Metodi e processi per la detossificazione delle scorie di cianuro

Introduzione

Le scorie di cianuro sono rifiuti solidi generati durante il processo di arricchimento delle miniere d'oro e di altre miniere. A causa della presenza di residui cianuri e altri metalli pesanti, se non trattati correttamente, causeranno gravi danni all'ambiente e alla salute umana. L'elevata tossicità di cianuri può diffondersi nell'aria, nell'acqua e nel suolo, inquinando l'ecosistema circostante e mettendo a repentaglio la sopravvivenza di animali e piante. Pertanto, è urgente disintossicare Scorie di cianuroQuesto articolo introdurrà in dettaglio il La disintossicazione metodi e processi di cianuro residui.

Caratteristiche e pericoli delle scorie di cianuro

La composizione degli scarti di cianuro è complessa. Oltre ai cianuri non reagiti, contengono anche metalli pesanti come rame, piombo, zinco e MERCURYQuesti metalli pesanti sono difficili da degradare nell'ambiente naturale e si accumulano nel lungo periodo. I cianuri possono inibire l'attività degli enzimi respiratori nelle cellule biologiche, causando l'asfissia e la morte degli organismi. Ad esempio, quando le acque reflue contenenti residui di cianuro vengono scaricate nei fiumi, causano un gran numero di decessi di organismi acquatici come i pesci, distruggendo l'equilibrio ecologico dell'acqua. Quando i metalli pesanti entrano nel corpo umano, si accumulano negli organi e causano diverse malattie. Ad esempio, l'avvelenamento da piombo influisce sullo sviluppo del sistema nervoso e mercurio l'avvelenamento danneggia i reni e il cervello.

Metodi di disintossicazione

Metodo di ossidazione chimica

1. Metodo di clorazione alcalina: Questo è un metodo di detossificazione per ossidazione chimica comunemente utilizzato. In condizioni alcaline (solitamente il valore del pH è controllato a 10 - 11), ossidanti come gas di cloro o ipocloriti vengono aggiunti alle scorie di cianuro. Il suo principio di reazione è il seguente: in primo luogo, gli ioni cianuro (CN⁻) vengono ossidati a ioni cianato (CNO⁻) e l'equazione di reazione è CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Quindi, il cianato viene decomposto in sostanze innocue come azoto e anidride carbonica sotto ulteriore ossidazione, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Il vantaggio di questo metodo è che la velocità di reazione è relativamente rapida e l'effetto di detossificazione è evidente, ma lo svantaggio è che possono essere generati alcuni inquinanti secondari, come i gas di scarico contenenti cloro.

2. Metodo di ossidazione del perossido di idrogeno: Il perossido di idrogeno (H₂O₂) può ossidare e decomporre i cianuri in presenza di un catalizzatore adatto. Di solito vengono selezionati catalizzatori come gli ioni ferrosi (Fe²⁺). Durante il processo di reazione, il perossido di idrogeno si decompone per produrre radicali idrossilici (·OH), che hanno proprietà ossidanti estremamente forti e possono ossidare rapidamente i cianuri. L'equazione di reazione è CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Il vantaggio del metodo di ossidazione del perossido di idrogeno è che i prodotti dopo la decomposizione del perossido di idrogeno sono acqua e ossigeno e non vengono introdotti nuovi inquinanti, ma il costo è relativamente elevato e i requisiti per le condizioni di reazione sono relativamente rigorosi.

Metodo di ossidazione biologica

1. Metodo di lisciviazione microbica: Vengono utilizzati alcuni microrganismi speciali, come il Thiobacillus ferrooxidans. Questi microrganismi possono utilizzare i cianuri come fonti di azoto e carbonio durante il loro processo di crescita e ossidarli e decomporli. Attraverso le loro attività metaboliche, i microrganismi convertono i cianuri in sostanze innocue come anidride carbonica, acqua e ammoniaca. Il vantaggio di questo metodo è che è ecologico e ha un basso consumo energetico, ma lo svantaggio è che la crescita dei microrganismi è fortemente influenzata da fattori ambientali come temperatura e valore del pH e il ciclo di trattamento è relativamente lungo.

2. Metodo del biofilm: I microrganismi vengono fissati sulla superficie del supporto per formare un biofilm. Quando le scorie di cianuro entrano in contatto con il biofilm, i cianuri vengono degradati dai microrganismi. Il biofilm ha forti capacità di adsorbimento e degradazione, che possono migliorare l'efficienza del trattamento dei microrganismi sui cianuri. Rispetto al metodo di lisciviazione microbica, i microrganismi nel metodo del biofilm non sono facili da perdere e hanno una maggiore stabilità, ma affrontano anche il problema di essere sensibili alle condizioni ambientali.

Altri metodi

1. Metodo di pirolisi ad alta temperatura: Le scorie di cianuro vengono pirolizzate ad alte temperature (solitamente superiori a 800℃) e i cianuri vengono decomposti in gas come azoto e monossido di carbonio. Il metodo di pirolisi ad alta temperatura può rimuovere efficacemente i cianuri, ma richiede un grande consumo di energia e i metalli pesanti possono volatilizzarsi in condizioni di alta temperatura, aumentando la difficoltà del successivo trattamento dei gas di coda.

