Cianīda zelta ekstrakcijas notekūdeņu attīrīšanas process

Pašlaik cianīdu zelta ieguves metode ir viens no galvenajiem nobriedušajiem zelta kausēšanas procesiem Ķīnā. Tas izmanto cianīda šķīdumu, lai iegūtu zeltu no rūdām, un tam ir augsts atgūšanas ātrums, spēcīga pielāgošanās rūdas īpašībām un iespēja ražot zeltu uz vietas. Kopš pirmās cianīda šķīduma izmantošanas zelta izskalošanai no rūdām 1887. gadā. Šī metode ir plaši izmantota līdz šim. Tomēr cianīda zelta ieguve rada lielu daudzumu toksisku un kaitīgu vielu, radot milzīgus draudus apkārtējai videi un cilvēkiem. Tāpēc, lai mazinātu kaitējumu, nepieciešams izpētīt cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanas metodes. Liela daļa pētnieku ir apkopojuši cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanas metodes, ķīmiskos principus un attīstības tendences, taču lielākā daļa apspriež tikai vienu vai divas metodes. Tāpēc šajā rakstā tiek veikta detalizēta dažādu pašlaik rūpniecībā izmantoto cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanas metožu analīze, salīdzinātas katras metodes priekšrocības, trūkumi un pielietojuma scenāriji, kam ir noteikta noteicošā nozīme līdzīgiem pielietojumiem faktiskajā ražošanā.

I. Cianīda zelta ieguves notekūdeņu avoti un apdraudējumi

Cianīda zelta ieguves galvenais princips ir tāds, ka aerobā vidē nātrija cianīds reaģē ar zeltu, veidojot zelta kompleksus, kas pēc tam tiek izšķīdināti. Pēc tam zeltu var iegūt, bagātinot to ar aktivētu Ogleklis adsorbcijas vai aizvietošanas ar cinka pulveri no zelta cianīda. Tajā pašā laikā arī citi smagie metāli, piemēram, sudrabs, varš un cinks, veido kompleksus un izšķīst.

The cianīdi reakcijā izmantotie un radītie kompleksi ir toksiskas un kaitīgas vielas. Nātrija cianīds ir viegli hidrolizējams un ir 1. klases ļoti toksiska viela, kuras letālā deva ir 0.10 g. Kad Cianīdi Nokļūst ūdenstilpēs, tas ir ārkārtīgi kaitīgs ūdenī esošajiem organismiem un radīs milzīgus draudus cilvēkiem un apkārtējai videi. Tāpēc liela nozīme ir cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanai.

II. Galvenās cianīda zelta ekstrakcijas notekūdeņu attīrīšanas metodes

Sārmainās hlorēšanas metode

Sārmainās hlorēšanas metode šobrīd ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai no zelta ieguves ar cianīdu. Tas galvenokārt izmanto uz hloru balstītus oksidētājus, lai sārmainos apstākļos oksidētu notekūdeņos esošos cianīdus, pārvēršot tos netoksiskās vielās. Sārmainās hlorēšanas cianīda sadalīšanās process ir sadalīts divos posmos:

Pirmais posms ir cianīda oksidēšana par cianātu, ko sauc par “nepilnīgas oksidācijas” stadiju. CN⁻ reaģē ar OCl⁻, vispirms veidojot CNCl, un pēc tam tas hidrolizējas par CNO⁻. Jāatzīmē, ka CNCl ir ļoti gaistošs un toksisks skābos apstākļos. Tāpēc darbības laikā ir stingri jākontrolē pH vērtība, lai tā būtu sārmainā stāvoklī.

Otrais posms ir cianāta tālāka oksidēšana līdz oglekļa dioksīdam un slāpeklim, ko sauc par “pilnīgas oksidācijas” stadiju. Cianīda sadalīšanās procesā pH vērtībai ir liela ietekme uz oksidācijas reakciju. Pirmās pakāpes oksidācijas pH vērtība jākontrolē 10 - 11. un reakcijas laiks ir 10 - 15 minūtes. Otrās pakāpes oksidācijas pH vērtība jākontrolē 6.5 - 7.0. un reakcijas laiks ir 10 - 15 minūtes.

