Proces obrade otpadnih voda ekstrakcije cijanidnog zlata

Trenutno, cijanid Metoda ekstrakcije zlata jedan je od glavnih zrelih procesa za taljenje zlata u Kini. Koristi otopinu cijanida za ekstrakciju zlata iz ruda, uz visoku stopu oporavka, snažnu prilagodljivost svojstvima rude i mogućnost proizvodnje zlata na licu mjesta. Od prve uporabe otopine cijanida za ispiranje zlata iz ruda 1887. godine ova metoda je u širokoj primjeni do danas. Međutim, ekstrakcija zlata cijanidom stvara veliku količinu otrovnih i štetnih tvari, što predstavlja veliku prijetnju okolišu i ljudima. Stoga, kako bi se smanjila šteta, potrebno je proučiti metode obrade otpadnih voda ekstrakcije cijanidnog zlata. Velik broj istraživača sažeo je metode obrade, kemijske principe i trendove razvoja otpadnih voda koje sadrže cijanid, ali većina njih govori samo o jednoj ili dvije metode. Stoga ovaj članak provodi detaljnu analizu različitih metoda pročišćavanja otpadnih voda ekstrakcije cijanidnog zlata koje se trenutno primjenjuju u industriji, uspoređuje prednosti, nedostatke i scenarije primjene svake metode, što ima određeno usmjeravajuće značenje za slične primjene u stvarnoj proizvodnji.

I. Izvori i opasnosti cijanidnih otpadnih voda ekstrakcije zlata

Glavni princip ekstrakcije zlata cijanidom je da u aerobnom okruženju, natrijev cijanid reagira sa zlatom stvarajući komplekse zlata, koji se zatim otapaju. Nakon toga, zlato se može ekstrahirati obogaćivanjem putem aktiviranog ugljen adsorpcijom ili istiskivanjem cinkovim prahom iz zlatnog cijanida. Istovremeno, drugi teški metali poput srebra, bakra i cinka također tvore komplekse i otapaju se.

The cijanidi korištene u reakciji i proizvedeni kompleksi su sve otrovne i štetne tvari. Natrijev cijanid se lako hidrolizira i vrlo je otrovna tvar klase 1, sa smrtonosnom dozom od 0.10 g. Kada cijanidi curenja u vodena tijela, izuzetno je štetno za organizme u vodi i izazvat će veliku prijetnju ljudima i okolnom okolišu. Stoga je pročišćavanje otpadnih voda od ekstrakcije cijanidnog zlata od velike važnosti.

II. Glavne metode obrade otpadnih voda ekstrakcije zlata cijanidom

Alkalna metoda kloriranja

Metoda alkalnog kloriranja trenutno je jedna od najčešće korištenih metoda za obradu otpadnih voda koje sadrže cijanid iz ekstrakcije cijanidnog zlata. Uglavnom koristi oksidanse na bazi klora za oksidaciju cijanida u otpadnoj vodi u alkalnim uvjetima, pretvarajući ih u neotrovne tvari. Proces razgradnje cijanida alkalnog kloriranja podijeljen je u dvije faze:

Prva faza je oksidacija cijanida u cijanat, što se naziva faza "nepotpune oksidacije". CN⁻ reagira s OCl⁻ da prvo formira CNCl, a zatim hidrolizira u CNO⁻. Treba napomenuti da je CNCl vrlo hlapljiv i toksičan u kiselim uvjetima. Stoga se tijekom rada pH vrijednost mora strogo kontrolirati kako bi bila u alkalnom stanju.

Drugi stupanj je daljnja oksidacija cijanata do ugljičnog dioksida i dušika, što se naziva stupanj "potpune oksidacije". Tijekom procesa razgradnje cijanida pH vrijednost ima veliki utjecaj na reakciju oksidacije. pH vrijednost prvog stupnja oksidacije treba kontrolirati na 10 - 11. a vrijeme reakcije je 10 - 15 minuta. pH vrijednost drugog stupnja oksidacije treba kontrolirati na 6.5 ​​- 7.0. a vrijeme reakcije je 10 - 15 minuta.

