Процесс кислотного восстановления цианида натрия и тяжелых металлов из сточных вод

Введение

Сточные воды, содержащие цианид, образуются в результате различных промышленных процессов, таких как добыча золота, гальванопокрытие и химическое производство. Из-за высокой токсичности цианид, неправильный сброс этих сточных вод может привести к серьезному загрязнению окружающей среды и нанести вред здоровью человека. Поэтому очистка и восстановление ресурсов цианидсодержащих сточных вод стали критически важными вопросами. Среди методов очистки, Восстановление подкисления of Цианид натрия и тяжелых металлов — широко используемый и эффективный подход, который не только снижает риск для окружающей среды, но и обеспечивает переработку ценных ресурсов.

Принцип восстановления подкисления

Превращение цианида в цианистый водород (HCN)

В процессе подкисления в цианидсодержащие сточные воды добавляются сильные кислоты, такие как серная кислота. В кислых условиях свободные ионы цианида в сточных водах превращаются в цианистый водород (HCN). Цианистый водород является летучим соединением. Когда pH сточных вод регулируется до низкого значения, обычно ниже 2, реакция протекает с большей вероятностью, способствуя превращению ионов цианида в газ HCN.

Восстановление цианида натрия

Полученный газ HCN затем вводится в щелочную абсорбционную башню. Внутри башни он реагирует с раствором гидроксида натрия (NaOH). По мере протекания реакции цианид натрия (NaCN) образуется и накапливается в абсорбционном растворе. Когда концентрация NaCN в растворе достигает около 10% - 12%, его можно перерабатывать и повторно использовать в соответствующих промышленных процессах, таких как процесс выщелачивания при добыче золота.

Выброс и осаждение тяжелых металлов

Помимо свободного цианида, сточные воды часто содержат комплексы тяжелых металлов и цианида, например, меди и цинка. В кислых условиях эти комплексы распадаются. После высвобождения ионов тяжелых металлов они могут образовывать нерастворимые соли и выпадать в осадок при определенных условиях. Например, регулировка значения pH или добавление определенных осаждающих агентов может привести к образованию осадка ионов меди.

Шаги процесса

Шаг 1: Предварительная очистка сточных вод

Сточные воды с высокой концентрацией щелочного цианида сначала проходят через паровой теплообменник для регулирования температуры. Обычно температура поддерживается в диапазоне 20–25 °C. Такой контроль температуры помогает оптимизировать скорость последующей реакции и обеспечивает стабильность процесса. Концентрация цианида в сточных водах с высокой концентрацией обычно составляет от 5000 до 5500 ppm, а значение pH составляет от 10.5 до 12.5.

Шаг 2: Подкисление

Предварительно очищенные сточные воды подаются в распылительную башню подкисления с определенной скоростью потока, например, 2 м³/ч. Затем добавляется концентрированная серная кислота. Количество добавляемой серной кислоты регулируется в соответствии с характеристиками сточных вод, как правило, 25 - 30 кг/м³, чтобы снизить значение pH сточных вод до менее 2. Тепло, выделяющееся при добавлении серной кислоты, может ускорить реакцию, облегчая превращение свободных ионов цианида в сточных водах в летучий HCN.

Шаг 3: Генерация и разделение HCN

В сильнокислой среде распылительной башни подкисления ускоряется превращение цианида в HCN. Образовавшийся газ HCN затем всасывается вакуумным центробежным вентилятором и поступает на следующую стадию — в щелочную абсорбционную башню. В то же время, по мере снижения значения pH, некоторые ионы тяжелых металлов в сточных водах начинают изменяться. Например, концентрация ионов меди в сточных водах может снизиться, а некоторые тяжелые металлы начнут образовывать осадки.

Шаг 4: Поглощение и извлечение цианида натрия

Газ HCN поступает в щелочную абсорбционную башню и поглощается 20% - 30% раствором NaOH. Щелочная абсорбционная жидкость в башне рециркулируется, и во время процесса рециркуляции используется вентилятор, чтобы обеспечить повторное поглощение газа HCN. По мере продолжения реакции поглощения концентрация NaCN в абсорбционной жидкости постепенно увеличивается. Когда концентрация NaCN достигает 10% - 12%, ее можно вернуть в процесс выщелачивания для повторного использования, таким образом достигая восстановления Цианид натрия.