2. Metodo di adsorbimento: Adsorbenti come carbone attivo e zeolite vengono utilizzati per adsorbire i cianuri. Gli adsorbenti hanno un'ampia superficie specifica e possono adsorbire i cianuri sulle loro superfici, raggiungendo così lo scopo della detossificazione. Il metodo di adsorbimento è semplice da utilizzare, ma la capacità di adsorbimento dell'adsorbente è limitata e l'adsorbente deve essere sostituito regolarmente. Inoltre, anche il trattamento dell'adsorbente adsorbito è relativamente complesso.

Processo di disintossicazione

Pretrattamento

1. Frantumazione e vagliatura: Le massicce scorie di cianuro vengono frantumate per ridurne la dimensione delle particelle, in modo che la successiva reazione di detossificazione possa procedere più completamente. I frantoi comuni includono frantoi a mascelle, frantoi a cono, ecc. Le scorie frantumate vengono quindi setacciate tramite apparecchiature di setacciatura come setacci vibranti per setacciare particelle di diverse dimensioni, fornendo materiali con dimensioni di particelle appropriate per il trattamento successivo.

2. lisciviazione: Per far sì che i cianuri entrino in contatto e reagiscano meglio con il reagente di detossificazione, di solito si usano acqua o altri solventi adatti per lisciviare le scorie di cianuro. Il processo di lisciviazione viene eseguito in un serbatoio agitato e le scorie e il solvente vengono completamente miscelati tramite agitazione. Fattori come il tempo di lisciviazione, la temperatura e il rapporto liquido-solido influenzeranno l'effetto di lisciviazione e generalmente devono essere ottimizzati in base alle condizioni effettive.

Operazione di disintossicazione

1. Processo operativo del metodo di ossidazione chimica: Prendendo come esempio il metodo di clorazione alcalina, nella soluzione di residui dopo la lisciviazione, viene prima aggiunto idrossido di sodio per regolare il valore del pH della soluzione a 10 - 11. Quindi, viene introdotto lentamente gas di cloro o viene aggiunta una soluzione di ipoclorito di sodio e contemporaneamente si esegue l'agitazione per far procedere completamente la reazione. Durante il processo di reazione, la concentrazione di cianuro nella soluzione deve essere monitorata in tempo reale. Quando la concentrazione di cianuro viene ridotta al di sotto dello standard specificato, l'aggiunta dell'ossidante viene interrotta.

2. Processo operativo del metodo di ossidazione biologica: Se si adotta il metodo di lisciviazione microbica, il Thiobacillus ferrooxidans ben coltivato e altri microrganismi vengono inoculati nella soluzione di lisciviazione contenente scorie di cianuro. La temperatura del sistema di reazione viene controllata entro l'intervallo di crescita adatto dei microrganismi (generalmente 25 - 35℃) e il valore del pH viene regolato all'intervallo appropriato (generalmente 2 - 4). Durante il processo di reazione, i nutrienti devono essere reintegrati regolarmente per soddisfare le esigenze di crescita dei microrganismi. Il progresso della reazione di detossificazione viene valutato monitorando la concentrazione di cianuro e la crescita dei microrganismi.

Trattamento successivo

1. Separazione solido-liquido: Dopo che la reazione di detossificazione è completata, i residui trattati devono essere sottoposti a separazione solido-liquido. I metodi comuni di separazione solido-liquido includono filtrazione e centrifugazione. Tramite apparecchiature di filtrazione come presse filtro a piastre e telai, i residui solidi vengono separati dal liquido. Il liquido separato deve essere ulteriormente testato per il contenuto di cianuro e metalli pesanti per garantire che possa essere scaricato dopo aver soddisfatto gli standard di scarico.

2. Smaltimento dei residui: Dopo la detossificazione e la separazione solido-liquido, se il contenuto di metalli pesanti nelle scorie è ancora elevato, è necessario un ulteriore trattamento. Ad esempio, viene adottata la tecnologia di solidificazione e stabilizzazione e le scorie vengono miscelate con agenti solidificanti come cemento e calce per fissare i metalli pesanti nel corpo solidificato e ridurre la loro mobilità nell'ambiente. Le scorie trattate possono essere smaltite in discarica o utilizzate in modo completo in base alle condizioni effettive, ad esempio per la produzione di materiali da costruzione.

Conclusione

Il trattamento di detossificazione delle scorie di cianuro è di grande importanza per la protezione ambientale e l'utilizzo sostenibile delle risorse. Diversi metodi di detossificazione hanno i loro vantaggi e svantaggi. Nelle applicazioni pratiche, i metodi e i processi di detossificazione appropriati devono essere selezionati in modo completo in base a fattori quali le caratteristiche delle scorie di cianuro, i costi di trattamento e i requisiti ambientali. Allo stesso tempo, con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, emergono costantemente nuove tecnologie e processi di detossificazione. In futuro, si prevede di sviluppare metodi di detossificazione più efficienti, rispettosi dell'ambiente ed economici per le scorie di cianuro, fornendo soluzioni migliori ai problemi ambientali causati dalle scorie di cianuro.