Određeni rudnik koristi metodu alkalnog kloriranja za obradu supernatanta cijanidnog repa gnojnice (sa sadržajem cijanida od 200 mg/L) i procjedne vode iz taložnika (sa sadržajem cijanida od 5 mg/L). pH vrijednost se kontrolira na 10 - 11, a prašak za izbjeljivanje se dodaje u omjeru 35 - 40 puta većem od sadržaja cijanida za miješanje i miješanje. Nakon taloženja u zgušnjivaču, ukupni sadržaj cijanida može se smanjiti na 0.1 mg/L.

Metoda alkalnog kloriranja je najčešće korištena metoda za obradu otpadnih voda koje sadrže cijanid, a prašak za izbjeljivanje je najčešće korišteni oksidans na bazi klora. Ova metoda je prikladna za obradu otpadnih voda od ekstrakcije cijanida zlata s visokim ili niskim koncentracijama. Također može ukloniti komplekse koji sadrže tiocijanat i cijanid (osim kompleksa ferocijanida). Lijek je široko dostupan, stvoreni otpadni ostatak lako se filtrira, a rad je jednostavan. Međutim, radno okruženje je relativno teško kada se koristi prašak za izbjeljivanje za obradu otpadnih voda. Sada neka poduzeća umjesto toga koriste tekućinu za izbjeljivanje ili klor dioksid, što u određenoj mjeri poboljšava radno okruženje. Ali tijekom procesa reakcije stvaraju se otrovni plinovi koji imaju relativno veliku korozivnost za opremu. Troškovi lijekova i troškovi održavanja su relativno visoki.

Metoda kompleksiranja soli željeza

Metoda kompleksiranja željezne soli je metoda obrade otpadnih voda ekstrakcije zlata cijanidom koja se pojavila posljednjih godina. Kontroliranjem reakcijske pH vrijednosti na 7 - 8. ioni željeza reagiraju sa slobodnim cijanidom i nekim cijanidnim kompleksima u otpadnoj vodi ekstrakcije cijanidnog zlata i stvaraju talog.

Eksperimenti su pokazali da općenito dodavanjem samo željeznog sulfata za obradu otpadnih voda od ekstrakcije zlata cijanidom otpadna voda ne može zadovoljiti standarde ispuštanja. Stoga je u pročišćenu otpadnu vodu potrebno dodati opći oksidans za dubinsko uklanjanje cijanida. Sve dok su uvjeti dobro kontrolirani, oksidans se može izravno dodati za obradu bez odvajanja taloga, a također se može postići standard ispuštanja. To ima pozitivan značaj u usporedbi s tradicionalnom metodom odvajanja, a potom liječenja.

Određena talionica zlata koristi metodu natrijevog sulfida - željeznog sulfata za obradu cijanida - siromašne tekućine. Utok ima sadržaj cijanida od 2500 mg/L. Nakon tretmana, otpadna voda ima sadržaj cijanida manji od 20 mg/L, sa stopom uklanjanja od 99.2%, što pokazuje izvanredne rezultate. Naknadna dubinska obrada koristi metodu natrij metabisulfit - zrak za smanjenje ukupnog cijanida na manje od 0.4 mg/L.

Metoda kompleksiranja željezne soli je nova metoda obrade koja se uglavnom koristi za obradu otpadnih voda koje sadrže cijanid visoke koncentracije. Njegov postupak je jednostavan, jednokratna investicija je mala, jednostavan je za rukovanje, lijek (uglavnom željezni sulfat) je široko dostupan, jeftin i jednostavan za korištenje. Međutim, budući da je otopina željeznog sulfata kisela, kada se pomiješa s otpadnom vodom od cijanida zlata, lokalno područje postaje kiselo i postoji mogućnost stvaranja plina cijanovodik. Štoviše, ne može ukloniti tiocijanat, a pročišćena otpadna voda i dalje treba duboku obradu kako bi zadovoljila standarde ispuštanja.