Шаг 5: Осаждение и разделение тяжелых металлов

Для сточных вод после выброса HCN, поскольку некоторые комплексы тяжелых металлов и цианидов были разрушены в кислых условиях, может быть проведена дополнительная обработка для осаждения тяжелых металлов. Например, корректировка значения pH сточных вод до щелочного диапазона может привести к образованию гидроксидов тяжелых металлов, которые выпадают в осадок. Затем можно использовать методы разделения твердого вещества и жидкости, такие как фильтрация или седиментация, для отделения осажденных тяжелых металлов из сточных вод, достигая удаления и восстановления тяжелых металлов.

Преимущества метода восстановления подкислением

Переработка ресурсов

Метод восстановления кислотностью позволяет эффективно извлекать цианид натрия из цианидсодержащих сточных вод, которые можно повторно использовать в соответствующих промышленных процессах, сокращая потребление нового цианида натрия и снижая производственные затраты. В то же время тяжелые металлы также могут быть извлечены, превращая отходы в ценные ресурсы.

Стоимость - Эффективность

По сравнению с некоторыми другими методами очистки, которые фокусируются только на уничтожении цианида, метод восстановления кислотностью не только очищает сточные воды, но и извлекает ценные вещества. Хотя он требует потребления кислоты и щелочи, стоимость извлеченного цианида натрия и тяжелых металлов может компенсировать часть стоимости очистки, делая общую очистку более экономически эффективной в долгосрочной перспективе.

Экологичность

Благодаря извлечению цианида натрия и тяжелых металлов количество загрязняющих веществ в сточных водах значительно снижается. Очищенные сточные воды имеют более низкое содержание цианида и тяжелых металлов, что более благоприятно для последующего сброса или дальнейшей очистки, что снижает негативное воздействие на окружающую среду.

Потребление в процессе восстановления подкислением

Расходы метода кислотной регенерации цианидсодержащих сточных вод в основном включают серную кислоту, едкий натр (NaOH), известь и электроэнергию. Зимой необходимо предварительно подогревать сточные воды, поэтому также потребляется пар.

1.Потребление кислоты

• Превращение цианида в HCN: Количество серной кислоты, необходимое для преобразования цианида в сточных водах в HCN, зависит от концентрации цианида в сточных водах. Например, для обработки 1 м³ сточных вод с концентрацией цианида 5000 ppm для этого преобразования требуется определенное количество серной кислоты.

• Подкисление сточных вод: Помимо кислоты для преобразования цианида, дополнительная кислота используется для корректировки сточных вод до нужного уровня кислотности. Количество, необходимое для снижения pH до значения ниже 2, является важным фактором.

• Реакция со щелочью в сточных водах: В сточных водах могут присутствовать некоторые щелочные вещества, которые реагируют с серной кислотой, но, как правило, их расход относительно невелик по сравнению с объемами, используемыми для конверсии цианида и подкисления.

• Реакция с карбонатом в отходах: If the cyanide - containing raw materials have a high Carbonate content, such as in some cyanide tailings slurry, the carbonate will react with the acid to form carbon dioxide. In such cases, the sulfuric acid consumption will increase significantly, and these materials may not be ideal for treatment by the acid - recovery method.

2.Потребление щелочи: Каустическая сода (NaOH) используется в щелочной абсорбционной башне для поглощения HCN и образования NaCN. Количество потребляемого NaOH связано с количеством образующегося HCN и эффективностью поглощения.

3.Расход извести: В некоторых случаях известь может использоваться при последующей очистке сточных вод, например, для корректировки значения pH для осаждения тяжелых металлов. Количество необходимой извести зависит от типа и концентрации тяжелых металлов в сточных водах и требуемого диапазона корректировки pH.

4.Потребление электроэнергии и пара: Электроэнергия используется оборудованием, таким как насосы, вентиляторы и вакуумные центробежные вентиляторы в процессе. Зимой при предварительном нагреве сточных вод потребляется пар для повышения температуры до уровня, соответствующего реакции.

Заключение

Метод восстановления кислотностью цианидсодержащих сточных вод для извлечения цианида натрия и тяжелых металлов является комплексной и эффективной технологией очистки. Соблюдая определенные этапы процесса, он может не только удалять токсичные цианиды и тяжелые металлы из сточных вод, но и перерабатывать ценные ресурсы. Хотя в этом процессе есть определенные материальные и энергетические затраты, учитывая его экологические и экономические преимущества, он имеет широкие перспективы применения при очистке цианидсодержащих сточных вод. Однако в реальной эксплуатации необходимо соблюдать строгие меры безопасности из-за токсичности газа HCN. В то же время требуется постоянная оптимизация параметров процесса для повышения эффективности извлечения и снижения затрат.