Натрий цианиді мен ауыр металдарды ағынды сулардан қышқылдандыру процесі

кіріспе

Цианидті ағынды сулар алтын өндіру, гальваникалық қаптау және химиялық өндіріс сияқты әртүрлі өнеркәсіптік процестерден пайда болады. Цианидтің жоғары уыттылығына байланысты бұл ағынды суларды дұрыс емес ағызып жіберу қоршаған ортаның қатты ластануына және адам денсаулығына зиян келтіруі мүмкін. Сондықтан цианидті ағынды суларды өңдеу және ресурстарды қалпына келтіру маңызды мәселелерге айналды. Тазалау әдістерінің ішінде натрий цианиді мен ауыр металдарды қышқылдандыру арқылы қалпына келтіру кеңінен қолданылатын және тиімді тәсіл болып табылады, бұл тек қоршаған ортаға төнетін қауіпті азайтып қана қоймай, сонымен қатар құнды ресурстарды қайта өңдеуді жүзеге асырады.

Қышқылдануды қалпына келтіру принципі

Цианидті цианид сутегіне айналдыру (HCN)

Қышқылдандыру процесінде құрамында цианид бар ағынды суларға күкірт қышқылы сияқты күшті қышқылдар қосылады. Қышқылдық жағдайда ағынды судағы бос цианид иондары цианид сутегіне (HCN) айналады. Цианид сутегі – ұшпа қосылыс. Ағынды судың рН мәні әдетте 2-ден төмен төмен мәнге реттелгенде, цианид иондарының HCN газына айналуын жеңілдететін реакцияның жүру ықтималдығы жоғары болады.

Натрий цианидін қалпына келтіру

Содан кейін түзілген HCN газы сілті сіңіру мұнарасына енгізіледі. Мұнараның ішінде ол натрий гидроксиді (NaOH) ерітіндісімен әрекеттеседі. Реакция жүріп жатқанда, натрий цианиді (NaCN) түзіліп, сіңіру ерітіндісінде жиналады. Ерітіндідегі NaCN концентрациясы шамамен 10% - 12% жеткенде, оны алтын өндірудегі шаймалау процесі сияқты тиісті өнеркәсіптік процестерде қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады.

Ауыр металдардың бөлінуі және тұнбаға түсуі

Бос цианидтен басқа, ағынды суларда мыс пен мырыш сияқты ауыр металдар мен цианидтердің кешендері жиі кездеседі. Қышқылдық жағдайда бұл комплекстер ыдырайды. Ауыр металл иондары бөлінгеннен кейін олар ерімейтін тұздар түзіп, белгілі бір жағдайларда тұнбаға түсе алады. Мысалы, рН мәнін реттеу немесе белгілі бір тұндырғыштарды қосу мыс иондарының тұнбалардың пайда болуына әкелуі мүмкін.

Қадамдарды өңдеу

1-қадам: Ағынды суларды алдын ала тазарту

Құрамында жоғары концентрациялы сілтілі цианидті ағынды су алдымен температурасын бақылау үшін бу жылу алмастырғышынан өтеді. Әдетте, температура 20 - 25 ° C аралығында сақталады. Бұл температураны реттеу келесі реакция жылдамдығын оңтайландыруға көмектеседі және процестің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Жоғары концентрациялы ағынды сулардағы цианидтің концентрациясы әдетте 5000 - 5500 ppm аралығында, ал рН мәні 10.5 - 12.5 арасында.

2-қадам: Қышқылдандыру

Алдын ала тазартылған ағынды сулар қышқылдандыратын бүріккіш мұнараға белгілі бір ағынмен, мысалы, 2 м³/сағ. Содан кейін концентрлі күкірт қышқылы қосылады. Қосылған күкірт қышқылының мөлшері ағынды судың рН мәнін 25-ден төмен түсіру үшін, әдетте 30 - 2 кг/м³ ағынды судың сипаттамаларына сәйкес реттеледі. Күкірт қышқылын қосқанда бөлінетін жылу реакцияны жылдамдатады, бұл ағынды судағы бос цианид иондарының ұшқыш HCN-ге айналуын жеңілдетеді.

