Proses Rawatan Air Sisa Pengekstrakan Emas Sianida

Pada masa ini, kaedah pengekstrakan emas sianida merupakan salah satu proses matang utama untuk peleburan emas di China. Ia menggunakan larutan sianida untuk mengekstrak emas daripada bijih, dengan kadar pemulihan yang tinggi, kebolehsuaian yang kuat terhadap sifat bijih, dan keupayaan untuk menghasilkan emas di tapak. Sejak penggunaan pertama larutan sianida untuk melarutkan emas daripada bijih pada tahun 1887, kaedah ini telah digunakan secara meluas sehingga kini. Walau bagaimanapun, pengekstrakan emas sianida menghasilkan sejumlah besar bahan toksik dan berbahaya, yang menimbulkan ancaman besar kepada alam sekitar dan manusia. Oleh itu, untuk mengurangkan bahaya, adalah perlu untuk mengkaji kaedah rawatan air sisa pengekstrakan emas sianida. Sebilangan besar penyelidik telah meringkaskan kaedah rawatan, prinsip kimia, dan trend pembangunan air sisa yang mengandungi sianida, tetapi kebanyakannya hanya membincangkan satu atau dua kaedah. Oleh itu, artikel ini menjalankan analisis terperinci tentang pelbagai kaedah rawatan untuk air sisa pengekstrakan emas sianida yang kini digunakan dalam industri, membandingkan kelebihan, kekurangan, dan senario aplikasi setiap kaedah, yang mempunyai kepentingan panduan tertentu untuk aplikasi yang serupa dalam pengeluaran sebenar.

I. Sumber dan Bahaya Air Sisa Pengekstrakan Emas Sianida

Prinsip utama pengekstrakan emas sianida adalah dalam persekitaran aerobik, natrium sianida bertindak balas dengan emas untuk membentuk kompleks emas, yang kemudiannya dilarutkan. Selepas itu, emas boleh diekstrak melalui pengayaan melalui penjerapan Karbon diaktifkan atau digantikan oleh serbuk zink daripada sianida emas. Pada masa yang sama, logam berat lain seperti perak, kuprum dan zink juga membentuk kompleks dan larut.

Sianida yang digunakan dalam tindak balas dan kompleks yang dihasilkan semuanya adalah bahan toksik dan berbahaya. Natrium sianida mudah dihidrolisis dan merupakan bahan Kelas 1 yang sangat toksik, dengan dos maut sebanyak 0.10g. Apabila Sianida bocor ke dalam badan air, ia sangat memudaratkan organisma di dalam air, dan akan menyebabkan ancaman besar kepada manusia dan persekitaran sekitarnya. Oleh itu, rawatan air sisa pengekstrakan emas sianida adalah sangat penting.

II. Kaedah Rawatan Utama untuk Air Sisa Pengekstrakan Emas Sianida

Kaedah Pengklorinan Beralkali

Kaedah pengklorinan alkali pada masa ini merupakan salah satu kaedah yang paling biasa digunakan untuk merawat sianida - yang mengandungi air sisa daripada pengekstrakan emas sianida. Ia terutamanya menggunakan oksida berasaskan klorin untuk mengoksidakan sianida dalam air sisa di bawah keadaan beralkali, menukarkannya kepada bahan bukan toksik. Proses pemecahan sianida pengklorinan alkali dibahagikan kepada dua peringkat:

Peringkat pertama adalah untuk mengoksidakan sianida kepada sianat, yang dipanggil peringkat "pengoksidaan tidak lengkap". CN⁻ bertindak balas dengan OCl⁻ untuk membentuk CNCl pertama, dan kemudian ia terhidrolisis kepada CNO⁻. Perlu diingatkan bahawa CNCl sangat meruap dan toksik dalam keadaan berasid. Oleh itu, semasa operasi, nilai pH mesti dikawal ketat untuk berada dalam keadaan beralkali.

Peringkat kedua adalah untuk terus mengoksidakan sianat kepada karbon dioksida dan nitrogen, yang dipanggil peringkat "pengoksidaan lengkap". Semasa proses pemecahan sianida, nilai pH mempunyai kesan yang besar terhadap tindak balas pengoksidaan. Nilai pH pengoksidaan peringkat pertama hendaklah dikawal pada 10 - 11. dan masa tindak balas ialah 10 - 15 minit. Nilai pH pengoksidaan peringkat kedua hendaklah dikawal pada 6.5 - 7.0. dan masa tindak balas ialah 10 - 15 minit.