Atsevišķās raktuvēs tiek izmantota sārmainās hlorēšanas metode, lai apstrādātu cianīda astes suspensijas supernatantu (ar cianīda saturu 200 mg/l) un nosūkšanās ūdeni no sedimentācijas tvertnes (ar cianīda saturu 5 mg/l). PH vērtību kontrolē 10 - 11. un maisīšanai un maisīšanai pievieno balināšanas pulveri proporcijā, kas 35 - 40 reizes pārsniedz cianīda saturu. Pēc sedimentācijas biezinātājā kopējo cianīda saturu var samazināt līdz 0.1 mg/l.

Sārmainā hlorēšanas metode ir visizplatītākā metode cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai, un balināšanas pulveris ir visbiežāk izmantotais oksidants uz hlora bāzes. Šī metode ir piemērota cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanai ar augstu vai zemu koncentrāciju. Tas var arī noņemt tiocianātus un cianīdus saturošus kompleksus (izņemot ferocianīdu kompleksus). Zāles ir plaši pieejamas, radušos atkritumu atlikumus ir viegli filtrēt, un darbība ir vienkārša. Tomēr darbības vide ir salīdzinoši skarba, ja notekūdeņu attīrīšanai izmanto balināšanas pulveri. Tagad daži uzņēmumi tā vietā izmanto balināšanas šķidrumu vai hlora dioksīdu, kas zināmā mērā uzlabo darbības vidi. Bet reakcijas procesā rodas toksiskas gāzes, un tai ir salīdzinoši liela korozijas spēja iekārtām. Zāļu izmaksas un uzturēšanas izmaksas ir salīdzinoši augstas.

Dzelzs sāls kompleksēšanas metode

Dzelzs sāls kompleksēšanas metode ir cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanas metode, kas ir parādījusies pēdējos gados. Kontrolējot reakcijas pH vērtību pie 7 - 8, dzelzs joni reaģē ar brīvo cianīdu un dažiem cianīda kompleksiem cianīda zelta ekstrakcijas notekūdeņos, veidojot nogulsnes.

Eksperimenti ir parādījuši, ka parasti, pievienojot tikai dzelzs sulfātu, lai attīrītu cianīda zelta ieguves notekūdeņus, notekūdeņi neatbilst izplūdes standartiem. Tāpēc attīrītajiem notekūdeņiem ir jāpievieno vispārējs oksidants - cianīda noņemšanai. Kamēr apstākļi ir labi kontrolēti, oksidētāju var tieši pievienot apstrādei, neatdalot nogulsnes, kā arī var sasniegt izplūdes standartu. Tam ir pozitīva nozīme salīdzinājumā ar tradicionālo atdalīšanas metodi vispirms un pēc tam ārstēšanu.

Atsevišķa zelta kausēšanas rūpnīca izmanto nātrija sulfīda - dzelzs sulfāta metodi, lai apstrādātu cianīdu - nabadzīgu šķidrumu. Ieplūstošā cianīda saturs ir 2500 mg/l. Pēc attīrīšanas notekūdeņos cianīda saturs ir mazāks par 20 mg/l, un izvadīšanas ātrums ir 99.2%, uzrādot ievērojamus rezultātus. Turpmākajā dziļajā apstrādē tiek izmantota nātrija metabisulfīta gaisa metode, lai samazinātu kopējo cianīda daudzumu līdz mazākam par 0.4 mg/l.

Dzelzs sāls kompleksa veidošanas metode ir jauna attīrīšanas metode, ko galvenokārt izmanto augstas koncentrācijas cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai. Tās process ir vienkāršs, vienreizējais ieguldījums ir mazs, tas ir viegli lietojams, zāles (galvenokārt dzelzs sulfāts) ir plaši pieejamas, lētas un viegli lietojamas. Tomēr, tā kā dzelzs sulfāta šķīdums ir skābs, to sajaucot ar cianīda zelta ieguves notekūdeņiem, vietējais apgabals kļūst skābs, un pastāv iespēja radīt ūdeņraža cianīda gāzi. Turklāt tas nevar noņemt tiocianātu, un attīrītajiem notekūdeņiem joprojām ir nepieciešama dziļa attīrīšana, lai tie atbilstu izplūdes standartiem.

