Ciános arany extrakciós szennyvízkezelési eljárás

Jelenleg a cianidos aranykivonási módszer az egyik fő kiforrott eljárás az aranyolvasztásban Kínában. Cianid oldatot használ az arany kinyerésére ércekből, magas kinyerési aránnyal, az érc tulajdonságaihoz való erős alkalmazkodóképességgel és a helyszíni arany előállításának képességével. Amióta 1887-ben először alkalmaztak cianidos aranykivonást ércekből, ezt a módszert széles körben alkalmazzák. A cianidos aranykivonás azonban nagy mennyiségű mérgező és káros anyagot termel, ami hatalmas veszélyt jelent a környező környezetre és az emberekre. Ezért a károk csökkentése érdekében tanulmányozni kell a cianidos aranykivonási szennyvíz kezelési módszereit. Számos kutató összefoglalta a cianidos aranykivonási szennyvíz kezelési módszereit, kémiai elveit és fejlesztési trendjeit, de a legtöbbjük csak egy vagy két módszert tárgyal. Ezért ez a cikk részletesen elemzi a jelenleg az iparban alkalmazott cianidos aranykivonási szennyvíz kezelési módszereit, összehasonlítja az egyes módszerek előnyeit, hátrányait és alkalmazási forgatókönyveit, amelyeknek bizonyos irányadó jelentőségük van a tényleges termelésben alkalmazott hasonló alkalmazásokhoz.

I. A cianidos aranykitermelési szennyvíz forrásai és veszélyei

A cianidos aranykivonás fő elve az, hogy aerob környezetben a nátrium-cianid reakcióba lép az arannyal, aranykomplexeket képezve, amelyek aztán feloldódnak. Ezt követően az arany kinyerhető aktív szén adszorpcióval történő dúsítással, vagy cinkporral kiszorítható az arany-cianidból. Ugyanakkor más nehézfémek, például az ezüst, a réz és a cink is komplexeket képeznek és feloldódnak.

A reakcióban használt cianidok és a keletkező komplexek mind mérgező és káros anyagok. A nátrium-cianid könnyen hidrolizálható, és 1. osztályú, erősen mérgező anyag, halálos dózisa 0.10 g. Amikor a cianidok víztestekbe szivárognak, rendkívül károsak a vízben élő élőlényekre, és hatalmas veszélyt jelentenek az emberekre és a környező környezetre. Ezért a cianid aranykivonási szennyvízének kezelése nagy jelentőséggel bír.

II. A cianidos arany extrakciós szennyvíz fő kezelési módszerei

Lúgos klórozási módszer

A lúgos klórozási módszer jelenleg az egyik leggyakrabban használt módszer a cianidos aranykivonásból származó cianid tartalmú szennyvíz kezelésére. Főleg klór alapú oxidálószereket használ a szennyvízben lévő cianidok lúgos körülmények közötti oxidálására, nem mérgező anyagokká alakítva azokat. A lúgos klórozás cianidos feltörési folyamata két szakaszra oszlik:

Az első lépésben a cianidot cianáttá oxidálják, amit „nem teljes oxidációnak” neveznek. A CN- az OCl-vel reagál, először CNCl-t képezve, majd CNO-vá hidrolizál. Meg kell jegyezni, hogy a CNCl erősen illékony és savas körülmények között mérgező. Ezért működés közben a pH-értéket szigorúan ellenőrizni kell, hogy lúgos legyen.

A második lépés a cianát további oxidációja szén-dioxiddá és nitrogénné, amit „teljes oxidációs” szakasznak neveznek. A cianidos feltörési folyamat során a pH-érték nagymértékben befolyásolja az oxidációs reakciót. Az első fokozatú oxidáció pH-értékét 10-11 között kell szabályozni, a reakcióidő pedig 10-15 perc. A második fokozatú oxidáció pH-értékét 6.5 - 7.0 között kell szabályozni. és a reakcióidő 10-15 perc.

