Nātrija cianīda un smago metālu atgūšanas process no notekūdeņiem paskābināšanas procesā

Ievads

Cianīdu saturoši notekūdeņi rodas dažādos rūpnieciskos procesos, piemēram, zelta ieguvē, galvanizācijā un ķīmiskajā ražošanā. Cianīda augstās toksicitātes dēļ cianīdu, šo notekūdeņu nepareiza novadīšana var izraisīt nopietnu vides piesārņojumu un kaitēt cilvēku veselībai. Tāpēc cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšana un resursu atgūšana ir kļuvusi par būtisku jautājumu. Starp attīrīšanas metodēm, Paskābināšanas atgūšana of Nātrija cianīds un smagie metāli ir plaši izmantota un efektīva pieeja, kas ne tikai samazina vides risku, bet arī nodrošina vērtīgu resursu pārstrādi.

Paskābināšanas atgūšanas princips

Cianīda pārvēršana ūdeņraža cianīdā (HCN)

Skābināšanas procesā cianīdu saturošiem notekūdeņiem pievieno stipras skābes, piemēram, sērskābi. Skābā vidē brīvie cianīda joni notekūdeņos pārvēršas par ūdeņraža cianīdu (HCN). Ūdeņraža cianīds ir gaistošs savienojums. Kad notekūdeņu pH tiek noregulēts uz zemu vērtību, parasti zem 2, reakcija, visticamāk, notiks, veicinot cianīda jonu pārvēršanu HCN gāzē.

Nātrija cianīda atgūšana

Radītā HCN gāze pēc tam tiek ievadīta sārmu absorbcijas tornī. Torņa iekšpusē tā reaģē ar nātrija hidroksīda (NaOH) šķīdumu. Reakcijai turpinoties, nātrija cianīds (NaCN) veidojas un uzkrājas absorbcijas šķīdumā. Kad NaCN koncentrācija šķīdumā sasniedz aptuveni 10–12%, to var pārstrādāt un atkārtoti izmantot atbilstošos rūpnieciskos procesos, piemēram, zelta ieguves izskalošanas procesā.

Smago metālu izdalīšanās un nogulsnēšanās

Papildus brīvajam cianīdam notekūdeņi bieži satur smago metālu un cianīda kompleksus, piemēram, vara un cinka kompleksus. Skābā vidē šie kompleksi sadalās. Kad smago metālu joni ir atbrīvoti, tie var veidot nešķīstošus sāļus un noteiktos apstākļos nogulsnēties. Piemēram, pH vērtības regulēšana vai noteiktu nogulsnēšanas līdzekļu pievienošana var izraisīt vara jonu nogulšņu veidošanos.

Procesa soļi

1. darbība: notekūdeņu pirmapstrāde

Sārmaini cianīdu saturoši augstas koncentrācijas notekūdeņi vispirms iziet caur tvaika siltummaini, lai kontrolētu to temperatūru. Parasti temperatūra tiek uzturēta 20–25 °C diapazonā. Šī temperatūras kontrole palīdz optimizēt turpmāko reakcijas ātrumu un nodrošina procesa stabilitāti. Cianīda koncentrācija augstas koncentrācijas notekūdeņos parasti ir no 5000 līdz 5500 ppm, un pH vērtība ir no 10.5 līdz 12.5.

2. solis: paskābināšana

Priekšattīrītie notekūdeņi tiek padoti paskābināšanas smidzināšanas tornī ar noteiktu plūsmas ātrumu, piemēram, 2 m³/h. Pēc tam pievieno koncentrētu sērskābi. Pievienotās sērskābes daudzumu pielāgo notekūdeņu īpašībām, parasti 25–30 kg/m³, lai samazinātu notekūdeņu pH vērtību līdz mazāk nekā 2. Sērskābes pievienošanas laikā izdalītais siltums var paātrināt reakciju, atvieglojot brīvo cianīda jonu pārvēršanu notekūdeņos gaistošā HCN.

3. solis: HCN ģenerēšana un atdalīšana

Skābināšanas izsmidzināšanas torņa stipri skābajā vidē tiek veicināta cianīda pārvēršana par HCN. Pēc tam izveidoto HCN gāzi iesūc vakuuma centrbēdzes ventilators un tā nonāk nākamajā posmā — sārmu absorbcijas tornī. Vienlaikus, samazinoties pH vērtībai, daži smago metālu joni notekūdeņos sāk mainīties. Piemēram, vara jonu koncentrācija notekūdeņos var samazināties, un daži smagie metāli sāk veidot nogulsnes.

4. darbība: nātrija cianīda absorbcija un atgūšana

HCN gāze nonāk sārmu absorbcijas tornī un tiek absorbēta ar 20–30 % NaOH šķīdumu. Tornī esošais sārmu absorbcijas šķidrums tiek atkārtoti izmantots, un pārstrādes procesa laikā tiek izmantots ventilators, lai nodrošinātu HCN gāzes atkārtotu absorbciju. Absorbcijas reakcijai turpinoties, NaCN koncentrācija absorbcijas šķidrumā pakāpeniski palielinās. Kad NaCN koncentrācija sasniedz 10–12 %, to var atgriezt izskalošanas procesā atkārtotai izmantošanai, tādējādi panākot Nātrija cianīds.

5. darbība: smago metālu nogulsnēšana un atdalīšana

Notekūdeņiem pēc HCN izdalīšanās, tā kā daži smago metālu un cianīda kompleksi skābā vidē ir sadalījušies, var veikt turpmāku attīrīšanu, lai nogulsnētu smagos metālus. Piemēram, pielāgojot notekūdeņu pH vērtību sārmainā diapazonā, var veidoties smago metālu hidroksīdi, kas nogulsnējas. Pēc tam var izmantot cietvielu un šķidruma atdalīšanas metodes, piemēram, filtrāciju vai sedimentāciju, lai atdalītu nogulsnētos smagos metālus no notekūdeņiem, panākot smago metālu noņemšanu un atgūšanu.

