فرآیند تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانید

در حال حاضر، روش استخراج طلای سیانیدی یکی از فرآیندهای اصلی و بالغ برای ذوب طلا در چین است. این روش از محلول سیانید برای استخراج طلا از سنگ معدن استفاده می‌کند که دارای نرخ بازیابی بالا، سازگاری قوی با خواص سنگ معدن و توانایی تولید طلا در محل است. از زمان اولین استفاده از محلول سیانید برای شستشوی طلا از سنگ معدن در سال 1887، این روش تاکنون به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، استخراج طلای سیانیدی مقدار زیادی مواد سمی و مضر تولید می‌کند که تهدید بزرگی برای محیط اطراف و انسان محسوب می‌شود. بنابراین، برای کاهش آسیب، لازم است روش‌های تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانیدی بررسی شود. تعداد زیادی از محققان روش‌های تصفیه، اصول شیمیایی و روند توسعه فاضلاب حاوی سیانید را خلاصه کرده‌اند، اما اکثر آنها فقط یک یا دو روش را مورد بحث قرار می‌دهند. بنابراین، این مقاله تجزیه و تحلیل دقیقی از روش‌های مختلف تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانیدی که در حال حاضر در صنعت استفاده می‌شود، انجام می‌دهد و مزایا، معایب و سناریوهای کاربردی هر روش را مقایسه می‌کند که اهمیت هدایتی خاصی برای کاربردهای مشابه در تولید واقعی دارد.

I. منابع و خطرات فاضلاب استخراج طلای سیانید

اصل اصلی استخراج طلا با سیانید این است که در یک محیط هوازی، سیانید سدیم با طلا واکنش می‌دهد تا کمپلکس‌های طلا تشکیل دهد که سپس حل می‌شوند. پس از آن، طلا را می‌توان با غنی‌سازی از طریق جذب کربن فعال یا جایگزینی با پودر روی از سیانید طلا استخراج کرد. همزمان، سایر فلزات سنگین مانند نقره، مس و روی نیز کمپلکس تشکیل می‌دهند و حل می‌شوند.

سیانیدهای مورد استفاده در واکنش و کمپلکس‌های تولید شده، همگی مواد سمی و مضری هستند. سیانید سدیم به راحتی هیدرولیز می‌شود و یک ماده بسیار سمی کلاس ۱ با دوز کشنده ۰.۱۰ گرم است. هنگامی که سیانیدها به آب‌ها نشت می‌کنند، برای موجودات زنده موجود در آب بسیار مضر هستند و تهدید بزرگی برای انسان‌ها و محیط اطراف ایجاد می‌کنند. بنابراین، تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانیدی از اهمیت بالایی برخوردار است.

II. روشهای اصلی تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانید

روش کلرزنی قلیایی

روش کلرزنی قلیایی در حال حاضر یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای تصفیه سیانید - حاوی فاضلاب حاصل از استخراج طلای سیانید است. عمدتاً از اکسیدان های مبتنی بر کلر برای اکسید کردن سیانیدهای موجود در فاضلاب در شرایط قلیایی استفاده می کند و آنها را به مواد غیر سمی تبدیل می کند. فرآیند شکستن سیانید کلرزنی قلیایی به دو مرحله تقسیم می شود:

مرحله اول اکسید کردن سیانید به سیانات است که به آن مرحله اکسیداسیون ناقص می گویند. CN- با OCl- واکنش می دهد تا ابتدا CNCl را تشکیل دهد و سپس به CNO- هیدرولیز می شود. لازم به ذکر است که CNCl در شرایط اسیدی بسیار فرار و سمی است. بنابراین در حین کار، مقدار pH باید به شدت کنترل شود تا در حالت قلیایی قرار گیرد.

مرحله دوم، اکسید کردن بیشتر سیانات به دی اکسید کربن و نیتروژن است که به آن مرحله "اکسیداسیون کامل" می گویند. در طی فرآیند شکستن سیانید، مقدار pH تأثیر زیادی بر واکنش اکسیداسیون دارد. مقدار pH اکسیداسیون مرحله اول باید در 10 - 11 کنترل شود و زمان واکنش 10 - 15 دقیقه است. مقدار pH اکسیداسیون مرحله دوم باید در 6.5 - 7.0 کنترل شود. و زمان واکنش 10 تا 15 دقیقه است.

