Proceso para la recuperación de acidificación de cianuro de sodio y metales pesados ​​de aguas residuales

Introducción

Las aguas residuales que contienen cianuro se generan en diversos procesos industriales, como la minería de oro, la galvanoplastia y la producción química. Debido a la alta toxicidad del cianuro , el vertido inadecuado de estas aguas residuales puede causar una grave contaminación ambiental y daños a la salud humana. Por lo tanto, el tratamiento y la recuperación de recursos de las aguas residuales que contienen cianuro se han convertido en cuestiones cruciales. Entre los métodos de tratamiento, la recuperación por acidificación del cianuro de sodio y los metales pesados ​​es un enfoque ampliamente utilizado y eficaz, que no solo reduce el riesgo ambiental, sino que también permite el reciclaje de recursos valiosos.

Principio de recuperación de la acidificación

Conversión de cianuro en cianuro de hidrógeno (HCN)

En el proceso de acidificación, se añaden ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico, a las aguas residuales cianuradas. En condiciones ácidas, los iones de cianuro libres presentes en las aguas residuales se transforman en cianuro de hidrógeno (HCN). El cianuro de hidrógeno es un compuesto volátil. Cuando el pH de las aguas residuales se ajusta a un valor bajo, generalmente inferior a 2, la reacción es más probable, lo que facilita la conversión de los iones de cianuro en gas HCN.

Recuperación de cianuro de sodio

El gas HCN generado se introduce en una torre de absorción alcalina. Dentro de la torre, reacciona con una solución de hidróxido de sodio (NaOH). A medida que avanza la reacción, se forma cianuro de sodio (NaCN), que se acumula en la solución de absorción. Cuando la concentración de NaCN en la solución alcanza entre el 10 % y el 12 %, puede reciclarse y reutilizarse en procesos industriales relevantes, como el proceso de lixiviación en la minería de oro.

Liberación y precipitación de metales pesados

Además del cianuro libre, las aguas residuales suelen contener complejos de metales pesados ​​y cianuro, como los de cobre y zinc. En condiciones ácidas, estos complejos se descomponen. Una vez liberados los iones de metales pesados, pueden formar sales insolubles y precipitar en condiciones específicas. Por ejemplo, ajustar el pH o añadir ciertos agentes precipitantes puede provocar la formación de precipitados de iones de cobre.

Los pasos del proceso

Paso 1: Pretratamiento de aguas residuales

Las aguas residuales alcalinas con alta concentración de cianuro pasan primero por un intercambiador de calor de vapor para controlar su temperatura. Normalmente, esta se mantiene entre 20 y 25 °C. Este control de temperatura optimiza la velocidad de reacción posterior y garantiza la estabilidad del proceso. La concentración de cianuro en las aguas residuales con alta concentración suele oscilar entre 5000 y 5500 ppm, y el pH se encuentra entre 10.5 y 12.5.

Paso 2: Acidificación

Las aguas residuales pretratadas se introducen en una torre de pulverización de acidificación a un caudal determinado, por ejemplo, 2 m³/h. Posteriormente, se añade ácido sulfúrico concentrado. La cantidad de ácido sulfúrico añadido se ajusta según las características de las aguas residuales, generalmente entre 25 y 30 kg/m³, para reducir el pH a menos de 2. El calor liberado durante la adición de ácido sulfúrico puede acelerar la reacción, facilitando la conversión de los iones de cianuro libres en HCN volátil.

Paso 3: Generación y separación de HCN

En el ambiente fuertemente ácido de la torre de aspersión de acidificación, se promueve la conversión de cianuro en HCN. El gas HCN formado es aspirado por un ventilador centrífugo de vacío y pasa a la siguiente etapa: la torre de absorción alcalina. Simultáneamente, a medida que disminuye el pH, algunos iones de metales pesados ​​en las aguas residuales comienzan a cambiar. Por ejemplo, la concentración de iones de cobre en las aguas residuales puede disminuir y algunos metales pesados ​​comienzan a formar precipitados.

Paso 4: Absorción y recuperación de cianuro de sodio

El gas HCN ingresa a la torre de absorción alcalina y es absorbido por una solución de NaOH al 20% - 30%. El líquido de absorción alcalina en la torre se recicla, y durante el proceso de reciclaje, se utiliza un ventilador para asegurar la absorción repetida del gas HCN. A medida que continúa la reacción de absorción, la concentración de NaCN en el líquido de absorción aumenta gradualmente. Cuando la concentración de NaCN alcanza el 10% - 12%, se puede devolver al proceso de lixiviación para su reutilización, logrando así la recuperación del cianuro de sodio.

