การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับวิธีการบำบัดของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำในเหมืองทองคำ

บทนำ

ในอุตสาหกรรมการทำเหมืองทองคำ การบำบัด ไซยาไนด์ของเหลวที่มีคุณภาพต่ำมีความสำคัญอย่างยิ่ง ของเหลวที่มีคุณภาพต่ำ เช่น สารละลายหลังการสกัดทองคำในกระบวนการไซยาไนด์ มีสารมลพิษต่างๆ โดยเฉพาะสารประกอบไซยาไนด์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรงได้ หากไม่ได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม ดังนั้น การพัฒนาระบบที่มีประสิทธิภาพและคุ้มต้นทุนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง วิธีการรักษา สำหรับของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำเป็นงานเร่งด่วน โพสต์บล็อกนี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับวิธีการบำบัดของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำในบางพื้นที่ เหมืองทองคำมีเป้าหมายที่จะให้ข้อมูลเชิงลึกและข้อมูลอ้างอิงอันมีค่าสำหรับอุตสาหกรรม

ภาพรวมของวิธีการบำบัดของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำ

โดยทั่วไปวิธีการบำบัดของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสองประเภท คือ วิธีการทำให้บริสุทธิ์ และวิธีการกู้คืน (regeneration)

วิธีการทำให้บริสุทธิ์

1.วิธีการออกซิเดชันของอัลคาไล-คลอรีน

• เป็นวิธีการทำลายที่ค่อนข้างสมบูรณ์ ไซยาไนด์ ในน้ำเสียและใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานชุบโลหะ โรงงานโค้ก และโรงงานถลุงทองคำ ภายใต้สภาวะ pH 11 - 12 ไซยาไนด์ และไอออนเชิงซ้อนของโลหะในน้ำเสียที่มีไซยาไนด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นไซยาเนต จากนั้นจึงเติมคลอรีนอีกครั้งเพื่อออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และอื่นๆ

• ข้อดี:กระบวนการนี้ค่อนข้างสมบูรณ์ มีผลการรักษาที่ดีและมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง กระบวนการรักษาสามารถทำโดยอัตโนมัติได้อย่างง่ายดาย

• ข้อเสีย:ไซยาไนด์ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ต้นทุนการบำบัดสูง และไม่สามารถกำจัดสารประกอบเหล็ก-ไซยาไนด์ได้ นอกจากนี้ยังมีปัญหามลพิษทางอ้อมอีกด้วย

2.วิธีการออกซิเดชันซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศ

• ในภาชนะที่ผสมแล้ว ของเหลวเสียจะถูกเติมลงไป จากนั้นอากาศและ SO₂ (ของเหลวหรือก๊าซ หรือสารละลายซัลไฟต์ หรือที่ได้จากการเผากำมะถันธาตุ) จะถูกเติมเข้าไป โดยควบคุมค่า pH ไว้ที่ 7-10 และใช้ปูนขาวเพื่อทำให้กรดที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นกลาง ปฏิกิริยานี้ต้องมีทองแดงที่ละลายน้ำได้ (เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา)

• วิธีการออกซิเดชัน Inco-SO₂/อากาศสามารถสลายไซยาไนด์ทั้งหมด รวมถึงไซยาไนด์ของเหล็ก และสามารถตกตะกอนและกำจัดไซยาไนด์ของเหล็กได้โดยใช้สารเคมีที่ปลอดภัยและราคาไม่แพงบางชนิด

3.วิธีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

• กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียที่มีไซยาไนด์ความเข้มข้นต่ำ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สามารถออกซิไดซ์ไซยาไนด์ในกากตะกอนให้เป็นกรดไซยาไนด์ (HCNO) ที่ค่อนข้างอ่อนและไฮโดรไลซ์ได้ง่าย ซึ่งจะถูกกำจัดออกด้วยการออกซิเดชันและไฮโดรไลซิสเพิ่มเติม