Egyes bányák lúgos klórozási módszerrel kezelik a cianidos farokiszap felülúszóját (200mg/L cianidtartalommal) és az ülepítő tartályból kiszivárgó vizet (5mg/l cianidtartalommal). A pH-értéket 10-11-re szabályozzuk, és fehérítőport adunk hozzá a cianidtartalom 35-40-szeresének megfelelő arányban keverés és keverés céljából. Sűrítőben történő ülepítés után a teljes cianidtartalom 0.1 mg/l-re csökkenthető.

A lúgos klórozás a leggyakrabban alkalmazott módszer a cianid tartalmú szennyvíz kezelésére, a fehérítőpor pedig a leggyakrabban használt klór alapú oxidálószer. Ez a módszer alkalmas magas vagy alacsony koncentrációjú cianidos aranykitermelési szennyvíz kezelésére. A tiocianátot és cianidot tartalmazó komplexeket is eltávolíthatja (kivéve a ferrocianid komplexeket). A gyógyszer széles körben elérhető, a keletkező hulladékmaradék könnyen szűrhető, a kezelés egyszerű. A működési környezet azonban viszonylag kemény, ha fehérítőport használnak a szennyvíz kezelésére. Ma már egyes vállalatok fehérítőfolyadékot vagy klór-dioxidot használnak helyette, ami bizonyos mértékig javítja a működési környezetet. A reakciófolyamat során azonban mérgező gázok keletkeznek, amelyek viszonylag nagy korrozív hatást fejtenek ki a berendezésekre. A gyógyszerköltségek és a karbantartási költségek viszonylag magasak.

Vassó komplexálási módszer

A vassó komplexképzési módszer a cianidos aranykitermelési szennyvíz kezelési módszere, amely az elmúlt években jelent meg. A reakció pH-értékének 7-8 közötti szabályozásával a vasionok a szabad cianiddal és néhány cianid komplexummal reagálnak a cianidos arany extrakciós szennyvízben, így csapadék képződik.

A kísérletek azt mutatták, hogy általában csak vas-szulfát hozzáadásával a cianidos aranykitermelési szennyvíz kezelésére nem lehet elérni, hogy a szennyvíz megfeleljen a kibocsátási szabványoknak. Ezért általános oxidálószert kell hozzáadni a tisztított szennyvízhez a mély cianid eltávolításhoz. Mindaddig, amíg a körülmények jól szabályozottak, az oxidálószer közvetlenül adható hozzá a kezeléshez a csapadék leválasztása nélkül, és a kibocsátási standard is elérhető. Ennek pozitív jelentősége van a hagyományos elválasztási, majd kezelési módszerhez képest.

Egy bizonyos aranykohó a nátrium-szulfid-vas-szulfát módszert alkalmazza a cianid-szegény folyadék kezelésére. Az influens cianidtartalma 2500mg/L. A kezelés után a szennyvíz cianidtartalma kevesebb, mint 20 mg/l, eltávolítási aránya 99.2%, ami figyelemre méltó eredményeket mutat. Az ezt követő mélykezelés a nátrium-metabiszulfit-levegő módszerrel csökkenti a teljes cianid mennyiségét 0.4 mg/l alá.

A vassó komplexképzési módszer egy újonnan megjelenő kezelési módszer, amelyet főként nagy koncentrációjú cianid tartalmú szennyvizek kezelésére alkalmaznak. Eljárása egyszerű, egyszeri befektetés kicsi, könnyen kezelhető, a gyógyszer (főleg vas-szulfát) széles körben elérhető, olcsó, könnyen használható. Mivel azonban a vas-szulfát oldat savas, ha cianidos aranykitermelési szennyvízzel keveredik, a környék elsavasodik, és hidrogén-cianid gáz keletkezhet. Ezenkívül nem tudja eltávolítani a tiocianátot, és a tisztított szennyvíz még mindig mély kezelést igényel, hogy megfeleljen a kibocsátási előírásoknak.

