ნატრიუმის ციანიდისა და მძიმე ლითონების ჩამდინარე წყლებიდან მჟავიანობის აღდგენის პროცესი

შესავალი

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლები წარმოიქმნება სხვადასხვა სამრეწველო პროცესების შედეგად, როგორიცაა ოქროს მოპოვება, ელექტრომობილიზაცია და ქიმიური წარმოება. მაღალი ტოქსიკურობის გამო ციანიდიამ ჩამდინარე წყლების არასათანადო ჩაშვებამ შეიძლება გამოიწვიოს გარემოს სერიოზული დაბინძურება და ზიანი მიაყენოს ადამიანის ჯანმრთელობას. ამიტომ, ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების გაწმენდა და რესურსების აღდგენა გადამწყვეტ საკითხად იქცა. გაწმენდის მეთოდებს შორის, მჟავიანობის აღდგენა of ნატრიუმის ციანიდი და მძიმე მეტალების განადგურება ფართოდ გამოყენებული და ეფექტური მიდგომაა, რომელიც არა მხოლოდ ამცირებს გარემოსდაცვით რისკებს, არამედ ახორციელებს ძვირფასი რესურსების გადამუშავებასაც.

მჟავიანობის აღდგენის პრინციპი

ციანიდის გარდაქმნა წყალბადის ციანიდად (HCN)

მჟავიანობის პროცესში, ციანიდის შემცველ ჩამდინარე წყლებს ემატება ძლიერი მჟავები, როგორიცაა გოგირდმჟავა. მჟავე პირობებში, ჩამდინარე წყლებში თავისუფალი ციანიდის იონები გარდაიქმნება წყალბადის ციანიდად (HCN). წყალბადის ციანიდი აქროლადი ნაერთია. როდესაც ჩამდინარე წყლების pH დაბალ მნიშვნელობამდეა დაყვანილი, ჩვეულებრივ 2-ზე ქვემოთ, რეაქციის გაგრძელების ალბათობა უფრო მაღალია, რაც ხელს უწყობს ციანიდის იონების HCN აირად გარდაქმნას.

ნატრიუმის ციანიდის აღდგენა

წარმოქმნილი HCN აირი შემდეგ შეჰყავთ ტუტე შთანთქმის კოშკში. კოშკის შიგნით ის რეაგირებს ნატრიუმის ჰიდროქსიდის (NaOH) ხსნართან. რეაქციის მიმდინარეობისას, ნატრიუმის ციანიდი (NaCN) წარმოიქმნება და გროვდება შთანთქმის ხსნარში. როდესაც ხსნარში NaCN-ის კონცენტრაცია დაახლოებით 10%-12%-ს აღწევს, მისი გადამუშავება და ხელახლა გამოყენება შესაძლებელია შესაბამის სამრეწველო პროცესებში, როგორიცაა ოქროს მოპოვების დროს გამოტუტვის პროცესი.

მძიმე მეტალების გამოყოფა და დალექვა

თავისუფალი ციანიდის გარდა, ჩამდინარე წყლები ხშირად შეიცავს მძიმე მეტალებისა და ციანიდის კომპლექსებს, როგორიცაა სპილენძისა და თუთიის კომპლექსები. მჟავე პირობებში ეს კომპლექსები იშლება. მძიმე მეტალების იონების გამოთავისუფლების შემდეგ, მათ შეუძლიათ უხსნადი მარილების წარმოქმნა და გარკვეულ პირობებში დალექვა. მაგალითად, pH-ის მნიშვნელობის რეგულირებამ ან გარკვეული დალექვის აგენტების დამატებამ შეიძლება გამოიწვიოს სპილენძის იონების მიერ ნალექების წარმოქმნა.