یک معدن خاص از روش کلرزنی قلیایی برای تصفیه مایع رویی دوغاب دنباله سیانید (با محتوای سیانید 200 میلی گرم در لیتر) و آب تراوش از مخزن رسوب (با محتوای سیانید 5 میلی گرم در لیتر) استفاده می کند. مقدار pH در 10 - 11 کنترل می شود و پودر سفید کننده به نسبت 35 - 40 برابر سیانید برای مخلوط کردن و هم زدن اضافه می شود. پس از ته نشینی در یک غلیظ کننده، محتوای کل سیانید را می توان به 0.1 میلی گرم در لیتر کاهش داد.

روش کلرزنی قلیایی رایج ترین روش برای تصفیه فاضلاب حاوی سیانید است و پودر سفید کننده رایج ترین اکسید کننده مبتنی بر کلر است. این روش برای تصفیه پساب استخراج سیانید طلا با غلظت بالا یا پایین مناسب است. همچنین می تواند کمپلکس های حاوی تیوسیانات و سیانید را حذف کند (به جز کمپلکس های فروسیانید). این دارو به طور گسترده ای در دسترس است، پسماندهای تولید شده به راحتی فیلتر می شوند، و عملیات ساده است. با این حال، هنگام استفاده از پودر سفید کننده برای تصفیه فاضلاب، محیط عملیات نسبتاً خشن است. اکنون برخی از شرکت ها به جای آن از مایع سفید کننده یا دی اکسید کلر استفاده می کنند که تا حدودی محیط عملیات را بهبود می بخشد. اما گازهای سمی در طی فرآیند واکنش تولید می شوند و خورندگی نسبتا زیادی برای تجهیزات دارد. هزینه دارو و هزینه نگهداری نسبتاً بالا است.

روش کمپلکس کردن نمک آهنی

روش کمپلکس‌سازی نمک آهنی یک روش تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانیدی است که در سال‌های اخیر پدید آمده است. با کنترل مقدار pH واکنش در 7 تا 8. یون‌های آهن با سیانید آزاد و برخی کمپلکس‌های سیانید در پساب استخراج طلای سیانید واکنش داده و رسوب تشکیل می‌دهند.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که به طور کلی، افزودن تنها سولفات آهن برای تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانیدی نمی‌تواند باعث شود که فاضلاب استانداردهای تخلیه را برآورده کند. بنابراین، برای حذف عمیق سیانید، باید یک اکسیدان عمومی به فاضلاب تصفیه شده اضافه شود. تا زمانی که شرایط به خوبی کنترل شود، اکسیدان را می توان مستقیماً برای تصفیه بدون جداسازی رسوب اضافه کرد و همچنین می توان به استاندارد تخلیه نیز دست یافت. این در مقایسه با روش سنتی جداسازی ابتدا و سپس درمان از اهمیت مثبتی برخوردار است.

یک کارخانه ذوب طلا از روش سولفید سدیم - سولفات آهن برای تصفیه سیانید - مایع ضعیف استفاده می کند. اینفلوئنت دارای محتوای سیانید 2500 میلی گرم در لیتر است. پس از تصفیه، پساب دارای محتوای سیانید کمتر از 20 میلی گرم در لیتر، با نرخ حذف 99.2٪ است که نتایج قابل توجهی را نشان می دهد. درمان عمیق بعدی از روش متابی سولفیت سدیم - هوا برای کاهش کل سیانید به کمتر از 0.4 میلی گرم در لیتر استفاده می کند.

روش کمپلکس‌سازی نمک آهنی یک روش تصفیه جدید است که عمدتاً برای تصفیه فاضلاب حاوی سیانید با غلظت بالا استفاده می‌شود. فرآیند آن ساده است، سرمایه گذاری یکباره کوچک است، کار با آن آسان است، دارو (عمدتاً سولفات آهن) به طور گسترده در دسترس، ارزان و آسان برای استفاده است. با این حال، به دلیل اسیدی بودن محلول سولفات آهن، هنگامی که با فاضلاب استخراج طلای سیانید مخلوط می شود، ناحیه محلی اسیدی می شود و احتمال تولید گاز سیانید هیدروژن وجود دارد. علاوه بر این، نمی تواند تیوسیانات را حذف کند، و فاضلاب تصفیه شده هنوز برای برآورده کردن استانداردهای تخلیه نیاز به تصفیه عمیق دارد.

متابی سولفیت سدیم - روش هوا

روش متابی سولفیت سدیم - هوا از روش دی اکسید گوگرد - هوا ایجاد شده است. این عمدتا از اثر هم افزایی متابی سولفیت سدیم و هوا بر روی سیانیدهای موجود در فاضلاب در محدوده pH معین، با اثر کاتالیزوری یون‌های مس برای اکسید کردن CN- به CNO- استفاده می‌کند.

