nad vähendada tsüaniidi kontsentratsiooni jäätmetes 80 mg/l-lt umbes 10 mg/l-ni. Stabiilse jõudluse saavutamiseks kulus aga selle protsessi käivitamiseks ja reguleerimiseks mitu kuud.

Jäätmete pesemise ja tiikide eemaldamise protsess (WPS)

Põhimõte

WPS-protsess koosneb kahest põhietapist: settepesu ja tsüaniidi eemaldamine tiigist või mahutist. Pesemisetapis kasutatakse settepesuks vastuvoolu kiirevoolulisi paksendajaid. See aitab settepesust eemaldada märkimisväärse koguse tsüaniidi sisaldavat lahust. Seejärel töödeldakse tsüaniidi sisaldavat paksendaja ülevoolu tiigist või mahutist. Eemaldamise käigus puutub tsüaniidirikas lahus kokku õhu või muude eemaldamisainetega. Tsüaniid vesiniktsüaniidgaasi kujul eraldatakse lahusest ja seda saab taaskasutada või edasi töödelda. Eemaldatud vett saab tagasi pesuetappi suunata, mis aitab vee tasakaalu hallata.

Eelised

• Ressursside taaskasutus : protsess võimaldab tsüaniidi taaskasutamist, mida saab tagasi leostusprotsessis kasutada, vähendades seeläbi tsüaniidi üldist tarbimist kaevanduses.

• Veemajandus : Eemaldatud vee ringlussevõtt aitab hallata kaevandustegevuse veetasakaalu, vähendades magevee tarbimise vajadust ja minimeerides reovee ärajuhtimist.

• Olemasoleva infrastruktuuri kasutamine : WPS-protsessis saab sageli kasutada olemasolevat tehase infrastruktuuri, näiteks paksendajaid ja protsessivee tiike, vähendades vajadust suurte kapitaliinvesteeringute järele.

Puudused

• Töö keerukus : protsess hõlmab mitut etappi ja nõuab selliste parameetrite nagu pesemise efektiivsus, eralduskiirus ja vee ringlussevõtu suhtarvud hoolikat kontrolli.

• Tsüaniidi kogumise efektiivsus : Tsüaniidi kogumise efektiivsust võivad mõjutada sellised tegurid nagu tsüaniidi algkontsentratsioon jäätmetes, pesemis- ja eemaldamistoimingute kvaliteet ning muude segavate ainete olemasolu.

• Lõhn ja ohutusprobleemid : Eemaldamisprotsessi käigus võib eralduda vesiniktsüaniidgaasi, millel on tugev lõhn ja mis on väga mürgine. Gaasilekke vältimiseks ja töötajate ohutuse tagamiseks tuleb rakendada nõuetekohaseid ohutusmeetmeid.

Juhtumiuuring

Kullakaevandusettevõte võttis kasutusele WPS-protsessi. Oma olemasolevate paksendajate moderniseerimisega, et parandada pesemist, ja tsüaniidi eemaldamiseks kaetud tiigi ehitamisega saavutasid nad kuni 70% tsüaniidi taaskasutusmäära. Taaskasutatud tsüaniid suunati edukalt tagasi leostusringlusse, vähendades tsüaniidi ostukulusid märkimisväärselt.

Järeldus

Tsüaniidi eemaldamine kullajäätmetest on keskkonnakaitse ja säästva kaevandamispraktika seisukohast ülioluline. Igal käsitletud tsüaniidi eemaldamise protsessil, sealhulgas aluseline kloorimine, INCO protsess, bioloogiline töötlemine ja WPS protsess, on oma unikaalsed eelised ja puudused. Sobivaima protsessi valik sõltub erinevatest teguritest, nagu tsüaniidi algkontsentratsioon jäätmetes, jäätmete koostis, olemasolev infrastruktuur ja kulude-tulude analüüs. Paljudel juhtudel võib kõige tõhusama ja kulutõhusama tsüaniidi eemaldamise saavutamiseks olla vajalik nende protsesside kombinatsioon. Kuna kaevandustööstus seisab jätkuvalt silmitsi üha suureneva keskkonnakontrolliga, on tsüaniidi eemaldamise tehnoloogiate pidev uurimis- ja arendustegevus hädavajalik, et tagada puhtam ja jätkusuutlikum tulevik.