4.วิธีการออกซิเดชันของโอโซน

• โอโซนเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีฤทธิ์แรง เมื่อนำไปใช้ในการบำบัดน้ำเสียที่มีไซยาไนด์ โอโซนจะมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีออกซิเดชันด้วยอัลคาไล-คลอรีน โดยมีประสิทธิภาพในการกำจัดไซยาไนด์ที่ดีกว่า หลังจากโอโซนแล้ว ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในสารละลายน้ำเสียจะเพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถส่งกลับไปยังระบบไซยาไนด์เพื่อรีไซเคิลได้ ทำให้ทองคำละลายได้ง่ายขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการชะล้างทองคำ

• ข้อดี: การทำงานนั้นง่ายและสะดวก ควบคุมง่าย และระดับของการผลิตอัตโนมัติก็สูง สามารถผลิตโอโซนได้ในสถานที่ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโรงงานไซยาไนด์ที่มีการขนส่งที่ไม่สะดวกแต่มีแหล่งจ่ายไฟเพียงพอ ประสิทธิภาพในการทำให้บริสุทธิ์นั้นสูง และไม่มีมลพิษรองเกิดขึ้น

• ข้อเสีย:การผลิตโอโซนมีการใช้พลังงานสูง และต้นทุนการผลิตสูงจึงจำกัดการใช้งานในวงกว้าง

5.วิธีการออกซิเดชันแบบอิเล็กโทรไลต์

• ก่อนอิเล็กโทรไลซิส ให้ปรับค่า pH ของของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำให้มากกว่า 7 ก่อน เติมเกลือเล็กน้อย ใช้กราไฟต์เป็นขั้วบวกและแผ่นไททาเนียมเป็นขั้วลบ และใช้สารละลายน้ำทองแดง-สังกะสีที่มีฤทธิ์เป็นด่างเป็นอิเล็กโทรไลต์ เมื่อผ่านกระแสตรง จะเกิดทองแดงและสังกะสีที่ขั้วลบ และเกิดไฮโดรเจนด้วย ที่ขั้วบวก CN⁻ จะถูกออกซิไดซ์เป็น CNO⁻, CO₂, N₂ และ Cl⁻ จะถูกออกซิไดซ์เป็น Cl₂ และ Cl₂ จะเข้าสู่สารละลายเพื่อสร้าง HClO

6.วิธีการออกซิเดชันของจุลินทรีย์

• วิธีนี้ใช้คุณสมบัติทางชีวเคมีของจุลินทรีย์ในการย่อยสลายไซยาไนด์ ไทโอไซยาเนต และเหล็ก-ไซยาไนด์ ทำให้เกิดแอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ และซัลเฟต หรือไฮโดรไลซ์ไซยาไนด์ให้เป็นฟอร์มาไมด์ ในเวลาเดียวกัน แบคทีเรียจะดูดซับไอออนของโลหะหนัก ทำให้หลุดออกไปพร้อมกับไบโอฟิล์มและถูกกำจัดออกไป

• คุณสมบัติที่สำคัญ:จะต้องรักษาอุณหภูมิให้สูงกว่า 10℃ ตลอดเวลา เพื่อรักษาอัตราการกำจัดไซยาไนด์ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

วิธีการกู้คืน (Regeneration)

1.วิธีการทำให้เป็นกรด

• หลักการสำคัญของวิธีนี้คือการเติมกรดซัลฟิวริกลงในน้ำเสียที่มีไซยาไนด์ ปรับค่า pH ให้เหลือประมาณ 1.5 และเปลี่ยน CN⁻ ให้เป็น HCN ก๊าซ HCN ที่ระเหยออกมาจะถูกนำเข้าไปในตัวดูดซับและดูดซับด้วยสารละลายด่าง (โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือแคลเซียมไฮดรอกไซด์) เพื่อให้ได้สารละลายไซยาไนด์ 20% - 30% ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

• ข้อดี:กระบวนการนี้สามารถเพิ่มการกู้คืนไซยาไนด์สูงสุด ปรับปรุงอัตราการใช้ประโยชน์ที่มีประสิทธิภาพของไซยาไนด์ และลดต้นทุนการผลิต

