טכניקות כימיות להסרת Cyanide מ Mining Wastewater

הקדמה: הנסיכות של טיפול צ'יאניד במינוינג

מיצוי הזהב והכסף מהנחיות בעלות דרגה נמוכה התבסס על ⁇ 3 על מנת למנוע מעל מאה שנים.תהליך הידרומטאורגיאלי זה משתמש בפתרונות של נתרן cyanide dilute cyanide כדי לפרק מתכות יקרות, ויצרו רמות מתכת יציבות של מים חשמליים (Cyanide) באופן יעיל מאוד, הרעילות של מינים רבים של מתכת-cyide מציג סיכון סביבתי חמור כגון מ"ג'יריד נמוך (Centic) אשר לעתים קרובות מכיל זיהום מים נמוך של מים).

שיטות טיפול כימי נועדו או להפוך את cyanide לתרכובות פחות רעילות, להעדיף אותו כמו מלחים בלתי פתיר, או להמיר אותו למורכבים כי הם יותר אמין להסרת. בחירת השיטה תלויה בצורת וריכוז של נוכחות cyanide, נוכחות של מתכות אחרות, שימוש הקצה הרצוי של המים מטופלים, ושיקולים כלכליים.זה מספק סקירה מקיפה של טכניקות כימיות המשמשות כדי להסיר את היתרונות הכימיים, ניצול, ניצולי, ולהפחית את היתרונות הכימיים שלהם, בסיסי, ואת הזיהומים, את הדליפות, ואת הזיהומים.

הבנה של Cyanide Speciation in Mining Wastewater

לפני דיון בשיטות טיפול, חיוני להבין את צורות של cyanide הקיימות בכפייה הכרייה. Cyanide יכול להיות נוכח כמו:

• (FLT:0 חינם cyanideFLT:1) HCN (hydrogen cyanide) ו- CN - (cyanide ion) חינם cyanide הוא הצורה הרעילה ביותר זמין עבור תגובה.
• (FLT:0) חומצה Weak dissociable (WAD) cyanideFLT:1 - קומפלקסים עם מתכות כגון אבץ, נחושת, קדמיום, ניקל שיכול לשחרר cyanide בתנאים חומציים קלים.
• (FLT:0) חומצה סטרונג דיסוציאציוצית (SAD) cyanideFLT:1 - קומפלקסים יציבים עם ברזל, קובלט וזהב הדורשים תנאים חומציים חזקים או חמצון לשחרור cyanide. SAD cyanide, במיוחד ferrocyanide, הוא פחות רעיל אך עדיין מוסדר.

רוב תהליכי הטיפול מכוונים בחינם ו- WAD cyanide. SAD cyanide הוא יותר refractory ולעתים קרובות דורש שיטות חמצון ספציפיות או הסרת פיזית באמצעות אוסמוזה הפוכה או תהליכים אחרים membrane ניתוח הערכה נכונה הוא קריטי עבור בחירת שיטה, כמו ריכוז של כל צורה קובע את המינון הכימי הנדרש ואת תנאי התגובה.

שיטות כימיות נפוצות עבור Cyanide Removal

השיטות הבאות מייצגות את הטכניקות הכימיות המיושמות ביותר בתעשיית הכרייה.כל אחת מהן הייתה מוכחת יותר מעשור של פעילות.

כימיקלים Oxidation Using Hydrogen Peroxide

הידרוגן peroxide (H2O2) הוא חמצון חזק שממיר cyanide cyanide cyanate (OCN -) בצעד אחד:

+ H2O2

Cyanate הוא בערך 1,000 פעמים פחות רעיל מאשר cyanide יכול עוד הידרוליזה ל ammonia פחמן בתנאים מסוימים. התגובה מתבצעת בדרך כלל pH של 9-10.5, אשר מעדיף את cyanide ion (CN-) ומצמצם את HCN חייב להיות זרז פחמן דו חמצני, כגון נחושת (CuSO-4 או מקדם אורגני, הוא לעתים קרובות להוסיף מסוכן כדי להאיץ את התגובה תחמוצפנת גבוהה.

