Proceso de tratamiento de aguas residuales de la extracción de oro con cianuro

En la actualidad, la cianuro El método de extracción de oro es uno de los principales procesos de fundición de oro en China. Utiliza una solución de cianuro para extraer oro de los minerales, presentando una alta tasa de recuperación, gran adaptabilidad a las propiedades del mineral y la capacidad de producir oro in situ. Desde el primer uso de la solución de cianuro para lixiviar oro de los minerales en 1887, este método se ha aplicado ampliamente hasta la actualidad. Sin embargo, la extracción de oro con cianuro genera una gran cantidad de sustancias tóxicas y nocivas, lo que representa una gran amenaza para el medio ambiente y las personas. Por lo tanto, para reducir los daños, es necesario estudiar los métodos de tratamiento de las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro. Numerosos investigadores han resumido los métodos de tratamiento, los principios químicos y las tendencias de desarrollo de las aguas residuales con cianuro, pero la mayoría solo aborda uno o dos métodos. Por lo tanto, este artículo realiza un análisis detallado de varios métodos de tratamiento para aguas residuales de la extracción de oro con cianuro que se aplican actualmente en la industria, comparando las ventajas, desventajas y escenarios de aplicación de cada método, lo cual tiene cierta relevancia para aplicaciones similares en la producción real.

I. Fuentes y peligros de las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro

El principio fundamental de la extracción de oro con cianuro es que en un entorno aeróbico, cianuro de sodio reacciona con el oro para formar complejos de oro, que luego se disuelven. Después de eso, el oro se puede extraer mediante enriquecimiento a través de activado Carbono Adsorción o desplazamiento por polvo de zinc del cianuro de oro. Al mismo tiempo, otros metales pesados ​​como la plata, el cobre y el zinc también forman complejos y se disuelven.

Las cianuros Las sustancias utilizadas en la reacción y los complejos producidos son sustancias tóxicas y nocivas. El cianuro de sodio es fácil de hidrolizar y es una sustancia altamente tóxica de Clase 1, con una dosis letal de 0.10 g. Cuando Cianuros La filtración a cuerpos de agua es extremadamente perjudicial para los organismos acuáticos y representa una grave amenaza para los seres humanos y el medio ambiente circundante. Por lo tanto, el tratamiento de las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro es fundamental.

II. Principales métodos de tratamiento de aguas residuales de la extracción de oro con cianuro

Método de cloración alcalina

El método de cloración alcalina es actualmente uno de los más utilizados para el tratamiento de aguas residuales cianuradas procedentes de la extracción de oro cianurado. Utiliza principalmente oxidantes a base de cloro para oxidar los cianuros presentes en las aguas residuales en condiciones alcalinas, convirtiéndolos en sustancias no tóxicas. El proceso de cloración alcalina para la descomposición del cianuro se divide en dos etapas:

La primera etapa consiste en oxidar el cianuro a cianato, lo que se denomina etapa de "oxidación incompleta". El CN⁻ reacciona con OCl⁻ para formar primero CNCl y luego se hidroliza a CNO⁻. Cabe destacar que el CNCl es altamente volátil y tóxico en condiciones ácidas. Por lo tanto, durante la operación, el pH debe controlarse estrictamente para mantenerlo en un estado alcalino.

La segunda etapa consiste en oxidar aún más el cianato a dióxido de carbono y nitrógeno, lo que se denomina etapa de "oxidación completa". Durante el proceso de descomposición del cianuro, el pH tiene un gran impacto en la reacción de oxidación. El pH de la primera etapa de oxidación debe mantenerse entre 10 y 11, con un tiempo de reacción de 10 a 15 minutos. El pH de la segunda etapa de oxidación debe mantenerse entre 6.5 y 7.0, con un tiempo de reacción de 10 a 15 minutos.

Una mina utiliza el método de cloración alcalina para tratar el sobrenadante de la pulpa de cola cianurada (con un contenido de cianuro de 200 mg/L) y el agua de filtración del tanque de sedimentación (con un contenido de cianuro de 5 mg/L). El pH se controla entre 10 y 11 y se añade polvo blanqueador en una proporción de 35 a 40 veces el contenido de cianuro para mezclar y remover. Tras la sedimentación en un espesador, el contenido total de cianuro se puede reducir a 0.1 mg/L.

El método de cloración alcalina es el más utilizado para tratar aguas residuales con cianuro, y el polvo blanqueador es el oxidante a base de cloro más utilizado. Este método es adecuado para tratar aguas residuales de extracción de oro con cianuro en concentraciones altas o bajas. También puede eliminar tiocianato y complejos que contienen cianuro (excepto los complejos de ferrocianuro). El medicamento está ampliamente disponible, los residuos generados son fáciles de filtrar y la operación es simple. Sin embargo, el entorno operativo es relativamente severo cuando se utiliza polvo blanqueador para tratar aguas residuales. Ahora algunas empresas utilizan líquido blanqueador o dióxido de cloro en su lugar, lo que mejora el entorno operativo en cierta medida. Sin embargo, se generan gases tóxicos durante el proceso de reacción y tiene una corrosividad relativamente alta para el equipo. El costo del medicamento y el costo de mantenimiento son relativamente altos.

