Processo de Recuperação de Acidificação de Cianeto de Sódio e Metais Pesados ​​de Águas Residuais

Introdução

Águas residuais contendo cianeto são geradas em diversos processos industriais, como mineração de ouro, galvanoplastia e produção química. Devido à alta toxicidade de cianeto, o descarte inadequado dessas águas residuais pode causar poluição ambiental grave e danos à saúde humana. Portanto, o tratamento e a recuperação de recursos de águas residuais contendo cianeto tornaram-se questões cruciais. Entre os métodos de tratamento, Recuperação de Acidificação of Cianeto de sódio e metais pesados ​​é uma abordagem amplamente utilizada e eficaz, que não apenas reduz o risco ambiental, mas também realiza a reciclagem de recursos valiosos.

Princípio da Recuperação da Acidificação

Conversão de cianeto em cianeto de hidrogênio (HCN)

No processo de acidificação, ácidos fortes, como o ácido sulfúrico, são adicionados às águas residuais contendo cianeto. Em condições ácidas, os íons cianeto livres nas águas residuais transformam-se em cianeto de hidrogênio (HCN). O cianeto de hidrogênio é um composto volátil. Quando o pH das águas residuais é ajustado para um valor baixo, geralmente abaixo de 2, a reação tem maior probabilidade de prosseguir, facilitando a conversão dos íons cianeto em gás HCN.

Recuperação de Cianeto de Sódio

O gás HCN gerado é então introduzido em uma torre de absorção alcalina. Dentro da torre, ele reage com uma solução de hidróxido de sódio (NaOH). À medida que a reação prossegue, cianeto de sódio (NaCN) é formado e acumulado na solução de absorção. Quando a concentração de NaCN na solução atinge cerca de 10% a 12%, ele pode ser reciclado e reutilizado em processos industriais relevantes, como o processo de lixiviação na mineração de ouro.

Liberação e Precipitação de Metais Pesados

Além do cianeto livre, as águas residuais frequentemente contêm complexos de metais pesados ​​e cianeto, como os de cobre e zinco. Em condições ácidas, esses complexos se decompõem. Uma vez liberados, os íons de metais pesados ​​podem formar sais insolúveis e precipitar sob condições específicas. Por exemplo, ajustar o valor do pH ou adicionar certos agentes precipitantes pode fazer com que os íons de cobre formem precipitados.

Etapas do processo

Etapa 1: Pré-tratamento de águas residuais

O efluente alcalino, contendo cianeto de alta concentração, passa primeiro por um trocador de calor a vapor para controlar sua temperatura. Normalmente, a temperatura é mantida na faixa de 20 a 25 °C. Esse controle de temperatura ajuda a otimizar a taxa de reação subsequente e garante a estabilidade do processo. A concentração de cianeto no efluente de alta concentração geralmente varia de 5000 a 5500 ppm, e o valor de pH está entre 10.5 e 12.5.

Etapa 2: Acidificação

O efluente pré-tratado é alimentado em uma torre de pulverização de acidificação a uma vazão específica, por exemplo, 2 m³/h. Em seguida, adiciona-se ácido sulfúrico concentrado. A quantidade de ácido sulfúrico adicionada é ajustada de acordo com as características do efluente, geralmente entre 25 e 30 kg/m³, para reduzir o pH do efluente para menos de 2. O calor liberado durante a adição de ácido sulfúrico pode acelerar a reação, facilitando a transformação de íons cianeto livres no efluente em HCN volátil.

Etapa 3: Geração e Separação de HCN

No ambiente fortemente ácido da torre de pulverização de acidificação, a conversão de cianeto em HCN é promovida. O gás HCN formado é então aspirado por um ventilador centrífugo a vácuo e entra na próxima etapa – a torre de absorção de álcali. Ao mesmo tempo, à medida que o valor do pH diminui, alguns íons de metais pesados ​​nas águas residuais começam a se alterar. Por exemplo, a concentração de íons de cobre nas águas residuais pode cair e alguns metais pesados ​​começam a formar precipitados.

Etapa 4: Absorção e Recuperação de Cianeto de Sódio

O gás HCN entra na torre de absorção alcalina e é absorvido por uma solução de NaOH de 20% a 30%. O líquido de absorção alcalina na torre é reciclado e, durante o processo de reciclagem, um ventilador é usado para garantir que o gás HCN seja absorvido repetidamente. À medida que a reação de absorção prossegue, a concentração de NaCN no líquido de absorção aumenta gradualmente. Quando a concentração de NaCN atinge 10% a 12%, ele pode ser devolvido ao processo de lixiviação para reutilização, obtendo-se assim a recuperação de Cianeto de sódio.