Nātrija metabisulfīts - gaisa metode

Nātrija metabisulfīta – gaisa metode ir izstrādāta no sēra dioksīda – gaisa metodes. Tas galvenokārt izmanto nātrija metabisulfīta un gaisa sinerģisko iedarbību uz notekūdeņu cianīdiem noteiktā pH diapazonā ar vara jonu katalītisko efektu, lai CN⁻ oksidētu par CNO⁻.

Ja cianīda saturs notekūdeņos, kas satur cianīdu, ir augsts, vispirms var veikt priekšapstrādi, lai samazinātu kopējo cianīda koncentrāciju līdz mazākam par 100 mg/l. Pēc tam pievieno nātrija metabisulfītu un vara sulfātu, ievada pietiekami daudz gaisa un kontrolē pH vērtību (parasti kontrolē 7–8), lai cianīds tiktu oksidēts līdz cianātam, kas pēc tam tiek hidrolizēts, veidojot bikarbonāta jonus un amonjaku.

Nātrija metabisulfīta – gaisa metode ir piemērota zemas koncentrācijas cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanai. Medikamentu deva ir maza, darbaspēka intensitāte ir zema, bet sākotnējās investīcijas ir salīdzinoši lielas, un ir jāpievieno aprīkojums, piemēram, pūtēji. Prasības procesa indikatoriem ir salīdzinoši stingras, un pH vērtības kontrole ir ļoti svarīga. Kā katalizators jāpievieno arī vara sulfāts. Reakcijas laiks ir garš. Ja apstrāde nav pareiza, radīsies liels daudzums amonija jonu, un radušos izdedžus nav viegli filtrēt. Uz vietas rodas neliels daudzums amonjaka gāzes, un tas neietekmē tiocianīdu izvadīšanu.

Ūdeņraža peroksīda oksidēšanas metode

Ūdeņraža peroksīda oksidēšanas metode ir cianīdu oksidēšana līdz CNO⁻ normālā temperatūrā, sārmainos (pH = 10-11) apstākļos, izmantojot Cu²⁺ kā katalizatoru, un pēc tam tos hidrolizēt netoksiskos vielās. Arī kompleksie cianīdi (Cu, Zn, Pb, Ni, Cd kompleksi) tiek atdalīti, jo tajos tiek iznīcināti cianīdi. Ferocianīda joni un citi smago metālu joni veido ferocianīda kompleksu sāļus un tiek noņemti. Visbeidzot, kopējo cianīda koncentrāciju attīrītajos notekūdeņos var samazināt līdz mazāk nekā 0.5 mg/l.

Šī metode ir piemērota zemas koncentrācijas cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai. Ūdeņraža peroksīda apstrādes iekārta ir vienkārša un viegli sasniedzama automātiskā kontrole. Tomēr radītajam cianātam ir jāpaliek noteiktu laiku, lai tas sadalītos CO₂ un NH3. Trūkumi ir tādi, ka vara kā katalizatora izmantošana var izraisīt to, ka vara daudzums izvadītajā ūdenī var pārsniegt standartu, izejmateriālu izmaksas ir salīdzinoši augstas, tiocianīdus nevar oksidēt un rodas amonija joni. Faktiski notekūdeņiem joprojām ir noteikta toksicitāte. Turklāt, tā kā ūdeņraža peroksīds ir oksidants, tam ir liela korozija, un transportēšana un lietošana rada zināmas grūtības un briesmas.

Paskābināšanas metode

Izmantojot paskābināšanas metodi, lai apstrādātu cianīdu - nabadzīgu šķidrumu, tā reakcijas mehānisms ir salīdzinoši sarežģīts, galvenokārt ietverot trīs procesus: cianīdu saturošu notekūdeņu paskābināšanas procesu, HCN gāzes atdalīšanas un absorbcijas procesu un atdalītā šķidruma neitralizācijas procesu.

(1) Paskābināšanas reakcija: cianīds - vājš šķidrums tiek paskābināts un attīrīts ar skābi. Sarežģītie cianīdi vājā šķidrumā veidos nešķīstošas ​​nogulsnes, piemēram, CuCN, CuSCN un ZnXNUMXFe(CN)₆, un tiks noņemtas, un tajā pašā laikā rodas ūdeņraža cianīds.

