Методе и процеси за детоксикацију јаловине цијанида

Увод

Цијанидна јаловина је чврсти отпад који настаје током процеса обогаћивања рудника злата и других рудника. Због присуства резидуалних цијанида и других тешких метала, ако се не третирају правилно, могу проузроковати велику штету по животну средину и људско здравље. Висока токсичност цијанида може се ширити ваздухом, водом и земљиштем, загађујући околни екосистем и угрожавајући опстанак животиња и биљака. Стога је хитно потребно детоксификовати цијанидну јаловину . Овај чланак ће детаљно представити методе и процесе детоксикације цијанидне јаловине.

Карактеристике и опасности од јаловине цијанида

Састав јаловине цијанида је сложен. Поред неизреагованих цијанида, садржи и тешке метале као што су бакар, олово, цинк и жива. Ове тешке метале је тешко разградити у природном окружењу и акумулираће се током дужег периода. Цијаниди могу инхибирати активност респираторних ензима у биолошким ћелијама, што доводи до гушења и смрти организама. На пример, када се отпадна вода која садржи јаловину цијанида испушта у реке, то ће изазвати велики број угинућа водених организама као што су рибе, уништавајући еколошку равнотежу воде. Када тешки метали уђу у људско тело, они ће се акумулирати у људским органима и изазвати разне болести. На пример, тровање оловом утиче на развој нервног система, а тровање живом оштећује бубреге и мозак.

Методе детоксикације

Метода хемијске оксидације

1. Метода алкалног хлорисања : Ово је уобичајена метода детоксикације хемијском оксидацијом. Под алкалним условима (обично се pH вредност контролише на 10-11), оксиданси попут хлорног гаса или хипохлорити се додају цијанидним остацима. Принцип реакције је следећи: Прво, цијанидни јони (CN⁻) се оксидују у цијанатне јоне (CNO⁻), а једначина реакције је CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺. Затим се цијанат разлаже на безопасне супстанце као што су азот и угљен -диоксид уз даљу оксидацију, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻. Предност ове методе је што је брзина реакције релативно велика и ефекат детоксикације је очигледан, али недостатак је што се могу створити неки секундарни загађивачи као што су издувни гасови који садрже хлор.

2. Метода оксидације водоник-пероксидом : Водоник-пероксид (H₂O₂) може оксидовати и разлагати цијаниде у присуству одговарајућег катализатора. Обично се бирају катализатори као што су јони гвожђа (Fe²⁺). Током процеса реакције, водоник-пероксид се разлаже и производи хидроксилне радикале (·OH), који имају изузетно јака оксидациона својства и могу брзо оксидовати цијаниде. Једначина реакције је CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O. Предност методе оксидације водоник-пероксидом је у томе што су производи након разлагања водоник-пероксида вода и кисеоник и не уводе се нови загађивачи, али је цена релативно висока, а захтеви за услове реакције су релативно строги.

Метода биолошке оксидације

1. Метода микробног испирања : Користе се неки посебни микроорганизми, као што је Thiobacillus ferrooxidans. Ови микроорганизми могу користити цијаниде као изворе азота и угљеника током свог процеса раста, оксидовати их и разлагати. Сопственим метаболичким активностима, микроорганизми претварају цијаниде у безопасне супстанце као што су угљен-диоксид, вода и амонијак. Предност ове методе је што је еколошки прихватљива и има ниску потрошњу енергије, али недостатак је што на раст микроорганизама у великој мери утичу фактори околине као што су температура и pH вредност, а циклус третмана је релативно дуг.

2. Метода биофилма : Микроорганизми се фиксирају на површини носача и формирају биофилм. Када цијанидни остаци дођу у контакт са биофилмом, микроорганизми разграђују цијаниде. Биофилм има јаке могућности адсорпције и разградње, што може побољшати ефикасност третмана цијанида од стране микроорганизама. У поређењу са методом микробног испирања, микроорганизми у методи биофилма се не губе лако и имају већу стабилност, али се такође суочавају са проблемом осетљивости на услове околине.

Отхер Метходс

1. Метода пиролизе на високим температурама : Цијанидни остаци се пиролизују на високим температурама (обично изнад 800℃), а цијаниди се разлажу на гасове као што су азот и угљен-моноксид. Метода пиролизе на високим температурама може ефикасно уклонити цијаниде, али захтева велику потрошњу енергије, а тешки метали могу испарити под условима високих температура, што повећава тешкоће накнадног третмана остатног гаса.

