Proses Pengolahan Air Limbah Ekstraksi Emas Sianida

Saat ini, sianida Metode ekstraksi emas merupakan salah satu proses utama yang matang untuk peleburan emas di Tiongkok. Metode ini menggunakan larutan sianida untuk mengekstraksi emas dari bijih, yang memiliki tingkat pemulihan yang tinggi, kemampuan beradaptasi yang kuat terhadap sifat bijih, dan kemampuan untuk memproduksi emas di lokasi. Sejak penggunaan pertama larutan sianida untuk melarutkan emas dari bijih pada tahun 1887, metode ini telah diterapkan secara luas hingga sekarang. Namun, ekstraksi emas sianida menghasilkan sejumlah besar zat beracun dan berbahaya, yang menimbulkan ancaman besar bagi lingkungan sekitar dan manusia. Oleh karena itu, untuk mengurangi bahaya, perlu untuk mempelajari metode pengolahan air limbah ekstraksi emas sianida. Sejumlah besar peneliti telah merangkum metode pengolahan, prinsip kimia, dan tren pengembangan air limbah yang mengandung sianida, tetapi kebanyakan dari mereka hanya membahas satu atau dua metode. Oleh karena itu, artikel ini melakukan analisis terperinci tentang berbagai metode pengolahan air limbah ekstraksi emas sianida yang saat ini diterapkan dalam industri, membandingkan kelebihan, kekurangan, dan skenario aplikasi dari setiap metode, yang memiliki signifikansi panduan tertentu untuk aplikasi serupa dalam produksi aktual.

I. Sumber dan Bahaya Limbah Air Ekstraksi Emas Sianida

Prinsip utama ekstraksi emas sianida adalah bahwa dalam lingkungan aerobik, natrium sianida bereaksi dengan emas membentuk kompleks emas, yang kemudian dilarutkan. Setelah itu, emas dapat diekstraksi melalui pengayaan menggunakan metode aktivasi. Karbon adsorpsi atau penggantian oleh bubuk seng dari emas sianida. Pada saat yang sama, logam berat lainnya seperti perak, tembaga, dan seng juga membentuk kompleks dan larut.

The sianida digunakan dalam reaksi dan kompleks yang dihasilkan semuanya merupakan zat beracun dan berbahaya. Natrium sianida mudah dihidrolisis dan merupakan zat yang sangat beracun Kelas 1, dengan dosis mematikan 0.10g. Sianida Jika bocor ke badan air, hal itu akan sangat merugikan organisme yang ada di dalam air, dan akan menimbulkan ancaman besar bagi manusia dan lingkungan sekitar. Oleh karena itu, pengolahan air limbah ekstraksi emas sianida menjadi sangat penting.

II. Metode Utama Pengolahan Limbah Air Ekstraksi Emas Sianida

Metode Klorinasi Alkali

Metode klorinasi alkali saat ini merupakan salah satu metode yang paling umum digunakan untuk mengolah air limbah yang mengandung sianida dari ekstraksi emas sianida. Metode ini terutama menggunakan oksidan berbasis klorin untuk mengoksidasi sianida dalam air limbah dalam kondisi alkali, mengubahnya menjadi zat yang tidak beracun. Proses pemecahan sianida dari klorinasi alkali dibagi menjadi dua tahap:

Tahap pertama adalah mengoksidasi sianida menjadi sianat, yang disebut tahap "oksidasi tidak lengkap". CN⁻ bereaksi dengan OCl⁻ untuk membentuk CNCl terlebih dahulu, kemudian terhidrolisis menjadi CNO⁻. Perlu dicatat bahwa CNCl sangat mudah menguap dan beracun dalam kondisi asam. Oleh karena itu, selama pengoperasian, nilai pH harus dikontrol secara ketat agar berada dalam keadaan basa.

Tahap kedua adalah mengoksidasi sianat lebih lanjut menjadi karbon dioksida dan nitrogen, yang disebut tahap "oksidasi lengkap". Selama proses pemecahan sianida, nilai pH memiliki dampak besar pada reaksi oksidasi. Nilai pH oksidasi tahap pertama harus dikontrol pada 10 - 11, dan waktu reaksi adalah 10 - 15 menit. Nilai pH oksidasi tahap kedua harus dikontrol pada 6.5 ​​- 7.0, dan waktu reaksi adalah 10 - 15 menit.

