Procédé de récupération par acidification du cyanure de sodium et des métaux lourds des eaux usées

Introduction

Les eaux usées contenant du cyanure sont générées par divers procédés industriels tels que l'extraction de l'or, la galvanoplastie et la production chimique. En raison de la forte toxicité du cyanure , le rejet inapproprié de ces eaux usées peut entraîner une grave pollution environnementale et nuire à la santé humaine. Par conséquent, le traitement et la valorisation des ressources contenues dans ces eaux usées sont devenus des enjeux cruciaux. Parmi les méthodes de traitement, la récupération par acidification du cyanure de sodium et des métaux lourds est une approche largement utilisée et efficace, qui permet non seulement de réduire les risques environnementaux, mais aussi de recycler des ressources précieuses.

Principe de récupération de l'acidification

Conversion du cyanure en cyanure d'hydrogène (HCN)

Lors du processus d'acidification, des acides forts comme l'acide sulfurique sont ajoutés aux eaux usées contenant du cyanure. En conditions acides, les ions cyanure libres présents dans les eaux usées se transforment en cyanure d'hydrogène (HCN). Le cyanure d'hydrogène est un composé volatil. Lorsque le pH des eaux usées est ajusté à une valeur basse, généralement inférieure à 2, la réaction a plus de chances de se produire, facilitant la conversion des ions cyanure en gaz HCN.

Récupération du cyanure de sodium

Le gaz HCN produit est ensuite introduit dans une tour d'absorption alcaline. À l'intérieur de la tour, il réagit avec une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH). Au fur et à mesure de la réaction, du cyanure de sodium (NaCN) se forme et s'accumule dans la solution d'absorption. Lorsque sa concentration atteint environ 10 à 12 %, le NaCN peut être recyclé et réutilisé dans des procédés industriels pertinents, tels que la lixiviation dans l'extraction de l'or.

Libération et précipitation de métaux lourds

Outre le cyanure libre, les eaux usées contiennent souvent des complexes de métaux lourds et de cyanure, comme ceux du cuivre et du zinc. En milieu acide, ces complexes se décomposent. Une fois libérés, les ions de métaux lourds peuvent former des sels insolubles et précipiter dans des conditions spécifiques. Par exemple, l'ajustement du pH ou l'ajout de certains agents précipitants peut entraîner la formation de précipités d'ions cuivre.

Étapes de processus

Étape 1 : Prétraitement des eaux usées

Les eaux usées alcalines à forte concentration en cyanure passent d'abord par un échangeur de chaleur à vapeur pour réguler leur température. Généralement, celle-ci est maintenue entre 20 et 25 °C. Ce contrôle permet d'optimiser la vitesse de réaction ultérieure et d'assurer la stabilité du procédé. La concentration en cyanure dans les eaux usées à forte concentration est généralement comprise entre 5000 5500 et 10.5 12.5 ppm, et le pH est compris entre XNUMX et XNUMX.

Étape 2 : Acidification

Les eaux usées prétraitées sont introduites dans une tour d'aspersion d'acidification à un débit déterminé, par exemple 2 m³/h. De l'acide sulfurique concentré est ensuite ajouté. La quantité d'acide sulfurique ajoutée est ajustée en fonction des caractéristiques des eaux usées, généralement entre 25 et 30 kg/m³, afin d'abaisser le pH des eaux usées à moins de 2. La chaleur dégagée lors de l'ajout d'acide sulfurique peut accélérer la réaction, facilitant ainsi la transformation des ions cyanure libres des eaux usées en HCN volatil.

Étape 3 : Génération et séparation du HCN

Dans l'environnement fortement acide de la tour d'aspersion d'acidification, la conversion du cyanure en HCN est favorisée. Le gaz HCN formé est ensuite aspiré par un ventilateur centrifuge à vide et passe à l'étape suivante : la tour d'absorption alcaline. Parallèlement, la baisse du pH entraîne une modification de certains ions de métaux lourds présents dans les eaux usées. Par exemple, la concentration en ions cuivre peut chuter et certains métaux lourds commencent à former des précipités.

Étape 4 : Absorption et récupération du cyanure de sodium

Le cyanure d'hydrogène gazeux (HCN) pénètre dans la tour d'absorption alcaline et est absorbé par une solution de NaOH à 20-30 %. Le liquide d'absorption alcalin contenu dans la tour est recyclé. Lors de ce recyclage, un ventilateur assure une absorption répétée du HCN. Au fur et à mesure que la réaction d'absorption se poursuit, la concentration de NaCN dans le liquide augmente progressivement. Lorsque cette concentration atteint 10-12 %, le liquide peut être réintroduit dans le processus de lixiviation, permettant ainsi la récupération du cyanure de sodium.

