Cyanide Goud Extractie Afvalwaterzuiveringsproces

Momenteel is de cyanide goudwinningsmethode is een van de belangrijkste volwassen processen voor goudsmelten in China. Het gebruikt cyanideoplossing om goud uit ertsen te extraheren, met een hoog winningspercentage, sterke aanpasbaarheid aan ertseigenschappen en de mogelijkheid om goud ter plaatse te produceren. Sinds het eerste gebruik van cyanideoplossing om goud uit ertsen te logen in 1887. is deze methode tot nu toe op grote schaal toegepast. Cyanidegoudwinning genereert echter een grote hoeveelheid giftige en schadelijke stoffen, die een grote bedreiging vormen voor de omgeving en de mens. Daarom is het noodzakelijk om de behandelingsmethoden van cyanidegoudwinningsafvalwater te bestuderen om de schade te beperken. Een groot aantal onderzoekers heeft de behandelingsmethoden, chemische principes en ontwikkelingstrends van cyanidehoudend afvalwater samengevat, maar de meesten bespreken slechts één of twee methoden. Daarom voert dit artikel een gedetailleerde analyse uit van verschillende behandelingsmethoden voor cyanidegoudwinningsafvalwater die momenteel in de industrie worden toegepast, vergelijkt de voor- en nadelen en toepassingsscenario's van elke methode, wat een bepaalde leidende betekenis heeft voor vergelijkbare toepassingen in de daadwerkelijke productie.

I. Bronnen en gevaren van afvalwater uit cyanidegoudwinning

Het belangrijkste principe van cyanidegoudwinning is dat in een aerobe omgeving, natriumcyanide reageert met goud en vormt goudcomplexen, die vervolgens oplossen. Daarna kan het goud worden gewonnen door verrijking via geactiveerde Carbon Fibre Adsorptie of verdringing door zinkpoeder uit goudcyanide. Tegelijkertijd vormen andere zware metalen zoals zilver, koper en zink ook complexen en lossen op.

De cyaniden gebruikt in de reactie en de complexen die geproduceerd worden zijn allemaal giftige en schadelijke stoffen. Natriumcyanide is gemakkelijk te hydrolyseren en is een klasse 1 zeer giftige stof, met een dodelijke dosis van 0.10 g. Wanneer cyanides lekkage in waterlichamen, is het extreem schadelijk voor de organismen in het water en zal het een enorme bedreiging vormen voor de mens en de omgeving. Daarom is de behandeling van afvalwater van cyanidegoudwinning van groot belang.

II. Belangrijkste behandelingsmethoden voor afvalwater uit cyanidegoudwinning

Alkalische chloormethode

De alkalische chloreringsmethode is momenteel een van de meest gebruikte methoden voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater van cyanidegoudwinning. Het gebruikt voornamelijk chloorhoudende oxidatiemiddelen om de cyaniden in het afvalwater onder alkalische omstandigheden te oxideren en ze om te zetten in niet-giftige stoffen. Het cyanidebrekende proces van alkalische chlorering is verdeeld in twee fasen:

De eerste fase is het oxideren van cyanide tot cyanaat, wat de "onvolledige oxidatie"-fase wordt genoemd. CN⁻ reageert met OCl⁻ om eerst CNCl te vormen, en hydrolyseert vervolgens tot CNO⁻. Opgemerkt dient te worden dat CNCl zeer vluchtig en giftig is onder zure omstandigheden. Daarom moet de pH-waarde tijdens de werking strikt worden gecontroleerd om in een alkalische toestand te zijn.

De tweede fase is om cyanaat verder te oxideren tot koolstofdioxide en stikstof, wat de "volledige oxidatie" fase wordt genoemd. Tijdens het cyanide-breekproces heeft de pH-waarde een grote impact op de oxidatiereactie. De pH-waarde van de eerste fase oxidatie moet worden gecontroleerd op 10 - 11. en de reactietijd is 10 - 15 minuten. De pH-waarde van de tweede fase oxidatie moet worden gecontroleerd op 6.5 - 7.0. en de reactietijd is 10 - 15 minuten.