Tambang tertentu menggunakan metode klorinasi alkali untuk mengolah supernatan lumpur limbah sianida (dengan kandungan sianida 200 mg/L) dan air rembesan dari tangki sedimentasi (dengan kandungan sianida 5 mg/L). Nilai pH dikontrol pada 10 - 11, dan bubuk pemutih ditambahkan pada rasio 35 - 40 kali kandungan sianida untuk pencampuran dan pengadukan. Setelah sedimentasi dalam pengental, total kandungan sianida dapat dikurangi menjadi 0.1 mg/L.

Metode klorinasi alkali adalah metode yang paling umum digunakan untuk mengolah air limbah yang mengandung sianida, dan bubuk pemutih adalah oksidan berbasis klorin yang paling umum digunakan. Metode ini cocok untuk mengolah air limbah ekstraksi emas sianida dengan konsentrasi tinggi atau rendah. Metode ini juga dapat menghilangkan kompleks yang mengandung tiosianat dan sianida (kecuali kompleks ferosianida). Obatnya tersedia secara luas, residu limbah yang dihasilkan mudah disaring, dan pengoperasiannya sederhana. Namun, lingkungan operasinya relatif keras saat menggunakan bubuk pemutih untuk mengolah air limbah. Sekarang beberapa perusahaan menggunakan cairan pemutih atau klorin dioksida sebagai gantinya, yang meningkatkan lingkungan operasi sampai batas tertentu. Namun, gas beracun dihasilkan selama proses reaksi, dan memiliki sifat korosif yang relatif besar terhadap peralatan. Biaya obat dan biaya perawatannya relatif tinggi.

Metode Kompleksasi Garam Besi

Metode kompleksasi garam besi merupakan metode pengolahan limbah air ekstraksi emas sianida yang muncul dalam beberapa tahun terakhir. Dengan mengendalikan nilai pH reaksi pada 7 - 8, ion besi bereaksi dengan sianida bebas dan beberapa kompleks sianida dalam limbah air ekstraksi emas sianida untuk membentuk endapan.

Percobaan telah menunjukkan bahwa secara umum, menambahkan hanya besi sulfat untuk mengolah air limbah ekstraksi emas sianida tidak dapat membuat air limbah memenuhi standar pembuangan. Oleh karena itu, oksidan umum perlu ditambahkan ke air limbah yang diolah untuk menghilangkan sianida secara mendalam. Selama kondisinya terkontrol dengan baik, oksidan dapat langsung ditambahkan untuk pengolahan tanpa memisahkan endapan, dan standar pembuangan juga dapat dicapai. Hal ini memiliki signifikansi positif dibandingkan dengan metode tradisional yaitu pemisahan terlebih dahulu dan kemudian pengolahan.

Sebuah pabrik peleburan emas tertentu menggunakan metode natrium sulfida - ferrous sulfat untuk mengolah cairan yang miskin sianida. Cairan yang masuk memiliki kandungan sianida sebesar 2500 mg/L. Setelah pengolahan, cairan yang keluar memiliki kandungan sianida kurang dari 20 mg/L, dengan tingkat penghilangan sebesar 99.2%, yang menunjukkan hasil yang luar biasa. Pengolahan mendalam berikutnya menggunakan metode natrium metabisulfit - udara untuk mengurangi total sianida hingga kurang dari 0.4 mg/L.

Metode kompleksasi garam besi merupakan metode pengolahan yang baru muncul, terutama digunakan untuk mengolah air limbah yang mengandung sianida dengan konsentrasi tinggi. Prosesnya sederhana, investasi satu kali kecil, mudah dioperasikan, obatnya (terutama besi sulfat) tersedia secara luas, murah, dan mudah digunakan. Namun, karena larutan besi sulfat bersifat asam, ketika dicampur dengan air limbah ekstraksi emas sianida, area setempat menjadi asam, dan ada kemungkinan menghasilkan gas hidrogen sianida. Selain itu, metode ini tidak dapat menghilangkan tiosianat, dan air limbah yang diolah masih memerlukan pengolahan mendalam untuk memenuhi standar pembuangan.