2. Метода адсорпције : Адсорбенти попут активног угља и зеолита користе се за адсорпцију цијанида. Адсорбенти имају велику специфичну површину и могу да адсорбују цијаниде на својим површинама, чиме се постиже циљ детоксикације. Метода адсорпције је једноставна за употребу, али је капацитет адсорпције адсорбента ограничен и потребно га је редовно мењати. Поред тога, третман адсорбованог адсорбента је такође релативно сложен.

Процес детоксикације

Претрадање

1. Дробљење и просејавање : Масивна цијанидна јаловина се дроби како би се смањила величина честица, тако да накнадна реакција детоксикације може потпуније да се одвија. Уобичајене дробилице укључују чељусне дробилице, конусне дробилице итд. Дробљена јаловина се затим просејава помоћу опреме за просејавање, као што су вибрационе сита, како би се одвојиле честице различитих величина честица, обезбеђујући материјале са одговарајућим величинама честица за накнадну обраду.

2. Лужење : Да би цијаниди боље дошли у контакт и реаговали са реагенсом за детоксикацију, обично се користи вода или други одговарајући растварачи за лужење цијанидних остатака. Процес лужења се изводи у резервоару са мешалицом, а остаци и растварач се потпуно мешају мешањем. Фактори као што су време лужења, температура и однос течности и чврсте материје утицаће на ефекат лужења и генерално их је потребно оптимизовати у складу са стварним условима.

Операција детоксикације

1. Процес рада методе хемијске оксидације : Узимајући алкалну методу хлорисања као пример, у раствор јаловине након лужења, прво се додаје натријум хидроксид да би се подесила pH вредност раствора на 10-11. Затим се полако уводи хлорни гас или се додаје раствор натријум хипохлорита, и истовремено се меша како би се реакција у потпуности одвијала. Током процеса реакције, концентрацију цијанида у раствору треба пратити у реалном времену. Када се концентрација цијанида смањи испод прописаног стандарда, додавање оксиданса се зауставља.

2. Процес рада методе биолошке оксидације : Ако се усвоји метода микробног инокулирања, добро култивисани Thiobacillus ferrooxidans и други микроорганизми се инокулирају у раствор за инокулирање који садржи цијанидне остатке. Температура реакционог система се контролише у одговарајућем опсегу раста микроорганизама (генерално 25 - 35 ℃), а pH вредност се подешава на одговарајући опсег (генерално 2 - 4). Током процеса реакције, хранљиве материје треба редовно допуњавати како би се задовољиле потребе за растом микроорганизама. Напредак реакције детоксикације се процењује праћењем концентрације цијанида и раста микроорганизама.

Накнадни третман

1. Раздвајање чврстих и течних материја : Након завршетка реакције детоксикације, третирана јаловина мора бити подвргнута раздвајању чврстих и течних материја. Уобичајене методе раздвајања чврстих и течних материја укључују филтрацију и центрифугирање. Помоћу опреме за филтрацију, као што су филтер пресе са плочама и оквиром, чврста јаловина се одваја од течности. Одвојена течност мора бити даље тестирана на садржај цијанида и тешких метала како би се осигурало да се може испустити након што се испуне стандарди испуштања.

2. Одлагање јаловине : Након детоксикације и раздвајања чврсте и течне фазе, ако је садржај тешких метала у јаловини и даље висок, потребан је даљи третман. На пример, усваја се технологија очвршћавања и стабилизације, а јаловина се меша са средствима за очвршћавање као што су цемент и креч како би се тешки метали фиксирали у очврслом телу и смањила њихова мобилност у животној средини. Третирана јаловина може се депоновати или свеобухватно користити у складу са стварним условима, као што је употреба у производњи грађевинског материјала.

Закључак

Третман детоксикације јаловине цијанидом је од великог значаја за заштиту животне средине и одрживо коришћење ресурса. Различите методе детоксикације имају своје предности и мане. У практичним применама, одговарајуће методе и процеси детоксикације морају бити свеобухватно одабрани у складу са факторима као што су карактеристике јаловине цијанида, трошкови третмана и захтеви животне средине. Истовремено, са континуираним напретком науке и технологије, стално се појављују нове технологије и процеси детоксикације. У будућности се очекује да се развију ефикасније, еколошки прихватљивије и економичније методе детоксикације јаловине цијанида, пружајући боља решења еколошких проблема које изазива јаловина цијанида.