Proces čištění odpadních vod extrakce kyanidu zlata

V současné době je metoda kyanidové extrakce zlata jedním z hlavních vyspělých procesů tavení zlata v Číně. Používá kyanidový roztok k extrakci zlata z rud, který se vyznačuje vysokou mírou výtěžnosti, silnou přizpůsobivostí vlastnostem rudy a schopností vyrábět zlato na místě. Od prvního použití kyanidového roztoku k loužení zlata z rud v roce 1887 je tato metoda široce používána až do současnosti. Kyanidová extrakce zlata však generuje velké množství toxických a škodlivých látek, které představují obrovskou hrozbu pro okolní životní prostředí a lidi. Aby se snížily škody, je proto nutné studovat metody čištění odpadních vod z kyanidové extrakce zlata. Velké množství výzkumníků shrnulo metody čištění, chemické principy a vývojové trendy odpadních vod obsahujících kyanid, ale většina z nich se zabývá pouze jednou nebo dvěma metodami. Tento článek proto provádí podrobnou analýzu různých metod čištění odpadních vod z kyanidové extrakce zlata, které se v současnosti používají v průmyslu, a porovnává výhody, nevýhody a aplikační scénáře každé metody, což má určitý směrodatný význam pro podobné aplikace ve skutečné výrobě.

I. Zdroje a rizika odpadních vod z těžby kyanidového zlata

Hlavním principem kyanidové extrakce zlata je, že v aerobním prostředí reaguje kyanid sodný se zlatem za vzniku komplexů zlata, které se následně rozpouštějí. Poté lze zlato extrahovat obohacováním adsorpcí aktivního uhlí nebo vytěsněním zinkového prášku z kyanidu zlata. Současně i další těžké kovy, jako je stříbro, měď a zinek, tvoří komplexy a rozpouštějí se.

Kyanidy použité v reakci a vzniklé komplexy jsou toxické a škodlivé látky. Kyanid sodný se snadno hydrolyzuje a je vysoce toxickou látkou třídy 1 se smrtelnou dávkou 0.10 g. Pokud kyanidy uniknou do vodních toků, jsou extrémně škodlivé pro organismy ve vodě a představují obrovské ohrožení pro člověka a okolní životní prostředí. Proto je čištění odpadních vod z extrakce kyanidového zlata velmi důležité.

II. Hlavní způsoby čištění odpadních vod z extrakce kyanidového zlata

Metoda alkalické chlorace

Metoda alkalické chlorace je v současnosti jednou z nejpoužívanějších metod úpravy odpadních vod s obsahem kyanidu z těžby kyanidového zlata. K oxidaci kyanidů v odpadních vodách za alkalických podmínek používá především oxidanty na bázi chlóru a přeměňuje je na netoxické látky. Kyanidový štěpný proces alkalické chlorace je rozdělen do dvou fází:

První fází je oxidace kyanidu na kyanát, což se nazývá fáze „neúplné oxidace“. CN⁻ reaguje s OCl⁻ za vzniku nejprve CNCl a poté hydrolyzuje na CNO⁻. Je třeba poznamenat, že CNCl je vysoce těkavý a toxický v kyselých podmínkách. Proto musí být během provozu přísně kontrolována hodnota pH, aby byla v alkalickém stavu.

Druhým stupněm je další oxidace kyanátu na oxid uhličitý a dusík, což se nazývá stupeň „úplné oxidace“. Při procesu kyanidového štěpení má hodnota pH velký vliv na oxidační reakci. Hodnota pH prvního stupně oxidace by měla být regulována na 10 - 11 a reakční doba je 10 - 15 minut. Hodnota pH druhého stupně oxidace by měla být regulována na 6.5 ​​- 7.0. a reakční doba je 10 až 15 minut.

Jistý důl používá metodu alkalické chlorace k úpravě supernatantu kyanidové ocasní kaše (s obsahem kyanidu 200 mg/l) a průsakové vody ze sedimentační nádrže (s obsahem kyanidu 5 mg/l). Hodnota pH se reguluje na 10 až 11 a přidá se bělicí prášek v poměru 35 až 40násobku obsahu kyanidu pro míchání a míchání. Po sedimentaci v zahušťovači lze celkový obsah kyanidu snížit na 0.1 mg/l.

Metoda alkalické chlorace je nejběžněji používanou metodou pro čištění odpadních vod obsahujících kyanid a bělicí prášek je nejběžněji používaným oxidantem na bázi chloru. Tato metoda je vhodná pro čištění odpadních vod z těžby kyanidového zlata s vysokými nebo nízkými koncentracemi. Dokáže také odstranit komplexy obsahující thiokyanatan a kyanid (kromě komplexů ferokyanidu). Lék je široce dostupný, vzniklé zbytky odpadu se snadno filtrují a obsluha je jednoduchá. Při použití bělícího prášku k čištění odpadních vod je však provozní prostředí poměrně drsné. Nyní některé podniky místo toho používají bělicí kapalinu nebo oxid chloričitý, což do určité míry zlepšuje provozní prostředí. Během reakčního procesu však vznikají toxické plyny a má relativně velkou korozivnost pro zařízení. Náklady na léky a náklady na údržbu jsou relativně vysoké.