Lombong tertentu menggunakan kaedah pengklorinan alkali untuk merawat supernatan buburan ekor sianida (dengan kandungan sianida 200mg/L) dan air resapan dari tangki pemendapan (dengan kandungan sianida 5mg/L). Nilai pH dikawal pada 10 - 11. dan serbuk peluntur ditambah pada nisbah 35 - 40 kali ganda kandungan sianida untuk mencampur dan mengacau. Selepas pemendapan dalam pemekat, jumlah kandungan sianida boleh dikurangkan kepada 0.1mg/L.

Kaedah pengklorinan alkali ialah kaedah yang paling biasa digunakan untuk merawat air sisa yang mengandungi sianida, dan serbuk peluntur adalah pengoksida berasaskan klorin yang paling biasa digunakan. Kaedah ini sesuai untuk merawat air sisa pengekstrakan emas sianida dengan kepekatan tinggi atau rendah. Ia juga boleh membuang kompleks yang mengandungi tiosianat dan sianida (kecuali kompleks ferrosianida). Ubat ini tersedia secara meluas, sisa buangan yang dihasilkan mudah ditapis, dan operasinya mudah. Walau bagaimanapun, persekitaran operasi agak keras apabila menggunakan serbuk peluntur untuk merawat air sisa. Kini sesetengah perusahaan menggunakan cecair peluntur atau klorin dioksida sebaliknya, yang sedikit sebanyak meningkatkan persekitaran operasi. Tetapi gas toksik dihasilkan semasa proses tindak balas, dan ia mempunyai kekakisan yang agak besar kepada peralatan. Kos ubat dan kos penyelenggaraan agak tinggi.

Kaedah Pengkompleksan Garam Ferus

Kaedah pengkompleksan garam ferus adalah kaedah rawatan untuk air sisa pengekstrakan emas sianida yang telah muncul dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Dengan mengawal nilai pH tindak balas pada 7 - 8. ion ferus bertindak balas dengan sianida bebas dan beberapa kompleks sianida dalam air sisa pengekstrakan emas sianida untuk membentuk mendakan.

Eksperimen telah menunjukkan bahawa secara amnya, menambah hanya ferus sulfat untuk merawat air sisa pengekstrakan emas sianida tidak boleh menjadikan air sisa memenuhi piawaian pelepasan. Oleh itu, oksidan am perlu ditambah kepada air sisa yang dirawat untuk penyingkiran sianida dalam. Selagi keadaan dikawal dengan baik, oksidan boleh ditambah terus untuk rawatan tanpa memisahkan mendakan, dan piawaian pelepasan juga boleh dicapai. Ini mempunyai kepentingan positif berbanding dengan kaedah tradisional pemisahan dahulu dan kemudian rawatan.

Peleburan emas tertentu menggunakan kaedah natrium sulfida - ferus sulfat untuk merawat sianida - cecair yang lemah. Pengaruh mempunyai kandungan sianida 2500mg/L. Selepas rawatan, efluen mempunyai kandungan sianida kurang daripada 20mg/L, dengan kadar penyingkiran 99.2%, menunjukkan hasil yang luar biasa. Rawatan dalam seterusnya menggunakan kaedah natrium metabisulfit - udara untuk mengurangkan jumlah sianida kepada kurang daripada 0.4mg/L.

Kaedah pengkompleksan garam ferus ialah kaedah rawatan yang baru muncul, terutamanya digunakan untuk merawat air sisa yang mengandungi sianida berkepekatan tinggi. Prosesnya mudah, pelaburan sekali sahaja adalah kecil, mudah dikendalikan, ubat (terutamanya ferus sulfat) tersedia secara meluas, murah dan mudah digunakan. Walau bagaimanapun, kerana larutan ferus sulfat adalah berasid, apabila ia dicampur dengan air sisa pengekstrakan emas sianida, kawasan tempatan menjadi berasid, dan terdapat kemungkinan menghasilkan gas hidrogen sianida. Selain itu, ia tidak boleh mengeluarkan tiosianat, dan air sisa yang dirawat masih memerlukan rawatan yang mendalam untuk memenuhi piawaian pelepasan.