პროცესი ნაბიჯები

ნაბიჯი 1: ჩამდინარე წყლების წინასწარი დამუშავება

ტუტე ციანიდის შემცველი მაღალი კონცენტრაციის ჩამდინარე წყლები თავდაპირველად გადის ორთქლის თბოგამცვლელში მისი ტემპერატურის გასაკონტროლებლად. როგორც წესი, ტემპერატურა შენარჩუნებულია 20-25°C დიაპაზონში. ტემპერატურის ეს კონტროლი ხელს უწყობს შემდგომი რეაქციის სიჩქარის ოპტიმიზაციას და უზრუნველყოფს პროცესის სტაბილურობას. მაღალი კონცენტრაციის ჩამდინარე წყლებში ციანიდის კონცენტრაცია ზოგადად 5000-5500 ppm-ის ფარგლებში მერყეობს, ხოლო pH-ის მნიშვნელობა 10.5-12.5-ს შორისაა.

ნაბიჯი 2: მჟავიანობა

წინასწარ გაწმენდილი ჩამდინარე წყლები გარკვეული ნაკადის სიჩქარით, მაგალითად, 2 მ³/სთ სიჩქარით, მიეწოდება მჟავიანობის შესასხურებელ კოშკს. შემდეგ ემატება კონცენტრირებული გოგირდმჟავა. დამატებული გოგირდმჟავას რაოდენობა რეგულირდება ჩამდინარე წყლების მახასიათებლების მიხედვით, როგორც წესი, 25-30 კგ/მ³, რათა ჩამდინარე წყლების pH მნიშვნელობა 2-ზე ნაკლებამდე შემცირდეს. გოგირდმჟავას დამატების დროს გამოყოფილი სითბო აჩქარებს რეაქციას, რაც აადვილებს ჩამდინარე წყლებში არსებული თავისუფალი ციანიდის იონების აქროლად HCN-ად გარდაქმნას.

ნაბიჯი 3: HCN-ის გენერირება და გამოყოფა

მჟავიანობის შესასხურებელი კოშკის ძლიერ მჟავე გარემოში ციანიდის HCN-ად გარდაქმნა ხელშეწყობულია. წარმოქმნილი HCN აირი შემდეგ ვაკუუმური ცენტრიდანული ვენტილატორით იზიდება და შემდეგ ეტაპზე - ტუტე შთანთქმის კოშკში გადადის. ამავდროულად, pH-ის მნიშვნელობის შემცირებასთან ერთად, ჩამდინარე წყლებში ზოგიერთი მძიმე ლითონის იონი იწყებს ცვლილებას. მაგალითად, ჩამდინარე წყლებში სპილენძის იონების კონცენტრაცია შეიძლება შემცირდეს და ზოგიერთი მძიმე ლითონი იწყებს ნალექების წარმოქმნას.

ნაბიჯი 4: ნატრიუმის ციანიდის შეწოვა და აღდგენა

HCN აირი შედის ტუტეების შთანთქმის კოშკში და შეიწოვება 20%-30%-იანი NaOH ხსნარით. კოშკში არსებული ტუტეების შთანთქმის სითხე გადამუშავდება და გადამუშავების პროცესის დროს ვენტილატორი გამოიყენება HCN აირის განმეორებითი შეწოვის უზრუნველსაყოფად. შთანთქმის რეაქციის გაგრძელებისას, შთანთქმის სითხეში NaCN-ის კონცენტრაცია თანდათან იზრდება. როდესაც NaCN კონცენტრაცია 10%-12%-ს მიაღწევს, მისი ხელახლა გამოყენება შესაძლებელია გამორეცხვის პროცესში, რითაც მიიღწევა... ნატრიუმის ციანიდი.