אלקל צ'ור

כלור אלקלי כולל הוספת גז כלור (Cl2) או נתרן hypochlorite (NaOCl) לפסול מים ב- pH מבוקר מעל 10.התגובה נמשכת בשני שלבים:

1. (FLT:0)Stage 1:03FLT:1 Chlorine מגיב עם cyanide כדי ליצור cyanogen chloride (CNCl), ביניים רעיל מאוד ונווט. ב pH גבוה (>10), CNCl hydrolyzes במהירות כדי cyanate (OCN-).
2. (ב) ⁇ :0) 2,3FLT:1 oxidizes cyanate לפחמן דו חמצני גז חנקן אם עודף chlorine הוא נוכח.

(הפשטות הכוללת של סטויצ'ימטריה: CN + 2OH- + Cl2 ,O- + 2Cl- + 2Cl- + H2O (שלב 1), חמצון מוחלט ל- CO2 ו-N2 דורש בערך 2.5 חלקים כלור לחלק cyanide.Alkaline chlorination הוא יעיל מאוד עבור טיפול חופשי ו- WAD cyanide, השגת ריכוזים מלמטה / עם זאת, כולל שימוש משמעותי של חומרים כימיים;

Oxidation Using Caro's Acid (Peroxymonosulfuric Acid)

חומצה של Caro (H2SO5) היא סוכן שחרור in-situ oxidizer שנוצר על ידי תגובה חומצה sulfuric מרוכז עם מימן peroxide.זה סוכן חמצון חזק מאוד שיכול לטפל cyanide חינם, WAD קומפלקסים, ואפילו כמה SAD מורכב, להמיר אותם cyans חומצה הוא יעיל במיוחד בטווח ה- pH (או ⁇ ) באופן טבעי הוא גורם טיפול צואהבתים.

Sulfur Dioxide / Air (INCO Process)

תהליך INCO, שפותח על ידי חברת ניקל הבינלאומית, משתמש ב-Sulfur דו-חמצני (SO2) ואוויר בנוכחות זרז נחושת כדי לחמצן את cyanide כדי cyanate.התגובה מתרחשת ב- pH של 7-9, אשר נייטרלי ל- pH מעט אלקל (התגובה הכוללת היא: CN - + 2 + O2 + H2OCN- +2SO2SO2, כלומר, +2SO2, כלומר, צריכת חומצה נוזלית, כלומר, צריכת יעיל מאוד.

Cyanide Precipitation with Metals and Salts

שיטות קדם-תייבשות כרוכות בהוספת צמידים המהווים תרכובת בלתי-פתורה עם cyanide. האפשרות הנפוצה ביותר היא הוספת sulfate מפרה (FeSO4) לייצר ferricyanide (P ⁇ כחול): 3FeSO4 + 6NaCN Fe4 ; t(CN) ; 3 + 2N2SO4 זה preciate הוא מסוכן עלול להיות הסרת כראוי, אך לא יכול להיות סימטריה, אבל הוא לא יכול להיות מופעל כראוי.

סוכני משקעים אחרים כוללים:

• (FLT:0) מלחי קופר: FLT:1 Copper cyanide (CuCN) מפתרונות מרוכזים אבל סולמות אדומות יותר cyanide. שיטה זו היא סלקטיבית ולעתים קרובות משמש כדי לשחזר נחושת מפתרונות ציאניד.
• (ב) ,0) מלחים: FLT:1, משקעים ציאנק יאןיד משמשים לעתים קרובות אך פחות יעיל מאשר שיטות מפרות.
• (FLT:0)Calcium hypochlorite:FreaLT:1 בעוד בעיקר חמצון, זה יכול גם לזרז מורכבות סידן cyanide בסביבות גבוהות.
• (ב) [17] ,0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ההתמחות מתאימה ביותר עבור זרימה נמוכה, גבוה ריכוז זרמי cyanide שבו טיפול סלדג הוא אפשרי. עבור זרימת גדולה, זה הופך לא מעשי בשל נפח סלה ועלויות של סילוק.

תהליכי חמצון כימיים מתקדמים ואלטרנטיבה

מעבר לטכניקות הקלאסיות, כמה תהליכים חמצון מתקדמים (AOPs) נחקרו ומיישמים עבור הסרת ציאניד.אלה משלבים בדרך כלל oxidants עם קלטות אנרגיה כדי ליצור מינים רדיקליים תגובתיים מאוד.

אוזון Oxidation

(OLT) הוא חמצון חזק להגיב ישירות עם cyanide חינם כדי ליצור cyanate, ו יכול עוד חמצון cyanate חנקן ו דוקרבונט בתנאים אלקליין.התגובה היא מהירה, ואת התהליך אינו מציג מלחים או חמצן כבד (אוזון מנקה) כי הם לעתים קרובות יותר חמצן, 000 000 000 אונקי) יעיל יותר כדי להבטיח את עלויות גבוהה יותר של נוזל מגע (אוקס) כמו גם כדי למנוע לחץ דם גבוה יותר).

