废水中氰化钠及重金属的酸化回收工艺

介绍

含氰废水产生于多种工业过程，例如金矿开采、电镀和化工生产。由于氰化物毒性极高，不当排放此类废水会造成严重的环境污染和人体健康危害。因此，含氰废水的处理和资源化利用已成为至关重要的问题。在众多处理方法中，酸化回收氰化钠和重金属是一种应用广泛且行之有效的方法，它不仅可以降低环境风险，还能实现宝贵资源的循环利用。

酸化恢复原理

氰化物转化为氰化氢（HCN）

在酸化过程中，将硫酸等强酸添加到含氰废水中。在酸性条件下，废水中的游离氰离子会转化为氢氰酸 (HCN)。氢氰酸是一种挥发性化合物。当废水的pH值调节至较低水平（通常低于2）时，反应更容易进行，从而促进氰离子转化为HCN气体。

氰化钠的回收

生成的HCN气体随后被引入碱吸收塔。在塔内，HCN气体与氢氧化钠（NaOH）溶液发生反应。随着反应的进行，生成氰化钠（NaCN）并积累在吸收液中。当溶液中NaCN的浓度达到10%～12%左右时，即可回收利用于相关的工业过程，例如金矿开采中的浸出过程。

重金属的释放和沉淀

除了游离氰化物外，废水中通常还含有重金属与氰化物的络合物，例如铜和锌的络合物。在酸性条件下，这些络合物会分解。重金属离子一旦释放出来，就会形成不溶性盐，并在特定条件下沉淀。例如，调节pH值或添加某些沉淀剂，即可使铜离子形成沉淀。

流程步骤

步骤1：废水预处理

碱性含氰高浓度废水首先经过蒸汽热交换器进行温度控制。通常，温度保持在20 - 25°C范围内。这种温度控制有助于优化后续反应速率，并确保工艺的稳定性。高浓度废水中的氰化物浓度通常在5000 - 5500 ppm范围内，pH值在10.5 - 12.5之间。

第二步：酸化

将预处理后的废水以一定的流量（例如2m³/h）送入酸化喷淋塔，然后加入浓硫酸。硫酸的加入量根据废水性质进行调整，一般为25-30kg/m³，使废水的pH值低于2。加入硫酸时放出的热量可以加速反应，使废水中游离的氰离子更容易转化为挥发性的HCN。

步骤3：HCN生成和分离

在酸化喷淋塔的强酸性环境中，氰化物转化为HCN。生成的HCN气体随后被真空离心风机抽吸，进入下一级碱吸收塔。同时，随着pH值的降低，废水中的一些重金属离子开始发生变化。例如，废水中的铜离子浓度可能会下降，一些重金属开始形成沉淀。

步骤4：氰化钠的吸收和回收

氰化氢气体进入碱吸收塔，被浓度为20%～30%的氢氧化钠溶液吸收。塔内的碱吸收液循环利用，循环过程中使用风机确保氰化氢气体被反复吸收。随着吸收反应的进行，吸收液中氰化钠的浓度逐渐升高。当氰化钠浓度达到10%～12%时，即可返回浸出工艺进行再利用，从而实现氰化钠的回收。

第五步：重金属沉淀与分离

对于释放HCN后的废水，由于部分重金属-氰化物络合物在酸性条件下已被分解，因此可以进行进一步处理，使重金属沉淀下来。例如，将废水的pH值调节至碱性范围，形成重金属氢氧化物沉淀。然后，采用过滤或沉淀等固液分离方法，将沉淀的重金属从废水中分离出来，实现重金属的去除和回收。

酸化回收法的优点

资源回收

本发明酸化回收方法可以有效回收含氰废水中的氰化钠，并将其回用于相关工业过程，减少新的氰化钠消耗，降低生产成本，同时还可以回收其中的重金属，变废为宝。

成本效益

与一些单纯以破坏氰化物为重点的处理方法相比，酸化回收法不仅处理了废水，还回收了有价值的物质。虽然需要消耗酸碱，但回收的氰化钠和重金属的价值可以抵消部分处理成本，使整体处理效果从长远来看更具成本效益。

环境友善

通过回收氰化钠及重金属，废水中的污染物含量显著降低，处理后的废水中氰化物及重金属含量更低，更利于后续排放或进一步处理，减少对环境的负面影响。

酸化回收工艺消耗

含氰废水酸化回收法的消耗主要有硫酸、烧碱（NaOH）、石灰、电能等，冬季需对废水进行预热，因此也需要消耗蒸汽。

1.酸消耗

• 氰化物转化为HCN：将废水中的氰化物转化为HCN所需的硫酸量取决于废水中氰化物的浓度。例如，处理1立方米浓度为5000 ppm的氰化物废水，需要一定量的硫酸进行转化。

• 废水酸化：除了用于氰化物转化的酸外，还需要使用额外的酸来调节废水的酸度。将pH值降至2以下所需的酸量是一个重要因素。

• 与废水中的碱发生反应：废水中可能含有一些碱性物质，这些物质会与硫酸发生反应，但通常情况下，与氰化物转化和酸化所消耗的量相比，这种消耗量相对较小。

• 与废料中碳酸盐的反应：如果含氰原料中碳酸盐含量较高，例如某些氰化物尾矿浆，碳酸盐会与酸反应生成二氧化碳。在这种情况下，硫酸的消耗量会显著增加，因此这些物料可能不适合采用酸回收法处理。

2.碱消耗量：碱吸收塔中使用氢氧化钠（NaOH）吸收HCN并生成NaCN。NaOH的消耗量与生成的HCN量和吸收效率有关。

3.石灰用量：在某些情况下，石灰可用于废水的后续处理，例如调节pH值以沉淀重金属。所需石灰的量取决于废水中重金属的种类和浓度以及所需的pH调节范围。

4.电力和蒸汽消耗：该工艺过程中，泵、风机和真空离心风机等设备需要消耗电力。冬季，在预热废水时，需要消耗蒸汽将温度提升至反应所需的适宜水平。

结语

采用酸化回收法回收含氰废水中的氰化钠和重金属是一种综合有效的处理技术。通过特定的工艺步骤，不仅可以去除废水中有毒的氰化物和重金属，还可以回收宝贵的资源。虽然该工艺有一定的物质和能耗消耗，但考虑到其环境效益和经济效益，该工艺在含氰废水处理中具有广阔的应用前景。然而，由于HCN气体的毒性，实际操作中需要采取严格的安全措施。同时，需要不断优化工艺参数，以提高回收效率并降低成本。