Nátrium-metabiszulfit – levegős módszer

A nátrium-metabiszulfit-levegő módszert a kén-dioxid-levegő módszerből fejlesztették ki. Főleg a nátrium-metabiszulfit és a levegő szinergetikus hatását használja a szennyvízben lévő cianidokra egy bizonyos pH-tartományon belül, a rézionok katalitikus hatásával a CN⁻-t CNO-vá oxidálja.

Ha a cianidtartalmú szennyvízben magas a cianidtartalom, először előkezelést kell végezni, hogy a teljes cianidkoncentrációt 100 mg/L alá csökkentsük. Ezután nátrium-metabiszulfitot és réz-szulfátot adunk hozzá, elegendő levegőt vezetünk be, és szabályozzuk a pH-értéket (általában 7-8 között tartjuk), így a cianid cianáttá oxidálódik, amely hidrolizálva hidrogén-karbonát ionokat és ammóniát képez.

A nátrium-metabiszulfit-levegő módszer alkalmas alacsony koncentrációjú cianidos arany extrakciós szennyvíz kezelésére. A gyógyszer adagolása kicsi, a munkaintenzitás alacsony, de az előzetes befektetés viszonylag nagy, és olyan berendezéseket kell hozzáadni, mint például a fúvók. A folyamatindikátorokkal szemben támasztott követelmények viszonylag szigorúak, a pH-érték ellenőrzése nagyon fontos. Réz-szulfátot is kell hozzáadni katalizátorként. A reakcióidő hosszú. Ha a kezelés nem megfelelő, nagy mennyiségű ammóniumion képződik, és a keletkező salakot nem könnyű kiszűrni. A helyszínen kis mennyiségű ammóniagáz keletkezik, amely nincs hatással a tiocianidok eltávolítására.

Hidrogén-peroxid oxidációs módszer

A hidrogén-peroxidos oxidációs módszer lényege, hogy a cianidokat normál hőmérsékleten, lúgos (pH = 10-11) körülmények között Cu0.5+ katalizátorral CNO-vá oxidálják, majd nem mérgező anyagokká hidrolizálják. A komplex cianidok (Cu, Zn, Pb, Ni, Cd komplexei) szintén disszociálnak a bennük lévő cianidok pusztulása miatt. A ferrocianid-ionok és más nehézfém-ionok ferrocianid komplex sókat képeznek, és eltávolítják őket. Végül a kezelt szennyvíz teljes cianidkoncentrációja XNUMX mg/l alá csökkenthető.

Ez a módszer alacsony koncentrációjú cianid tartalmú szennyvíz kezelésére alkalmas. A hidrogén-peroxid kezelő berendezés egyszerű és könnyen elérhető automatikus vezérléssel. A keletkezett cianátnak azonban egy bizonyos ideig maradnia kell ahhoz, hogy CO₂-ra és NH3-ra bomlik le. Hátránya, hogy a réz katalizátorként való használata a kibocsátott vízben a szabványnál magasabb rézmennyiséget eredményezhet, a nyersanyagköltség viszonylag magas, a tiocianidok nem oxidálhatók, és ammóniumionok képződnek. Valójában a szennyvíznek még mindig van bizonyos toxicitása. Ezen túlmenően, mivel a hidrogén-peroxid oxidálószer, nagy korrozív tulajdonságokkal rendelkezik, és bizonyos nehézségek és veszélyek vannak a szállítás és a használat során.

Savanyítási módszer

Ha a savanyítási módszert cianid - szegény folyadék kezelésére alkalmazzuk, annak reakciómechanizmusa viszonylag összetett, elsősorban három folyamatot foglal magában: a cianidot tartalmazó szennyvíz savanyítási folyamatát, a HCN gáz sztrippelési és abszorpciós folyamatát, valamint a sztrippelt folyadék semlegesítési folyamatát.

(1) Savanyítási reakció: A cianid - szegény folyadékot megsavanyítják és savval tisztítják. A szegény folyadékban lévő komplex cianidok oldhatatlan csapadékot képeznek, például CuCN, CuSCN és ZnXNUMXFe(CN)XNUMX, és eltávolítják őket, és ezzel egyidejűleg hidrogén-cianid keletkezik.

