Процес за възстановяване на киселинността на натриев цианид и тежки метали от отпадъчни води

Въведение

Отпадъчните води, съдържащи цианид, се генерират от различни промишлени процеси, като например добив на злато, галванопластика и химическо производство. Поради високата токсичност на цианид, неправилното изхвърляне на тези отпадъчни води може да причини сериозно замърсяване на околната среда и вреда за човешкото здраве. Следователно, пречистването и оползотворяването на отпадъчни води, съдържащи цианиди, са се превърнали в ключови въпроси. Сред методите за пречистване, Възстановяване на подкиселяването of Натриев цианид и тежки метали е широко използван и ефективен подход, който не само намалява риска за околната среда, но и осъществява рециклирането на ценни ресурси.

Принцип на възстановяване от подкиселяване

Превръщане на цианид в циановодород (HCN)

В процеса на подкиселяване, към отпадъчните води, съдържащи цианиди, се добавят силни киселини като сярна киселина. При киселинни условия свободните цианидни йони в отпадъчните води се трансформират в циановодород (HCN). Циановодородът е летливо съединение. Когато pH на отпадъчните води се регулира до ниска стойност, обикновено под 2, реакцията е по-вероятно да протече, което улеснява превръщането на цианидните йони в газообразен HCN.

Възстановяване на натриев цианид

След това генерираният HCN газ се въвежда в кула за алкална абсорбция. Вътре в кулата той реагира с разтвор на натриев хидроксид (NaOH). С протичането на реакцията, натриев цианид (NaCN) се образува и натрупва в абсорбционния разтвор. Когато концентрацията на NaCN в разтвора достигне около 10% - 12%, той може да бъде рециклиран и използван повторно в съответните промишлени процеси, като например процеса на излужване при добива на злато.

Отделяне и утаяване на тежки метали

Освен свободния цианид, отпадъчните води често съдържат комплекси на тежки метали и цианид, като тези на мед и цинк. При киселинни условия тези комплекси се разграждат. След като йоните на тежките метали се освободят, те могат да образуват неразтворими соли и да се утаят при специфични условия. Например, регулирането на pH стойността или добавянето на определени утаяващи агенти може да доведе до образуване на утайки от медни йони.

Стъпки на процеса

Стъпка 1: Предварително третиране на отпадъчни води

Отпадъчните води с висока концентрация, съдържащи алкален цианид, първо преминават през парен топлообменник, за да се контролира температурата им. Обикновено температурата се поддържа в диапазона от 20 до 25°C. Този температурен контрол спомага за оптимизиране на скоростта на последващата реакция и осигурява стабилност на процеса. Концентрацията на цианид във отпадъчните води с висока концентрация обикновено варира от 5000 до 5500 ppm, а pH стойността е между 10.5 и 12.5.

Стъпка 2: Подкисляване

Предварително пречистените отпадъчни води се подава в кула за подкиселяване с определен дебит, например 2 m³/h. След това се добавя концентрирана сярна киселина. Количеството добавена сярна киселина се регулира според характеристиките на отпадъчните води, обикновено 25 - 30 kg/m³, за да се понижи pH стойността на отпадъчните води до по-малко от 2. Топлината, отделена по време на добавянето на сярна киселина, може да ускори реакцията, което улеснява превръщането на свободните цианидни йони в отпадъчните води в летлив HCN.

Стъпка 3: Генериране и разделяне на HCN

В силно киселинната среда на кулата за подкиселяване, превръщането на цианида в HCN се насърчава. Образуваният HCN газ се засмуква от вакуумен центробежен вентилатор и навлиза в следващия етап - кулата за алкална абсорбция. В същото време, с намаляването на pH стойността, някои тежки метални йони в отпадъчните води започват да се променят. Например, концентрацията на медни йони в отпадъчните води може да спадне и някои тежки метали да започнат да образуват утайки.

Стъпка 4: Абсорбция и възстановяване на натриев цианид

Газът HCN постъпва в кулата за алкална абсорбция и се абсорбира от 20% - 30% разтвор на NaOH. Течността за алкална абсорбция в кулата се рециклира и по време на процеса на рециклиране се използва вентилатор, за да се гарантира многократното абсорбиране на HCN газа. С продължаването на абсорбционната реакция концентрацията на NaCN в абсорбционната течност постепенно се увеличава. Когато концентрацията на NaCN достигне 10% - 12%, той може да се върне в процеса на излужване за повторна употреба, като по този начин се постига възстановяване на... Натриев цианид.

