Badania eksperymentalne nad metodami oczyszczania cieczy ubogiej w cyjanek w kopalni złota​

Wprowadzenie

W przemyśle wydobywczym złota, oczyszczanie cieczy ubogich w cyjanek ma ogromne znaczenie. Ciecze ubogie w cyjanek, takie jak roztwór po ekstrakcji złota w procesie cyjanizacji, zawierają różne zanieczyszczenia, zwłaszcza związki cyjanku, które mogą powodować poważne zanieczyszczenie środowiska, jeśli nie zostaną odpowiednio oczyszczone. Dlatego opracowanie skutecznych i ekonomicznych metod oczyszczania cieczy ubogich w cyjanek jest pilnym zadaniem. Niniejszy wpis na blogu koncentruje się na eksperymentalnych badaniach nad metodami oczyszczania cieczy ubogich w cyjanek w pewnej kopalni złota , mając na celu dostarczenie cennych spostrzeżeń i źródeł dla branży.

Przegląd metod oczyszczania cieczy ubogich w cyjanek

Ogólnie rzecz biorąc, metody oczyszczania cieczy z małą zawartością cyjanku można podzielić na dwie kategorie: metody oczyszczania i metody odzyskiwania (regeneracji).

Metody oczyszczania

1.Metoda utleniania alkaliczno-chlorowego

• Jest to stosunkowo dojrzała metoda usuwania cyjanków ze ścieków i jest szeroko stosowana w galwanizerniach, koksowniach i hutach złota. Przy pH 11-12 cyjanki i jony kompleksów metalicznych w ściekach zawierających cyjanki są utleniane do cyjanianów, a następnie chlor jest dodawany ponownie w celu ich utlenienia do dwutlenku węgla , azotu itp.

• Zalety : Proces jest stosunkowo dojrzały, zapewnia dobre efekty lecznicze i szerokie zastosowanie. Proces oczyszczania można łatwo zautomatyzować.

• Wady : Cyjanków nie można poddać recyklingowi, koszty oczyszczania są wysokie, a system nie usuwa kompleksów żelazowo-cyjankowych. Występuje również problem wtórnego zanieczyszczenia.

2.Dwutlenek siarki - metoda utleniania powietrzem

• Do mieszanego pojemnika dodaje się ciecz odpadową, a następnie wprowadza się powietrze i SO₂ (ciecz lub gaz, roztwór siarczynu lub otrzymany przez spalanie pierwiastkowej siarki). pH jest kontrolowane na poziomie 7–10. Wapno jest używane do neutralizacji kwasu wytwarzanego podczas reakcji utleniania. Reakcja wymaga obecności rozpuszczalnej miedzi (jako katalizatora).

• Metoda utleniania Inco-SO₂/powietrze umożliwia rozkład wszystkich cyjanków, w tym cyjanków żelaza, a cyjanki żelaza można wytrącić i usunąć przy użyciu bezpiecznych i niedrogich odczynników.

3.Metoda nadtlenku wodoru

• Proces ten nadaje się do oczyszczania ścieków zawierających cyjanek o niskim stężeniu. Nadtlenek wodoru może utleniać cyjanek w odpadach do stosunkowo słabego i łatwo hydrolizowanego kwasu cyjanowego (HCNO), który jest następnie usuwany przez dalsze utlenianie i hydrolizę.

4.Metoda utleniania ozonem

• Ozon jest silnym środkiem utleniającym. W przypadku stosowania do oczyszczania ścieków zawierających cyjanek jest bardziej kompletny niż metoda utleniania alkaliczno-chlorowego, z lepszymi efektami usuwania cyjanku. Po ozonowaniu wzrasta ilość rozpuszczonego tlenu w roztworze ścieków, który można zawrócić do systemu cyjanizacji w celu recyklingu, ułatwiając rozpuszczanie złota i poprawiając wydajność wypłukiwania złota.

• Zalety : Prosta i wygodna obsługa, łatwa kontrola oraz wysoki stopień automatyzacji produkcji. Ozon można wytwarzać na miejscu, co ma ogromne znaczenie dla instalacji cyjanizacji, które mają utrudniony transport, ale wystarczające zasilanie. Wydajność oczyszczania jest wysoka i nie powstają żadne zanieczyszczenia wtórne.