Paso 5: Precipitación y separación de metales pesados

En el caso de las aguas residuales tras la liberación de HCN, dado que algunos complejos de metales pesados ​​y cianuro se han descompuesto en condiciones ácidas, se puede realizar un tratamiento adicional para precipitar los metales pesados. Por ejemplo, ajustar el pH de las aguas residuales a un rango alcalino puede formar hidróxidos de metales pesados ​​que precipitan. Posteriormente, se pueden utilizar métodos de separación sólido-líquido, como la filtración o la sedimentación, para separar los metales pesados ​​precipitados de las aguas residuales, logrando así su eliminación y recuperación.

Ventajas del método de recuperación de la acidificación

Reciclaje de recursos

El método de recuperación por acidificación permite recuperar eficazmente el cianuro de sodio de las aguas residuales cianuradas, lo que permite su reutilización en procesos industriales relevantes, reduciendo así el consumo de cianuro de sodio nuevo y los costos de producción. Al mismo tiempo, también se pueden recuperar metales pesados, convirtiendo los residuos en recursos valiosos.

Relación costo-efectividad

En comparación con otros métodos de tratamiento que se centran únicamente en la destrucción del cianuro, el método de recuperación por acidificación no solo trata las aguas residuales, sino que también recupera sustancias valiosas. Si bien requiere el consumo de ácido y álcali, el valor del cianuro de sodio y los metales pesados ​​recuperados puede compensar parte del costo del tratamiento, lo que hace que el tratamiento general sea más rentable a largo plazo.

Amabilidad con el medio ambiente

Al recuperar el cianuro de sodio y los metales pesados, se reduce significativamente la cantidad de contaminantes en las aguas residuales. Las aguas residuales tratadas presentan un menor contenido de cianuro y metales pesados, lo que facilita su posterior vertido o tratamiento, reduciendo así el impacto ambiental.

Consumo en el proceso de recuperación de la acidificación

El consumo de agua residual cianurada mediante el método de recuperación de acidificación incluye principalmente ácido sulfúrico, sosa cáustica (NaOH), cal y electricidad. En invierno, es necesario precalentar las aguas residuales, por lo que también se consume vapor.

1. Consumo de ácido

• Conversión de cianuro a HCN : La cantidad de ácido sulfúrico necesaria para convertir el cianuro presente en las aguas residuales en HCN depende de la concentración de cianuro en dichas aguas. Por ejemplo, para tratar 1 m³ de aguas residuales con una concentración de cianuro de 5000 ppm, se requiere una cantidad determinada de ácido sulfúrico para esta conversión.

• Acidificación de aguas residuales : Además del ácido para la conversión del cianuro, se utiliza ácido adicional para ajustar las aguas residuales al nivel de acidez adecuado. La cantidad necesaria para reducir el pH por debajo de 2 es un factor importante.

• Reacción con álcalis en aguas residuales : Puede haber algunas sustancias alcalinas en las aguas residuales que reaccionen con el ácido sulfúrico, pero, en general, este consumo es relativamente pequeño en comparación con las cantidades utilizadas para la conversión de cianuro y la acidificación.

• Reacción con carbonato en residuos : Si las materias primas que contienen cianuro tienen un alto contenido de carbonato , como en algunos lodos de relaves de cianuro, el carbonato reaccionará con el ácido para formar dióxido de carbono. En tales casos, el consumo de ácido sulfúrico aumentará significativamente, y estos materiales podrían no ser ideales para el tratamiento mediante el método de recuperación de ácido.

2. Consumo de álcali : La sosa cáustica (NaOH) se utiliza en la torre de absorción de álcali para absorber HCN y formar NaCN. La cantidad de NaOH consumida está relacionada con la cantidad de HCN generada y la eficiencia de absorción.

3. Consumo de cal: En algunos casos, la cal puede utilizarse en el tratamiento posterior de aguas residuales, por ejemplo, para ajustar el pH y precipitar metales pesados. La cantidad de cal necesaria depende del tipo y la concentración de metales pesados ​​presentes en las aguas residuales y del rango de pH requerido.

4. Consumo de electricidad y vapor : La electricidad se utiliza en equipos como bombas, ventiladores y ventiladores centrífugos de vacío durante el proceso. En invierno, al precalentar las aguas residuales, se consume vapor para elevar la temperatura al nivel adecuado para la reacción.

Conclusión

El método de recuperación por acidificación de aguas residuales cianuradas, que permite recuperar cianuro de sodio y metales pesados, es una tecnología de tratamiento integral y eficaz. Mediante pasos específicos, no solo se eliminan el cianuro tóxico y los metales pesados ​​de las aguas residuales, sino que también se reciclan recursos valiosos. Si bien el proceso implica cierto consumo de materiales y energía, considerando sus beneficios ambientales y económicos, ofrece amplias posibilidades de aplicación en el tratamiento de aguas residuales cianuradas. Sin embargo, en la práctica, se requieren estrictas medidas de seguridad debido a la toxicidad del gas HCN. Al mismo tiempo, se requiere la optimización continua de los parámetros del proceso para mejorar la eficiencia de recuperación y reducir costos.