(2) Párolgási és abszorpciós reakció: A szegény folyadékot a savanyítás előtt körülbelül 30 ℃-ra előmelegítjük. Mivel a HCN forráspontja csak 26.5 ℃, rendkívül illékony. Emiatt a savanyítási eljárás során a gáz-folyékony kétfázis közötti érintkezésre egy tömött tornyot használnak tömegátadó berendezésként, amivel könnyen megvalósítható a HCN sztrippelése és abszorpciója.

(3) Semlegesítési reakció: A savval eltávolított maradék folyadék semlegesítéséhez mész vagy folyékony lúg kerül felhasználásra. Az oldatban lévő maradék HCN-molekulák CN⁻ formává alakulnak. A savasítási módszerrel nátrium-cianidot lehet kinyerni a cianidot tartalmazó szennyvízből, és erőforrás-visszanyerést lehet végezni. Azonban magas követelményeket támaszt a berendezések tömítésével kapcsolatban, viszonylag nagy kezdeti beruházást igényel, magas szintű üzemeltetési szakértelmet igényel, és a berendezések karbantartása nehézkes. Bizonyos biztonsági kockázatok is fennállnak. A visszanyerés után keletkező szennyvíz továbbra is mélyreható tisztítást igényel a kibocsátási szabványok teljesítése érdekében.

Elektrolízis módszer

Az elektrolízis módszere elektrokémiai redox reakciókat alkalmaz a szennyvízben lévő cianidok elpusztítására. Az ionelektrolízis során a cianidok elektronokat veszítenek az anódon, és cianáttá, karbonáttá, nitrogénné vagy ammóniummá oxidálódnak. A cianát tovább oxidálódik CO2-vé és H2O-vá. A fő reakciók a következők:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H24O (XNUMX)

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

Saját készítésű kerámia alapú ólom-dioxid elektród rúddal és rozsdamentes acél katódlemezzel végzett elektrolízis kísérletek bebizonyították, hogy a cianid tartalmú szennyvíz elektrolízis módszerével 2 órás elektrolízis után a CN⁻ koncentráció 385mg/L-ről 58mg/L-ről 450mg/L-re csökkenthető. 48 mg/l. Ezenkívül a Hunan Zhongnan Gold Smelter elektrokémiai módszert alkalmaz a cianidos aranykitermelési szennyvíz kezelésére, amely 4 g/l-ről 0.8 g/l-re csökkentheti a teljes cianid mennyiségét. A különbség a fentiekhez képest az, hogy mind az anód-, mind a katódlemezek vaslemezekből készülnek. A működési folyamat során nem csak elektromos energia, hanem a vaslemezek is fogyasztanak.

Az elektrolízis módszerrel elsősorban nagy koncentrációjú cianidot tartalmazó szennyvizet kezelnek. A berendezés kis területet foglal el, a folyamat egyszerű és könnyen vezérelhető, de nagy mennyiségű elektromos energiát fogyaszt, az üzemeltetési költség pedig magasabb, mint a lúgos klórozásos eljárásé. A cianid eltávolítási sebessége átlagos, és nincs hatással a cianid komplexek eltávolítására.

Jelenleg a cianidos arany extrakciós szennyvíz kezelési módszerei közül széles körben alkalmazzák a lúgos klórozási módszert, a savanyítási módszert és a nátrium-metabiszulfit-levegő módszert. Az elektrolízis módszer és a vassó komplexképzési módszer újonnan feltörekvő módszerek, amelyeket sikeresen alkalmaznak az ipari kezelésben. A hidrogén-peroxidos oxidációs módszer főként sürgősségi kezelési módszer. A cianidos aranykitermelésből származó szennyvizek kezelésére számos egyéb kezelési módszer létezik, például természetes tisztítási módszer, biológiai módszer, membránszeparációs módszer, ioncserélő módszer stb. Ipari alkalmazásként azonban mindegyiknek vannak bizonyos korlátai, és továbbra is folyamatos fejlesztésre van szükség.