Método de complejación de sales ferrosas

El método de complejación de sales ferrosas es un método de tratamiento para las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro que ha surgido en los últimos años. Al controlar el pH de la reacción a 7-8, los iones ferrosos reaccionan con el cianuro libre y algunos complejos de cianuro presentes en las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro para formar precipitados.

Experimentos han demostrado que, por lo general, la adición exclusiva de sulfato ferroso para tratar las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro no permite que estas cumplan con los estándares de vertido. Por lo tanto, es necesario añadir un oxidante general a las aguas residuales tratadas para la eliminación profunda del cianuro. Siempre que las condiciones estén bien controladas, el oxidante puede añadirse directamente para el tratamiento sin separar el precipitado, logrando así el estándar de vertido. Esto tiene una importancia positiva en comparación con el método tradicional de separación inicial y posterior tratamiento.

Una fundición de oro utiliza el método de sulfuro de sodio y sulfato ferroso para tratar líquidos pobres en cianuro. El afluente presenta un contenido de cianuro de 2500 mg/L. Tras el tratamiento, el efluente presenta un contenido de cianuro inferior a 20 mg/L, con una tasa de eliminación del 99.2%, lo que muestra resultados notables. El tratamiento profundo posterior utiliza el método de metabisulfito de sodio y aire para reducir el cianuro total a menos de 0.4 mg/L.

El método de complejación de sales ferrosas es un método de tratamiento emergente, utilizado principalmente para tratar aguas residuales con alta concentración de cianuro. Su proceso es simple, la inversión inicial es pequeña, es fácil de operar y el medicamento (principalmente sulfato ferroso) es ampliamente disponible, económico y fácil de usar. Sin embargo, debido a que la solución de sulfato ferroso es ácida, al mezclarse con aguas residuales de extracción de oro con cianuro, la zona se acidifica y existe la posibilidad de generar gas de cianuro de hidrógeno. Además, no puede eliminar el tiocianato, por lo que las aguas residuales tratadas aún requieren un tratamiento profundo para cumplir con los estándares de vertido.

Metabisulfito de sodio - Método del aire

El método de metabisulfito de sodio-aire se desarrolló a partir del método de dióxido de azufre-aire. Aprovecha principalmente el efecto sinérgico del metabisulfito de sodio y el aire sobre los cianuros presentes en las aguas residuales dentro de un rango de pH determinado, junto con el efecto catalítico de los iones de cobre, para oxidar el CN⁻ a CNO⁻.

Si el contenido de cianuro en las aguas residuales cianuradas es alto, se puede realizar un pretratamiento para reducir la concentración total de cianuro a menos de 100 mg/L. Posteriormente, se añade metabisulfito de sodio y sulfato de cobre, se introduce suficiente aire y se controla el pH (generalmente entre 7 y 8), de modo que el cianuro se oxide a cianato, que posteriormente se hidroliza para formar iones de bicarbonato y amoníaco.

El método de metabisulfito de sodio - aire es adecuado para el tratamiento de aguas residuales de la extracción de oro con cianuro de baja concentración. La dosis del medicamento es pequeña y la intensidad de la mano de obra es baja, pero la inversión inicial es relativamente alta y se requiere la adición de equipos como sopladores. Los requisitos para los indicadores de proceso son relativamente estrictos, y el control del valor de pH es crucial. También se requiere la adición de sulfato de cobre como catalizador. El tiempo de reacción es largo. Si el tratamiento no es adecuado, se generará una gran cantidad de iones de amonio y la escoria resultante será difícil de filtrar. Se genera una pequeña cantidad de gas amoníaco in situ, que no tiene efecto en la eliminación de tiocianuros.

Método de oxidación con peróxido de hidrógeno

El método de oxidación con peróxido de hidrógeno consiste en oxidar los cianuros a CNO⁻ en condiciones alcalinas de temperatura normal (pH = 10-11), con Cu²⁺ como catalizador, y luego hidrolizarlos en sustancias no tóxicas. Los cianuros complejos (complejos de Cu, Zn, Pb, Ni y Cd) también se disocian debido a la destrucción de los cianuros presentes en ellos. Los iones de ferrocianuro y otros iones de metales pesados ​​forman sales complejas de ferrocianuro y se eliminan. Finalmente, la concentración total de cianuro en las aguas residuales tratadas puede reducirse a menos de 0.5 mg/L.

