Processo de tratamento de águas residuais de extração de ouro com cianeto

Actualmente, o cianeto O método de extração de ouro é um dos principais processos maduros para fundição de ouro na China. Ele usa solução de cianeto para extrair ouro de minérios, apresentando alta taxa de recuperação, forte adaptabilidade às propriedades do minério e a capacidade de produzir ouro no local. Desde o primeiro uso da solução de cianeto para lixiviar ouro de minérios em 1887, esse método tem sido amplamente aplicado até agora. No entanto, a extração de ouro com cianeto gera uma grande quantidade de substâncias tóxicas e prejudiciais, representando uma grande ameaça ao meio ambiente e aos humanos. Portanto, para reduzir os danos, é necessário estudar os métodos de tratamento de águas residuais de extração de ouro com cianeto. Um grande número de pesquisadores resumiu os métodos de tratamento, princípios químicos e tendências de desenvolvimento de águas residuais contendo cianeto, mas a maioria deles discute apenas um ou dois métodos. Portanto, este artigo conduz uma análise detalhada de vários métodos de tratamento para águas residuais de extração de ouro com cianeto atualmente aplicados na indústria, compara as vantagens, desvantagens e cenários de aplicação de cada método, que tem certo significado orientador para aplicações semelhantes na produção real.

I. Fontes e perigos das águas residuais da extração de ouro com cianeto

O princípio básico da extração de ouro com cianeto é que, em um ambiente aeróbico, cianeto de sódio reage com ouro para formar complexos de ouro, que são então dissolvidos. Depois disso, o ouro pode ser extraído por enriquecimento através da adsorção de carvão ativado ou deslocado por pó de zinco do cianeto de ouro. Ao mesmo tempo, outros metais pesados ​​como prata, cobre e zinco também formam complexos e se dissolvem.

O cianetos usado na reação e os complexos produzidos são todos substâncias tóxicas e prejudiciais. O cianeto de sódio é fácil de hidrolisar e é uma substância altamente tóxica de Classe 1, com uma dose letal de 0.10 g. Quando Cianetos vazamento em corpos d'água, é extremamente prejudicial aos organismos na água e causará uma grande ameaça aos humanos e ao ambiente ao redor. Portanto, o tratamento de águas residuais de extração de ouro com cianeto é de grande importância.

II. Principais métodos de tratamento de águas residuais de extração de ouro com cianeto

Método de Cloração Alcalina

O método de cloração alcalina é atualmente um dos métodos mais comumente usados ​​para tratar águas residuais contendo cianeto da extração de ouro com cianeto. Ele usa principalmente oxidantes à base de cloro para oxidar os cianetos nas águas residuais sob condições alcalinas, convertendo-os em substâncias não tóxicas. O processo de quebra de cianeto da cloração alcalina é dividido em dois estágios:

O primeiro estágio é oxidar o cianeto para cianato, que é chamado de estágio de “oxidação incompleta”. CN⁻ reage com OCl⁻ para primeiro formar CNCl, e então hidrolisa para CNO⁻. Deve-se notar que CNCl é altamente volátil e tóxico sob condições ácidas. Portanto, durante a operação, o valor do pH deve ser estritamente controlado para estar em um estado alcalino.

O segundo estágio é oxidar ainda mais o cianato em dióxido de carbono e nitrogênio, o que é chamado de estágio de “oxidação completa”. Durante o processo de quebra do cianeto, o valor do pH tem um grande impacto na reação de oxidação. O valor do pH da oxidação do primeiro estágio deve ser controlado em 10 - 11. e o tempo de reação é de 10 - 15 minutos. O valor do pH da oxidação do segundo estágio deve ser controlado em 6.5 - 7.0. e o tempo de reação é de 10 - 15 minutos.

Uma certa mina usa o método de cloração alcalina para tratar o sobrenadante da lama de cauda de cianeto (com um teor de cianeto de 200 mg/L) e a água de infiltração do tanque de sedimentação (com um teor de cianeto de 5 mg/L). O valor do pH é controlado em 10 - 11 e o pó de branqueamento é adicionado em uma proporção de 35 - 40 vezes o teor de cianeto para misturar e agitar. Após a sedimentação em um espessador, o teor total de cianeto pode ser reduzido para 0.1 mg/L.

O método de cloração alcalina é o método mais comumente usado para tratar águas residuais contendo cianeto, e o pó de branqueamento é o oxidante à base de cloro mais comumente usado. Este método é adequado para tratar águas residuais de extração de ouro com cianeto com altas ou baixas concentrações. Ele também pode remover complexos contendo tiocianato e cianeto (exceto complexos de ferrocianeto). O medicamento está amplamente disponível, o resíduo gerado é fácil de filtrar e a operação é simples. No entanto, o ambiente de operação é relativamente severo ao usar pó de branqueamento para tratar águas residuais. Agora, algumas empresas usam líquido de branqueamento ou dióxido de cloro, o que melhora o ambiente de operação até certo ponto. Mas gases tóxicos são gerados durante o processo de reação e têm uma corrosividade relativamente grande para o equipamento. O custo do medicamento e o custo de manutenção são relativamente altos.

