Цианидті алтын алудың ағынды суларды тазарту процесі

Қазіргі уақытта цианид алтын алу әдісі Қытайдағы алтынды балқытудың негізгі жетілген процестерінің бірі болып табылады. Ол рудалардан алтын алу үшін цианид ерітіндісін пайдаланады, оның жоғары алу жылдамдығы, руда қасиеттеріне күшті бейімделуі және орнында алтын өндіру мүмкіндігі бар. 1887 жылы кендерден алтынды сілтілеу үшін цианид ерітіндісін алғаш қолданғаннан бері бұл әдіс осы уақытқа дейін кеңінен қолданылып келеді. Алайда, цианидті алтынды өндіру қоршаған орта мен адамдарға үлкен қауіп төндіретін улы және зиянды заттардың көп мөлшерін тудырады. Сондықтан зиянды азайту үшін цианидті алтынды өндіру ағынды суларын тазарту әдістерін зерттеу қажет. Көптеген зерттеушілер құрамында цианид бар ағынды суларды тазарту әдістерін, химиялық принциптерін және даму тенденцияларын қорытындылады, бірақ олардың көпшілігі бір немесе екі әдісті ғана талқылайды. Сондықтан, бұл мақалада қазіргі уақытта өнеркәсіпте қолданылатын цианидті алтын алудың сарқынды суларын тазартудың әртүрлі әдістеріне егжей-тегжейлі талдау жүргізіледі, әрбір әдістің артықшылықтары, кемшіліктері және нақты өндірістегі ұқсас қолданбалар үшін белгілі бір жетекші мәнге ие қолдану сценарийлері салыстырылады.

I. Цианидті алтын өндіру ағынды суларының көздері мен қауіптері

Цианидті алтынды алудың негізгі принципі аэробты ортада, натрий цианиді алтынмен әрекеттесіп, алтын кешендерін түзеді, олар кейін ерітіледі. Осыдан кейін алтынды белсендірілген заттар арқылы байыту арқылы алуға болады. көміртегі алтын цианидінен алынған мырыш ұнтағымен адсорбцияланады немесе ығыстырылады. Сонымен қатар, күміс, мыс және мырыш сияқты басқа ауыр металдар да кешендерді түзіп, ериді.

The цианидтер реакцияда қолданылатын және өндірілген кешендердің барлығы улы және зиянды заттар. Натрий цианиді оңай гидролизденеді және өлімге әкелетін 1 г дозасы бар 0.10-сыныптағы өте улы зат. Қашан Цианидтер су объектілеріне ағып кетсе, ол судағы ағзаларға өте зиянды және адамдар мен қоршаған ортаға үлкен қауіп төндіреді. Сондықтан цианидті алтынды өндірудің ағынды суларын тазалаудың маңызы зор.

II. Цианидті алтын алудың ағынды суларын тазартудың негізгі әдістері

Сілтілік хлорлау әдісі

Сілтілі хлорлау әдісі қазіргі уақытта цианидті – құрамында цианидті алтынды өндіруден алынған ағынды суларды тазалаудың ең жиі қолданылатын әдістерінің бірі болып табылады. Ол негізінен сілтілі жағдайда ағынды сулардағы цианидтерді улы емес заттарға айналдыру үшін хлор негізіндегі тотықтырғыштарды пайдаланады. Сілтілі хлорлаудың цианидті-бөлу процесі екі кезеңге бөлінеді:

Бірінші кезең цианидті цианатқа дейін тотықтыру болып табылады, ол «толық емес тотығу» кезеңі деп аталады. CN⁻ OCl⁻-мен әрекеттеседі, алдымен CNCl түзеді, содан кейін ол CNO⁻-қа дейін гидролизденеді. Айта кету керек, CNCl қышқылдық жағдайда өте ұшқыш және улы. Сондықтан жұмыс кезінде сілтілі күйде болу үшін рН мәнін қатаң бақылау керек.

Екінші кезең цианатты одан әрі көмірқышқыл газы мен азотқа дейін тотықтыру болып табылады, ол «толық тотығу» кезеңі деп аталады. Цианидті ыдырату процесінде рН мәні тотығу реакциясына үлкен әсер етеді. Бірінші сатыдағы тотығудың рН мәнін 10 - 11. және реакция уақыты 10 - 15 минутта бақылау керек. Екінші сатыдағы тотығудың рН мәнін 6.5 - 7.0 деңгейінде бақылау керек. және реакция уақыты 10 - 15 минут.