תהליכי פנטון ואלקטרו-פלנטון

התגובה פנטון משתמשת ברזל מפרה (Fe2+) ומימן peroxide כדי לייצר רדיקלים הידרוקסיל (OH) בתנאים חומציים (pH 2-4. hydroxyl רדיקלים אינם חשמליים ויכולים להדגים את cyanide חינם, מתכת-cyanide מורכבים, ואפילו tcyanate פחמן דו חמצני וחנקן.התהליך הוא זול יחסית, אך לא הוכח טיפול תרופתי, אך ורק לאחר טיפול תרופתי, הוא מייצר קומפקטית, אך ורק לאחר טיפול תרופתי.

תהליכי Photochemical ו-UV מבוססי

אור UV לבדו יכול לצלם קומפלקסים cyanide, אבל שיעורי איטי.שלב UV עם מימן peroxide או טיטניום דו חמצני (TiO2) photocatalysis מאיץ חמצון. UV / H2O2O2 לייצר רדיקלים hydroxyl יעיל להרוס הן חינם ומורכב cyanide. אינטנסיביות UV וזמן מגע נדרש תלוי על זעזוע מים ו cyanide אלה הם שיטות להורדת במיוחד עם זרם חשמלי.

גורמים המשפיעים על בחירת הטכניקה הכימית

בחירת שיטת הסרת cyanide הנכונה דורש ניתוח מעמיק של מספר משתנים:

• ריכוז וספקולציות: ריכוזי cyanide חינם גבוהה (>100 מ"ג / L) מעדיפים חמצון כימי (H2O2, SO2 / אוויר, alkaline chlorination) ריכוזים נמוכים (<10 מ"ג / L) עשויים להיות מטופלים יותר ביעילות על ידי שיטות או מודעות ביולוגיות, אבל כימיקלים עם או peroxide עדיין נפוץ.
• (FLT:0) הסתברות של thiocyanate (SCN-הראה): FLT:1 Thiocyanate הוא תוצר לוואי נפוץ עיבוד זהב והוא עמיד יותר חמצון. כמה שיטות (למשל, חומצה של Caro, אוזון) לטפל בו באופן חלקי, בעוד אחרים דורשים מגע מורחב או מספר שלבים.
• (FLT:0)pH של הזרם: 1FLT:1ir באופן טבעי מים חומציים מעדיפים חומצה של Caro; מים אלקליין מתאימים עבור מימן peroxide או alkaline chlorination.
• (ב) [ה] מתכות אחרות ומזהמים: ⁇ 1] קופר, ברזל, ניקל יוצרים קומפלקסים יציבים שעשויים לדרוש ניתוק נפרד או תוספת זרז.
• (FLT:0) הגבלת שחרור ההגבלות:FLT:1 Jurisdictions עם מגבלות נמוכות מאוד (למשל, 0.022 מ"ג / L חינם cyanide במדינות מסוימות בארה"ב) עשויים לדרוש שלב מלוטש לאחר טיפול ראשוני.
• (FLT:0) התחדשות מים לעומת פריקה: קיד 1 (אם מים משומרים בתהליך, כמה כימיקלים (למשל, כלור, סולפטים) עשויים לצבור ולהפריע לנטייה.
• עלויות התפעול והעלויות התפעוליות: 1FLT:1 אלקלקין כלור ומשקעים יש הון נמוך יותר, אך עלויות כימיות ובטיחות גבוהות יותר.
• (FLT:0) המומחיות והבטיחות: FLT:1 (טיפול בגז Chlorine דורש הכשרה מיוחדת; חומצה של Caro היא קורוזיבית מאוד; SO2 הוא רעיל על ידי שאיפת. hydrogen peroxide ו sodium hypochlorite הם חלופות בטוחות יותר.

השוואה של שיטות כימיות מפתח

כדי לסייע בבחירת השיטה, השולחן הבא מסכם את התכונות העיקריות של כל טכניקה:

(FLT:0)Hydrogen Peroxide:FLT:1 יעיל עבור cyanide חינם ו WAD דורש זרז עבור כמה מורכבים.תגובה מהירה.לא מוצרים מסוכנים. Residual peroxide חייב להיות מוזנח.