Sodium Metabisulfite - Kaedah Udara

Kaedah natrium metabisulfit - udara dibangunkan daripada kaedah sulfur dioksida - udara. Ia terutamanya menggunakan kesan sinergistik natrium metabisulfit dan udara pada sianida dalam air sisa dalam julat pH tertentu, dengan kesan pemangkin ion kuprum, untuk mengoksidakan CN⁻ kepada CNO⁻.

Jika kandungan sianida dalam air sisa yang mengandungi sianida adalah tinggi, pra-rawatan boleh dijalankan terlebih dahulu untuk mengurangkan jumlah kepekatan sianida kepada kurang daripada 100mg/L. Kemudian, natrium metabisulfit dan kuprum sulfat ditambah, udara yang mencukupi diperkenalkan, dan nilai pH dikawal (biasanya dikawal pada 7 - 8), supaya sianida teroksida kepada sianat, yang kemudiannya dihidrolisiskan untuk membentuk ion bikarbonat dan ammonia.

Kaedah natrium metabisulfit - udara sesuai untuk merawat air sisa pengekstrakan emas sianida berkepekatan rendah. Dos ubat adalah kecil, intensiti buruh rendah, tetapi pelaburan pendahuluan agak besar, dan peralatan seperti blower perlu ditambah. Keperluan untuk penunjuk proses adalah agak ketat, dan mengawal nilai pH adalah sangat penting. Kuprum sulfat juga perlu ditambah sebagai mangkin. Masa tindak balas adalah panjang. Jika rawatan tidak betul, sejumlah besar ion ammonium akan dihasilkan, dan sanga yang dihasilkan tidak mudah ditapis. Terdapat sejumlah kecil gas ammonia yang dihasilkan di - tapak, dan ia tidak mempunyai kesan ke atas penyingkiran tiosianida.

Kaedah Pengoksidaan Hidrogen Peroksida

Kaedah pengoksidaan hidrogen peroksida adalah untuk mengoksidakan sianida kepada CNO⁻ di bawah suhu biasa, keadaan beralkali (pH = 10 - 11), dengan Cu²⁺ sebagai mangkin, dan kemudian menghidrolisiskannya menjadi bahan bukan toksik. Sianida kompleks (kompleks Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) juga tercerai akibat pemusnahan sianida di dalamnya. Ion ferrocyanide dan ion logam berat lain membentuk garam kompleks ferrocyanide dan disingkirkan. Akhir sekali, jumlah kepekatan sianida dalam air sisa yang dirawat boleh dikurangkan kepada kurang daripada 0.5mg/L.

Kaedah ini sesuai untuk merawat air sisa yang mengandungi sianida berkepekatan rendah. Peralatan rawatan hidrogen peroksida adalah mudah dan mudah untuk mencapai kawalan automatik. Walau bagaimanapun, sianat yang dijana perlu kekal dalam tempoh masa tertentu untuk terurai menjadi CO₂ dan NH₃. Kelemahannya ialah menggunakan kuprum sebagai mangkin boleh menyebabkan kuprum dalam air yang dilepaskan melebihi piawai, kos bahan mentah agak tinggi, tiosianida tidak boleh teroksida, dan ion ammonium terhasil. Malah, air sisa masih mempunyai ketoksikan tertentu. Lebih-lebih lagi, oleh kerana hidrogen peroksida adalah oksidan, ia mempunyai kekakisan yang besar, dan terdapat kesukaran dan bahaya tertentu dalam pengangkutan dan penggunaan.

Kaedah Pengasidan

Apabila menggunakan kaedah pengasidan untuk merawat sianida - cecair yang lemah, mekanisme tindak balasnya agak kompleks, terutamanya termasuk tiga proses: proses pengasidan sianida - yang mengandungi air sisa, proses pelucutan dan penyerapan gas HCN, dan proses peneutralan cecair yang dilucutkan.

(1) Tindak balas pengasidan: Cecair sianida - miskin diasid dan ditulenkan dengan asid. Sianida kompleks dalam cecair yang lemah akan membentuk mendakan tidak larut seperti CuCN, CuSCN, dan Zn₂Fe(CN)₆ dan dikeluarkan, dan pada masa yang sama, hidrogen sianida dihasilkan.