Белгілі бір шахта цианидті құйрықты суспензияның үстіңгі қабатын (цианид мөлшері 200 мг/л) және тұндыру резервуарынан ағып кететін суды (цианид мөлшері 5 мг/л) өңдеу үшін сілтілі хлорлау әдісін пайдаланады. рН мәні 10 - 11 деңгейінде бақыланады және араластыру және араластыру үшін ағартқыш ұнтақ цианид мөлшерінің 35 - 40 еселенген қатынасында қосылады. Қоюландырғышта тұндырудан кейін жалпы цианид мазмұнын 0.1 мг/л дейін азайтуға болады.

Сілтілі хлорлау әдісі цианидті – құрамында ағынды суларды тазарту үшін ең жиі қолданылатын әдіс, ал ағартқыш ұнтақ – хлор негізіндегі тотықтырғыш – ең көп қолданылатын әдіс. Бұл әдіс жоғары немесе төмен концентрациясы бар цианидті алтын экстракциясының ағынды суларын тазарту үшін жарамды. Ол сондай-ақ тиоцианатты және цианидті құрамдас кешендерді (ферроцианид кешендерін қоспағанда) жоя алады. Дәрі-дәрмек кеңінен қол жетімді, пайда болған қалдықтарды сүзу оңай және операция қарапайым. Дегенмен, ағынды суларды тазарту үшін ағартқыш ұнтақты пайдаланған кезде жұмыс ортасы салыстырмалы түрде қатал. Енді кейбір кәсіпорындар оның орнына ағартқыш сұйықтықты немесе хлор диоксидін пайдаланады, бұл белгілі бір дәрежеде жұмыс ортасын жақсартады. Бірақ реакция процесінде улы газдар пайда болады және ол жабдыққа салыстырмалы түрде үлкен коррозияға ие. Дәрі-дәрмек құны мен техникалық қызмет көрсету құны салыстырмалы түрде жоғары.

Темір тұзын комплекстеу әдісі

Темір тұзын комплекстеу әдісі – соңғы жылдары пайда болған цианидті алтынды өндіру ағынды суларын тазарту әдісі. Реакцияның рН мәнін 7 - 8 кезінде бақылау арқылы темір иондары бос цианидпен және кейбір цианидті кешендермен цианидті алтынды экстракциялаудың ағынды суларында тұнбалар түзу үшін әрекеттеседі.

Тәжірибе көрсеткендей, әдетте цианидті алтынды өндіруге арналған ағынды суларды тазарту үшін тек темір сульфатын қосу ағынды суларды ағызу стандарттарына сай ете алмайды. Сондықтан цианидтерді терең тазарту үшін тазартылған ағынды суға жалпы тотықтырғышты қосу қажет. Жағдайлар жақсы бақыланатын болса, тотықтырғышты тұнбаны бөлмей-ақ өңдеу үшін тікелей қосуға болады, сонымен қатар ағызу стандартына қол жеткізуге болады. Бұл алдымен бөлудің, содан кейін емдеудің дәстүрлі әдісімен салыстырғанда оң мәнге ие.

Белгілі бір алтын қорыту зауыты цианидті - нашар сұйықтықты өңдеу үшін натрий сульфиді - темір сульфаты әдісін пайдаланады. Құйылатын судың цианидінің мөлшері 2500 мг/л. Өңдеуден кейін ағынды суда цианид мөлшері 20 мг/л-ден аз, 99.2% кетіру жылдамдығы керемет нәтижелер көрсетеді. Кейінгі терең өңдеуде жалпы цианидті 0.4 мг/л-ден төменге дейін төмендету үшін натрий метабисульфиті - ауа әдісі қолданылады.

Темір тұзын комплекстеу әдісі негізінен жоғары концентрациялы цианидті ағынды суларды тазарту үшін қолданылатын жаңадан пайда болған тазарту әдісі болып табылады. Оның процесі қарапайым, бір реттік инвестиция аз, оны пайдалану оңай, дәрі-дәрмек (негізінен темір сульфаты) кеңінен қол жетімді, арзан және пайдалану оңай. Бірақ темір сульфатының ерітіндісі қышқыл болғандықтан, оны цианидті алтынды экстракциялаудың ағынды суларымен араластырғанда, жергілікті жер қышқылданып, цианид сутегі газының пайда болу мүмкіндігі бар. Сонымен қатар, ол тиоцианатты кетіре алмайды, ал тазартылған ағынды су ағызу стандарттарына сай болу үшін әлі де терең тазартуды қажет етеді.

