Proces voor het terugwinnen van natriumcyanide en zware metalen uit afvalwater door middel van verzuring

Introductie

Cyanidehoudend afvalwater wordt geproduceerd bij diverse industriële processen, zoals goudwinning, galvanisering en chemische productie. Vanwege de hoge toxiciteit van cyanideOnjuiste lozing van dit afvalwater kan ernstige milieuvervuiling en schade aan de menselijke gezondheid veroorzaken. Daarom zijn de behandeling en het hergebruik van cyanidehoudend afvalwater cruciale kwesties geworden. Onder de behandelingsmethoden vallen: Herstel van verzuring of Natriumcyanide en zware metalen is een veelgebruikte en effectieve aanpak, die niet alleen de risico's voor het milieu vermindert, maar ook zorgt voor recycling van waardevolle grondstoffen.

Principe van herstel na verzuring

Omzetting van cyanide in waterstofcyanide (HCN)

Tijdens het verzuringsproces worden sterke zuren zoals zwavelzuur toegevoegd aan het cyanidehoudende afvalwater. Onder zure omstandigheden worden vrije cyanide-ionen in het afvalwater omgezet in waterstofcyanide (HCN). Waterstofcyanide is een vluchtige verbinding. Wanneer de pH van het afvalwater wordt verlaagd, meestal lager dan 2, is de kans groter dat de reactie verloopt, waardoor de omzetting van cyanide-ionen in HCN-gas wordt vergemakkelijkt.

Terugwinning van natriumcyanide

Het gegenereerde HCN-gas wordt vervolgens in een alkali-absorptietoren gebracht. In de toren reageert het met een natriumhydroxide (NaOH)-oplossing. Naarmate de reactie vordert, natriumcyanide (NaCN) wordt gevormd en hoopt zich op in de absorptieoplossing. Wanneer de concentratie NaCN in de oplossing ongeveer 10% - 12% bedraagt, kan het worden gerecycled en hergebruikt in relevante industriële processen, zoals het uitloogproces in de goudwinning.

Vrijgave en neerslag van zware metalen

Naast vrij cyanide bevat afvalwater vaak complexen van zware metalen en cyanide, zoals die van koper en zink. Onder zure omstandigheden vallen deze complexen uiteen. Zodra de zware metaalionen vrijkomen, kunnen ze onoplosbare zouten vormen en onder specifieke omstandigheden neerslaan. Zo kan het aanpassen van de pH-waarde of het toevoegen van bepaalde neerslagmiddelen ervoor zorgen dat koperionen neerslagen vormen.

Processtappen

Stap 1: Voorbehandeling van afvalwater

Het alkalische cyanidehoudende afvalwater met een hoge concentratie stroomt eerst door een stoomwarmtewisselaar om de temperatuur te regelen. De temperatuur wordt doorgaans binnen het bereik van 20-25 °C gehouden. Deze temperatuurregeling helpt de daaropvolgende reactiesnelheid te optimaliseren en garandeert de stabiliteit van het proces. De cyanideconcentratie in het afvalwater met een hoge concentratie ligt over het algemeen tussen 5000 en 5500 ppm en de pH-waarde tussen 10.5 en 12.5.

Stap 2: Verzuring

Het voorbehandelde afvalwater wordt met een bepaald debiet, bijvoorbeeld 2 m³/u, in een verzuringssproeitoren geleid. Vervolgens wordt geconcentreerd zwavelzuur toegevoegd. De hoeveelheid zwavelzuur wordt aangepast aan de eigenschappen van het afvalwater, doorgaans 25-30 kg/m³, om de pH-waarde van het afvalwater te verlagen tot minder dan 2. De warmte die vrijkomt bij de toevoeging van zwavelzuur kan de reactie versnellen, waardoor vrije cyanide-ionen in het afvalwater gemakkelijker kunnen worden omgezet in vluchtig HCN.

Stap 3: HCN-generatie en -scheiding

In de sterk zure omgeving van de verzuringssproeitoren wordt de omzetting van cyanide in HCN bevorderd. Het gevormde HCN-gas wordt vervolgens door een vacuümcentrifugaalventilator aangezogen en gaat naar de volgende fase: de alkali-absorptietoren. Tegelijkertijd beginnen sommige zware metaalionen in het afvalwater te veranderen naarmate de pH-waarde daalt. Zo kan de concentratie koperionen in het afvalwater dalen en beginnen sommige zware metalen neerslag te vormen.

Stap 4: Absorptie en terugwinning van natriumcyanide

Het HCN-gas komt de alkali-absorptietoren binnen en wordt geabsorbeerd door een 20%-30% NaOH-oplossing. De alkali-absorptievloeistof in de toren wordt gerecycled en tijdens het recyclingproces wordt een ventilator gebruikt om ervoor te zorgen dat het HCN-gas herhaaldelijk wordt geabsorbeerd. Naarmate de absorptiereactie voortduurt, neemt de concentratie NaCN in de absorptievloeistof geleidelijk toe. Wanneer de NaCN-concentratie 10%-12% bereikt, kan het worden teruggevoerd naar het uitloogproces voor hergebruik, waardoor de terugwinning van HCN wordt bereikt. Natriumcyanide.

