シアン化金抽出廃水処理プロセス

現時点では、 シアン化物 金抽出法は、中国における金精錬の主要な成熟プロセスの一つです。シアン化物溶液を使用して鉱石から金を抽出し、回収率が高く、鉱石の特性に強く適応し、現場で金を生産できるという特徴があります。1887年に初めてシアン化物溶液を使用して鉱石から金を浸出させて以来、この方法は今に至るまで広く適用されてきました。しかし、シアン化物による金の抽出は、大量の有毒有害物質を生成し、周囲の環境や人間に大きな脅威をもたらします。したがって、被害を軽減するためには、シアン化物による金抽出廃水の処理方法を研究する必要があります。多くの研究者がシアン化物含有廃水の処理方法、化学原理、開発動向をまとめていますが、そのほとんどはXNUMXつまたはXNUMXつの方法のみを論じています。そのため、この記事では、現在業界で適用されているシアン化物による金抽出廃水のさまざまな処理方法を詳細に分析し、各方法の長所、短所、適用シナリオを比較します。これは、実際の生産における同様のアプリケーションに一定の指導的意義を持っています。

I. シアン化金抽出廃水の発生源と危険性

シアン化金抽出の主な原理は、好気性環境において、 シアン化ナトリウム 金と反応して金錯体を形成し、その後溶解する。その後、活性化された溶液による濃縮によって金を抽出することができる。 Carbon 亜鉛粉末は金シアン化物から吸着または置換される。同時に、銀、銅、亜鉛などの他の重金属も錯体を形成して溶解する。

その シアン化物 反応に使われる物質と生成される錯体はすべて有毒で有害な物質です。シアン化ナトリウムは加水分解されやすく、致死量が1gのクラス0.10の高毒性物質です。 シアン化物 水域に漏洩した場合、水中の生物に極めて有害であり、人間と周囲の環境に多大な脅威をもたらすため、シアン化金抽出廃水の処理は非常に重要です。

II. シアン化金抽出廃水の主な処理方法

アルカリ塩素法

アルカリ塩素処理法は、現在、シアン化金抽出からのシアン化物含有廃水の処理に最も一般的に使用されている方法の 1 つです。主に塩素ベースの酸化剤を使用して、アルカリ条件下で廃水中のシアン化物を酸化し、無毒物質に変換します。アルカリ塩素処理のシアン化物分解プロセスは、2 つの段階に分かれています。

最初の段階はシアン化物をシアン酸塩に酸化することであり、これは「不完全酸化」段階と呼ばれます。CN⁻ は OCl⁻ と反応して最初に CNCl を形成し、次に加水分解されて CNO⁻ になります。CNCl は酸性条件下では揮発性が高く有毒であることに注意してください。したがって、操作中は pH 値を厳密に制御してアルカリ性状態にする必要があります。

第二段階は、シアン酸塩をさらに二酸化炭素と窒素に酸化することであり、「完全酸化」段階と呼ばれます。シアン化物分解プロセス中、pH値は酸化反応に大きな影響を与えます。第一段階の酸化のpH値は10〜11に制御する必要があり、反応時間は10〜15分です。第二段階の酸化のpH値は6.5〜7.0に制御する必要があり、反応時間は10〜15分です。

ある鉱山では、シアン排泥の上澄み液（シアン含有量200mg/L）と沈殿槽からの浸出水（シアン含有量5mg/L）をアルカリ塩素処理法で処理しています。pH値は10～11に制御され、漂白剤をシアン含有量の35～40倍の割合で添加して混合撹拌します。濃縮器で沈殿させた後、総シアン含有量を0.1mg/Lまで減らすことができます。

アルカリ塩素処理法はシアン含有廃水の処理に最も一般的に使用されている方法であり、漂白粉は最も一般的に使用されている塩素系酸化剤です。この方法は、高濃度または低濃度のシアン化金抽出廃水の処理に適しています。また、チオシアン酸塩およびシアン含有錯体（フェロシアン化錯体を除く）も除去できます。薬剤は広く入手可能で、生成された廃棄物の残留物はろ過しやすく、操作は簡単です。ただし、漂白粉を使用して廃水を処理する場合、操作環境は比較的過酷です。現在、一部の企業は代わりに漂白液または二酸化塩素を使用しており、操作環境はある程度改善されています。ただし、反応プロセス中に有毒ガスが発生し、機器に対する腐食性が比較的大きいです。薬剤コストとメンテナンスコストは比較的高くなります。