Натрий метабисульфиті - ауа әдісі

Натрий метабисульфиті – ауа әдісі күкірт диоксиді – ауа әдісінен жасалған. Ол негізінен CN⁻-ті CNO⁻-қа дейін тотықтыру үшін мыс иондарының каталитикалық әсерімен белгілі рН диапазонында ағынды сулардағы цианидтерге натрий метабисульфиті мен ауаның синергетикалық әсерін пайдаланады.

Егер цианид бар сарқынды судағы цианид мөлшері жоғары болса, цианидтің жалпы концентрациясын 100 мг/л-ден төменге дейін төмендету үшін алдымен алдын ала тазартуды жүргізуге болады. Содан кейін натрий метабисульфиті мен мыс сульфаты қосылады, жеткілікті ауа енгізіледі және рН мәні бақыланады (әдетте 7 - 8 бақыланады), осылайша цианид цианатқа дейін тотығады, содан кейін бикарбонат иондары мен аммиак түзу үшін гидролизденеді.

Натрий метабисульфиті – ауа әдісі төмен концентрациялы цианидті алтынды экстракциялаудың ағынды суларын тазарту үшін қолайлы. Дәрі-дәрмектің дозасы аз, еңбек қарқындылығы төмен, бірақ алдын-ала инвестиция салыстырмалы түрде үлкен, сондықтан үрлегіштер сияқты жабдықты қосу керек. Процесс индикаторларына қойылатын талаптар салыстырмалы түрде қатаң және рН мәнін бақылау өте маңызды. Катализатор ретінде мыс сульфатын да қосу керек. Реакция уақыты ұзақ. Егер өңдеу дұрыс жүргізілмесе, аммоний иондарының көп мөлшері пайда болады, ал түзілген шлактарды сүзу оңай емес. Бұл жерде аз мөлшерде аммиак газы түзіледі және ол тиоцианидтерді жоюға әсер етпейді.

Сутегі асқын тотығының тотығу әдісі

Сутегі асқын тотығының тотығу әдісі қалыпты температурада, сілтілі (рН = 10 - 11) жағдайларда Cu²⁺ катализаторы ретінде цианидтерді CNO⁻-қа дейін тотықтыру, содан кейін оларды улы емес заттарға гидролиздеу. Күрделі цианидтер де (Cu, Zn, Pb, Ni, Cd комплекстері) олардағы цианидтердің бұзылуына байланысты диссоциацияланады. Ферроцианид иондары және басқа да ауыр металл иондары ферроцианидті кешенді тұздар түзеді және жойылады. Ақырында, тазартылған ағынды судағы цианидтің жалпы концентрациясын 0.5 мг/л-ден төменге дейін төмендетуге болады.

Бұл әдіс құрамында төмен концентрациялы цианид бар ағынды суларды тазарту үшін қолайлы. Сутегі асқын тотығын тазарту жабдығы қарапайым және автоматты басқаруға оңай. Дегенмен, түзілген цианат CO₂ және NH₃-ға ыдырауы үшін белгілі бір уақыт аралығында тұруы керек. Кемшіліктері: катализатор ретінде мысты пайдалану ағызылатын судағы мыстың стандарттан асып кетуіне әкелуі мүмкін, шикізат құны салыстырмалы түрде жоғары, тиоцианидтер тотықпайды және аммоний иондары пайда болады. Шындығында, ағынды сулардың әлі де белгілі бір уыттылығы бар. Сонымен қатар, сутегі асқын тотығы тотықтырғыш болғандықтан, оның коррозиялық қасиеті жоғары, тасымалдау мен пайдалануда белгілі бір қиындықтар мен қауіптер бар.

Қышқылдандыру әдісі

Цианидті – нашар сұйықтықты өңдеу үшін қышқылдандыру әдісін пайдаланған кезде оның реакция механизмі салыстырмалы түрде күрделі, негізінен үш процесті қамтиды: цианидті қышқылдандыру процесі – құрамында ағынды сулар, HCN газын аршу және сіңіру процесі және тазартылған сұйықтықты бейтараптандыру процесі.

(1) Қышқылдану реакциясы: цианид - нашар сұйықтық қышқылданады және қышқылмен тазартылады. Нашар сұйықтықтағы күрделі цианидтер CuCN, CuSCN және Zn₂Fe(CN)₆ сияқты ерімейтін тұнбаларды түзеді және жойылады, сонымен бірге цианиді сутек түзіледі.

