Processo di trattamento delle acque reflue per l'estrazione dell'oro con cianuro

Allo stato attuale, la cianuro il metodo di estrazione dell'oro è uno dei principali processi maturi per la fusione dell'oro in Cina. Utilizza una soluzione di cianuro per estrarre l'oro dai minerali, con un elevato tasso di recupero, una forte adattabilità alle proprietà del minerale e la capacità di produrre oro in loco. Dal primo utilizzo della soluzione di cianuro per lisciviare l'oro dai minerali nel 1887, questo metodo è stato ampiamente applicato fino ad oggi. Tuttavia, l'estrazione dell'oro con cianuro genera una grande quantità di sostanze tossiche e nocive, rappresentando un'enorme minaccia per l'ambiente circostante e per gli esseri umani. Pertanto, al fine di ridurre il danno, è necessario studiare i metodi di trattamento delle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro. Un gran numero di ricercatori ha riassunto i metodi di trattamento, i principi chimici e le tendenze di sviluppo delle acque reflue contenenti cianuro, ma la maggior parte di loro discute solo di uno o due metodi. Pertanto, questo articolo conduce un'analisi dettagliata di vari metodi di trattamento delle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro attualmente applicati nell'industria, confronta i vantaggi, gli svantaggi e gli scenari applicativi di ciascun metodo, che ha un certo significato guida per applicazioni simili nella produzione effettiva.

I. Fonti e pericoli delle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro

Il principio fondamentale dell'estrazione dell'oro con cianuro è che in un ambiente aerobico, cianuro di sodio reagisce con l'oro per formare complessi d'oro, che vengono poi disciolti. Dopodiché, l'oro può essere estratto mediante arricchimento attraverso attivato Carbonio adsorbimento o spostamento da parte della polvere di zinco del cianuro d'oro. Allo stesso tempo, anche altri metalli pesanti come argento, rame e zinco formano complessi e si dissolvono.

Migliori cianuri utilizzati nella reazione e i complessi prodotti sono tutte sostanze tossiche e nocive. Il cianuro di sodio è facile da idrolizzare ed è una sostanza altamente tossica di Classe 1, con una dose letale di 0.10 g. Quando cianuri fuoriuscita nei corpi idrici, è estremamente dannosa per gli organismi nell'acqua e causerà un'enorme minaccia per gli esseri umani e l'ambiente circostante. Pertanto, il trattamento delle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro è di grande importanza.

II. Principali metodi di trattamento delle acque reflue derivanti dall'estrazione dell'oro con cianuro

Metodo di clorazione alcalina

Il metodo di clorazione alcalina è attualmente uno dei metodi più comunemente utilizzati per il trattamento delle acque reflue contenenti cianuro derivanti dall'estrazione di oro con cianuro. Utilizza principalmente ossidanti a base di cloro per ossidare i cianuri nelle acque reflue in condizioni alcaline, convertendoli in sostanze non tossiche. Il processo di rottura del cianuro della clorazione alcalina è suddiviso in due fasi:

La prima fase consiste nell'ossidare il cianuro in cianato, che è chiamata fase di "ossidazione incompleta". CN⁻ reagisce con OCl⁻ per formare prima CNCl, e poi si idrolizza in CNO⁻. Va notato che CNCl è altamente volatile e tossico in condizioni acide. Pertanto, durante il funzionamento, il valore del pH deve essere rigorosamente controllato per essere in uno stato alcalino.

La seconda fase consiste nell'ossidare ulteriormente il cianato in anidride carbonica e azoto, che è chiamata fase di "ossidazione completa". Durante il processo di rottura del cianuro, il valore del pH ha un grande impatto sulla reazione di ossidazione. Il valore del pH della prima fase di ossidazione dovrebbe essere controllato a 10 - 11 e il tempo di reazione è di 10 - 15 minuti. Il valore del pH della seconda fase di ossidazione dovrebbe essere controllato a 6.5 ​​- 7.0 e il tempo di reazione è di 10 - 15 minuti.

