Processo per il recupero dell'acidificazione del cianuro di sodio e dei metalli pesanti dalle acque reflue

Introduzione

Le acque reflue contenenti cianuro vengono generate da vari processi industriali come l'estrazione dell'oro, la galvanica e la produzione chimica. A causa dell'elevata tossicità di cianuroLo scarico improprio di queste acque reflue può causare grave inquinamento ambientale e danni alla salute umana. Pertanto, il trattamento e il recupero delle risorse delle acque reflue contenenti cianuro sono diventati questioni cruciali. Tra i metodi di trattamento, Recupero dell'acidificazione of Cianuro di sodio e metalli pesanti è un approccio ampiamente utilizzato ed efficace, che non solo riduce il rischio ambientale, ma realizza anche il riciclaggio di risorse preziose.

Principio di recupero dell'acidificazione

Conversione del cianuro in acido cianidrico (HCN)

Nel processo di acidificazione, acidi forti come l'acido solforico vengono aggiunti alle acque reflue contenenti cianuro. In condizioni acide, gli ioni cianuro liberi presenti nelle acque reflue si trasformano in acido cianidrico (HCN). L'acido cianidrico è un composto volatile. Quando il pH delle acque reflue viene portato a un valore basso, solitamente inferiore a 2, la reazione ha maggiori probabilità di procedere, facilitando la conversione degli ioni cianuro in gas HCN.

Recupero del cianuro di sodio

Il gas HCN generato viene quindi introdotto in una torre di assorbimento alcalina. All'interno della torre, reagisce con una soluzione di idrossido di sodio (NaOH). Man mano che la reazione procede, cianuro di sodio (NaCN) si forma e si accumula nella soluzione di assorbimento. Quando la concentrazione di NaCN nella soluzione raggiunge circa il 10%-12%, può essere riciclata e riutilizzata in processi industriali pertinenti, come il processo di lisciviazione nell'estrazione dell'oro.

Rilascio e precipitazione di metalli pesanti

Oltre al cianuro libero, le acque reflue contengono spesso complessi di metalli pesanti e cianuro, come quelli di rame e zinco. In condizioni acide, questi complessi si decompongono. Una volta rilasciati, gli ioni dei metalli pesanti possono formare sali insolubili e precipitare in determinate condizioni. Ad esempio, la regolazione del pH o l'aggiunta di determinati agenti precipitanti può causare la formazione di precipitati da parte degli ioni rame.

Passi di processo

Fase 1: Pretrattamento delle acque reflue

Le acque reflue ad alta concentrazione contenenti cianuro alcalino passano prima attraverso uno scambiatore di calore a vapore per controllarne la temperatura. In genere, la temperatura viene mantenuta tra 20 e 25 °C. Questo controllo della temperatura contribuisce a ottimizzare la velocità di reazione successiva e garantisce la stabilità del processo. La concentrazione di cianuro nelle acque reflue ad alta concentrazione varia generalmente tra 5000 e 5500 ppm e il pH è compreso tra 10.5 e 12.5.

Fase 2: Acidificazione

Le acque reflue pretrattate vengono immesse in una torre di acidificazione a una determinata portata, ad esempio 2 m³/h. Successivamente, viene aggiunto acido solforico concentrato. La quantità di acido solforico aggiunta viene regolata in base alle caratteristiche delle acque reflue, generalmente 25-30 kg/m³, per abbassare il pH delle acque reflue a un valore inferiore a 2. Il calore rilasciato durante l'aggiunta di acido solforico può accelerare la reazione, facilitando la trasformazione degli ioni cianuro liberi presenti nelle acque reflue in HCN volatile.

Fase 3: Generazione e separazione dell'HCN

Nell'ambiente fortemente acido della torre di acidificazione, viene promossa la conversione del cianuro in HCN. L'HCN gassoso formatosi viene quindi aspirato da un ventilatore centrifugo a vuoto ed entra nella fase successiva: la torre di assorbimento alcalino. Allo stesso tempo, con la diminuzione del pH, alcuni ioni di metalli pesanti presenti nelle acque reflue iniziano a modificarsi. Ad esempio, la concentrazione di ioni rame nelle acque reflue potrebbe diminuire e alcuni metalli pesanti potrebbero iniziare a formare precipitati.

Fase 4: Assorbimento e recupero del cianuro di sodio

Il gas HCN entra nella torre di assorbimento alcalino e viene assorbito da una soluzione di NaOH al 20%-30%. Il liquido di assorbimento alcalino nella torre viene riciclato e, durante il processo di riciclo, viene utilizzato un ventilatore per garantire che il gas HCN venga assorbito ripetutamente. Man mano che la reazione di assorbimento prosegue, la concentrazione di NaCN nel liquido di assorbimento aumenta gradualmente. Quando la concentrazione di NaCN raggiunge il 10%-12%, può essere reimmesso nel processo di lisciviazione per il riutilizzo, ottenendo così il recupero di Cianuro di sodio.