• ข้อเสีย:ต้นทุนการลงทุนครั้งเดียวสูง กระบวนการไหลซับซ้อน และเป็นเรื่องยากที่ของเหลวที่เหลือซึ่งมีไซยาไนด์ที่ผ่านการบำบัดแล้วจะผ่านมาตรฐานการระบายน้ำ

2.วิธีการแลกเปลี่ยนไอออน

• ในการบำบัดของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำ เรซินแลกเปลี่ยนไอออนสามารถใช้เพื่อเพิ่มไซยาไนด์ได้

3.วิธีการดูดซับ

• การดูดซับคาร์บอนที่เปิดใช้งาน:การดูดซับของคาร์บอนกัมมันต์นั้นขึ้นอยู่กับรูพรุนภายในจำนวนมากและพื้นที่ผิวเฉพาะที่กว้างเป็นหลัก กระบวนการดูดซับประกอบด้วยการดูดซับทางกายภาพและการดูดซับทางเคมี การกำจัดไซยาไนด์นั้นทำได้สามวิธีหลักๆ ได้แก่ การออกซิเดชัน การไฮโดรไลซิส และการสกัด กระบวนการหลักคือปฏิกิริยาการสลายตัวแบบออกซิเดชันของไซยาไนด์ในน้ำเสียที่มีไซยาไนด์กับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์บนพื้นผิวของคาร์บอนกัมมันต์

4.วิธีการสกัดด้วยตัวทำละลาย

• ตัวทำละลายใช้ในการสกัดส่วนประกอบที่มีค่าและไซยาไนด์จากของเหลวที่ไม่มีไซยาไนด์

5. วิธีเมมเบรนแบบของเหลว

• ในการบำบัดของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำ จะใช้ระบบน้ำมันในน้ำเป็นหลัก หลักการพื้นฐานคือ ขั้นแรก ให้ทำให้น้ำเสียที่มีไซยาไนด์เป็นกรดเพื่อเปลี่ยนไอออนไซยาไนด์ในน้ำเสียให้เป็น HCN HCN จะผ่านเยื่อของเหลวในเฟสน้ำมันเข้าสู่เฟสน้ำด้านใน จากนั้นจึงทำปฏิกิริยากับ NaOH เพื่อสร้าง NaCN

6.วิธีการอิเล็กโตรไดอะไลซิส

• วิธีนี้ใช้สนามไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนตัวของไอออนผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อแยกและกู้คืนสาร

การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับของเหลวไซยาไนด์ต่ำของเหมืองทองคำ

ความเป็นมาของการทดลอง

ของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำของเหมืองทองคำแห่งหนึ่งมีปริมาณไซยาไนด์รวมสูงเป็นพิเศษ โดยสูงถึง 13000 มก./ล. น้ำเสียที่มีไซยาไนด์ความเข้มข้นสูงดังกล่าวเป็นภัยคุกคามต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมากและจำเป็นต้องได้รับการบำบัดอย่างมีประสิทธิภาพ

วิธีการทดลอง

1.วิธีการดูดซับ H₂O₂ + ClO₂ + C

• ในวิธีนี้ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) และคลอรีนไดออกไซด์ (ClO₂) จะถูกใช้เป็นสารออกซิไดซ์ก่อนเพื่อออกซิไดซ์ไซยาไนด์ในไซยาไนด์ซึ่งเป็นของเหลวคุณภาพต่ำ จากนั้นจึงทำการดูดซับคาร์บอนกัมมันต์ (C) เพื่อกำจัดสารมลพิษที่เหลืออยู่ต่อไป

2. ออกซิเดชันสามขั้นตอน (H₂O₂ + ตัวเร่งปฏิกิริยา “M”) + การเติมอากาศด้วยคลอรีน + วิธีการดูดซับ C

• ออกซิเดชันสามขั้นตอน:ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) และตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ “M” ถูกใช้สำหรับการออกซิเดชันสามขั้นตอน เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถออกซิเดชันสารประกอบไซยาไนด์ต่างๆ ได้ทั่วถึงมากขึ้น รวมถึงไซยาไนด์เชิงซ้อนด้วย