Een bepaalde mijn gebruikt de alkalische chloreringsmethode om de supernatant van cyanidestaartslurry (met een cyanidegehalte van 200 mg/l) en het lekwater uit de bezinktank (met een cyanidegehalte van 5 mg/l) te behandelen. De pH-waarde wordt geregeld op 10 - 11 en bleekpoeder wordt toegevoegd in een verhouding van 35 - 40 keer het cyanidegehalte voor mengen en roeren. Na bezinking in een verdikkingsmiddel kan het totale cyanidegehalte worden teruggebracht tot 0.1 mg/l.

De alkalische chloreringsmethode is de meest gebruikte methode voor de behandeling van cyanidehoudend afvalwater, en bleekpoeder is de meest gebruikte chloorhoudende oxidant. Deze methode is geschikt voor de behandeling van cyanidegoudwinningsafvalwater met hoge of lage concentraties. Het kan ook thiocyanaat en cyanidehoudende complexen verwijderen (behalve ferrocyanidecomplexen). Het medicijn is overal verkrijgbaar, het gegenereerde afvalresidu is eenvoudig te filteren en de bediening is eenvoudig. De werkomgeving is echter relatief zwaar bij het gebruik van bleekpoeder om afvalwater te behandelen. Nu gebruiken sommige ondernemingen in plaats daarvan bleekvloeistof of chloordioxide, wat de werkomgeving tot op zekere hoogte verbetert. Maar er worden giftige gassen gegenereerd tijdens het reactieproces en het heeft een relatief grote corrosiviteit voor apparatuur. De kosten van het medicijn en de onderhoudskosten zijn relatief hoog.

Ferrozoutcomplexatiemethode

De ferrozoutcomplexeringsmethode is een behandelingsmethode voor afvalwater van cyanidegoudwinning die de laatste jaren is ontstaan. Door de pH-waarde van de reactie op 7 - 8 te regelen, reageren ferro-ionen met vrij cyanide en enkele cyanidecomplexen in het afvalwater van de cyanidegoudwinning om precipitaten te vormen.

Experimenten hebben aangetoond dat het toevoegen van alleen ferrosulfaat om cyanidegoudwinningsafvalwater te behandelen, er over het algemeen niet voor kan zorgen dat het afvalwater voldoet aan de lozingsnormen. Daarom moet er een algemene oxidant worden toegevoegd aan het behandelde afvalwater voor diepe cyanideverwijdering. Zolang de omstandigheden goed worden gecontroleerd, kan de oxidant direct worden toegevoegd voor behandeling zonder het neerslag te scheiden, en kan de lozingsnorm ook worden bereikt. Dit heeft een positieve betekenis in vergelijking met de traditionele methode van eerst scheiden en dan behandelen.

Een bepaalde goudsmelterij gebruikt de natriumsulfide - ijzersulfaatmethode om cyanidearme vloeistof te behandelen. De influent heeft een cyanidegehalte van 2500 mg/l. Na behandeling heeft de effluent een cyanidegehalte van minder dan 20 mg/l, met een verwijderingspercentage van 99.2%, wat opmerkelijke resultaten oplevert. De daaropvolgende diepe - behandeling gebruikt de natriummetabisulfiet - luchtmethode om het totale cyanide te reduceren tot minder dan 0.4 mg/l.

De ferrozoutcomplexatiemethode is een nieuw opkomende behandelingsmethode, die voornamelijk wordt gebruikt om afvalwater met een hoge concentratie cyanide te behandelen. Het proces is eenvoudig, de eenmalige investering is klein, het is gemakkelijk te bedienen, het medicijn (voornamelijk ferrosulfaat) is overal verkrijgbaar, goedkoop en gemakkelijk te gebruiken. Omdat de ferrosulfaatoplossing echter zuur is, wordt het lokale gebied zuur wanneer het wordt gemengd met afvalwater van de cyanidegoudwinning, en is er een mogelijkheid om waterstofcyanidegas te genereren. Bovendien kan het thiocyanaat niet verwijderen en moet het behandelde afvalwater nog steeds grondig worden behandeld om aan de lozingsnormen te voldoen.