• Wady : Produkcja ozonu wiąże się z dużym zużyciem energii i wysokim kosztem produkcji, co ogranicza jej szerokie zastosowanie.

5.Metoda utleniania elektrolitycznego

• Przed elektrolizą najpierw dostosuj pH cieczy ubogiej w cyjanek do >7. Dodaj niewielką ilość soli, użyj grafitu jako anody i płytki tytanowej jako katody i użyj alkalicznego wodnego roztworu miedzi i cynku jako elektrolitu. Gdy przepuszczany jest prąd stały, metaliczna miedź i cynk są wytwarzane na katodzie, a także wytwarzany jest wodór. Na anodzie CN⁻ jest utleniany do CNO⁻, CO₂, N₂, a Cl⁻ jest utleniany do Cl₂, a Cl₂ wchodzi do roztworu, aby wytworzyć HClO.

6.Metoda utleniania mikrobiologicznego

• Ta metoda wykorzystuje biochemiczne właściwości mikroorganizmów do rozkładu cyjanków, tiocyjanianów i cyjanków żelaza, generując amoniak, dwutlenek węgla i siarczany lub hydrolizując cyjanki do formamidu. Jednocześnie bakterie adsorbują jony metali ciężkich, powodując ich odpadanie wraz z biofilmem i usuwanie.

• Ważna cecha : Aby utrzymać odpowiednią szybkość usuwania cyjanku, temperaturę należy cały czas utrzymywać powyżej 10℃.

Metody odzyskiwania (regeneracji)

1.Metoda zakwaszania

• Główną zasadą tej metody jest dodanie kwasu siarkowego do ścieków zawierających cyjanek, dostosowanie pH do około 1.5 i przekształcenie CN⁻ w HCN. Uciekły gaz HCN jest wprowadzany do absorbera i absorbowany przez roztwór alkaliczny (wodorotlenek sodu lub wodorotlenek wapnia), aby uzyskać 20% - 30% roztwór cyjanku, który można poddać recyklingowi.

• Zalety : Proces ten pozwala zmaksymalizować odzysk cyjanków, poprawić efektywny wskaźnik wykorzystania cyjanków i obniżyć koszty produkcji.

• Wady : Jednorazowy koszt inwestycji jest wysoki, przebieg procesu jest skomplikowany, a oczyszczona pozostała ciecz zawierająca cyjanek ma trudności z spełnieniem norm zrzutu.

2.Metoda wymiany jonowej

• W oczyszczaniu cieczy ubogich w cyjanek można stosować żywice jonowymienne w celu wzbogacenia cyjanków.

3.Metoda adsorpcji

• Adsorpcja węgla aktywnego : Adsorpcja węgla aktywnego zależy głównie od jego licznych porów wewnętrznych i dużej powierzchni właściwej. Proces adsorpcji obejmuje adsorpcję fizyczną i chemiczną. Usuwanie cyjanków odbywa się głównie na trzy sposoby: utlenianie, hydrolizę i stripping. Głównym procesem jest reakcja utleniającego rozkładu cyjanków w ściekach zawierających cyjanki, z nadtlenkiem wodoru na powierzchni węgla aktywnego.

4.Metoda ekstrakcji rozpuszczalnikiem

• Rozpuszczalniki służą do ekstrakcji cennych składników i cyjanków z cieczy zawierających mało cyjanku.

5.Metoda membrany ciekłej

• W oczyszczaniu cieczy ubogiej w cyjanek stosuje się głównie system olej-w-wodzie. Zasada podstawowa jest następująca: najpierw zakwasza się ścieki zawierające cyjanek, aby przekształcić jony cyjanku w HCN. HCN przechodzi przez membranę fazy olej-ciecz do wewnętrznej fazy wodnej, a następnie reaguje z NaOH, aby wytworzyć NaCN.

6.Metoda elektrodializy

• Metoda ta polega na wykorzystaniu pola elektrycznego do wywołania migracji jonów przez membrany jonowymienne, co pozwala na rozdzielenie i odzyskanie substancji.