Étape 5 : Précipitation et séparation des métaux lourds

Pour les eaux usées après rejet de HCN, certains complexes métaux lourds-cyanures ayant été décomposés en milieu acide, un traitement supplémentaire peut être mis en œuvre pour précipiter les métaux lourds. Par exemple, l'ajustement du pH des eaux usées à une valeur alcaline peut former des hydroxydes de métaux lourds qui précipitent. Des méthodes de séparation solide-liquide, telles que la filtration ou la sédimentation, peuvent ensuite être utilisées pour séparer les métaux lourds précipités des eaux usées, permettant ainsi leur élimination et leur récupération.

Avantages de la méthode de récupération par acidification

Recyclage des ressources

La méthode de récupération par acidification permet de récupérer efficacement le cyanure de sodium des eaux usées cyanurées, qui peut être réutilisé dans les procédés industriels concernés, réduisant ainsi la consommation de cyanure de sodium neuf et les coûts de production. Parallèlement, les métaux lourds peuvent également être récupérés, transformant ainsi les déchets en ressources précieuses.

Coût-Efficacité

Comparée à d'autres méthodes de traitement qui se concentrent uniquement sur la destruction du cyanure, la récupération par acidification permet non seulement de traiter les eaux usées, mais aussi de récupérer des substances valorisables. Bien qu'elle nécessite la consommation d'acide et d'alcali, la valeur du cyanure de sodium et des métaux lourds récupérés peut compenser une partie du coût du traitement, rendant ainsi le traitement global plus rentable à long terme.

Amabilité environnementale

La récupération du cyanure de sodium et des métaux lourds permet de réduire considérablement la quantité de polluants dans les eaux usées. Les eaux usées traitées présentent une teneur plus faible en cyanure et en métaux lourds, ce qui facilite leur rejet ultérieur ou leur traitement ultérieur, réduisant ainsi leur impact négatif sur l'environnement.

Consommation dans le processus de récupération de l'acidification

La récupération des eaux usées contenant du cyanure par acidification consomme principalement de l'acide sulfurique, de la soude caustique (NaOH), de la chaux et de l'électricité. En hiver, le préchauffage des eaux usées est nécessaire, ce qui entraîne également une consommation de vapeur.

1. Consommation d'acide

• Conversion du cyanure en HCN : La quantité d’acide sulfurique nécessaire à la conversion du cyanure présent dans les eaux usées en HCN dépend de sa concentration. Par exemple, pour traiter 1 m³ d’eaux usées dont la concentration en cyanure est de 5 000 ppm, une certaine quantité d’acide sulfurique est requise.

• Acidification des eaux usées : Outre l’acide utilisé pour la conversion du cyanure, un acide supplémentaire est ajouté pour ajuster le pH des eaux usées. La quantité nécessaire pour abaisser le pH en dessous de 2 est un facteur important.

• Réaction avec les alcalis dans les eaux usées : Les eaux usées peuvent contenir des substances alcalines qui réagissent avec l'acide sulfurique, mais généralement, cette consommation est relativement faible par rapport aux quantités utilisées pour la conversion du cyanure et l'acidification.

• Réaction avec les carbonates présents dans les déchets : Si les matières premières contenant du cyanure présentent une teneur élevée en carbonates , comme c’est le cas pour certaines boues de résidus de cyanuration, les carbonates réagiront avec l’acide pour former du dioxyde de carbone. Dans ce cas, la consommation d’acide sulfurique augmentera considérablement et ces matériaux ne seront peut-être pas idéaux pour un traitement par récupération d’acide.

2. Consommation d'alcali : La soude caustique (NaOH) est utilisée dans la tour d'absorption alcaline pour absorber le HCN et former du NaCN. La quantité de NaOH consommée dépend de la quantité de HCN produite et de l'efficacité d'absorption.

3. Consommation de chaux : Dans certains cas, la chaux peut être utilisée lors du traitement ultérieur des eaux usées, notamment pour ajuster le pH et favoriser la précipitation des métaux lourds. La quantité de chaux nécessaire dépend du type et de la concentration des métaux lourds présents dans les eaux usées, ainsi que de la plage de pH à ajuster.

4. Consommation d'électricité et de vapeur : L'électricité est utilisée par des équipements tels que les pompes, les ventilateurs et les extracteurs centrifuges. En hiver, lors du préchauffage des eaux usées, de la vapeur est consommée afin d'élever la température au niveau requis pour la réaction.

Conclusion

La méthode de récupération par acidification des eaux usées cyanurées, permettant de récupérer le cyanure de sodium et les métaux lourds, est une technologie de traitement complète et efficace. Grâce à des étapes spécifiques, elle permet non seulement d'éliminer le cyanure toxique et les métaux lourds des eaux usées, mais aussi de recycler des ressources précieuses. Bien que ce procédé implique une certaine consommation de matériaux et d'énergie, compte tenu de ses avantages environnementaux et économiques, il offre de vastes perspectives d'application dans le traitement des eaux usées cyanurées. Cependant, en exploitation, des mesures de sécurité strictes doivent être prises en raison de la toxicité du gaz HCN. Parallèlement, une optimisation continue des paramètres du procédé est nécessaire pour améliorer l'efficacité de la récupération et réduire les coûts.