(2) Iztvaikošanas un absorbcijas reakcija: sliktais šķidrums pirms paskābināšanas tiek iepriekš uzkarsēts līdz aptuveni 30 ℃. Tā kā HCN viršanas temperatūra ir tikai 26.5 ℃, tas ir ļoti gaistošs. Tāpēc paskābināšanas metodē kā masas pārvades iekārta tiek izmantota pildīta tornis gāzes un šķidruma divfāzu kontaktam, kas ir viegli panākama HCN atdalīšana un absorbcija.

(3) Neitralizācijas reakcija: kaļķi vai šķidru sārmu izmanto, lai neitralizētu skābes atdalīto atlikušo šķidrumu. Atlikušās HCN molekulas šķīdumā tiks pārvērstas CN⁻ formā. Paskābināšanas metode var atgūties Nātrija cianīds no cianīdu saturošiem notekūdeņiem un realizēt resursu atgūšanu. Tomēr tai ir augstas prasības iekārtu blīvēšanai, salīdzinoši lielas sākotnējās investīcijas, nepieciešamas augsta līmeņa ekspluatācijas prasmes, un iekārtu apkope ir sarežģīta. Pastāv arī noteikti drošības apdraudējumi. Pēc reģenerācijas radītajiem notekūdeņiem joprojām ir nepieciešama dziļa attīrīšana, lai tie atbilstu novadīšanas standartiem.

Elektrolīzes metode

Elektrolīzes metode izmanto elektroķīmiskas redoksreakcijas, lai iznīcinātu notekūdeņos esošos cianīdus. Jonu elektrolīzes laikā cianīdi zaudē elektronus pie anoda un tiek oksidēti par cianātu, karbonātu, slāpekli vai amoniju. Cianāts tālāk tiek oksidēts līdz CO₂ un H₂O. Galvenās reakcijas ir:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H24O (XNUMX)

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

Elektrolīzes eksperimenti, izmantojot paštaisītu uz keramikas bāzes izgatavotu svina dioksīda elektrodu stieni un nerūsējošā tērauda katoda plāksni, ir pierādījuši, ka, izmantojot elektrolīzes metodi cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai, pēc 2 stundu elektrolīzes CN⁻ koncentrāciju var samazināt no 385mg/L līdz 58mg⁻ koncentrāciju var samazināt no 450mg/L, un 48 mg/l. Turklāt Hunan Zhongnan Gold Smelter izmanto elektroķīmisko metodi, lai attīrītu cianīda zelta ieguves notekūdeņus, kas var samazināt kopējo cianīda daudzumu no 4 g/l līdz 0.8 g/l. Atšķirība no iepriekš minētā ir tāda, ka gan anoda, gan katoda plāksnes ir izgatavotas no dzelzs plāksnēm. Darbības procesā tiek patērēta ne tikai elektriskā enerģija, bet arī tiek patērētas dzelzs plāksnes.

Elektrolīzes metodi galvenokārt izmanto augstas koncentrācijas cianīdu saturošu notekūdeņu attīrīšanai. Iekārta aizņem nelielu platību, process ir vienkāršs un viegli vadāms, taču tas patērē lielu daudzumu elektroenerģijas, un ekspluatācijas izmaksas ir augstākas nekā sārmainā hlorēšanas metodei. Cianīda atdalīšanas ātrums ir vidējs, un tas neietekmē cianīda kompleksu noņemšanu.

Pašlaik starp cianīda zelta ekstrakcijas notekūdeņu attīrīšanas metodēm plaši tiek izmantota sārmainā hlorēšanas metode, paskābināšanas metode un nātrija metabisulfīta - gaisa metode. Elektrolīzes metode un dzelzs sāļu kompleksēšanas metode ir jaunas metodes, kas ir veiksmīgi izmantotas rūpnieciskajā apstrādē. Ūdeņraža peroksīda oksidēšanas metode galvenokārt ir ārkārtas ārstēšanas metode. Cianīda zelta ieguves notekūdeņu attīrīšanai ir daudz citu attīrīšanas metožu, piemēram, dabiskā attīrīšanas metode, bioloģiskā metode, membrānas atdalīšanas metode, jonu apmaiņas metode utt. Tomēr tām visām ir zināmi ierobežojumi, un tās joprojām ir nepārtraukti jāuzlabo.