Natriummetabisulfiet - Luchtmethode

De natriummetabisulfiet-luchtmethode is ontwikkeld uit de zwaveldioxide-luchtmethode. Het maakt voornamelijk gebruik van het synergetische effect van natriummetabisulfiet en lucht op de cyaniden in het afvalwater binnen een bepaald pH-bereik, met het katalytische effect van koperionen, om CN⁻ te oxideren tot CNO⁻.

Als het cyanidegehalte in het cyanidehoudende afvalwater hoog is, kan eerst een voorbehandeling worden uitgevoerd om de totale cyanideconcentratie te verlagen tot minder dan 100 mg/l. Vervolgens worden natriummetabisulfiet en kopersulfaat toegevoegd, wordt er voldoende lucht ingebracht en wordt de pH-waarde geregeld (over het algemeen geregeld op 7 - 8), zodat cyanide wordt geoxideerd tot cyanaat, dat vervolgens wordt gehydrolyseerd om bicarbonaationen en ammoniak te vormen.

De natriummetabisulfiet-luchtmethode is geschikt voor de behandeling van afvalwater van cyanidegoudwinning met een lage concentratie. De dosering van het medicijn is klein, de arbeidsintensiteit is laag, maar de initiële investering is relatief groot en er moet apparatuur zoals blowers worden toegevoegd. De vereisten voor procesindicatoren zijn relatief streng en het controleren van de pH-waarde is erg cruciaal. Kopersulfaat moet ook worden toegevoegd als katalysator. De reactietijd is lang. Als de behandeling niet goed is, wordt er een grote hoeveelheid ammoniumionen gegenereerd en is de gegenereerde slak niet gemakkelijk te filteren. Er wordt een kleine hoeveelheid ammoniakgas gegenereerd op locatie en dit heeft geen effect op het verwijderen van thiocyaniden.

Waterstofperoxide-oxidatiemethode

De waterstofperoxide-oxidatiemethode is om cyaniden te oxideren tot CNO⁻ onder normale temperatuur, alkalische (pH = 10 - 11) omstandigheden, met Cu²⁺ als katalysator, en ze vervolgens te hydrolyseren tot niet-giftige stoffen. Complexe cyaniden (complexen van Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) worden ook gedissocieerd vanwege de vernietiging van cyaniden erin. Ferrocyanide-ionen en andere zware metaalionen vormen ferrocyanidecomplexzouten en worden verwijderd. Ten slotte kan de totale cyanideconcentratie in het behandelde afvalwater worden teruggebracht tot minder dan 0.5 mg/l.

Deze methode is geschikt voor de behandeling van afvalwater met een lage concentratie cyanide. De apparatuur voor de behandeling van waterstofperoxide is eenvoudig en gemakkelijk te bereiken met automatische controle. Het gegenereerde cyanaat moet echter een bepaalde tijd blijven staan ​​om te ontbinden in CO₂ en NH₃. De nadelen zijn dat het gebruik van koper als katalysator ervoor kan zorgen dat koper in het geloosde water de norm overschrijdt, de kosten van de grondstoffen relatief hoog zijn, thiocyaniden niet kunnen worden geoxideerd en er ammoniumionen worden gegenereerd. In feite heeft het afvalwater nog steeds een bepaalde toxiciteit. Bovendien heeft waterstofperoxide, omdat het een oxidant is, een grote corrosiviteit en zijn er bepaalde moeilijkheden en gevaren bij transport en gebruik.

Verzuringsmethode

Bij het gebruik van de verzuringsmethode voor de behandeling van cyanidearme vloeistoffen is het reactiemechanisme relatief complex en omvat het hoofdzakelijk drie processen: het verzuringsproces van cyanidehoudend afvalwater, het strip- en absorptieproces van HCN-gas en het neutralisatieproces van de gestripte vloeistof.

(1) Verzuringsreactie: De cyanide-arme vloeistof wordt aangezuurd en gezuiverd met zuur. De complexe cyaniden in de arme vloeistof vormen onoplosbare precipitaten zoals CuCN, CuSCN en Zn₂Fe(CN)₆ en worden verwijderd, en tegelijkertijd wordt waterstofcyanide gegenereerd.