Natrium Metabisulfit - Metode Udara

Metode natrium metabisulfit - udara dikembangkan dari metode sulfur dioksida - udara. Metode ini terutama menggunakan efek sinergis natrium metabisulfit dan udara pada sianida dalam air limbah dalam kisaran pH tertentu, dengan efek katalitik ion tembaga, untuk mengoksidasi CN⁻ menjadi CNO⁻.

Jika kandungan sianida dalam air limbah yang mengandung sianida tinggi, pra-pengolahan dapat dilakukan terlebih dahulu untuk mengurangi konsentrasi sianida total hingga kurang dari 100 mg/L. Kemudian, natrium metabisulfit dan tembaga sulfat ditambahkan, udara yang cukup dimasukkan, dan nilai pH dikontrol (umumnya dikontrol pada 7 - 8), sehingga sianida dioksidasi menjadi sianat, yang kemudian dihidrolisis untuk membentuk ion bikarbonat dan amonia.

Metode natrium metabisulfit - udara cocok untuk mengolah air limbah ekstraksi emas sianida dengan konsentrasi rendah. Dosis obatnya kecil, intensitas tenaga kerjanya rendah, tetapi investasi di awal relatif besar, dan peralatan seperti blower perlu ditambahkan. Persyaratan untuk indikator proses relatif ketat, dan pengendalian nilai pH sangat penting. Tembaga sulfat juga perlu ditambahkan sebagai katalis. Waktu reaksinya lama. Jika pengolahannya tidak tepat, sejumlah besar ion amonium akan dihasilkan, dan terak yang dihasilkan tidak mudah disaring. Ada sejumlah kecil gas amonia yang dihasilkan di lokasi, dan tidak berpengaruh pada penghilangan tiosianida.

Metode Oksidasi Hidrogen Peroksida

Metode oksidasi hidrogen peroksida adalah mengoksidasi sianida menjadi CNO⁻ dalam suhu normal, kondisi basa (pH = 10 - 11), dengan Cu²⁺ sebagai katalis, dan kemudian menghidrolisisnya menjadi zat yang tidak beracun. Sianida kompleks (kompleks Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) juga terdisosiasi karena penghancuran sianida di dalamnya. Ion ferosianida dan ion logam berat lainnya membentuk garam kompleks ferosianida dan dihilangkan. Akhirnya, konsentrasi total sianida dalam air limbah yang diolah dapat dikurangi hingga kurang dari 0.5 mg/L.

Metode ini cocok untuk mengolah air limbah yang mengandung sianida dengan konsentrasi rendah. Peralatan pengolahan hidrogen peroksida sederhana dan mudah untuk mencapai kontrol otomatis. Namun, sianat yang dihasilkan perlu bertahan selama jangka waktu tertentu untuk terurai menjadi CO₂ dan NH₃. Kerugiannya adalah penggunaan tembaga sebagai katalis dapat menyebabkan tembaga dalam air buangan melebihi standar, biaya bahan baku relatif tinggi, tiosianida tidak dapat dioksidasi, dan ion amonium dihasilkan. Faktanya, air limbah masih memiliki toksisitas tertentu. Selain itu, karena hidrogen peroksida adalah oksidan, ia memiliki sifat korosif yang besar, dan ada kesulitan dan bahaya tertentu dalam transportasi dan penggunaan.

Metode Pengasaman

Bila menggunakan metode pengasaman untuk mengolah cairan miskin sianida, mekanisme reaksinya relatif rumit, yang terutama meliputi tiga proses: proses pengasaman air limbah yang mengandung sianida, proses pelepasan dan penyerapan gas HCN, dan proses netralisasi cairan yang dilepaskan.