Badania eksperymentalne nad cieczą z niską zawartością cyjanku w kopalni złota

Tło eksperymentu

Ciecz z pewną kopalnią złota, uboga w cyjanek, ma szczególnie wysoką całkowitą zawartość cyjanku, sięgającą nawet 13000 mg/l. Tak wysokie stężenie cyjanku w ściekach stanowi duże zagrożenie dla środowiska i wymaga skutecznego oczyszczania.

Metody eksperymentalne

1.Metoda adsorpcji H₂O₂ + ClO₂ + C

• W tej metodzie najpierw stosuje się nadtlenek wodoru (H₂O₂) i dwutlenek chloru (ClO₂) jako utleniacze w celu utlenienia cyjanków w cieczy ubogiej w cyjanki. Następnie przeprowadza się adsorpcję węglem aktywnym (C), aby usunąć pozostałe zanieczyszczenia.

2.Trzystopniowe utlenianie (H₂O₂ + katalizator „M”) + napowietrzanie chlorowaniem + metoda adsorpcji C

• Utlenianie trójstopniowe : Do utleniania trójstopniowego stosuje się nadtlenek wodoru (H₂O₂) i specjalny katalizator „M”. Ma to na celu zapewnienie dokładniejszego utlenienia różnych związków cyjankowych, w tym cyjanków złożonych.

• Napowietrzanie chlorowaniem : Po trzyetapowym utlenianiu przeprowadza się napowietrzanie chlorowaniem. Podczas napowietrzania do cieczy wprowadzany jest chlor, który może dodatkowo utlenić pozostałe substancje cyjankowe i niektóre inne zanieczyszczenia, które można zredukować.

• C Adsorpcja : Na koniec, w celu adsorpcji pozostałych drobnych zanieczyszczeń i wszelkich pozostałości substancji powiązanych z cyjankiem, stosuje się adsorpcję za pomocą węgla aktywnego. Dzięki temu osiąga się cel oczyszczenia cieczy ubogiej w cyjanek.

Wyniki eksperymentów i porównanie

1.Metoda adsorpcji H₂O₂ + ClO₂ + C

• Metoda ta pozwoliła na osiągnięcie pewnego stopnia usunięcia cyjanku, lecz ostateczna całkowita zawartość cyjanku w oczyszczonej cieczy była nadal stosunkowo wysoka, co nie spełniało rygorystycznych krajowych norm dotyczących zrzutów.

2.Trzystopniowe utlenianie (H₂O₂ + katalizator „M”) + napowietrzanie chlorowaniem + metoda adsorpcji C

• Ta metoda dała bardziej zadowalające wyniki. Całkowita zawartość cyjanku została zredukowana do 0.44 mg/l, co spełnia krajowe normy dotyczące zrzutów. Ponadto zawartość innych metali ciężkich również spełniała odpowiednie wymagania krajowych norm.

• Koszt - Efektywność : Pod względem kosztów, chociaż trzyetapowy proces utleniania z katalizatorem i dodatkowym napowietrzaniem chlorowanym wymaga bardziej złożonych operacji oraz użycia określonych katalizatorów i chloru, ogólnie rzecz biorąc, w porównaniu z niektórymi innymi, nadmiernie złożonymi lub kosztownymi metodami, koszt jest stosunkowo rozsądny. Pozwala on skutecznie oczyszczać ciecze o wysokim stężeniu cyjanku, utrzymując jednocześnie koszty w akceptowalnym zakresie.

Wniosek

Oczyszczanie cieczy ubogiej w cyjanek w kopalniach złota jest złożonym, ale kluczowym zadaniem. Poprzez badanie eksperymentalne cieczy ubogiej w cyjanek w pewnej kopalni złota można zauważyć, że różne metody oczyszczania mają swoje zalety i wady. Metoda trzystopniowego utleniania (H₂O₂ + katalizator „M”) + napowietrzanie chlorowaniem + adsorpcja C wykazuje stosunkowo idealne efekty oczyszczania i opłacalność w przypadku cieczy ubogiej w cyjanek o wysokiej całkowitej zawartości cyjanku w tej kopalni złota. Jednak w przyszłości nadal potrzebne są ciągłe badania i udoskonalenia w celu opracowania bardziej wydajnych, opłacalnych i przyjaznych dla środowiska metod oczyszczania, aby lepiej spełniać wymagania ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju w przemyśle wydobywczym złota.