Una certa miniera utilizza il metodo di clorazione alcalina per trattare il supernatante della poltiglia di coda di cianuro (con un contenuto di cianuro di 200 mg/L) e l'acqua di infiltrazione dal serbatoio di sedimentazione (con un contenuto di cianuro di 5 mg/L). Il valore del pH è controllato a 10 - 11 e la polvere sbiancante viene aggiunta in un rapporto di 35 - 40 volte il contenuto di cianuro per la miscelazione e l'agitazione. Dopo la sedimentazione in un addensante, il contenuto totale di cianuro può essere ridotto a 0.1 mg/L.

Il metodo di clorazione alcalina è il metodo più comunemente utilizzato per il trattamento di acque reflue contenenti cianuro, e la polvere sbiancante è l'ossidante a base di cloro più comunemente utilizzato. Questo metodo è adatto per il trattamento di acque reflue di estrazione di oro con cianuro con concentrazioni elevate o basse. Può anche rimuovere complessi contenenti tiocianato e cianuro (ad eccezione dei complessi di ferrocianuro). Il medicinale è ampiamente disponibile, i residui di scarto generati sono facili da filtrare e il funzionamento è semplice. Tuttavia, l'ambiente operativo è relativamente duro quando si utilizza la polvere sbiancante per il trattamento delle acque reflue. Ora alcune aziende utilizzano invece liquido sbiancante o biossido di cloro, il che migliora in una certa misura l'ambiente operativo. Ma durante il processo di reazione vengono generati gas tossici e ha una corrosività relativamente elevata per le apparecchiature. Il costo del medicinale e il costo di manutenzione sono relativamente elevati.

Metodo di complessazione del sale ferroso

Il metodo di complessazione del sale ferroso è un metodo di trattamento per le acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro emerso negli ultimi anni. Controllando il valore del pH di reazione a 7 - 8, gli ioni ferrosi reagiscono con il cianuro libero e alcuni complessi di cianuro nelle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro per formare precipitati.

Gli esperimenti hanno dimostrato che in genere, l'aggiunta di solo solfato ferroso per trattare le acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro non può far sì che le acque reflue soddisfino gli standard di scarico. Pertanto, è necessario aggiungere un ossidante generale alle acque reflue trattate per la rimozione profonda del cianuro. Finché le condizioni sono ben controllate, l'ossidante può essere aggiunto direttamente per il trattamento senza separare il precipitato e può anche essere raggiunto lo standard di scarico. Ciò ha un significato positivo rispetto al metodo tradizionale di separazione prima e trattamento poi.

Una certa fonderia d'oro usa il metodo solfuro di sodio - solfato ferroso per trattare il liquido povero di cianuro. L'affluente ha un contenuto di cianuro di 2500 mg/L. Dopo il trattamento, l'effluente ha un contenuto di cianuro inferiore a 20 mg/L, con un tasso di rimozione del 99.2%, mostrando risultati notevoli. Il successivo trattamento profondo usa il metodo metabisolfito di sodio - aria per ridurre il cianuro totale a meno di 0.4 mg/L.

Il metodo di complessazione del sale ferroso è un metodo di trattamento di recente introduzione, utilizzato principalmente per trattare acque reflue ad alta concentrazione contenenti cianuro. Il suo processo è semplice, l'investimento una tantum è ridotto, è facile da usare, il medicinale (principalmente solfato ferroso) è ampiamente disponibile, poco costoso e facile da usare. Tuttavia, poiché la soluzione di solfato ferroso è acida, quando viene miscelata con acque reflue di estrazione dell'oro al cianuro, l'area locale diventa acida e c'è la possibilità di generare gas di cianuro di idrogeno. Inoltre, non può rimuovere il tiocianato e le acque reflue trattate necessitano ancora di un trattamento profondo per soddisfare gli standard di scarico.