(2) Vervluchtigings- en absorptiereactie: De arme vloeistof wordt voorverwarmd tot ongeveer 30℃ vóór verzuring. Omdat het kookpunt van HCN slechts 26.5℃ is, is het extreem vluchtig. Daarom wordt een gepakte toren gebruikt als massaoverdrachtsapparatuur voor het contact tussen de gas-vloeistof twee fasen in de verzuringsmethode, wat gemakkelijk is om het strippen en absorberen van HCN te bereiken.

(3) Neutralisatiereactie: Kalk of vloeibare alkali wordt gebruikt om de zuur-gestripte restvloeistof te neutraliseren. De resterende HCN-moleculen in de oplossing worden omgezet in de CN⁻-vorm. De verzuringsmethode kan Natriumcyanide van het cyanidehoudende afvalwater en het realiseren van bronherstel. Het stelt echter hoge eisen aan het afdichten van apparatuur, een relatief grote investering vooraf, vereist hoogwaardige operationele vaardigheden en het onderhoud van apparatuur is moeilijk. Er zijn ook bepaalde veiligheidsrisico's. Het afvalwater dat na herstel wordt gegenereerd, moet nog steeds grondig worden behandeld om te voldoen aan de lozingsnormen.

Elektrolyse methode

De elektrolysemethode gebruikt elektrochemische redoxreacties om de cyaniden in het afvalwater te vernietigen. Tijdens ionenelektrolyse verliezen cyaniden elektronen aan de anode en worden geoxideerd tot cyanaat, carbonaat, stikstof of ammonium. Cyanaat wordt verder geoxideerd tot CO₂ en H₂O. De belangrijkste reacties zijn:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Elektrolyse-experimenten met een zelfgemaakte keramische looddioxide-elektrodestaaf en een roestvrijstalen kathodeplaat hebben bewezen dat door de elektrolysemethode te gebruiken om cyanidehoudend afvalwater te behandelen, na 2 uur elektrolyse de CN⁻-concentratie kan worden verlaagd van 385 mg/l tot 58 mg/l en de Cu²⁺-concentratie kan worden verlaagd van 450 mg/l tot 48 mg/l. Bovendien gebruikt Hunan Zhongnan Gold Smelter de elektrochemische methode om cyanidegoudwinningsafvalwater te behandelen, wat de totale cyanide kan verlagen van 4 g/l tot 0.8 g/l. Het verschil met het bovenstaande is dat zowel de anode- als de kathodeplaten van ijzerplaten zijn gemaakt. Tijdens het bedrijfsproces wordt niet alleen elektrische energie verbruikt, maar ook de ijzerplaten.

De elektrolysemethode wordt voornamelijk gebruikt om afvalwater met een hoge concentratie cyanide te behandelen. De apparatuur neemt een klein oppervlak in beslag, het proces is eenvoudig en gemakkelijk te controleren, maar verbruikt een grote hoeveelheid elektrische energie en de bedrijfskosten zijn hoger dan die van de alkalische chloreringsmethode. De verwijderingssnelheid van cyanide is gemiddeld en heeft geen effect op de verwijdering van cyanidecomplexen.

Momenteel worden onder de behandelingsmethoden voor afvalwater van cyanidegoudwinning de alkalische chloreringsmethode, de verzuringsmethode en de natriummetabisulfiet-luchtmethode veel gebruikt. De elektrolysemethode en de ferrozoutcomplexeringsmethode zijn nieuw opkomende methoden die met succes zijn toegepast in industriële behandeling. De waterstofperoxide-oxidatiemethode is voornamelijk een noodbehandelingsmethode. Er zijn veel andere behandelingsmethoden voor de behandeling van afvalwater van cyanidegoudwinning, zoals de natuurlijke zuiveringsmethode, de biologische methode, de membraanscheidingsmethode, de ionenuitwisselingsmethode, enz. Als industriële toepassingen hebben ze echter allemaal bepaalde beperkingen en moeten ze nog steeds voortdurend worden verbeterd.