3-қадам: HCN құру және бөлу

Қышқылдандыру бүріккіш мұнарасының қатты қышқылды ортасында цианидтің HCN-ге айналуы ықпал етеді. Содан кейін түзілген HCN газы вакуумды центрифугалық желдеткішпен тартылып, келесі кезеңге - сілтіні сіңіру мұнарасына өтеді. Сонымен бірге рН мәні төмендеген сайын ағынды сулардағы кейбір ауыр металл иондары өзгере бастайды. Мысалы, ағынды сулардағы мыс иондарының концентрациясы төмендеп, кейбір ауыр металдар тұнба түзе бастайды.

4-қадам: Натрий цианидін сіңіру және қалпына келтіру

HCN газы сілті сіңіру мұнарасына кіреді және 20% - 30% NaOH ерітіндісімен сіңіріледі. Мұнарадағы сілті сіңіру сұйықтығы қайта өңделеді, ал қайта өңдеу процесінде HCN газының бірнеше рет сіңірілуін қамтамасыз ету үшін желдеткіш қолданылады. Абсорбция реакциясы жалғасқан сайын, сіңіру сұйықтығындағы NaCN концентрациясы біртіндеп артады. NaCN концентрациясы 10% - 12% жеткенде, оны қайта пайдалану үшін шаймалау процесіне қайтаруға болады, осылайша натрий цианидін қалпына келтіруге қол жеткізіледі.

5-қадам: Ауыр металдарды тұндыру және бөлу

HCN шығарылғаннан кейін ағынды сулар үшін кейбір ауыр металл - цианидті кешендер қышқылдық жағдайда ыдырағандықтан, ауыр металдарды тұндыру үшін одан әрі тазартуды жүргізуге болады. Мысалы, ағынды судың рН мәнін сілтілі диапазонға реттеу тұнбаға түсетін ауыр металл гидроксидтерін түзуі мүмкін. Содан кейін сүзгілеу немесе тұндыру сияқты қатты - сұйықты бөлу әдістерін ауыр металдарды жоюға және қалпына келтіруге қол жеткізе отырып, ағынды сулардан тұндырылған ауыр металдарды бөлу үшін қолдануға болады.

Қышқылдандыруды қалпына келтіру әдісінің артықшылықтары

Ресурстарды қайта өңдеу

Қышқылдандыруды қалпына келтіру әдісі цианидтен натрий цианидін – құрамында ағынды су бар, оны тиісті өндірістік процестерде қайта пайдалануға болады, жаңа натрий цианидін тұтынуды азайтады және өндіріс шығындарын төмендетеді. Сонымен қатар, қалдықтарды құнды ресурстарға айналдыратын ауыр металдарды да қалпына келтіруге болады.

Құны – Тиімділік

Цианидті жоюға бағытталған кейбір басқа тазарту әдістерімен салыстырғанда, қышқылдандыруды қалпына келтіру әдісі ағынды суларды тазартып қана қоймай, құнды заттарды да қалпына келтіреді. Ол қышқыл мен сілтіні тұтынуды қажет етсе де, қалпына келтірілген натрий цианидінің және ауыр металдардың құны өңдеу құнының бір бөлігін өтей алады, бұл жалпы өңдеуді ұзақ мерзімді перспективада тиімдірек етеді.

Экологиялық достық

Натрий цианиді мен ауыр металдарды қалпына келтіру арқылы ағынды сулардағы ластаушы заттардың мөлшері айтарлықтай төмендейді. Тазартылған ағынды суларда цианид пен ауыр металдардың мөлшері төмен, бұл кейіннен ағызуға немесе одан әрі тазартуға қолайлырақ, қоршаған ортаға теріс әсерді азайтады.

