Процес на пречистване на отпадъчни води при извличане на цианидно злато

В момента методът за екстракция на злато с цианид е един от основните зрели процеси за топене на злато в Китай. Той използва цианиден разтвор за извличане на злато от руди, характеризиращ се с висок коефициент на извличане, силна адаптивност към свойствата на рудата и способност за производство на злато на място. От първото използване на цианиден разтвор за извличане на злато от руди през 1887 г., този метод се прилага широко досега. Въпреки това, екстракцията на злато с цианид генерира голямо количество токсични и вредни вещества, представляващи огромна заплаха за околната среда и хората. Следователно, за да се намалят вредите, е необходимо да се проучат методите за пречистване на отпадъчните води от екстракция на злато с цианид. Голям брой изследователи са обобщили методите за пречистване, химичните принципи и тенденциите за развитие на отпадъчните води, съдържащи цианид, но повечето от тях обсъждат само един или два метода. Поради това, тази статия прави подробен анализ на различните методи за пречистване на отпадъчни води от екстракция на злато с цианид, прилагани понастоящем в промишлеността, сравнява предимствата, недостатъците и сценариите на приложение на всеки метод, което има определено насочващо значение за подобни приложения в реалното производство.

I. Източници и опасности от отпадъчни води от извличане на злато с цианид

Основният принцип на екстракцията на злато с цианид е, че в аеробна среда натриевият цианид реагира със златото, за да образува златни комплекси, които след това се разтварят. След това златото може да бъде извлечено чрез обогатяване чрез адсорбция с активен въглен или изместено от цинков прах от златния цианид. В същото време други тежки метали като сребро, мед и цинк също образуват комплекси и се разтварят.

Цианидите , използвани в реакцията, и получените комплекси са токсични и вредни вещества. Натриевият цианид се хидролизира лесно и е силно токсично вещество от клас 1, със смъртоносна доза от 0.10 g. Когато цианидите попаднат във водни басейни, това е изключително вредно за организмите във водата и представлява огромна заплаха за хората и околната среда. Следователно, пречистването на отпадъчните води от добива на злато с цианид е от голямо значение.

II. Основни методи за пречистване на отпадъчни води от извличане на цианидно злато

Метод на алкално хлориране

Методът на алкално хлориране в момента е един от най-често използваните методи за третиране на съдържащи цианид отпадъчни води от извличане на цианидно злато. Основно използва окислители на основата на хлор за окисляване на цианидите в отпадъчните води при алкални условия, превръщайки ги в нетоксични вещества. Процесът на разрушаване на цианида при алкално хлориране е разделен на два етапа:

Първият етап е окисляването на цианида до цианат, което се нарича етап на „непълно окисление“. CN⁻ реагира с OCl⁻, за да образува първо CNCl и след това се хидролизира до CNO⁻. Трябва да се отбележи, че CNCl е силно летлив и токсичен при киселинни условия. Следователно по време на работа стойността на pH трябва да се контролира стриктно, за да бъде в алкално състояние.

Вторият етап е допълнително окисляване на цианата до въглероден диоксид и азот, което се нарича етап на „пълно окисление“. По време на процеса на разграждане на цианида стойността на рН има голямо влияние върху окислителната реакция. Стойността на рН на първия етап на окисляване трябва да се контролира на 10 - 11, а времето за реакция е 10 - 15 минути. Стойността на pH на втория етап на окисляване трябва да се контролира на 6.5 - 7.0. и времето за реакция е 10 - 15 минути.

Определена мина използва метода на алкално хлориране за третиране на супернатантата от суспензия от цианидна опашка (със съдържание на цианид 200 mg/L) и просмукана вода от резервоара за утаяване (със съдържание на цианид 5 mg/L). Стойността на pH се контролира на 10 - 11. и се добавя избелващ прах в съотношение 35 - 40 пъти съдържанието на цианид за смесване и разбъркване. След утаяване в сгъстител общото съдържание на цианид може да бъде намалено до 0.1 mg/L.

Методът на алкално хлориране е най-често използваният метод за третиране на отпадъчни води, съдържащи цианид, а избелващият прах е най-често използваният окислител на основата на хлор. Този метод е подходящ за третиране на отпадъчни води от извличане на цианидно злато с високи или ниски концентрации. Може също така да отстрани комплекси, съдържащи тиоцианат и цианид (с изключение на фероцианидни комплекси). Медикаментът е широко достъпен, генерираният отпадъчен остатък е лесен за филтриране и операцията е проста. Работната среда обаче е сравнително тежка, когато се използва избелващ прах за третиране на отпадъчни води. Сега някои предприятия използват вместо това избелваща течност или хлорен диоксид, което до известна степен подобрява работната среда. Но по време на реакционния процес се генерират токсични газове и той има сравнително голяма корозивност за оборудването. Цената на лекарствата и разходите за поддръжка са сравнително високи.