ნაბიჯი 5: მძიმე მეტალების ნალექი და გამოყოფა

HCN-ის გამოყოფის შემდეგ ჩამდინარე წყლებისთვის, რადგან ზოგიერთი მძიმე ლითონ-ციანიდის კომპლექსი მჟავე პირობებში დაიშალა, მძიმე ლითონების დასალექად შეიძლება ჩატარდეს შემდგომი დამუშავება. მაგალითად, ჩამდინარე წყლების pH-ის ტუტე დიაპაზონში რეგულირებით, შეიძლება წარმოიქმნას მძიმე ლითონების ჰიდროქსიდები, რომლებიც ილექებიან. შემდეგ, მყარი და თხევადი გამოყოფის მეთოდები, როგორიცაა ფილტრაცია ან დალექვა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას დალექილი მძიმე ლითონების ჩამდინარე წყლიდან გამოსაყოფად, რაც უზრუნველყოფს მძიმე ლითონების მოცილებასა და აღდგენას.

მჟავიანობის აღდგენის მეთოდის უპირატესობები

რესურსების გადამუშავება

მჟავიანობის აღდგენის მეთოდით შესაძლებელია ნატრიუმის ციანიდის ეფექტურად აღდგენა ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლებიდან, რომლის ხელახლა გამოყენება შესაძლებელია შესაბამის სამრეწველო პროცესებში, რაც ამცირებს ახალი ნატრიუმის ციანიდის მოხმარებას და წარმოების ხარჯებს. ამავდროულად, შესაძლებელია მძიმე მეტალების აღდგენაც, რაც ნარჩენებს ძვირფას რესურსებად აქცევს.

ღირებულება - ეფექტურობა

სხვა ზოგიერთ გამწმენდ მეთოდთან შედარებით, რომლებიც მხოლოდ ციანიდის განადგურებაზეა ორიენტირებული, მჟავიანობის აღდგენის მეთოდი არა მხოლოდ ჩამდინარე წყლებს ასუფთავებს, არამედ ძვირფას ნივთიერებებსაც აღადგენს. მიუხედავად იმისა, რომ ის მჟავასა და ტუტეს მოხმარებას მოითხოვს, ამოღებული ნატრიუმის ციანიდისა და მძიმე მეტალების ღირებულებას შეუძლია გამწმენდი ნაგებობის ხარჯების ნაწილის კომპენსირება, რაც გრძელვადიან პერსპექტივაში საერთო გამწმენდ ნაგებობას უფრო ეკონომიურს ხდის.

გარემოს კეთილგანწყობა

ნატრიუმის ციანიდისა და მძიმე მეტალების აღდგენით, ჩამდინარე წყლებში დამაბინძურებლების რაოდენობა მნიშვნელოვნად მცირდება. გაწმენდილ ჩამდინარე წყლებს ციანიდისა და მძიმე მეტალების უფრო დაბალი შემცველობა აქვთ, რაც უფრო მეტად უწყობს ხელს შემდგომ ჩაშვებას ან შემდგომ დამუშავებას, რაც ამცირებს გარემოზე უარყოფით ზემოქმედებას.

მოხმარება მჟავიანობის აღდგენის პროცესში

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების მჟავიანობის აღდგენის მეთოდის მოხმარება ძირითადად მოიცავს გოგირდმჟავას, კაუსტიკურ სოდას (NaOH), კირს და ელექტროენერგიას. ზამთარში აუცილებელია ჩამდინარე წყლების წინასწარი გაცხელება, ამიტომ ასევე მოიხმარება ორთქლი.

1. მჟავას მოხმარება

• ციანიდის HCN-ად გარდაქმნაჩამდინარე წყლებში ციანიდის HCN-ად გარდასაქმნელად საჭირო გოგირდმჟავას რაოდენობა დამოკიდებულია ჩამდინარე წყლებში ციანიდის კონცენტრაციაზე. მაგალითად, 1 მ³ ჩამდინარე წყლების 5000 ppm ციანიდის კონცენტრაციით გასაწმენდად, ამ გარდასაქმნელად საჭიროა გოგირდმჟავას გარკვეული რაოდენობა.

• ჩამდინარე წყლების მჟავიანობაციანიდის გარდაქმნისთვის განკუთვნილი მჟავის გარდა, ჩამდინარე წყლების საჭირო მჟავიანობის დონის დასარეგულირებლად დამატებითი მჟავა გამოიყენება. მნიშვნელოვანი ფაქტორია pH-ის 2-ზე დაბლა დასაწევად საჭირო რაოდენობა.