Este método es adecuado para el tratamiento de aguas residuales con baja concentración de cianuro. El equipo de tratamiento con peróxido de hidrógeno es sencillo y fácil de controlar automáticamente. Sin embargo, el cianato generado requiere un cierto tiempo para descomponerse en CO₂ y NH₃. Las desventajas son que el uso de cobre como catalizador puede provocar que el cobre en las aguas vertidas supere el estándar, el costo de la materia prima es relativamente alto, los tiocianuros no se pueden oxidar y se generan iones de amonio. De hecho, las aguas residuales aún presentan cierta toxicidad. Además, al ser el peróxido de hidrógeno un oxidante, presenta una alta corrosividad, lo que conlleva ciertas dificultades y peligros durante su transporte y uso.

Método de acidificación

Cuando se utiliza el método de acidificación para tratar líquidos pobres en cianuro, su mecanismo de reacción es relativamente complejo e incluye principalmente tres procesos: el proceso de acidificación de aguas residuales que contienen cianuro, el proceso de extracción y absorción de gas HCN y el proceso de neutralización del líquido extraído.

(1) Reacción de acidificación: El líquido pobre en cianuro se acidifica y purifica con ácido. Los cianuros complejos presentes en el líquido pobre formarán precipitados insolubles, como CuCN, CuSCN y Zn₂Fe(CN)₆, que se eliminarán, generando simultáneamente cianuro de hidrógeno.

(2) Reacción de volatilización y absorción: El líquido pobre se precalienta a aproximadamente 30 °C antes de la acidificación. Dado que el punto de ebullición del HCN es de tan solo 26.5 °C, es extremadamente volátil. Por lo tanto, se utiliza una torre de relleno como equipo de transferencia de masa para el contacto entre la fase gas-líquido en el método de acidificación, lo que facilita la separación y absorción del HCN.

(3) Reacción de neutralización: Se utiliza cal o álcali líquido para neutralizar el líquido residual desprovisto de ácido. Las moléculas de HCN residuales en la solución se convertirán a la forma CN⁻. El método de acidificación permite recuperar... Cianuro de sodio Se pueden extraer aguas residuales con cianuro y recuperar recursos. Sin embargo, esto implica altos requisitos de sellado de equipos, una inversión inicial relativamente alta, requiere habilidades operativas de alto nivel y el mantenimiento de los equipos es complejo. Además, existen ciertos riesgos de seguridad. Las aguas residuales generadas tras la recuperación aún requieren un tratamiento profundo para cumplir con las normas de vertido.

Método de electrólisis

El método de electrólisis utiliza reacciones electroquímicas redox para destruir los cianuros en las aguas residuales. Durante la electrólisis iónica, los cianuros pierden electrones en el ánodo y se oxidan a cianato, carbonato, nitrógeno o amonio. El cianato se oxida posteriormente a CO₂ y H₂O. Las principales reacciones son:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Experimentos de electrólisis con una varilla de electrodo de dióxido de plomo a base de cerámica de fabricación propia y una placa de cátodo de acero inoxidable han demostrado que al usar el método de electrólisis para tratar aguas residuales que contienen cianuro, después de 2 horas de electrólisis, la concentración de CN⁻ se puede reducir de 385 mg/L a 58 mg/L, y la concentración de Cu²⁺ se puede reducir de 450 mg/L a 48 mg/L. Además, Hunan Zhongnan Gold Smelter utiliza el método electroquímico para tratar las aguas residuales de la extracción de oro con cianuro, lo que puede reducir el cianuro total de 4 g/L a 0.8 g/L. La diferencia con lo anterior es que tanto las placas del ánodo como del cátodo están hechas de placas de hierro. Durante el proceso de operación, no solo se consume energía eléctrica, sino también las placas de hierro.

El método de electrólisis se utiliza principalmente para tratar aguas residuales con alta concentración de cianuro. El equipo ocupa un área pequeña, el proceso es simple y fácil de controlar, pero consume mucha energía eléctrica y el costo operativo es mayor que el del método de cloración alcalina. La tasa de eliminación de cianuro es promedio y no tiene efecto en la eliminación de complejos de cianuro.

Actualmente, entre los métodos de tratamiento para las aguas residuales de la extracción de oro cianurado, se utilizan ampliamente la cloración alcalina, la acidificación y el metabisulfito de sodio en aire. La electrólisis y la complejación de sales ferrosas son métodos emergentes que se han aplicado con éxito en el tratamiento industrial. El método de oxidación con peróxido de hidrógeno es principalmente un tratamiento de emergencia. Existen muchos otros métodos para tratar las aguas residuales de la extracción de oro cianurado, como la purificación natural, el método biológico, la separación por membranas y el intercambio iónico. Sin embargo, como aplicaciones industriales, todos presentan ciertas limitaciones y requieren mejoras continuas.