Метод за образуване на комплекс от железни соли

Методът за комплексообразуване на железни соли е метод за пречистване на отпадъчни води от извличане на цианидно злато, който се появи през последните години. Чрез контролиране на стойността на рН на реакцията при 7 - 8. железните йони реагират със свободния цианид и някои цианидни комплекси в отпадъчните води от екстракцията на цианидно злато, за да образуват утайки.

Експериментите показват, че като цяло добавянето само на железен сулфат за третиране на отпадъчни води от извличане на злато с цианид не може да накара отпадъчните води да отговарят на стандартите за заустване. Следователно към пречистената отпадъчна вода трябва да се добави общ окислител за дълбоко отстраняване на цианида. Докато условията са добре контролирани, окислителят може да бъде добавен директно за обработка без отделяне на утайката и стандартът за изхвърляне също може да бъде постигнат. Това има положително значение в сравнение с традиционния метод на първо отделяне и след това лечение.

Определена топилна фабрика за злато използва метода натриев сулфид - железен сулфат за обработка на цианид - бедна течност. Входящият поток има съдържание на цианид от 2500 mg/L. След третиране, отпадъчните води имат съдържание на цианид по-малко от 20 mg/L, със степен на отстраняване от 99.2%, което показва забележителни резултати. Последващото дълбоко третиране използва метода с натриев метабисулфит - въздух за намаляване на общия цианид до по-малко от 0.4 mg/L.

Методът за комплексообразуване на железни соли е нововъзникващ метод за пречистване, използван главно за третиране на отпадъчни води, съдържащи висока концентрация на цианид. Неговият процес е прост, еднократната инвестиция е малка, той е лесен за работа, медикаментът (основно железен сулфат) е широко достъпен, евтин и лесен за употреба. Въпреки това, тъй като разтворът на железен сулфат е кисел, когато се смеси с отпадъчни води от извличане на цианидно злато, местната област става кисела и има възможност за генериране на газ циановодород. Освен това той не може да отстрани тиоцианата и пречистените отпадъчни води все още се нуждаят от дълбоко пречистване, за да отговарят на стандартите за заустване.

Натриев метабисулфит - въздушен метод

Методът натриев метабисулфит - въздух е разработен от метода със серен диоксид - въздух. Той използва главно синергичния ефект на натриевия метабисулфит и въздуха върху цианидите в отпадъчните води в рамките на определен диапазон на pH, с каталитичния ефект на медните йони, за окисляване на CN⁻ до CNO⁻.

Ако съдържанието на цианид в отпадъчните води, съдържащи цианид, е високо, може първо да се извърши предварителна обработка, за да се намали общата концентрация на цианид до по-малко от 100 mg/L. След това се добавят натриев метабисулфит и меден сулфат, вкарва се достатъчно въздух и стойността на pH се контролира (обикновено се контролира на 7 - 8), така че цианидът да се окисли до цианат, който след това се хидролизира до образуване на бикарбонатни йони и амоняк.

Методът с натриев метабисулфит - въздух е подходящ за третиране на отпадъчни води от извличане на злато с цианид с ниска концентрация. Дозировката на медикамента е малка, интензивността на труда е ниска, но първоначалната инвестиция е сравнително голяма и трябва да се добави оборудване като вентилатори. Изискванията за индикаторите на процеса са сравнително строги и контролът на стойността на рН е много важен. Медният сулфат също трябва да се добави като катализатор. Времето за реакция е дълго. Ако обработката не е подходяща, ще се генерира голямо количество амониеви йони и генерираната шлака не се филтрира лесно. Има малко количество газ амоняк, генериран на място, и той няма ефект върху отстраняването на тиоцианидите.

Метод на окисление с водороден пероксид

Методът на окисление с водороден прекис е окисляването на цианидите до CNO⁻ при нормална температура, алкални (pH = 10 - 11) условия, с Cu²⁺ като катализатор, и след това хидролизирането им до нетоксични вещества. Комплексните цианиди (комплекси на Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) също се дисоциират поради разрушаването на цианидите в тях. Фероцианидни йони и други тежки метални йони образуват фероцианидни комплексни соли и се отстраняват. И накрая, общата концентрация на цианид в пречистените отпадъчни води може да бъде намалена до по-малко от 0.5 mg/L.