Metoda komplexace železité soli

Metoda komplexace železité soli je metoda úpravy odpadních vod z extrakce kyanidového zlata, která se objevila v posledních letech. Řízením hodnoty pH reakce na 7 - 8. železnaté ionty reagují s volným kyanidem a některými kyanidovými komplexy v odpadní vodě kyanidové extrakce zlata za vzniku sraženin.

Experimenty ukázaly, že obecně přidání pouze síranu železnatého k čištění odpadních vod z extrakce kyanidového zlata nemůže zajistit, že odpadní voda splňuje normy pro vypouštění. Pro hloubkové odstranění kyanidu je proto do vyčištěné odpadní vody potřeba přidat obecný oxidant. Dokud jsou podmínky dobře řízeny, lze oxidační činidlo přímo přidávat pro úpravu bez separace sraženiny a lze také dosáhnout standardu vypouštění. To má pozitivní význam ve srovnání s tradiční metodou nejprve separace a poté zpracování.

Jistá huť zlata používá metodu sulfid sodný - síran železnatý k úpravě kyanidu - chudé kapaliny. Přítok má obsah kyanidu 2500 mg/l. Po zpracování má odpadní voda obsah kyanidu méně než 20 mg/l, s rychlostí odstraňování 99.2 %, což ukazuje pozoruhodné výsledky. Následné hloubkové ošetření používá metodu disiřičitanu sodného - vzduch ke snížení celkového kyanidu na méně než 0.4 mg/l.

Metoda komplexace železnatých solí je nově vznikající metoda čištění, která se používá především k čištění odpadních vod s vysokou koncentrací kyanidu. Jeho proces je jednoduchý, jednorázová investice je malá, snadno se ovládá, léčivo (hlavně síran železnatý) je široce dostupné, levné a snadno se používá. Protože je však roztok síranu železnatého kyselý, při jeho smíchání s odpadní vodou z těžby kyanidového zlata se místní oblast stává kyselou a existuje možnost generování plynného kyanovodíku. Kromě toho nemůže odstranit thiokyanát a vyčištěná odpadní voda stále potřebuje hluboké čištění, aby splnila normy pro vypouštění.

Metabisulfit sodný – vzduchová metoda

Metoda disiřičitan sodný - vzduch je vyvinuta z metody oxid siřičitý - vzduch. Využívá především synergického účinku disiřičitanu sodného a vzduchu na kyanidy v odpadní vodě v určitém rozmezí pH s katalytickým účinkem iontů mědi k oxidaci CN⁻ na CNO⁻.

Pokud je obsah kyanidu v odpadní vodě obsahující kyanid vysoký, lze nejprve provést předčištění, aby se snížila celková koncentrace kyanidu na méně než 100 mg/l. Poté se přidá disiřičitan sodný a síran měďnatý, zavede se dostatečné množství vzduchu a hodnota pH se reguluje (obecně se kontroluje na 7 - 8), takže kyanid se oxiduje na kyanatan, který se pak hydrolyzuje za vzniku hydrogenuhličitanových iontů a amoniaku.

Metoda metabisulfit-vzduch sodný je vhodná pro čištění odpadních vod z extrakce zlata s nízkou koncentrací kyanidu. Dávkování léčiva je malé, pracnost nízká, ale počáteční investice je poměrně velká a je třeba doplnit zařízení, jako jsou dmychadla. Požadavky na procesní indikátory jsou poměrně přísné a kontrola hodnoty pH je velmi zásadní. Jako katalyzátor je také třeba přidat síran měďnatý. Doba reakce je dlouhá. Pokud není úprava správná, vytvoří se velké množství amonných iontů a vytvořená struska se nebude snadno filtrovat. Na místě vzniká malé množství plynného čpavku, který nemá žádný vliv na odstraňování thiokyanidů.

Metoda oxidace peroxidem vodíku

Metoda oxidace peroxidem vodíku spočívá v oxidaci kyanidů na CNO⁻ za normální teploty, v alkalických podmínkách (pH = 10 - 11) s Cu0.5⁺ jako katalyzátoru a poté je hydrolyzovat na netoxické látky. Komplexní kyanidy (komplexy Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) jsou také disociovány v důsledku destrukce kyanidů v nich. Ferokyanidové ionty a jiné ionty těžkých kovů tvoří ferrokyanidové komplexní soli a jsou odstraněny. Nakonec lze celkovou koncentraci kyanidu ve vyčištěné odpadní vodě snížit na méně než XNUMX mg/l.