(FLT:0) אלקליין Chlorination:FreaLT:1 יעיל מאוד עבור חינם ו WAD cyanide. מייצרת cyanogen chloride ביניים (toxic) טפסים כלור אורגנים אם אורגנים הנוכחי דורש pH גבוה (- 11) של סיכון בטיחות גז Chlorine.

(FLT:0) של Caro:FLT:1 יעיל עבור חינם, WAD, וכמה SAD cyanide. למחול ב pH חומצי.לא כלכלוטרי לוואי. Corrosive; צריך עלות מודראט.

(FLT:0SO2/Air (INCO): ההרחבה יעילה עבור cyanide חינם ו WAD. Neutral pH.נמוך כימי נמוך עבור זרימה גבוהה.

(FLT:0)Ferrous Sulfate Precipitation:IRLT 1 פשוט; מסיר חינם וכמה cyanide WAD כ ⁇ כחול פרוסיה.לא יעיל עבור ריכוזים גבוהים או הסרת מוחלט.

(FLT:0)Ozone/UV:FLT:1rea מאוד יעיל עבור כל צורות cyanide, כולל SAD ו- thiocyanate, במיוחד כאשר משולב.

שיקולים סביבתיים ובטיחות

כל שיטות טיפול כימי לייצר צורה מסוימת של פסולת משנית. אוקסידיציה מייצרת cyanate, אשר פחות רעיל אבל יכול הידרוליזה ל אמוניה בתנאים מסוימים. Ammonia הוא עצמו רעיל לחיים מימיים חייב להיות מנוהל. Chlorination יכול לייצר בקרת טרילמאנוסים חיוניים אם חומר אורגני הוא נוכח, אשר הם חומרים מוסדרים של טיפול המכיל ברזל המכילה cyanporide מסוכנים; במיוחד אם חומר אורגני הוא חייב להיות מרוכז; 0LP2 מרוכז;

(במבט סביבתי, המטרה היא להרוס cyanide לחלוטין חנקן ופחמן דו חמצני ולא רק להמיר אותו לצורות פחות רעילות.עם זאת, מינרליזציה מלאה מושגת לעתים רחוקות בפועל; רוב התהליכים עוצרים ב cyanate. Residual cyanate יכול להיות מטופל עוד יותר על ידי חמצון ביולוגי בבריכה מלוטשת או על ידי הוספת מערכות מחוספס עודף.

מגמות עתידיות ופיתוח

מחקר לטיפול cyanide ממשיך להתמקד בצמצום צריכת הכימיה, חיסול של שלבים מסוכנים, ושיקום מתכות יקרות מפתרונות ציאניד. אלקטרוכימיים באמצעות אלקטרודות מחוסמות יהלומים הראו יעילות גבוהה להרס עבור שני cyanide חינם ומורכבת ללא הוספת כימיקלים מצטברים (nofiltration, oltramosis) משולבים עם טיפול כימי לריכוז עבור שיטות אלקטרו-דלקתיות כימיות קטנות יותר.

שדרה מבטיחה נוספת היא השימוש של FLT:0 [מבטיחים] המאפשרים שיקום cyanide FIRLT:1r ⁇ במקום הרס.לדוגמה, SART (Sulfidization-acidification-recycling-thicking) תהליך משתמש sulfides כדי לקדם נחושת, זהב וכסף מפתרונות ציאניד, יצירת cyanide חינם לשימוש מחדש מעגל מתכתי, בעוד לא מצמצם את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הגישות של אנרגיה זו של אנרגיה זו, זהב, זהב, ופתרון של

מסקנה

הסרת cyanide מפסולת כרייה הוא דרישה סביבתית ורגולטורית קריטית. מגוון של טכניקות כימיות זמין, כל אחד עם יתרונות נפרדים ומגבלות. הידרוגן peroxide oxidation, alkaline chlorination, תהליך INCO, חומצה של Caro, ומשקעים מוכחים כי ניתן להשיג תאימות כאשר מתוכנן כראוי ומופעל של השיטה המתאימה תלוי הבנה מפורטת של מים, תכונות חמצן פונקציונליות, כמו גם ללא שיפור יעיל של טיפול פסיכולוגי, כמו גם כן, כמו גם תכונות טיפול אורגניות, ללא טיפול פונקציונליות, כי הוא בדרך כלל.