(1) Reaksi pengasaman: Cairan yang mengandung sianida diasamkan dan dimurnikan dengan asam. Sianida kompleks dalam cairan yang mengandung sianida akan membentuk endapan yang tidak larut seperti CuCN, CuSCN, dan Zn₂Fe(CN)₆ dan akan dihilangkan, dan pada saat yang sama, hidrogen sianida akan terbentuk.

(2) Reaksi penguapan dan penyerapan: Cairan yang buruk dipanaskan terlebih dahulu hingga sekitar 30℃ sebelum pengasaman. Karena titik didih HCN hanya 26.5℃, maka sangat mudah menguap. Oleh karena itu, menara yang dikemas digunakan sebagai peralatan pemindahan massa untuk kontak antara dua fase gas-cair dalam metode pengasaman, yang mudah untuk mencapai pelepasan dan penyerapan HCN.

(3) Reaksi netralisasi: Kapur atau alkali cair digunakan untuk menetralkan cairan sisa yang telah dilucuti asamnya. Molekul HCN yang tersisa dalam larutan akan diubah menjadi bentuk CN⁻. Metode pengasaman dapat memulihkan Natrium Sianida dari air limbah yang mengandung sianida dan mewujudkan pemulihan sumber daya. Namun, hal itu memiliki persyaratan yang tinggi untuk penyegelan peralatan, investasi awal yang relatif besar, memerlukan keterampilan operasi tingkat tinggi, dan perawatan peralatan yang sulit. Ada juga bahaya keselamatan tertentu. Air limbah yang dihasilkan setelah pemulihan masih memerlukan pengolahan mendalam untuk memenuhi standar pembuangan.

Metode Elektrolisis

Metode elektrolisis menggunakan reaksi redoks elektrokimia untuk menghancurkan sianida dalam air limbah. Selama elektrolisis ion, sianida kehilangan elektron di anoda dan dioksidasi menjadi sianat, karbonat, nitrogen, atau amonium. Sianat selanjutnya dioksidasi menjadi CO₂ dan H₂O. Reaksi utamanya adalah:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Percobaan elektrolisis menggunakan batang elektroda timbal dioksida berbasis keramik buatan sendiri dan pelat katode baja tahan karat telah membuktikan bahwa dengan menggunakan metode elektrolisis untuk mengolah air limbah yang mengandung sianida, setelah 2 jam elektrolisis, konsentrasi CN⁻ dapat dikurangi dari 385mg/L menjadi 58mg/L, dan konsentrasi Cu²⁺ dapat dikurangi dari 450mg/L menjadi 48mg/L. Selain itu, Hunan Zhongnan Gold Smelter menggunakan metode elektrokimia untuk mengolah air limbah ekstraksi emas sianida, yang dapat mengurangi total sianida dari 4g/L menjadi 0.8g/L. Perbedaan dari hal di atas adalah bahwa pelat anoda dan katode terbuat dari pelat besi. Selama proses operasi, tidak hanya energi listrik yang dikonsumsi, tetapi juga pelat besi yang dikonsumsi.

Metode elektrolisis terutama digunakan untuk mengolah air limbah yang mengandung sianida dengan konsentrasi tinggi. Peralatan ini menempati area yang kecil, prosesnya sederhana dan mudah dikontrol, tetapi menggunakan energi listrik dalam jumlah besar, dan biaya pengoperasiannya lebih tinggi daripada metode klorinasi alkali. Tingkat penghilangan sianida rata-rata, dan tidak berpengaruh pada penghilangan kompleks sianida.

Saat ini, di antara metode pengolahan limbah air ekstraksi emas sianida, metode klorinasi alkali, metode pengasaman, dan metode natrium metabisulfit - udara banyak digunakan. Metode elektrolisis dan metode kompleksasi garam besi adalah metode baru yang muncul dan telah berhasil diterapkan dalam pengolahan industri. Metode oksidasi hidrogen peroksida terutama merupakan metode pengolahan darurat. Ada banyak metode pengolahan lain untuk mengolah limbah air ekstraksi emas sianida, seperti metode pemurnian alami, metode biologis, metode pemisahan membran, metode pertukaran ion, dll. Namun, sebagai aplikasi industri, semuanya memiliki keterbatasan tertentu dan masih perlu perbaikan terus-menerus.