第一鉄塩錯体形成法

鉄塩錯体法は近年登場したシアン化金抽出廃水の処理方法であり、反応pH値を7～8に制御することにより、鉄イオンがシアン化金抽出廃水中の遊離シアン化物および一部のシアン化物錯体と反応して沈殿物を形成します。

実験によると、一般的に硫酸第一鉄のみを添加してシアン化金抽出廃水を処理すると、廃水が排出基準を満たすことができないことがわかっています。そのため、深部シアン化物を除去するには、処理済み廃水に一般的な酸化剤を添加する必要があります。条件が適切に制御されている限り、沈殿物を分離せずに酸化剤を直接添加して処理することができ、排出基準も達成できます。これは、最初に分離してから処理するという従来の方法と比較して、肯定的な意義があります。

ある金精錬所では、硫化ナトリウム-硫酸鉄法でシアン化物含有液を処理しています。流入水のシアン化物含有量は2500mg/Lです。処理後、流出水のシアン化物含有量は20mg/L未満となり、除去率は99.2%と顕著な結果を示しています。その後の深部処理では、メタ重亜硫酸ナトリウム-空気法を採用し、総シアン化物を0.4mg/L未満に減らしました。

第一鉄塩錯体法は新興の処理方法で、主に高濃度シアン含有廃水の処理に使用されています。プロセスが簡単で、1回の投資が少なく、操作が簡単で、薬剤（主に硫酸第一鉄）が広く入手可能で、安価で、使いやすいです。しかし、硫酸第一鉄溶液は酸性であるため、シアン化金抽出廃水と混合すると、局所が酸性になり、シアン化水素ガスが発生する可能性があります。また、チオシアン酸塩を除去できず、処理された廃水は排出基準を満たすために依然として徹底的な処理が必要です。

メタ重亜硫酸ナトリウム - 空気法

メタ重亜硫酸ナトリウム-空気法は、二酸化硫黄-空気法から発展したものであり、主にメタ重亜硫酸ナトリウムと空気の相乗効果と、銅イオンの触媒効果を利用して、廃水中のシアン化物を一定のpH範囲内で除去し、CN⁻をCNO⁻に酸化します。

シアン含有廃水中のシアン含有量が高い場合は、まず前処理を行って総シアン濃度を100mg/L未満に下げます。次に、メタ重亜硫酸ナトリウムと硫酸銅を加え、十分な空気を導入し、pH値を制御（通常は7～8に制御）して、シアンをシアン酸塩に酸化し、次に加水分解して重炭酸イオンとアンモニアを形成します。

メタ重亜硫酸ナトリウム-空気法は、低濃度シアン化金抽出廃水の処理に適しています。薬剤の投与量は少なく、労働強度は低いですが、初期投資は比較的大きく、送風機などの設備を追加する必要があります。プロセス指標に対する要求は比較的厳しく、pH値の制御は非常に重要です。硫酸銅も触媒として追加する必要があります。反応時間は長いです。処理が適切でない場合、大量のアンモニウムイオンが生成され、生成されたスラグはろ過しにくいです。現場で発生するアンモニアガスは少量で、チオシアン化物の除去には効果がありません。

過酸化水素酸化法

過酸化水素酸化法は、常温、アルカリ性（pH = 10〜11）条件下でCu²⁺を触媒としてシアン化物をCNO⁻に酸化し、その後、それらを非毒性物質に加水分解する方法です。複合シアン化物（Cu、Zn、Pb、Ni、Cdの錯体）も、それらの中のシアン化物の破壊により解離します。フェロシアン化物イオンと他の重金属イオンはフェロシアン化物錯塩を形成し、除去されます。最終的に、処理された廃水中の総シアン化物濃度を0.5mg/L未満に低減できます。