Stap 5: Neerslag en scheiding van zware metalen

Voor het afvalwater na de lozing van HCN kan verdere behandeling worden uitgevoerd om zware metalen te laten neerslaan, aangezien sommige complexen van zware metalen en cyaniden onder zure omstandigheden zijn afgebroken. Zo kan bijvoorbeeld de pH-waarde van het afvalwater worden aangepast naar een basisch bereik, waardoor zware metaalhydroxides kunnen ontstaan ​​die neerslaan. Vervolgens kunnen vaste-vloeistofscheidingsmethoden zoals filtratie of sedimentatie worden gebruikt om de neergeslagen zware metalen uit het afvalwater te scheiden, waardoor de zware metalen worden verwijderd en teruggewonnen.

Voordelen van de verzuringsherstelmethode

Recycling van hulpbronnen

De verzuringsmethode kan effectief natriumcyanide terugwinnen uit cyanidehoudend afvalwater, dat vervolgens kan worden hergebruikt in relevante industriële processen. Dit vermindert het verbruik van nieuw natriumcyanide en verlaagt de productiekosten. Tegelijkertijd kunnen ook zware metalen worden teruggewonnen, waardoor afval waardevolle grondstoffen wordt.

Kosteneffectiviteit

Vergeleken met andere zuiveringsmethoden die zich alleen richten op het vernietigen van cyanide, zuivert de verzuringsmethode niet alleen het afvalwater, maar wint ook waardevolle stoffen terug. Hoewel hiervoor zuur en base nodig zijn, kan de waarde van het teruggewonnen natriumcyanide en de zware metalen een deel van de zuiveringskosten compenseren, waardoor de totale zuivering op de lange termijn kosteneffectiever wordt.

Milieu vriendelijkheid

Door natriumcyanide en zware metalen terug te winnen, wordt de hoeveelheid verontreinigende stoffen in het afvalwater aanzienlijk verminderd. Het gezuiverde afvalwater bevat minder cyanide en zware metalen, wat gunstiger is voor latere lozing of verdere behandeling, waardoor de negatieve impact op het milieu wordt verminderd.

Verbruik in het verzuringsherstelproces

Het verbruik van de verzuringsmethode voor cyanidehoudend afvalwater bestaat voornamelijk uit zwavelzuur, natronloog (NaOH), kalk en elektriciteit. In de winter is het nodig om het afvalwater voor te verwarmen, dus er wordt ook stoom verbruikt.

1. Zuurconsumptie

• Omzetting van cyanide naar HCNDe hoeveelheid zwavelzuur die nodig is om cyanide in afvalwater om te zetten in HCN, is afhankelijk van de cyanideconcentratie in het afvalwater. Om bijvoorbeeld 1 m³ afvalwater met een cyanideconcentratie van 5000 ppm te behandelen, is voor deze omzetting een bepaalde hoeveelheid zwavelzuur nodig.

• Verzuring van afvalwater: Naast het zuur voor de omzetting van cyanide wordt er extra zuur gebruikt om het afvalwater op de juiste zuurgraad te brengen. De hoeveelheid die nodig is om de pH onder de 2 te brengen, is een belangrijke factor.

• Reactie met alkali in afvalwater:Er kunnen zich in het afvalwater alkalische stoffen bevinden die reageren met zwavelzuur, maar over het algemeen is dit verbruik relatief klein vergeleken met de hoeveelheden die worden gebruikt voor de omzetting van cyanide en verzuring.

• Reactie met carbonaat in afvalAls de cyanidehoudende grondstoffen een hoog gehalte hebben Carbon FibreBij een hoog gehalte aan carbonaat, zoals in sommige cyanidehoudende afvalstoffen, zal het carbonaat reageren met het zuur en kooldioxide vormen. In dergelijke gevallen zal het zwavelzuurverbruik aanzienlijk toenemen en zijn deze materialen mogelijk niet ideaal voor behandeling met de zuurterugwinningsmethode.

2.AlkaliverbruikNatronloog (NaOH) wordt in de alkali-absorptietoren gebruikt om HCN te absorberen en NaCN te vormen. De hoeveelheid verbruikte NaOH is afhankelijk van de hoeveelheid geproduceerd HCN en de absorptie-efficiëntie.

3. KalkconsumptieIn sommige gevallen kan kalk worden gebruikt bij de verdere behandeling van afvalwater, bijvoorbeeld door de pH-waarde aan te passen voor neerslag van zware metalen. De benodigde hoeveelheid kalk hangt af van het type en de concentratie zware metalen in het afvalwater en het vereiste pH-aanpassingsbereik.

4. Elektriciteits- en stoomverbruik: Elektriciteit wordt gebruikt door apparatuur zoals pompen, ventilatoren en vacuümcentrifugaalventilatoren in het proces. In de winter wordt bij het voorverwarmen van het afvalwater stoom verbruikt om de temperatuur te verhogen tot het juiste niveau voor de reactie.

Conclusie

De verzuringsmethode voor de terugwinning van cyanidehoudend afvalwater, met als doel natriumcyanide en zware metalen terug te winnen, is een uitgebreide en effectieve zuiveringstechnologie. Door specifieke processtappen te volgen, kan deze methode niet alleen giftig cyanide en zware metalen uit afvalwater verwijderen, maar ook waardevolle grondstoffen recyclen. Hoewel er een bepaald materiaal- en energieverbruik aan verbonden is, biedt het, gezien de milieu- en economische voordelen, brede toepassingsmogelijkheden bij de behandeling van cyanidehoudend afvalwater. In de praktijk moeten echter strikte veiligheidsmaatregelen worden genomen vanwege de toxiciteit van HCN-gas. Tegelijkertijd is continue optimalisatie van de procesparameters vereist om de terugwinningsefficiëntie te verbeteren en de kosten te verlagen.