Қышқылдандыруды қалпына келтіру процесінде тұтыну

Құрамында цианид бар ағынды сулар үшін қышқылдандыруды қалпына келтіру әдісін тұтынуға негізінен күкірт қышқылы, күйдіргіш сода (NaOH), әк және электр энергиясы кіреді. Қыста ағынды суды алдын ала қыздыру қажет, сондықтан бу да тұтынылады.

1. Қышқылды тұтыну

• Цианидті HCN-ге айналдыру : Ағынды сулардағы цианидті HCN-ге айналдыру үшін қажетті күкірт қышқылының мөлшері ағынды сулардағы цианид концентрациясына байланысты. Мысалы, 1 м³ ағынды суды 5000 ppm цианид концентрациясымен тазарту үшін бұл түрлендіру үшін белгілі бір мөлшерде күкірт қышқылы қажет.

• Ағынды суларды қышқылдандыру : Цианидті түрлендіруге арналған қышқылдан басқа, ағынды суларды қажетті қышқылдық деңгейіне келтіру үшін қосымша қышқыл қолданылады. рН мәнін 2-ден төмен түсіру үшін қажетті мөлшер маңызды фактор болып табылады.

• Ағынды сулардағы сілтілік реакция : Ағынды суларда күкірт қышқылымен әрекеттесетін кейбір сілтілі заттар болуы мүмкін, бірақ жалпы алғанда, бұл тұтыну цианидті түрлендіру және қышқылдандыру үшін пайдаланылатын мөлшермен салыстырғанда салыстырмалы түрде аз.

• Қалдықтардағы карбонатпен реакция : Егер цианидті шикізатта көміртегі мөлшері жоғары болса, мысалы, кейбір цианид қалдықтары шламында, карбонат қышқылмен әрекеттесіп, көмірқышқыл газын түзеді. Мұндай жағдайларда күкірт қышқылын тұтыну айтарлықтай артады және бұл материалдар қышқылды қалпына келтіру әдісімен өңдеуге өте қолайлы болмауы мүмкін.

2. Сілтілік шығын : Каустикалық сода (NaOH) сілтілік сіңіру мұнарасында HCN сіңіру және NaCN түзу үшін қолданылады. Тұтынылатын NaOH мөлшері HCN түзілу мөлшеріне және сіңіру тиімділігіне байланысты.

3. Әк шығыны : Кейбір жағдайларда әк ағынды суларды кейінгі тазарту үшін пайдаланылуы мүмкін, мысалы, ауыр металдардың тұнбасына арналған рН мәнін реттеу. Қажетті әк мөлшері ағынды сулардағы ауыр металдардың түрі мен концентрациясына және қажетті рН реттеу диапазонына байланысты.

4. Электр энергиясы және бу тұтыну : Электр энергиясын сорғылар, желдеткіштер және вакуумдық центрифугалық желдеткіштер сияқты жабдықтар процесте пайдаланады. Қыста ағынды суларды алдын ала қыздырған кезде реакция үшін температураны тиісті деңгейге дейін көтеру үшін бу тұтынылады.

қорытынды

Натрий цианиді мен ауыр металдарды қалпына келтіру үшін құрамында цианидті қышқылдандыруды қалпына келтіру әдісі кешенді және тиімді тазарту технологиясы болып табылады. Арнайы технологиялық қадамдарды орындау арқылы ол ағынды сулардан улы цианид пен ауыр металдарды шығарып қана қоймай, құнды ресурстарды қайта өңдей алады. Процесс барысында белгілі бір материалдық және энергия шығындары болғанымен, оның экологиялық және экономикалық пайдасын ескере отырып, оның құрамында цианидті бар ағынды суларды тазартуда қолданудың кең келешегі бар. Дегенмен, нақты пайдалану кезінде HCN газының уыттылығына байланысты қатаң қауіпсіздік шараларын қолдану қажет. Бұл ретте қалпына келтіру тиімділігін арттыру және шығындарды азайту үшін процесс параметрлерін үздіксіз оңтайландыру қажет.