Metabisolfito di sodio - Metodo dell'aria

Il metodo metabisolfito di sodio - aria è sviluppato dal metodo anidride solforosa - aria. Utilizza principalmente l'effetto sinergico del metabisolfito di sodio e dell'aria sui cianuri nelle acque reflue entro un certo intervallo di pH, con l'effetto catalitico degli ioni di rame, per ossidare CN⁻ a CNO⁻.

Se il contenuto di cianuro nelle acque reflue contenenti cianuro è elevato, è possibile effettuare prima un pretrattamento per ridurre la concentrazione totale di cianuro a meno di 100 mg/L. Quindi, vengono aggiunti metabisolfito di sodio e solfato di rame, viene introdotta aria sufficiente e il valore del pH viene controllato (generalmente controllato a 7 - 8), in modo che il cianuro venga ossidato a cianato, che viene poi idrolizzato per formare ioni bicarbonato e ammoniaca.

Il metodo sodio metabisolfito - aria è adatto per il trattamento di acque reflue di estrazione di oro con cianuro a bassa concentrazione. Il dosaggio del medicinale è piccolo, l'intensità di manodopera è bassa, ma l'investimento iniziale è relativamente grande e devono essere aggiunte attrezzature come i ventilatori. I requisiti per gli indicatori di processo sono relativamente rigorosi e il controllo del valore del pH è molto cruciale. Anche il solfato di rame deve essere aggiunto come catalizzatore. Il tempo di reazione è lungo. Se il trattamento non è appropriato, verrà generata una grande quantità di ioni ammonio e la scoria generata non è facile da filtrare. C'è una piccola quantità di gas di ammoniaca generato in loco e non ha alcun effetto sulla rimozione dei tiocianuri.

Metodo di ossidazione del perossido di idrogeno

Il metodo di ossidazione del perossido di idrogeno consiste nell'ossidare i cianuri a CNO⁻ a temperatura normale, condizioni alcaline (pH = 10 - 11), con Cu²⁺ come catalizzatore, e quindi idrolizzarli in sostanze non tossiche. Anche i cianuri complessi (complessi di Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) vengono dissociati a causa della distruzione dei cianuri in essi contenuti. Gli ioni ferrocianuro e altri ioni di metalli pesanti formano sali complessi di ferrocianuro e vengono rimossi. Infine, la concentrazione totale di cianuro nelle acque reflue trattate può essere ridotta a meno di 0.5 mg/L.

Questo metodo è adatto per il trattamento di acque reflue contenenti cianuro a bassa concentrazione. L'attrezzatura per il trattamento con perossido di idrogeno è semplice e facile da ottenere con controllo automatico. Tuttavia, il cianato generato deve rimanere per un certo periodo di tempo per decomporsi in CO₂ e NH₃. Gli svantaggi sono che l'uso del rame come catalizzatore può causare il superamento dello standard del rame nell'acqua scaricata, il costo della materia prima è relativamente alto, i tiocianuri non possono essere ossidati e vengono generati ioni ammonio. Infatti, le acque reflue hanno ancora una certa tossicità. Inoltre, poiché il perossido di idrogeno è un ossidante, ha una grande corrosività e ci sono alcune difficoltà e pericoli nel trasporto e nell'uso.

Metodo di acidificazione

Quando si utilizza il metodo di acidificazione per trattare liquidi poveri di cianuro, il meccanismo di reazione è relativamente complesso e comprende principalmente tre processi: il processo di acidificazione delle acque reflue contenenti cianuro, il processo di strippaggio e assorbimento del gas HCN e il processo di neutralizzazione del liquido strippato.

(1) Reazione di acidificazione: il liquido povero di cianuro viene acidificato e purificato con acido. I cianuri complessi nel liquido povero formeranno precipitati insolubili come CuCN, CuSCN e Zn₂Fe(CN)₆ e saranno rimossi e, allo stesso tempo, viene generato acido cianidrico.