(2) Kemeruapan dan tindak balas penyerapan: Cecair yang lemah dipanaskan terlebih dahulu kepada kira-kira 30 ℃ sebelum pengasidan. Oleh kerana takat didih HCN hanya 26.5 ℃, ia sangat tidak menentu. Oleh itu, menara yang dibungkus digunakan sebagai peralatan pemindahan jisim untuk sentuhan antara gas - cecair dua fasa dalam kaedah pengasidan, yang mudah untuk mencapai pelucutan dan penyerapan HCN.

(3) Tindak balas peneutralan: Kapur atau alkali cecair digunakan untuk meneutralkan cecair sisa yang dilucutkan asid. Molekul HCN sisa dalam larutan akan ditukar kepada bentuk CN⁻. Kaedah pengasidan boleh mendapatkan semula Natrium Sianida daripada air sisa yang mengandungi sianida dan merealisasikan pemulihan sumber. Walau bagaimanapun, ia mempunyai keperluan yang tinggi untuk pengedap peralatan, pelaburan awal yang agak besar, memerlukan kemahiran operasi peringkat tinggi, dan penyelenggaraan peralatan adalah sukar. Terdapat juga bahaya keselamatan tertentu. Air sisa yang dihasilkan selepas pemulihan masih memerlukan rawatan mendalam untuk memenuhi piawaian pelepasan.

Kaedah Elektrolisis

Kaedah elektrolisis menggunakan tindak balas redoks elektrokimia untuk memusnahkan sianida dalam air sisa. Semasa elektrolisis ion, sianida kehilangan elektron pada anod dan teroksida kepada sianat, karbonat, nitrogen, atau ammonium. Sianat terus teroksida kepada CO₂ dan H₂O. Reaksi utama adalah:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Eksperimen elektrolisis menggunakan rod elektrod plumbum dioksida berasaskan seramik buatan sendiri dan plat katod keluli tahan karat telah membuktikan bahawa dengan menggunakan kaedah elektrolisis untuk merawat air sisa yang mengandungi sianida, selepas 2 jam elektrolisis, kepekatan CN⁻ boleh dikurangkan daripada 385mg/L kepada 58mg/L, dan kepekatan Cu²d/L. Selain itu, Peleburan Emas Hunan Zhongnan menggunakan kaedah elektrokimia untuk merawat air sisa pengekstrakan emas sianida, yang boleh mengurangkan jumlah sianida daripada 450g/L kepada 48g/L. Perbezaan dari di atas ialah kedua-dua plat anod dan katod diperbuat daripada plat besi. Semasa proses operasi, bukan sahaja tenaga elektrik digunakan, malah plat besi juga digunakan.

Kaedah elektrolisis digunakan terutamanya untuk merawat air sisa yang mengandungi sianida berkepekatan tinggi. Peralatan ini menduduki kawasan yang kecil, prosesnya mudah dan mudah dikawal, tetapi ia menggunakan sejumlah besar tenaga elektrik, dan kos operasi lebih tinggi daripada kaedah pengklorinan alkali. Kadar penyingkiran sianida adalah purata, dan ia tidak mempunyai kesan ke atas penyingkiran kompleks sianida.

Pada masa ini, antara kaedah rawatan untuk air sisa pengekstrakan emas sianida, kaedah pengklorinan alkali, kaedah pengasidan, dan kaedah natrium metabisulfit - udara digunakan secara meluas. Kaedah elektrolisis dan kaedah kompleksasi garam ferus adalah kaedah baru muncul yang telah berjaya digunakan dalam rawatan industri. Kaedah pengoksidaan hidrogen peroksida adalah terutamanya kaedah rawatan kecemasan. Terdapat banyak kaedah rawatan lain untuk merawat air sisa pengekstrakan emas sianida, seperti kaedah penulenan semula jadi, kaedah biologi, kaedah pemisahan membran, kaedah pertukaran ion, dan lain-lain. Walau bagaimanapun, sebagai aplikasi industri, semuanya mempunyai batasan tertentu dan masih memerlukan penambahbaikan berterusan.