Този метод е подходящ за третиране на отпадъчни води с ниска концентрация на цианид. Оборудването за третиране с водороден прекис е просто и лесно за постигане на автоматично управление. Въпреки това, генерираният цианат трябва да остане за определен период от време, за да се разложи на CO₂ и NH3. Недостатъците са, че използването на мед като катализатор може да доведе до превишаване на стандарта на медта в заустваната вода, цената на суровината е сравнително висока, тиоцианидите не могат да бъдат окислени и се генерират амониеви йони. Всъщност отпадъчните води все още имат известна токсичност. Освен това, тъй като водородният пероксид е окислител, той има голяма корозивност и има определени трудности и опасности при транспортиране и употреба.

Метод на подкисляване

Когато се използва методът на подкисляване за третиране на цианид - бедна течност, неговият реакционен механизъм е сравнително сложен, включващ главно три процеса: процес на подкисляване на отпадъчни води, съдържащи цианид, процес на отстраняване и абсорбция на HCN газ и процес на неутрализация на отстранената течност.

(1) Реакция на подкисляване: Цианидът - бедната течност се подкислява и пречиства с киселина. Сложните цианиди в бедната течност ще образуват неразтворими утайки като CuCN, CuSCN и Zn₂Fe(CN)₆ и ще бъдат отстранени, като в същото време се генерира циановодород.

(2) Реакция на изпаряване и абсорбция: Бедната течност се загрява предварително до около 30 ℃ преди подкисляване. Тъй като точката на кипене на HCN е само 26.5 ℃, той е изключително летлив. Следователно, опакованата кула се използва като оборудване за пренос на маса за контакт между газ - течност двуфазна в метода на подкисляване, което е лесно за постигане на отстраняване и абсорбция на HCN.

(3) Реакция на неутрализация: За неутрализиране на остатъчната течност, отстранена от киселината, се използва вар или течна основа. Остатъчните молекули HCN в разтвора ще се превърнат в CN⁻ форма. Методът на подкиселяване може да извлече натриев цианид от отпадъчните води, съдържащи цианид, и да осъществи възстановяване на ресурсите. Той обаче има високи изисквания за уплътняване на оборудването, относително голяма първоначална инвестиция, изисква високо ниво на оперативни умения и поддръжката на оборудването е трудна. Съществуват и определени рискове за безопасността. Отпадъчните води, генерирани след възстановяването, все още се нуждаят от дълбоко пречистване, за да отговарят на стандартите за заустване.

Метод на електролиза

Методът на електролиза използва електрохимични редокс реакции за унищожаване на цианидите в отпадъчните води. По време на йонна електролиза цианидите губят електрони на анода и се окисляват до цианат, карбонат, азот или амоний. Цианатът допълнително се окислява до CO₂ и H2O. Основните реакции са:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Експериментите с електролиза, използващи собственоръчно направен керамичен електроден прът от оловен диоксид и катодна плоча от неръждаема стомана, доказаха, че чрез използване на метода на електролиза за третиране на отпадъчни води, съдържащи цианид, след 2 часа електролиза концентрацията на CN⁻ може да бъде намалена от 385 mg/L на 58 mg/L, а концентрацията на Cu²⁺ може да бъде намалена от 450 mg/L до 48 мг/л. В допълнение, Hunan Zhongnan Gold Smelter използва електрохимичен метод за третиране на отпадъчни води от извличане на цианидно злато, което може да намали общия цианид от 4 g/L до 0.8 g/L. Разликата от горното е, че както анодните, така и катодните плочи са направени от железни плочи. По време на процеса на работа се консумира не само електрическа енергия, но и железните плочи.

Методът на електролиза се използва главно за третиране на отпадъчни води с висока концентрация на цианид. Оборудването заема малка площ, процесът е прост и лесен за управление, но консумира голямо количество електрическа енергия и оперативните разходи са по-високи от тези на метода на алкално хлориране. Степента на отстраняване на цианида е средна и няма ефект върху отстраняването на цианидни комплекси.

Понастоящем сред методите за пречистване на отпадъчни води от извличане на цианидно злато широко се използват методът на алкално хлориране, методът на подкисляване и методът на натриев метабисулфит - въздух. Методът на електролиза и методът на комплексообразуване на железни соли са нововъзникващи методи, които са успешно приложени в промишленото третиране. Методът на окисление с водороден прекис е основно метод за спешно лечение. Съществуват много други методи за пречистване на отпадъчни води от цианидно извличане на злато, като метод на естествено пречистване, биологичен метод, метод на мембранно разделяне, йонообменен метод и т.н. Въпреки това, като индустриални приложения, всички те имат определени ограничения и все още се нуждаят от непрекъснато подобряване.