(2) Reazione di volatilizzazione e assorbimento: il liquido povero viene preriscaldato a circa 30℃ prima dell'acidificazione. Poiché il punto di ebollizione dell'HCN è di soli 26.5℃, è estremamente volatile. Pertanto, una torre impaccata viene utilizzata come apparecchiatura di trasferimento di massa per il contatto tra la fase gas-liquido bifase nel metodo di acidificazione, che è facile da ottenere lo stripping e l'assorbimento dell'HCN.

(3) Reazione di neutralizzazione: calce o alcali liquidi vengono utilizzati per neutralizzare l'acido - liquido residuo spogliato. Le molecole HCN residue nella soluzione saranno convertite nella forma CN⁻. Il metodo di acidificazione può recuperare Cianuro di sodio dalle acque reflue contenenti cianuro e realizzare il recupero delle risorse. Tuttavia, ha elevati requisiti per la sigillatura delle apparecchiature, un investimento iniziale relativamente elevato, richiede competenze operative di alto livello e la manutenzione delle apparecchiature è difficile. Ci sono anche alcuni rischi per la sicurezza. Le acque reflue generate dopo il recupero necessitano ancora di un trattamento profondo per soddisfare gli standard di scarico.

Metodo di elettrolisi

Il metodo dell'elettrolisi utilizza reazioni redox elettrochimiche per distruggere i cianuri nelle acque reflue. Durante l'elettrolisi ionica, i cianuri perdono elettroni all'anodo e vengono ossidati a cianato, carbonato, azoto o ammonio. Il cianato viene ulteriormente ossidato a CO₂ e H₂O. Le reazioni principali sono:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Gli esperimenti di elettrolisi che utilizzano un'asta elettrodica di biossido di piombo autoprodotta a base di ceramica e una piastra catodica in acciaio inossidabile hanno dimostrato che utilizzando il metodo di elettrolisi per trattare le acque reflue contenenti cianuro, dopo 2 ore di elettrolisi, la concentrazione di CN⁻ può essere ridotta da 385 mg/L a 58 mg/L e la concentrazione di Cu²⁺ può essere ridotta da 450 mg/L a 48 mg/L. Inoltre, la fonderia d'oro Hunan Zhongnan utilizza il metodo elettrochimico per trattare le acque reflue di estrazione dell'oro al cianuro, che può ridurre il cianuro totale da 4 g/L a 0.8 g/L. La differenza rispetto a quanto sopra è che sia le piastre dell'anodo che quelle del catodo sono realizzate in piastre di ferro. Durante il processo operativo, non solo viene consumata energia elettrica, ma vengono consumate anche le piastre di ferro.

Il metodo di elettrolisi è utilizzato principalmente per trattare acque reflue ad alta concentrazione contenenti cianuro. L'attrezzatura occupa una piccola area, il processo è semplice e facile da controllare, ma consuma una grande quantità di energia elettrica e il costo operativo è superiore a quello del metodo di clorazione alcalina. La velocità di rimozione del cianuro è media e non ha alcun effetto sulla rimozione dei complessi di cianuro.

Attualmente, tra i metodi di trattamento delle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro, sono ampiamente utilizzati il ​​metodo di clorazione alcalina, il metodo di acidificazione e il metodo del metabisolfito di sodio - aria. Il metodo di elettrolisi e il metodo di complessazione del sale ferroso sono metodi di recente introduzione che sono stati applicati con successo nel trattamento industriale. Il metodo di ossidazione del perossido di idrogeno è principalmente un metodo di trattamento di emergenza. Esistono molti altri metodi di trattamento per il trattamento delle acque reflue di estrazione dell'oro con cianuro, come il metodo di purificazione naturale, il metodo biologico, il metodo di separazione a membrana, il metodo di scambio ionico, ecc. Tuttavia, in quanto applicazioni industriali, presentano tutti alcune limitazioni e necessitano ancora di continui miglioramenti.