اگر محتوای سیانید در فاضلاب حاوی سیانید زیاد باشد، ابتدا می توان پیش تصفیه را انجام داد تا غلظت کل سیانید را به کمتر از 100 میلی گرم در لیتر کاهش دهد. سپس متابی سولفیت سدیم و سولفات مس اضافه می‌شود، هوای کافی وارد می‌شود و مقدار pH کنترل می‌شود (به طور کلی در 7-8 کنترل می‌شود)، به طوری که سیانید به سیانات اکسید می‌شود و سپس هیدرولیز می‌شود تا یون‌های بی‌کربنات و آمونیاک تشکیل شود.

روش متابی سولفیت سدیم - هوا برای تصفیه فاضلاب استخراج طلا با غلظت کم سیانید مناسب است. دوز دارو کم است، شدت کار کم است، اما سرمایه گذاری اولیه نسبتا زیاد است و تجهیزاتی مانند دمنده ها باید اضافه شود. الزامات مربوط به شاخص های فرآیند نسبتاً سختگیرانه است و کنترل مقدار pH بسیار مهم است. سولفات مس نیز باید به عنوان کاتالیزور اضافه شود. زمان واکنش طولانی است. اگر تصفیه مناسب نباشد، مقدار زیادی یون آمونیوم تولید می شود و سرباره تولید شده به راحتی فیلتر نمی شود. مقدار کمی گاز آمونیاک در محل تولید می شود و هیچ تاثیری در حذف تیوسیانیدها ندارد.

روش اکسیداسیون پراکسید هیدروژن

روش اکسیداسیون پراکسید هیدروژن، اکسید کردن سیانیدها به CNO- در دمای معمولی، قلیایی (pH = 10-11)، با Cu0.5+ به عنوان کاتالیزور، و سپس هیدرولیز آنها به مواد غیر سمی است. سیانیدهای پیچیده (کمپلکس های مس، روی، سرب، نیکل، کادمیوم) نیز به دلیل تخریب سیانیدهای موجود در آنها جدا می شوند. یون های فروسیانید و سایر یون های فلزات سنگین نمک های کمپلکس فروسیانید را تشکیل می دهند و حذف می شوند. در نهایت، غلظت کل سیانید در فاضلاب تصفیه شده را می توان به کمتر از XNUMX میلی گرم در لیتر کاهش داد.

این روش برای تصفیه فاضلاب های حاوی سیانید با غلظت کم مناسب است. تجهیزات تصفیه پراکسید هیدروژن ساده و آسان برای دستیابی به کنترل خودکار است. با این حال، سیانات تولید شده برای تجزیه به CO2 و NH3 باید برای مدت زمان مشخصی باقی بماند. معایب آن این است که استفاده از مس به عنوان کاتالیزور ممکن است باعث شود مس در آب تخلیه شده از حد استاندارد فراتر رود، هزینه مواد اولیه نسبتاً بالا باشد، تیوسیانیدها اکسیده نشوند و یون های آمونیوم تولید شوند. در واقع، فاضلاب هنوز سمیت خاصی دارد. علاوه بر این، از آنجایی که پراکسید هیدروژن یک اکسید کننده است، خورندگی زیادی دارد و در حمل و نقل و استفاده از آن مشکلات و خطرات خاصی وجود دارد.

روش اسیدی کردن

هنگام استفاده از روش اسیدی کردن برای تصفیه سیانید - مایع ضعیف، مکانیسم واکنش آن نسبتاً پیچیده است که عمدتاً شامل سه فرآیند است: فرآیند اسیدی کردن سیانید - حاوی فاضلاب، فرآیند جداسازی و جذب گاز HCN و فرآیند خنثی‌سازی مایع جدا شده.

(1) واکنش اسیدی: سیانید - مایع ضعیف اسیدی شده و با اسید خالص می شود. سیانیدهای پیچیده در مایع ضعیف، رسوبات نامحلول مانند CuCN، CuSCN، و ZnXNUMXFe(CN)XNUMX را تشکیل می دهند و حذف می شوند و در همان زمان، سیانید هیدروژن تولید می شود.