Fase 5: Precipitazione e separazione dei metalli pesanti

Per le acque reflue dopo il rilascio di HCN, poiché alcuni complessi metallo pesante-cianuro sono stati scomposti in condizioni acide, è possibile effettuare ulteriori trattamenti per precipitare i metalli pesanti. Ad esempio, regolando il pH delle acque reflue a un intervallo alcalino, si possono formare idrossidi di metalli pesanti che precipitano. Successivamente, si possono utilizzare metodi di separazione solido-liquido come la filtrazione o la sedimentazione per separare i metalli pesanti precipitati dalle acque reflue, ottenendo la rimozione e il recupero dei metalli pesanti.

Vantaggi del metodo di recupero dell'acidificazione

Riciclo delle risorse

Il metodo di recupero mediante acidificazione può recuperare efficacemente il cianuro di sodio dalle acque reflue contenenti cianuro, che può essere riutilizzato nei processi industriali pertinenti, riducendo il consumo di nuovo cianuro di sodio e abbassando i costi di produzione. Allo stesso tempo, è possibile recuperare anche i metalli pesanti, trasformando i rifiuti in risorse preziose.

Costo - Efficacia

Rispetto ad altri metodi di trattamento che si concentrano esclusivamente sulla distruzione del cianuro, il metodo di recupero tramite acidificazione non solo tratta le acque reflue, ma recupera anche sostanze preziose. Sebbene richieda il consumo di acido e alcali, il valore del cianuro di sodio e dei metalli pesanti recuperati può compensare parte dei costi di trattamento, rendendo il trattamento complessivo più conveniente nel lungo periodo.

Cortesia ambientale

Grazie al recupero del cianuro di sodio e dei metalli pesanti, la quantità di inquinanti nelle acque reflue viene significativamente ridotta. Le acque reflue trattate presentano un contenuto inferiore di cianuro e metalli pesanti, il che le rende più adatte allo scarico o a ulteriori trattamenti, riducendo così l'impatto negativo sull'ambiente.

Consumo nel processo di recupero dell'acidificazione

Il consumo del metodo di recupero dell'acidificazione per le acque reflue contenenti cianuro include principalmente acido solforico, soda caustica (NaOH), calce ed elettricità. In inverno, è necessario preriscaldare le acque reflue, quindi viene consumato anche vapore.

1. Consumo di acido

• Conversione del cianuro in HCN: La quantità di acido solforico necessaria per convertire il cianuro presente nelle acque reflue in HCN dipende dalla concentrazione di cianuro nelle acque reflue. Ad esempio, per trattare 1 m³ di acque reflue con una concentrazione di cianuro di 5000 ppm, è necessaria una certa quantità di acido solforico per questa conversione.

• Acidificazione delle acque reflue: Oltre all'acido per la conversione del cianuro, viene utilizzato altro acido per portare le acque reflue al giusto livello di acidità. La quantità necessaria per abbassare il pH a meno di 2 è un fattore importante.

• Reazione con alcali nelle acque reflue: Nelle acque reflue potrebbero essere presenti sostanze alcaline che reagiscono con l'acido solforico, ma in genere questo consumo è relativamente piccolo rispetto alle quantità utilizzate per la conversione del cianuro e l'acidificazione.

• Reazione con carbonato nei rifiuti: Se le materie prime contenenti cianuro hanno un alto CarbonioIn presenza di un contenuto di carbonato, come ad esempio in alcune sospensioni di residui di cianuro, il carbonato reagirà con l'acido formando anidride carbonica. In questi casi, il consumo di acido solforico aumenterà significativamente e questi materiali potrebbero non essere ideali per il trattamento con il metodo di recupero dell'acido.

2. Consumo di alcali: La soda caustica (NaOH) viene utilizzata nella torre di assorbimento alcalina per assorbire l'HCN e formare NaCN. La quantità di NaOH consumata è correlata alla quantità di HCN generato e all'efficienza di assorbimento.

3. Consumo di calceIn alcuni casi, la calce può essere utilizzata nel trattamento successivo delle acque reflue, ad esempio per regolare il pH per la precipitazione dei metalli pesanti. La quantità di calce necessaria dipende dal tipo e dalla concentrazione di metalli pesanti nelle acque reflue e dall'intervallo di regolazione del pH richiesto.

4. Consumo di elettricità e vapore: L'elettricità viene utilizzata da apparecchiature come pompe, ventilatori e ventilatori centrifughi a vuoto nel processo. In inverno, durante il preriscaldamento delle acque reflue, viene consumato vapore per aumentare la temperatura al livello appropriato per la reazione.

Conclusione

Il metodo di recupero mediante acidificazione per acque reflue contenenti cianuro, volto a recuperare cianuro di sodio e metalli pesanti, è una tecnologia di trattamento completa ed efficace. Seguendo specifiche fasi di processo, è in grado non solo di rimuovere cianuro tossico e metalli pesanti dalle acque reflue, ma anche di riciclare risorse preziose. Sebbene il processo comporti determinati consumi di materiali ed energia, considerando i suoi vantaggi ambientali ed economici, presenta ampie prospettive applicative nel trattamento di acque reflue contenenti cianuro. Tuttavia, nel funzionamento effettivo, è necessario adottare rigorose misure di sicurezza a causa della tossicità del gas HCN. Allo stesso tempo, è necessaria un'ottimizzazione continua dei parametri di processo per migliorare l'efficienza di recupero e ridurre i costi.