Método de complexação de sais ferrosos

O método de complexação de sal ferroso é um método de tratamento para águas residuais de extração de ouro com cianeto que surgiu nos últimos anos. Ao controlar o valor do pH da reação em 7 - 8, os íons ferrosos reagem com cianeto livre e alguns complexos de cianeto nas águas residuais de extração de ouro com cianeto para formar precipitados.

Experimentos mostraram que, geralmente, adicionar apenas sulfato ferroso para tratar águas residuais de extração de ouro com cianeto não pode fazer com que as águas residuais atendam aos padrões de descarga. Portanto, um oxidante geral precisa ser adicionado às águas residuais tratadas para remoção profunda de cianeto. Desde que as condições sejam bem controladas, o oxidante pode ser adicionado diretamente para tratamento sem separar o precipitado, e o padrão de descarga também pode ser alcançado. Isso tem significância positiva em comparação com o método tradicional de separação primeiro e depois tratamento.

Uma certa fundição de ouro usa o método de sulfeto de sódio - sulfato ferroso para tratar cianeto - líquido pobre. O influente tem um teor de cianeto de 2500mg/L. Após o tratamento, o efluente tem um teor de cianeto de menos de 20mg/L, com uma taxa de remoção de 99.2%, mostrando resultados notáveis. O tratamento profundo subsequente usa o método de metabissulfito de sódio - ar para reduzir o cianeto total para menos de 0.4mg/L.

O método de complexação de sal ferroso é um método de tratamento emergente, usado principalmente para tratar águas residuais contendo cianeto de alta concentração. Seu processo é simples, o investimento único é pequeno, é fácil de operar, o medicamento (principalmente sulfato ferroso) é amplamente disponível, barato e fácil de usar. No entanto, como a solução de sulfato ferroso é ácida, quando é misturada com águas residuais de extração de ouro com cianeto, a área local se torna ácida e há a possibilidade de gerar gás cianeto de hidrogênio. Além disso, não pode remover o tiocianato, e as águas residuais tratadas ainda precisam de tratamento profundo para atender aos padrões de descarga.

Metabissulfito de Sódio - Método do Ar

O método metabissulfito de sódio - ar é desenvolvido a partir do método dióxido de enxofre - ar. Ele usa principalmente o efeito sinérgico do metabissulfito de sódio e do ar nos cianetos na água residual dentro de uma certa faixa de pH, com o efeito catalítico dos íons de cobre, para oxidar CN⁻ para CNO⁻.

Se o teor de cianeto na água residual contendo cianeto for alto, o pré-tratamento pode ser realizado primeiro para reduzir a concentração total de cianeto para menos de 100 mg/L. Em seguida, são adicionados metabissulfito de sódio e sulfato de cobre, ar suficiente é introduzido e o valor do pH é controlado (geralmente controlado em 7 - 8), de modo que o cianeto seja oxidado em cianato, que é então hidrolisado para formar íons de bicarbonato e amônia.

O método de metabissulfito de sódio - ar é adequado para tratar águas residuais de extração de ouro com cianeto de baixa concentração. A dosagem do medicamento é pequena, a intensidade de trabalho é baixa, mas o investimento inicial é relativamente grande e equipamentos como sopradores precisam ser adicionados. Os requisitos para indicadores de processo são relativamente rigorosos e o controle do valor do pH é muito crucial. Sulfato de cobre também precisa ser adicionado como um catalisador. O tempo de reação é longo. Se o tratamento não for adequado, uma grande quantidade de íons de amônio será gerada e a escória gerada não é fácil de filtrar. Há uma pequena quantidade de gás amônia gerada no local e não tem efeito na remoção de tiocianetos.

Método de oxidação de peróxido de hidrogênio

O método de oxidação de peróxido de hidrogênio é oxidar cianetos para CNO⁻ sob temperatura normal, condições alcalinas (pH = 10 - 11), com Cu²⁺ como catalisador, e então hidrolisá-los em substâncias não tóxicas. Cianetos complexos (complexos de Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) também são dissociados devido à destruição de cianetos neles. Íons de ferrocianeto e outros íons de metais pesados ​​formam sais complexos de ferrocianeto e são removidos. Finalmente, a concentração total de cianeto na água residual tratada pode ser reduzida para menos de 0.5 mg/L.