Paskābināšanas atgūšanas metodes priekšrocības

Resursu pārstrāde

Ar paskābināšanas atgūšanas metodi var efektīvi atgūt nātrija cianīdu no cianīdu saturošiem notekūdeņiem, ko var atkārtoti izmantot attiecīgajos rūpnieciskajos procesos, samazinot jauna nātrija cianīda patēriņu un samazinot ražošanas izmaksas. Vienlaikus var atgūt arī smagos metālus, pārvēršot atkritumus vērtīgos resursos.

Izmaksas – efektivitāte

Salīdzinot ar dažām citām attīrīšanas metodēm, kas koncentrējas tikai uz cianīda iznīcināšanu, paskābināšanas reģenerācijas metode ne tikai attīra notekūdeņus, bet arī atgūst vērtīgas vielas. Lai gan tai nepieciešams skābes un sārmu patēriņš, atgūtā nātrija cianīda un smago metālu vērtība var kompensēt daļu no attīrīšanas izmaksām, padarot kopējo attīrīšanu ilgtermiņā rentablāku.

Videi draudzīgums

Atgūstot nātrija cianīdu un smagos metālus, piesārņotāju daudzums notekūdeņos tiek ievērojami samazināts. Attīrītajiem notekūdeņiem ir zemāks cianīda un smago metālu saturs, kas ir labvēlīgāks turpmākai novadīšanai vai tālākai attīrīšanai, samazinot negatīvo ietekmi uz vidi.

Patēriņš paskābināšanas atgūšanas procesā

Cianīdu saturošu notekūdeņu paskābināšanas reģenerācijas metodes patēriņš galvenokārt ietver sērskābi, kaustisko sodu (NaOH), kaļķi un elektrību. Ziemā notekūdeņi ir jāuzsilda, tāpēc tiek patērēts arī tvaiks.

1.Skābes patēriņš

• Cianīda pārvēršana HCNSērskābes daudzums, kas nepieciešams, lai notekūdeņos esošo cianīdu pārvērstu par HCN, ir atkarīgs no cianīda koncentrācijas notekūdeņos. Piemēram, lai attīrītu 1 m³ notekūdeņu ar cianīda koncentrāciju 5000 ppm, šai pārveidošanai ir nepieciešams noteikts daudzums sērskābes.

• Notekūdeņu paskābināšanaPapildus skābei cianīda pārveidošanai tiek izmantota papildu skābe, lai noregulētu notekūdeņus līdz pareizajam skābuma līmenim. Svarīgs faktors ir nepieciešamais skābes daudzums, lai samazinātu pH līmeni zem 2.

• Reakcija ar sārmiem notekūdeņosNotekūdeņos var būt dažas sārmainas vielas, kas reaģē ar sērskābi, taču kopumā šis patēriņš ir salīdzinoši neliels, salīdzinot ar cianīda konversijai un paskābināšanai izmantoto daudzumu.

• Reakcija ar karbonātu atkritumosJa cianīdu saturošajām izejvielām ir augsts OgleklisAr augstu skābes saturu, piemēram, dažās cianīda atlieku suspensijās, karbonāts reaģēs ar skābi, veidojot oglekļa dioksīdu. Šādos gadījumos sērskābes patēriņš ievērojami palielināsies, un šie materiāli var nebūt ideāli piemēroti apstrādei ar skābes atgūšanas metodi.

2. Sārmu patēriņšKaustiskā soda (NaOH) tiek izmantota sārmu absorbcijas tornī, lai absorbētu HCN un veidotu NaCN. Patērētā NaOH daudzums ir saistīts ar saražotā HCN daudzumu un absorbcijas efektivitāti.

3. Kaļķa patēriņšDažos gadījumos kaļķi var izmantot notekūdeņu turpmākajā attīrīšanā, piemēram, pH vērtības regulēšanai smago metālu nogulsnēšanai. Nepieciešamais kaļķa daudzums ir atkarīgs no smago metālu veida un koncentrācijas notekūdeņos, kā arī no nepieciešamā pH regulēšanas diapazona.

4.Elektrības un tvaika patēriņšŠajā procesā elektrību izmanto tādas iekārtas kā sūkņi, ventilatori un vakuuma centrbēdzes ventilatori. Ziemā, iepriekš uzsildot notekūdeņus, tiek patērēts tvaiks, lai paaugstinātu temperatūru līdz reakcijai atbilstošam līmenim.

Secinājumi

Notekūdeņu, kas satur cianīdu, paskābināšanas reģenerācijas metode nātrija cianīda un smago metālu atgūšanai ir visaptveroša un efektīva attīrīšanas tehnoloģija. Ievērojot īpašus procesa soļus, tā var ne tikai noņemt no notekūdeņiem toksisko cianīdu un smagos metālus, bet arī pārstrādāt vērtīgus resursus. Lai gan procesā ir zināms materiālu un enerģijas patēriņš, ņemot vērā tā vides un ekonomiskos ieguvumus, tam ir plašas pielietojuma iespējas cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanā. Tomēr faktiskajā darbībā ir jāievēro stingri drošības pasākumi HCN gāzes toksicitātes dēļ. Vienlaikus ir nepieciešama nepārtraukta procesa parametru optimizācija, lai uzlabotu reģenerācijas efektivitāti un samazinātu izmaksas.