• การเติมอากาศด้วยคลอรีน:หลังจากกระบวนการออกซิเดชันสามขั้นตอนแล้ว จะมีการเติมอากาศด้วยคลอรีน โดยคลอรีนจะถูกใส่เข้าไปในของเหลวระหว่างการเติมอากาศ ซึ่งสามารถออกซิไดซ์สารที่เกี่ยวข้องกับไซยาไนด์ที่เหลืออยู่และสารมลพิษที่ลดปริมาณลงได้อื่นๆ ได้อีก

• การดูดซับ C:ในท้ายที่สุด การดูดซับด้วยคาร์บอนกัมมันต์จะใช้ในการดูดซับสารมลพิษละเอียดที่เหลืออยู่และสารที่เกี่ยวข้องกับไซยาไนด์ที่ตกค้างเพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการทำให้ของเหลวที่มีไซยาไนด์ต่ำบริสุทธิ์

ผลการทดลองและการเปรียบเทียบ

1.วิธีการดูดซับ H₂O₂ + ClO₂ + C

• วิธีนี้สามารถทำได้ในระดับหนึ่งเพื่อกำจัดไซยาไนด์ แต่ปริมาณไซยาไนด์รวมในขั้นสุดท้ายในของเหลวที่ผ่านการบำบัดยังคงค่อนข้างสูง ซึ่งไม่เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้งที่เข้มงวดของประเทศ

2. ออกซิเดชันสามขั้นตอน (H₂O₂ + ตัวเร่งปฏิกิริยา “M”) + การเติมอากาศด้วยคลอรีน + วิธีการดูดซับ C

• วิธีนี้แสดงผลลัพธ์ที่น่าพอใจยิ่งขึ้น โดยปริมาณไซยาไนด์รวมสุดท้ายลดลงเหลือ 0.44 มก./ล. ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้งแห่งชาติ นอกจากนี้ ปริมาณโลหะหนักอื่นๆ ยังเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้องอีกด้วย

• ต้นทุน-ประสิทธิผล:ในแง่ของต้นทุน แม้ว่ากระบวนการออกซิเดชันสามขั้นตอนที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาและการเติมอากาศด้วยคลอรีนเพิ่มเติมจะต้องใช้การดำเนินการที่ซับซ้อนกว่าและการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและคลอรีนบางชนิด โดยรวมแล้ว เมื่อเทียบกับวิธีการอื่นๆ ที่ซับซ้อนเกินไปหรือมีต้นทุนสูง ต้นทุนก็ค่อนข้างสมเหตุสมผล สามารถบำบัดไซยาไนด์ที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งเป็นของเหลวที่มีคุณภาพต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งควบคุมต้นทุนให้อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

สรุป

การบำบัดของเหลวไซยาไนด์ที่ไม่ดีในเหมืองทองคำเป็นงานที่ซับซ้อนแต่มีความสำคัญ จากการศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับของเหลวไซยาไนด์ที่ไม่ดีของเหมืองทองคำแห่งหนึ่ง จะเห็นได้ว่าวิธีการบำบัดที่แตกต่างกันมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง วิธีการออกซิเดชันสามขั้นตอน (H₂O₂ + ตัวเร่งปฏิกิริยา “M”) + การเติมอากาศด้วยคลอรีน + การดูดซับ C แสดงให้เห็นผลการบำบัดที่เหมาะสมและคุ้มต้นทุนสำหรับของเหลวไซยาไนด์ที่ไม่ดีซึ่งมีปริมาณไซยาไนด์รวมสูงในเหมืองทองคำแห่งนี้ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการวิจัยและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในอนาคตเพื่อพัฒนาวิธีการบำบัดที่มีประสิทธิภาพ คุ้มต้นทุน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาอย่างยั่งยืนในอุตสาหกรรมการทำเหมืองทองคำได้ดียิ่งขึ้น