Este método é adequado para tratar águas residuais contendo cianeto de baixa concentração. O equipamento de tratamento de peróxido de hidrogênio é simples e fácil de obter controle automático. No entanto, o cianato gerado precisa permanecer por um certo período de tempo para se decompor em CO₂ e NH₃. As desvantagens são que usar cobre como catalisador pode fazer com que o cobre na água descarregada exceda o padrão, o custo da matéria-prima é relativamente alto, os tiocianetos não podem ser oxidados e íons de amônio são gerados. Na verdade, as águas residuais ainda têm uma certa toxicidade. Além disso, como o peróxido de hidrogênio é um oxidante, ele tem grande corrosividade e há certas dificuldades e perigos no transporte e uso.

Método de acidificação

Ao usar o método de acidificação para tratar cianeto (líquido pobre), seu mecanismo de reação é relativamente complexo, incluindo principalmente três processos: o processo de acidificação de águas residuais contendo cianeto, o processo de remoção e absorção de gás HCN e o processo de neutralização do líquido removido.

(1) Reação de acidificação: O cianeto - líquido pobre é acidificado e purificado com ácido. Os cianetos complexos no líquido pobre formarão precipitados insolúveis, como CuCN, CuSCN e Zn₂Fe(CN)₆ e serão removidos, e ao mesmo tempo, o cianeto de hidrogênio é gerado.

(2) Reação de volatilização e absorção: O líquido pobre é pré-aquecido a cerca de 30℃ antes da acidificação. Como o ponto de ebulição do HCN é de apenas 26.5℃, ele é extremamente volátil. Portanto, uma torre compactada é usada como equipamento de transferência de massa para o contato entre as duas fases gás-líquido no método de acidificação, o que é fácil de atingir a remoção e absorção do HCN.

(3) Reação de neutralização: Cal ou álcali líquido é usado para neutralizar o líquido residual ácido - removido. As moléculas de HCN residuais na solução serão convertidas na forma CN⁻. O método de acidificação pode recuperar Cianeto de sódio do cianeto - contendo águas residuais e realizar a recuperação de recursos. No entanto, tem altos requisitos para vedação de equipamentos, um investimento inicial relativamente grande, requer habilidades de operação de alto nível e a manutenção do equipamento é difícil. Existem também certos riscos de segurança. As águas residuais geradas após a recuperação ainda precisam de tratamento profundo para atender aos padrões de descarga.

Método de Eletrólise

O método de eletrólise usa reações eletroquímicas redox para destruir os cianetos nas águas residuais. Durante a eletrólise iônica, os cianetos perdem elétrons no ânodo e são oxidados em cianato, carbonato, nitrogênio ou amônio. O cianato é posteriormente oxidado em CO₂ e H₂O. As principais reações são:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Experimentos de eletrólise usando uma haste de eletrodo de dióxido de chumbo de cerâmica feita por você mesmo e uma placa de cátodo de aço inoxidável provaram que, ao usar o método de eletrólise para tratar águas residuais contendo cianeto, após 2 horas de eletrólise, a concentração de CN⁻ pode ser reduzida de 385 mg/L para 58 mg/L, e a concentração de Cu²⁺ pode ser reduzida de 450 mg/L para 48 mg/L. Além disso, a Hunan Zhongnan Gold Smelter usa o método eletroquímico para tratar águas residuais de extração de ouro com cianeto, o que pode reduzir o cianeto total de 4 g/L para 0.8 g/L. A diferença do acima é que tanto as placas de ânodo quanto de cátodo são feitas de placas de ferro. Durante o processo de operação, não apenas a energia elétrica é consumida, mas também as placas de ferro são consumidas.

O método de eletrólise é usado principalmente para tratar águas residuais contendo cianeto de alta concentração. O equipamento ocupa uma área pequena, o processo é simples e fácil de controlar, mas consome uma grande quantidade de energia elétrica, e o custo operacional é maior do que o do método de cloração alcalina. A taxa de remoção de cianeto é média, e não tem efeito na remoção de complexos de cianeto.

Atualmente, entre os métodos de tratamento para águas residuais de extração de ouro com cianeto, o método de cloração alcalina, o método de acidificação e o método de metabissulfito de sódio - ar são amplamente utilizados. O método de eletrólise e o método de complexação de sal ferroso são métodos emergentes que foram aplicados com sucesso no tratamento industrial. O método de oxidação de peróxido de hidrogênio é principalmente um método de tratamento de emergência. Existem muitos outros métodos de tratamento para tratar águas residuais de extração de ouro com cianeto, como o método de purificação natural, o método biológico, o método de separação por membrana, o método de troca iônica, etc. No entanto, como aplicações industriais, todos eles têm certas limitações e ainda precisam de melhoria contínua.