• რეაქცია ტუტეებთან ჩამდინარე წყლებშიჩამდინარე წყლებში შეიძლება იყოს გარკვეული ტუტე ნივთიერებები, რომლებიც რეაგირებენ გოგირდმჟავასთან, მაგრამ ზოგადად, ეს მოხმარება შედარებით მცირეა ციანიდის გარდაქმნისა და მჟავიანობისთვის გამოყენებულ რაოდენობებთან შედარებით.

• რეაქცია კარბონატთან ნარჩენებშითუ ციანიდის შემცველ ნედლეულს აქვს კარბონატის მაღალი შემცველობა, მაგალითად, ზოგიერთ ციანიდის კუდსაცავში, კარბონატი რეაქციაში შევა მჟავასთან და წარმოქმნის ნახშირორჟანგს. ასეთ შემთხვევებში, გოგირდმჟავას მოხმარება მნიშვნელოვნად გაიზრდება და ეს მასალები შეიძლება არ იყოს იდეალური მჟავა აღდგენის მეთოდით დამუშავებისთვის.

2. ტუტეების მოხმარებაკაუსტიკური სოდა (NaOH) გამოიყენება ტუტეების შთანთქმის კოშკში HCN-ის შთანთქმისა და NaCN-ის წარმოქმნისთვის. მოხმარებული NaOH-ის რაოდენობა დაკავშირებულია წარმოქმნილი HCN-ის რაოდენობასთან და შთანთქმის ეფექტურობასთან.

3. ლაიმის მოხმარებაზოგიერთ შემთხვევაში, ჩამდინარე წყლების შემდგომი დამუშავებისას შეიძლება გამოყენებულ იქნას კირი, მაგალითად, მძიმე მეტალების ნალექის pH მნიშვნელობის რეგულირებისას. საჭირო კირის რაოდენობა დამოკიდებულია ჩამდინარე წყლებში მძიმე მეტალების ტიპსა და კონცენტრაციაზე, ასევე pH რეგულირების საჭირო დიაპაზონზე.

4. ელექტროენერგიისა და ორთქლის მოხმარებაელექტროენერგიას იყენებენ ისეთი მოწყობილობები, როგორიცაა ტუმბოები, ვენტილატორები და ვაკუუმური ცენტრიდანული ვენტილატორები. ზამთარში, ჩამდინარე წყლების წინასწარი გათბობისას, ორთქლი იხარჯება ტემპერატურის რეაქციისთვის შესაბამის დონემდე ასაწევად.

დასკვნა

ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების მჟავიანობის აღდგენის მეთოდი ნატრიუმის ციანიდისა და მძიმე მეტალების აღსადგენად წარმოადგენს ყოვლისმომცველ და ეფექტურ გამწმენდ ტექნოლოგიას. კონკრეტული პროცესის ეტაპების დაცვით, მას შეუძლია არა მხოლოდ ჩამდინარე წყლებიდან ტოქსიკური ციანიდისა და მძიმე მეტალების მოცილება, არამედ ძვირფასი რესურსების გადამუშავებაც. მიუხედავად იმისა, რომ პროცესში გარკვეული მასალებისა და ენერგიის მოხმარებაა, მისი გარემოსდაცვითი და ეკონომიკური სარგებლის გათვალისწინებით, მას ფართო გამოყენების პერსპექტივები აქვს ციანიდის შემცველი ჩამდინარე წყლების დამუშავებაში. თუმცა, ფაქტობრივი ექსპლუატაციის დროს, HCN აირის ტოქსიკურობის გამო, საჭიროა მკაცრი უსაფრთხოების ზომების მიღება. ამავდროულად, აღდგენის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად და ხარჯების შესამცირებლად საჭიროა პროცესის პარამეტრების მუდმივი ოპტიმიზაცია.