この方法は、低濃度のシアン化物を含む廃水の処理に適しています。過酸化水素処理装置はシンプルで、自動制御が簡単です。しかし、生成されたシアン酸塩は、CO₂とNH₃に分解するために一定時間留まる必要があります。欠点は、銅を触媒として使用すると、排出水中の銅が基準を超える可能性があること、原材料コストが比較的高いこと、チオシアン化物を酸化できず、アンモニウムイオンが発生することです。実際、廃水には依然として一定の毒性があります。また、過酸化水素は酸化剤であるため、腐食性が大きく、輸送や使用に一定の困難と危険があります。

酸性化法

酸性化法を用いてシアン化物含有廃液を処理する場合、その反応メカニズムは比較的複雑で、主にシアン化物含有廃水の酸性化プロセス、HCNガスの剥離・吸収プロセス、剥離液の中和プロセスの3つのプロセスが含まれます。

（１）酸性化反応：シアン化物貧液を酸で酸性化し精製する。貧液中の複合シアン化物はCuCN、CuSCN、Zn₂Fe(CN)₆などの不溶性沈殿物を形成して除去され、同時にシアン化水素が発生する。

（２）揮発吸収反応：酸性化前に貧液を約３０℃に予熱する。ＨＣＮの沸点は２６．５℃しかないため、揮発性が非常に高い。そのため、酸性化法では、ガスと液体の二相接触のための物質移動装置として充填塔が使用され、ＨＣＮの剥離と吸収を容易に達成できる。

（３）中和反応：石灰または液体アルカリを使用して、酸を取り除いた残留液を中和します。溶液中の残留HCN分子はCN⁻の形に変換されます。酸性化法は回収することができます。 シアン化ナトリウム シアン化物を含む廃水から廃水を分離し、資源回収を実現します。ただし、設備の密閉性に対する要求が高く、初期投資が比較的大きく、高度な操作スキルが必要で、設備のメンテナンスが困難です。また、一定の安全上の危険もあります。回収後に発生する廃水は、排出基準を満たすためにさらに深い処理が必要です。

電解法

電気分解法では、電気化学的酸化還元反応を利用して廃水中のシアン化物を破壊します。イオン電気分解中、シアン化物は陽極で電子を失い、シアン酸塩、炭酸塩、窒素、またはアンモニウムに酸化されます。シアン酸塩はさらに CO₂ と H₂O に酸化されます。主な反応は次のとおりです。

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

自作のセラミック二酸化鉛電極棒とステンレス陰極板を用いた電気分解実験により、電気分解法を用いてシアン化物含有廃水を処理すると、2時間の電気分解後、CN⁻濃度を385mg/Lから58mg/Lに、Cu²⁺濃度を450mg/Lから48mg/Lに低減できることが証明された。また、湖南省中南金精錬所は電気化学的方法を用いてシアン化金抽出廃水を処理しており、総シアン化物を4g/Lから0.8g/Lに低減することができる。上記との違いは、陽極板と陰極板の両方が鉄板で作られていることです。操作プロセスでは、電気エネルギーが消費されるだけでなく、鉄板も消費されます。

電気分解法は主に高濃度シアン含有廃水の処理に用いられます。設備占有面積が小さく、プロセスがシンプルで制御しやすいですが、電気エネルギー消費量が多く、運転コストはアルカリ塩素化法よりも高くなります。シアン除去率は平均的で、シアン錯体の除去には効果がありません。

現在、シアン化金抽出廃水の処理方法には、アルカリ塩素処理法、酸性化法、メタ重亜硫酸ナトリウム-空気法が広く使用されています。電気分解法と鉄塩錯化法は、工業処理にうまく適用されている新興の方法であり、過酸化水素酸化法は主に緊急処理法です。シアン化金抽出廃水を処理するには、天然浄化法、生物学的方法、膜分離法、イオン交換法など、他の多くの処理方法がありますが、工業用途としては、すべて一定の制限があり、継続的な改善が必要です。