(2) واکنش تبخیر و جذب: مایع ضعیف قبل از اسیدی شدن تا حدود 30 درجه سانتیگراد گرم می شود. از آنجایی که نقطه جوش HCN تنها 26.5 درجه سانتیگراد است، بسیار فرار است. بنابراین از یک برج بسته بندی شده به عنوان تجهیزات انتقال جرم برای تماس گاز - مایع دو فاز در روش اسیدی کردن استفاده می شود که به راحتی می توان به حذف و جذب HCN دست یافت.

(3) واکنش خنثی‌سازی: از آهک یا قلیای مایع برای خنثی‌سازی مایع باقیمانده عاری از اسید استفاده می‌شود. مولکول‌های HCN باقیمانده در محلول به شکل CN⁻ تبدیل می‌شوند. روش اسیدی‌سازی می‌تواند سیانید سدیم را از فاضلاب حاوی سیانید بازیابی کند و بازیابی منابع را محقق سازد. با این حال، این روش الزامات بالایی برای آب‌بندی تجهیزات دارد، سرمایه‌گذاری اولیه نسبتاً زیادی لازم دارد، به مهارت‌های عملیاتی سطح بالا نیاز دارد و نگهداری تجهیزات دشوار است. همچنین خطرات ایمنی خاصی وجود دارد. فاضلاب تولید شده پس از بازیابی هنوز برای رعایت استانداردهای تخلیه نیاز به تصفیه عمیق دارد.

روش الکترولیز

روش الکترولیز از واکنش های ردوکس الکتروشیمیایی برای از بین بردن سیانیدهای موجود در فاضلاب استفاده می کند. در طی الکترولیز یونی، سیانیدها الکترون های خود را در آند از دست می دهند و به سیانات، کربنات، نیتروژن یا آمونیوم اکسید می شوند. سیانات بیشتر به CO2 و H2O اکسید می شود. واکنش های اصلی عبارتند از:

CN- + 2OH- - 2e → CNO- + H24O (XNUMX)

2CN- + 4OH- - 6e → 2CO2 + N25 + XNUMXHXNUMXO (XNUMX)

آزمایشات الکترولیز با استفاده از میله الکترود دی اکسید سرب مبتنی بر سرامیک خود ساخته و صفحه کاتد فولاد ضد زنگ ثابت کرده است که با استفاده از روش الکترولیز برای تصفیه فاضلاب حاوی سیانید، پس از 2 ساعت الکترولیز، غلظت CN- را می توان از 385 میلی گرم در لیتر به 58 میلی گرم در لیتر کاهش داد و غلظت آن را می توان از 450 میلی گرم در لیتر کاهش داد. تا 48 میلی گرم در لیتر. علاوه بر این، ذوب طلای هونان ژون نان از روش الکتروشیمیایی برای تصفیه فاضلاب استخراج طلای سیانید استفاده می کند که می تواند کل سیانید را از 4 گرم در لیتر به 0.8 گرم در لیتر کاهش دهد. تفاوت با موارد فوق این است که هر دو صفحه آند و کاتد از صفحات آهنی ساخته شده اند. در طی فرآیند عملیات نه تنها انرژی الکتریکی مصرف می شود، بلکه صفحات آهن نیز مصرف می شود.

روش الکترولیز عمدتاً برای تصفیه فاضلاب حاوی سیانید با غلظت بالا استفاده می شود. تجهیزات منطقه کوچکی را اشغال می کنند، فرآیند ساده و آسان برای کنترل است، اما مقدار زیادی انرژی الکتریکی مصرف می کند و هزینه عملیاتی بالاتر از روش کلرزنی قلیایی است. میزان حذف سیانید متوسط ​​است و تاثیری در حذف کمپلکس های سیانید ندارد.

در حال حاضر در میان روش های تصفیه پساب استخراج طلای سیانیدی، روش کلرزنی قلیایی، روش اسیدی کردن و روش متابی سولفیت سدیم – هوا کاربرد فراوانی دارد. روش الکترولیز و روش کمپلکس‌سازی نمک آهنی روش‌های نوظهوری هستند که با موفقیت در تصفیه‌های صنعتی به کار گرفته شده‌اند. روش اکسیداسیون پراکسید هیدروژن عمدتا یک روش درمان اضطراری است. روش‌های تصفیه بسیاری دیگر برای تصفیه پساب استخراج طلای سیانیدی وجود دارد، مانند روش تصفیه طبیعی، روش بیولوژیکی، روش جداسازی غشایی، روش تبادل یونی و غیره، اما به عنوان کاربردهای صنعتی، همگی دارای محدودیت‌های خاصی هستند و همچنان نیاز به بهبود مستمر دارند.