Tato metoda je vhodná pro čištění odpadních vod s nízkou koncentrací kyanidu. Zařízení na úpravu peroxidem vodíku je jednoduché a snadno se s ním dosáhne automatického ovládání. Vytvořený kyanát však musí zůstat po určitou dobu, aby se rozložil na CO₂ a NH3. Nevýhody jsou, že použití mědi jako katalyzátoru může způsobit, že měď ve vypouštěné vodě překročí normu, cena suroviny je relativně vysoká, thiokyanidy nelze oxidovat a vznikají amonné ionty. Ve skutečnosti má odpadní voda stále určitou toxicitu. Navíc, protože peroxid vodíku je oxidační činidlo, má velkou korozivnost a existují určité potíže a nebezpečí při přepravě a použití.

Metoda acidifikace

Při použití acidifikační metody pro úpravu kyanidu - chudé kapaliny je její reakční mechanismus poměrně složitý, zahrnuje především tři procesy: proces okyselení odpadní vody obsahující kyanid, proces stripování a absorpce plynu HCN a proces neutralizace stripované kapaliny.

(1) Okyselovací reakce: Kyanid - chudá kapalina se okyselí a přečistí kyselinou. Komplexní kyanidy ve špatné kapalině budou tvořit nerozpustné sraženiny, jako je CuCN, CuSCN a ZnXNUMXFe(CN)XNUMX a budou odstraněny, a současně se vytvoří kyanovodík.

(2) Těkavá a absorpční reakce: Špatná kapalina se před okyselením předehřeje na asi 30 °C. Protože bod varu HCN je pouze 26.5 °C, je extrémně těkavý. Proto se jako zařízení pro přenos hmoty pro kontakt mezi plynem a kapalinou dvoufází při acidifikační metodě používá plněná věž, čímž se snadno dosáhne stripování a absorpce HCN.

(3) Neutralizační reakce: K neutralizaci zbytkové kapaliny po odstraňování kyseliny se používá vápno nebo kapalná alkálie. Zbytkové molekuly HCN v roztoku se převedou na formu CN⁻. Metoda okyselení umožňuje získat kyanid sodný z odpadní vody obsahující kyanid a dosáhnout tak opětovného využití zdrojů. Má však vysoké požadavky na utěsnění zařízení, relativně velkou počáteční investici, vyžaduje vysokou úroveň obsluhy a údržba zařízení je obtížná. Existují také určitá bezpečnostní rizika. Odpadní voda vznikající po regeneraci stále vyžaduje hloubkové čištění, aby splňovala normy pro vypouštění.

Metoda elektrolýzy

Metoda elektrolýzy využívá elektrochemické redoxní reakce ke zničení kyanidů v odpadní vodě. Během iontové elektrolýzy ztrácejí kyanidy elektrony na anodě a jsou oxidovány na kyanatan, uhličitan, dusík nebo amonium. Kyanát se dále oxiduje na CO2 a H2O. Hlavní reakce jsou:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H24O (XNUMX)

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

Experimenty elektrolýzy s vlastní elektrodou na keramické bázi na bázi oxidu olovnatého a katodovou deskou z nerezové oceli prokázaly, že použitím metody elektrolýzy k úpravě odpadní vody obsahující kyanid po 2 hodinách elektrolýzy může být koncentrace CN⁻ snížena z 385 mg/L na 58 mg/L a koncentrace Cu²⁺ může být snížena z 450 mg/mg/L na 48 m. Hunan Zhongnan Gold Smelter navíc používá elektrochemickou metodu k čištění odpadních vod z extrakce kyanidového zlata, která může snížit celkový obsah kyanidu ze 4 g/l na 0.8 g/l. Rozdíl oproti výše uvedenému spočívá v tom, že jak anodové, tak katodové desky jsou vyrobeny z železných plátů. Během provozu se spotřebovává nejen elektrická energie, ale také železné pláty.

Metoda elektrolýzy se používá hlavně k čištění odpadních vod s vysokou koncentrací kyanidu. Zařízení zabírá malou plochu, proces je jednoduchý a snadno ovladatelný, ale spotřebovává velké množství elektrické energie a provozní náklady jsou vyšší než u metody alkalické chlorace. Rychlost odstraňování kyanidu je průměrná a nemá žádný vliv na odstraňování kyanidových komplexů.

V současné době se mezi způsoby čištění odpadních vod kyanidové extrakce zlata široce používá metoda alkalické chlorace, acidifikační metoda a metabisulfitová metoda - vzduch. Metoda elektrolýzy a metoda komplexace železité soli jsou nově vznikající metody, které byly úspěšně aplikovány v průmyslové úpravě. Metoda oxidace peroxidem vodíku je především nouzovou léčebnou metodou. Existuje mnoho dalších metod čištění odpadních vod z těžby kyanidového zlata, jako je přírodní metoda čištění, biologická metoda, metoda membránové separace, metoda iontové výměny atd. Nicméně jako průmyslové aplikace mají všechny určitá omezení a stále potřebují neustálé zlepšování.