Natrijev metabisulfit - zračna metoda

Metoda natrij metabisulfit - zrak razvijena je iz metode sumpor dioksid - zrak. Uglavnom koristi sinergistički učinak natrijeva metabisulfita i zraka na cijanide u otpadnoj vodi unutar određenog pH raspona, s katalitičkim učinkom bakrenih iona, za oksidaciju CN⁻ u CNO⁻.

Ako je sadržaj cijanida u otpadnoj vodi koja sadrži cijanid visok, prvo se može provesti predobrada kako bi se ukupna koncentracija cijanida smanjila na manje od 100 mg/L. Zatim se dodaju natrijev metabisulfit i bakrov sulfat, uvodi se dovoljno zraka i kontrolira se pH vrijednost (općenito kontrolirana na 7 - 8), tako da se cijanid oksidira u cijanat, koji se zatim hidrolizira u bikarbonatne ione i amonijak.

Metoda natrijev metabisulfit - zrak prikladna je za obradu otpadnih voda ekstrakcije zlata s cijanidom niske koncentracije. Doziranje lijeka je malo, intenzitet rada je nizak, ali je početno ulaganje relativno veliko, a potrebno je dodati opremu kao što su puhala. Zahtjevi za indikatore procesa su relativno strogi, a kontrola pH vrijednosti vrlo je važna. Također je potrebno dodati bakreni sulfat kao katalizator. Vrijeme reakcije je dugo. Ako obrada nije odgovarajuća, stvorit će se velika količina amonijevih iona, a stvorenu trosku nije lako filtrirati. Na licu mjesta stvara se mala količina plina amonijaka koji ne utječe na uklanjanje tiocijanida.

Metoda oksidacije vodikovim peroksidom

Metoda oksidacije vodikovim peroksidom je oksidacija cijanida u CNO⁻ pod normalnom temperaturom, alkalnim (pH = 10 - 11) uvjetima, s Cu²⁺ kao katalizatorom, a zatim njihova hidrolizacija u neotrovne tvari. Kompleksni cijanidi (kompleksi Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) također se disociraju zbog razaranja cijanida u njima. Ferocijanidni ioni i ioni drugih teških metala tvore ferocijanidne kompleksne soli i uklanjaju se. Konačno, ukupna koncentracija cijanida u pročišćenoj otpadnoj vodi može se smanjiti na manje od 0.5 mg/L.

Ova metoda je prikladna za obradu otpadnih voda niske koncentracije koje sadrže cijanid. Oprema za obradu vodikovim peroksidom jednostavna je i lako se postiže automatska kontrola. Međutim, stvoreni cijanat mora stajati određeno vrijeme kako bi se razgradio na CO₂ i NH3. Nedostaci su što korištenje bakra kao katalizatora može uzrokovati da bakar u ispuštenoj vodi premaši standard, cijena sirovina je relativno visoka, tiocijanidi se ne mogu oksidirati i stvaraju se amonijevi ioni. Zapravo, otpadna voda još uvijek ima određenu toksičnost. Štoviše, budući da je vodikov peroksid oksidans, ima veliku korozivnost, te postoje određene poteškoće i opasnosti u transportu i uporabi.

Metoda zakiseljavanja

Kada se koristi metoda zakiseljavanja za obradu cijanida - siromašne tekućine, njegov reakcijski mehanizam je relativno složen, uglavnom uključuje tri procesa: proces zakiseljavanja otpadne vode koja sadrži cijanid, proces uklanjanja i apsorpcije HCN plina i proces neutralizacije očišćene tekućine.

(1) Reakcija zakiseljavanja: Cijanid - siromašna tekućina se zakiseli i pročisti kiselinom. Složeni cijanidi u siromašnoj tekućini formirat će netopljive taloge kao što su CuCN, CuSCN i Zn₂Fe(CN)₆ i biti uklonjeni, au isto vrijeme nastaje vodikov cijanid.