Стъпка 5: Утаяване и отделяне на тежки метали

След изпускането на HCN, тъй като някои комплекси тежки метали-цианиди са разградени при киселинни условия, може да се извърши допълнително третиране за утаяване на тежки метали. Например, регулирането на pH стойността на отпадъчните води до алкален диапазон може да доведе до образуване на хидроксиди на тежки метали, които се утаяват. След това могат да се използват методи за разделяне на твърдо вещество от течност, като филтрация или утаяване, за да се отделят утаените тежки метали от отпадъчните води, като се постигне отстраняване и възстановяване на тежките метали.

Предимства на метода за възстановяване чрез подкиселяване

Рециклиране на ресурси

Методът за възстановяване чрез подкиселяване може ефективно да извлече натриев цианид от отпадъчни води, съдържащи цианид, който може да бъде използван повторно в съответните промишлени процеси, намалявайки потреблението на нов натриев цианид и понижавайки производствените разходи. В същото време могат да бъдат извлечени и тежки метали, превръщайки отпадъците в ценни ресурси.

Цена - ефективност

В сравнение с някои други методи за пречистване, които се фокусират само върху унищожаването на цианида, методът на възстановяване чрез подкиселяване не само пречиства отпадъчните води, но и възстановява ценни вещества. Въпреки че изисква консумация на киселина и алкали, стойността на възстановения натриев цианид и тежки метали може да компенсира част от разходите за пречистване, което прави цялостното пречистване по-рентабилно в дългосрочен план.

Околна среда

Чрез възстановяване на натриев цианид и тежки метали, количеството замърсители в отпадъчните води се намалява значително. Пречистените отпадъчни води имат по-ниско съдържание на цианид и тежки метали, което е по-благоприятно за последващо заустване или допълнително пречистване, намалявайки отрицателното въздействие върху околната среда.

Консумация в процеса на възстановяване от подкиселяване

Консумацията на средства при метода за възстановяване чрез подкиселяване на отпадъчни води, съдържащи цианиди, включва главно сярна киселина, сода каустик (NaOH), вар и електричество. През зимата е необходимо предварително загряване на отпадъчните води, така че се консумира и пара.

1. Консумация на киселина

• Превръщане на цианид в HCNКоличеството сярна киселина, необходимо за превръщането на цианида в отпадъчните води в HCN, зависи от концентрацията на цианид в отпадъчните води. Например, за да се пречисти 1 m³ отпадъчни води с концентрация на цианид от 5000 ppm, е необходимо определено количество сярна киселина за това превръщане.

• Подкисляване на отпадъчните водиОсвен киселината за цианидно преобразуване, се използва допълнителна киселина за регулиране на киселинността на отпадъчните води до правилното ниво на киселинност. Количеството, необходимо за понижаване на pH под 2, е важен фактор.

• Реакция с алкали в отпадъчни водиВ отпадъчните води може да има някои алкални вещества, които реагират със сярна киселина, но като цяло тази консумация е относително малка в сравнение с количествата, използвани за цианидно преобразуване и подкиселяване.

• Реакция с карбонат в отпадъцитеАко суровините, съдържащи цианид, имат високо ВъглероденПри високо съдържание на карбонати, като например в някои цианидни отпадъци, карбонатът ще реагира с киселината, за да образува въглероден диоксид. В такива случаи консумацията на сярна киселина ще се увеличи значително и тези материали може да не са идеални за третиране чрез метода за възстановяване с киселина.

2. Консумация на алкалиКаустична сода (NaOH) се използва в кулата за алкална абсорбция за абсорбиране на HCN и образуване на NaCN. Количеството консумиран NaOH е свързано с количеството генериран HCN и ефективността на абсорбция.

3. Консумация на лаймВ някои случаи вар може да се използва при последващото третиране на отпадъчните води, като например за регулиране на pH стойността за утаяване на тежки метали. Необходимото количество вар зависи от вида и концентрацията на тежки метали в отпадъчните води и необходимия диапазон на регулиране на pH.

4. Консумация на електричество и параВ процеса се използва електричество от оборудване като помпи, вентилатори и вакуумни центробежни вентилатори. През зимата, при предварителното нагряване на отпадъчните води, се изразходва пара, за да се повиши температурата до подходящото за реакцията ниво.

Заключение

Методът за възстановяване чрез подкиселяване на отпадъчни води, съдържащи цианид, за възстановяване на натриев цианид и тежки метали е цялостна и ефективна технология за пречистване. Чрез следване на специфични технологични стъпки, той може не само да премахне токсичния цианид и тежките метали от отпадъчните води, но и да рециклира ценни ресурси. Въпреки че в процеса има известен разход на материали и енергия, предвид екологичните и икономическите му ползи, той има широки перспективи за приложение при пречистването на отпадъчни води, съдържащи цианид. Въпреки това, в реалната експлоатация е необходимо да се вземат строги мерки за безопасност поради токсичността на HCN газа. Същевременно е необходима непрекъсната оптимизация на параметрите на процеса, за да се подобри ефективността на възстановяване и да се намалят разходите.