(2) Ұшып кету және сіңіру реакциясы: Нашар сұйықтық қышқылдану алдында шамамен 30 ℃ дейін қыздырылады. HCN қайнау температурасы бар болғаны 26.5 ℃ болғандықтан, ол өте ұшпа. Сондықтан қышқылдандыру әдісінде газ-сұйық екі фазалы жанасу үшін масса-беру жабдығы ретінде қапталған мұнара қолданылады, ол HCN аршу және сіңіру оңай.

(3) Бейтараптандыру реакциясы: қышқылды - тазартылған қалдық сұйықтықты бейтараптандыру үшін әк немесе сұйық сілті қолданылады. Ерітіндідегі қалдық HCN молекулалары CN⁻ пішініне айналады. Қышқылдандыру әдісі қалпына келуі мүмкін Натрий цианиді цианидтен - құрамында ағынды сулар бар және ресурстарды қалпына келтіруді жүзеге асырады. Дегенмен, ол жабдықты пломбалауға жоғары талаптарға ие, салыстырмалы түрде үлкен алдын ала инвестиция, жоғары деңгейдегі пайдалану дағдыларын талап етеді және жабдыққа техникалық қызмет көрсету қиын. Сондай-ақ белгілі бір қауіпсіздік қауіптері бар. Қалпына келтіргеннен кейін пайда болатын ағынды сулар төгілу стандарттарына сай болу үшін әлі де терең тазартуды қажет етеді.

Электролиз әдісі

Электролиз әдісі ағынды сулардағы цианидтерді жою үшін электрохимиялық тотығу-тотықсыздану реакцияларын пайдаланады. Иондық электролиз кезінде цианидтер анодта электрондарын жоғалтады және цианатқа, карбонатқа, азотқа немесе аммонийге дейін тотығады. Цианат одан әрі CO₂ және H₂O дейін тотығады. Негізгі реакциялар:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Өздігінен жасалған керамика негізіндегі қорғасын диоксиді электродты таяқшаны және тот баспайтын болаттан жасалған катодты пластинаны қолданып жүргізілген электролиздік тәжірибелер цианидтері бар ағынды суларды тазарту үшін электролиз әдісін қолдану арқылы 2 сағат электролизден кейін CN⁻ концентрациясын 385 мг/л-ден 58 мг/л-ге дейін төмендетуге және концентрацияны Cu/L-ден 450 мг/л-ге дейін төмендетуге болатынын дәлелдеді. 48 мг/л - 4 мг/л. Сонымен қатар, Хунань Чжуннань алтын қорыту зауыты цианидті алтынды алудың сарқынды суларын тазарту үшін электрохимиялық әдісті пайдаланады, бұл жалпы цианидті 0.8 г/л-ден XNUMX г/л дейін төмендетуге мүмкіндік береді. Жоғарыда айтылғандардан айырмашылығы, анод та, катод табақшалары да темір пластиналардан жасалған. Жұмыс процесінде тек электр энергиясы ғана емес, сонымен қатар темір плиталар да тұтынылады.

Электролиз әдісі негізінен жоғары концентрациялы цианидті ағынды суларды тазарту үшін қолданылады. Жабдық шағын аумақты алады, процесс қарапайым және басқаруға оңай, бірақ ол көп мөлшерде электр энергиясын тұтынады, ал пайдалану құны сілтілі хлорлау әдісіне қарағанда жоғары. Цианидтерді кетіру жылдамдығы орташа және ол цианидті кешендерді жоюға әсер етпейді.

Қазіргі уақытта цианидті алтынды экстракциялау ағынды суларын тазарту әдістерінің ішінде сілтілі хлорлау әдісі, қышқылдандыру әдісі және натрий метабисульфиті - ауа әдісі кеңінен қолданылады. Электролиз әдісі және темір тұзын комплекстеу әдісі өнеркәсіптік өңдеуде сәтті қолданылған жаңадан пайда болған әдістер болып табылады. Сутегі асқын тотығының тотығу әдісі негізінен шұғыл емдеу әдісі болып табылады. Табиғи тазарту әдісі, биологиялық әдіс, мембраналық бөлу әдісі, ион алмасу әдісі және т.б. сияқты цианидті алтынды экстракциялық ағынды суларды тазартудың көптеген басқа әдістері бар. Дегенмен, өнеркәсіптік қолдану ретінде олардың барлығында белгілі бір шектеулер бар және әлі де үздіксіз жетілдіруді қажет етеді.