Etapa 5: Precipitação e Separação de Metais Pesados

Para as águas residuais após a liberação de HCN, como alguns complexos de metais pesados ​​e cianeto foram decompostos em condições ácidas, um tratamento adicional pode ser realizado para precipitar metais pesados. Por exemplo, ajustar o pH das águas residuais para uma faixa alcalina pode formar hidróxidos de metais pesados ​​que precipitam. Métodos de separação sólido-líquido, como filtração ou sedimentação, podem ser utilizados para separar os metais pesados ​​precipitados das águas residuais, obtendo-se a remoção e a recuperação dos metais pesados.

Vantagens do Método de Recuperação de Acidificação

Reciclagem de Recursos

O método de recuperação por acidificação permite recuperar eficazmente o cianeto de sódio de águas residuais contendo cianeto, que pode ser reutilizado em processos industriais relevantes, reduzindo o consumo de novo cianeto de sódio e os custos de produção. Ao mesmo tempo, metais pesados ​​também podem ser recuperados, transformando resíduos em recursos valiosos.

Custo - Eficácia

Comparado a outros métodos de tratamento que se concentram apenas na destruição do cianeto, o método de recuperação por acidificação não apenas trata as águas residuais, mas também recupera substâncias valiosas. Embora exija o consumo de ácido e álcali, o valor do cianeto de sódio e dos metais pesados ​​recuperados pode compensar parte do custo do tratamento, tornando o tratamento geral mais econômico a longo prazo.

Amizade ambiental

Ao recuperar cianeto de sódio e metais pesados, a quantidade de poluentes nas águas residuais é significativamente reduzida. As águas residuais tratadas apresentam menor teor de cianeto e metais pesados, o que as torna mais propícias para descarte ou tratamento subsequente, reduzindo o impacto negativo no meio ambiente.

Consumo no Processo de Recuperação de Acidificação

O consumo do método de recuperação de acidificação para águas residuais contendo cianeto inclui principalmente ácido sulfúrico, soda cáustica (NaOH), cal e eletricidade. No inverno, é necessário pré-aquecer as águas residuais, o que também consome vapor.

1. Consumo de ácido

• Conversão de cianeto em HCNA quantidade de ácido sulfúrico necessária para converter cianeto em águas residuais em HCN depende da concentração de cianeto nas águas residuais. Por exemplo, para tratar 1 m³ de águas residuais com uma concentração de cianeto de 5000 ppm, é necessária uma certa quantidade de ácido sulfúrico para essa conversão.

• Acidificação de águas residuaisAlém do ácido para a conversão de cianeto, ácido adicional é usado para ajustar o efluente ao nível de acidez correto. A quantidade necessária para reduzir o pH para menos de 2 é um fator importante.

• Reação com álcali em águas residuais:Pode haver algumas substâncias alcalinas nas águas residuais que reagem com o ácido sulfúrico, mas geralmente esse consumo é relativamente pequeno quando comparado às quantidades usadas para conversão de cianeto e acidificação.

• Reação com Carbonato em ResíduosSe as matérias-primas que contêm cianeto tiverem um alto teor de cianeto, o risco de contaminação será alto. CarbonoEm materiais com alto teor de carbonato, como em algumas lamas de rejeitos de cianeto, o carbonato reagirá com o ácido para formar dióxido de carbono. Nesses casos, o consumo de ácido sulfúrico aumentará significativamente, e esses materiais podem não ser ideais para tratamento pelo método de recuperação ácida.

2. Consumo de álcalis: A soda cáustica (NaOH) é usada na torre de absorção de álcalis para absorver HCN e formar NaCN. A quantidade de NaOH consumida está relacionada à quantidade de HCN gerada e à eficiência de absorção.

3. Consumo de CalEm alguns casos, a cal pode ser usada no tratamento subsequente de águas residuais, como no ajuste do pH para precipitação de metais pesados. A quantidade de cal necessária depende do tipo e da concentração de metais pesados ​​nas águas residuais e da faixa de ajuste de pH necessária.

4. Consumo de eletricidade e vapor: A eletricidade é utilizada por equipamentos como bombas, ventiladores e ventiladores centrífugos a vácuo no processo. No inverno, durante o pré-aquecimento das águas residuais, o vapor é consumido para elevar a temperatura ao nível adequado para a reação.

Conclusão

O método de recuperação por acidificação de águas residuais contendo cianeto para recuperar cianeto de sódio e metais pesados ​​é uma tecnologia de tratamento abrangente e eficaz. Seguindo etapas específicas do processo, ele não apenas remove cianeto tóxico e metais pesados ​​das águas residuais, mas também recicla recursos valiosos. Embora haja certos consumos de material e energia no processo, considerando seus benefícios ambientais e econômicos, ele tem amplas perspectivas de aplicação no tratamento de águas residuais contendo cianeto. No entanto, na operação real, medidas de segurança rigorosas precisam ser tomadas devido à toxicidade do gás HCN. Ao mesmo tempo, a otimização contínua dos parâmetros do processo é necessária para melhorar a eficiência da recuperação e reduzir custos.