(2) Reakcija isparavanja i apsorpcije: Siromašna tekućina se prethodno zagrije na oko 30 ℃ prije zakiseljavanja. Budući da je vrelište HCN-a samo 26.5 ℃, izuzetno je hlapljiv. Stoga se pakirani toranj koristi kao oprema za prijenos mase za kontakt između dvofaznog plina i tekućine u metodi zakiseljavanja, čime se lako postiže uklanjanje i apsorpcija HCN-a.

(3) Reakcija neutralizacije: vapno ili tekuća lužina koristi se za neutralizaciju kiseline - očišćena zaostala tekućina. Preostale molekule HCN u otopini će se pretvoriti u CN⁻ oblik. Metoda zakiseljavanja može se oporaviti Natrijev cijanid iz otpadnih voda koje sadrže cijanid i ostvariti oporavak resursa. Međutim, ima visoke zahtjeve za brtvljenje opreme, relativno veliko početno ulaganje, zahtijeva visoku razinu operativnih vještina, a održavanje opreme je teško. Postoje i određene sigurnosne opasnosti. Otpadne vode nastale nakon oporabe i dalje trebaju dubinsku obradu kako bi zadovoljile standarde ispuštanja.

Metoda elektrolize

Metoda elektrolize koristi elektrokemijske redoks reakcije za uništavanje cijanida u otpadnoj vodi. Tijekom ionske elektrolize cijanidi gube elektrone na anodi i oksidiraju se u cijanat, karbonat, dušik ili amonij. Cijanat se dalje oksidira u CO₂ i H2O. Glavne reakcije su:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

2CN⁻ + 4OH⁻ - 6e → 2CO₂ + N2 + 25H₂O (XNUMX)

Eksperimenti elektrolize pomoću ručno izrađene keramičke elektrode od olovnog dioksida i katodne ploče od nehrđajućeg čelika dokazali su da se korištenjem metode elektrolize za obradu otpadne vode koja sadrži cijanid, nakon 2 sata elektrolize, koncentracija CN⁻ može smanjiti s 385 mg/L na 58 mg/L, a koncentracija Cu²⁺ može se smanjiti s 450 mg/L na 48 mg/L. Osim toga, Hunan Zhongnan Gold Smelter koristi elektrokemijsku metodu za obradu otpadnih voda od ekstrakcije zlata cijanidom, što može smanjiti ukupni cijanid s 4 g/L na 0.8 g/L. Razlika od navedenog je u tome što su i anodna i katodna ploča izrađene od željeznih ploča. Tijekom procesa rada ne troši se samo električna energija, već se troše i željezne ploče.

Metoda elektrolize uglavnom se koristi za obradu otpadnih voda visoke koncentracije koje sadrže cijanid. Oprema zauzima malu površinu, proces je jednostavan i lako se kontrolira, ali troši veliku količinu električne energije, a radni trošak je viši od onog kod metode alkalnog kloriranja. Brzina uklanjanja cijanida je prosječna i ne utječe na uklanjanje kompleksa cijanida.

Trenutačno se među metodama obrade otpadnih voda ekstrakcije cijanidnog zlata široko koriste metoda alkalnog kloriranja, metoda zakiseljavanja i metoda natrijevog metabisulfita - zrak. Metoda elektrolize i metoda kompleksiranja soli željeza su novonastale metode koje se uspješno primjenjuju u industrijskoj obradi. Metoda oksidacije vodikovim peroksidom uglavnom je hitna metoda liječenja. Postoje mnoge druge metode obrade za obradu otpadnih voda od ekstrakcije cijanidnog zlata, kao što su prirodne metode pročišćavanja, biološke metode, metode membranske separacije, metode ionske izmjene, itd. Međutim, kao industrijske primjene, sve one imaju određena ograničenja i potrebno ih je kontinuirano poboljšavati.