Proces čistenia odpadových vôd extrakcie kyanidového zlata

V súčasnej dobe, kyanid metóda extrakcie zlata je jedným z hlavných vyspelých procesov tavenia zlata v Číne. Na extrakciu zlata z rúd využíva kyanidový roztok, ktorý sa vyznačuje vysokou mierou výťažnosti, silnou prispôsobivosťou vlastnostiam rudy a schopnosťou produkovať zlato na mieste. Od prvého použitia roztoku kyanidu na lúhovanie zlata z rúd v roku 1887 sa táto metóda široko používa až doteraz. Pri ťažbe kyanidového zlata však vzniká veľké množstvo toxických a škodlivých látok, ktoré predstavujú obrovskú hrozbu pre okolité prostredie a ľudí. Preto, aby sa znížilo poškodenie, je potrebné študovať metódy čistenia odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata. Veľký počet výskumníkov zhrnul metódy čistenia, chemické princípy a vývojové trendy odpadových vôd obsahujúcich kyanid, ale väčšina z nich hovorí len o jednej alebo dvoch metódach. Tento článok preto podrobne analyzuje rôzne metódy čistenia odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata, ktoré sa v súčasnosti používajú v priemysle, porovnáva výhody, nevýhody a scenáre aplikácie každej metódy, ktorá má určitý smerný význam pre podobné aplikácie v skutočnej výrobe.

I. Zdroje a riziká odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata

Hlavným princípom extrakcie kyanidového zlata je, že v aeróbnom prostredí, kyanid sodný reaguje so zlatom za vzniku komplexov zlata, ktoré sa potom rozpúšťajú. Následne sa zlato môže extrahovať obohacovaním aktivovaným Uhlík adsorpciou alebo nahradením zinkovým práškom z kyanidu zlata. Zároveň aj iné ťažké kovy, ako je striebro, meď a zinok, tvoria komplexy a rozpúšťajú sa.

kyanidy použité v reakcii a vytvorené komplexy sú všetky toxické a škodlivé látky. Kyanid sodný sa ľahko hydrolyzuje a je vysoko toxickou látkou triedy 1 so smrteľnou dávkou 0.10 g. Kedy kyanidy únik do vodných útvarov, je mimoriadne škodlivý pre organizmy vo vode a spôsobí obrovskú hrozbu pre ľudí a okolité prostredie. Preto má úprava odpadových vôd z ťažby kyanidového zlata veľký význam.

II. Hlavné spôsoby čistenia odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata

Metóda alkalickej chlorácie

Metóda alkalickej chlorácie je v súčasnosti jednou z najčastejšie používaných metód úpravy odpadových vôd s obsahom kyanidu z ťažby kyanidového zlata. Používa hlavne oxidanty na báze chlóru na oxidáciu kyanidov v odpadových vodách v alkalických podmienkach, pričom ich premieňa na netoxické látky. Kyanidový proces alkalickej chlorácie je rozdelený do dvoch etáp:

Prvým stupňom je oxidácia kyanidu na kyanát, čo sa nazýva štádium „neúplnej oxidácie“. CN⁻ reaguje s OCl⁻ najprv za vzniku CNC1 a potom sa hydrolyzuje na CNO⁻. Treba poznamenať, že CNCl je vysoko prchavý a toxický v kyslých podmienkach. Preto počas prevádzky musí byť hodnota pH prísne kontrolovaná, aby bola v alkalickom stave.

Druhým stupňom je ďalšia oxidácia kyanátu na oxid uhličitý a dusík, čo sa nazýva stupeň „úplnej oxidácie“. Počas procesu kyanidového štiepenia má hodnota pH veľký vplyv na oxidačnú reakciu. Hodnota pH prvého stupňa oxidácie by mala byť kontrolovaná na 10 - 11 a reakčný čas je 10 - 15 minút. Hodnota pH druhého stupňa oxidácie by mala byť kontrolovaná na 6.5 ​​- 7.0. a reakčný čas je 10 až 15 minút.

Istá baňa používa metódu alkalickej chlorácie na úpravu supernatantu kyanidovej chvostovej suspenzie (s obsahom kyanidu 200 mg/l) a priesakovej vody zo sedimentačnej nádrže (s obsahom kyanidu 5 mg/l). Hodnota pH sa reguluje na 10 - 11 a na miešanie a miešanie sa pridáva bieliaci prášok v pomere 35 - 40-násobku obsahu kyanidu. Po sedimentácii v zahusťovacom zariadení možno celkový obsah kyanidu znížiť na 0.1 mg/l.

Metóda alkalickej chlorácie je najbežnejšie používanou metódou na čistenie odpadových vôd obsahujúcich kyanid a bieliaci prášok je najbežnejšie používaným oxidantom na báze chlóru. Táto metóda je vhodná na čistenie odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata s vysokými alebo nízkymi koncentráciami. Môže tiež odstrániť komplexy obsahujúce tiokyanát a kyanid (okrem komplexov ferokyanidu). Liečivo je široko dostupné, vzniknuté zvyšky odpadu sa dajú ľahko filtrovať a obsluha je jednoduchá. Pri použití bieliaceho prášku na čistenie odpadových vôd je však prevádzkové prostredie pomerne drsné. Teraz niektoré podniky namiesto toho používajú bieliacu kvapalinu alebo oxid chloričitý, čo do určitej miery zlepšuje prevádzkové prostredie. Počas reakčného procesu sa však vytvárajú toxické plyny a má relatívne veľkú korozívnosť pre zariadenia. Náklady na lieky a náklady na údržbu sú relatívne vysoké.

Metóda komplexácie železitých solí

Metóda komplexácie železnatých solí je metóda úpravy odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata, ktorá sa objavila v posledných rokoch. Riadením hodnoty pH reakcie na 7 - 8. železnaté ióny reagujú s voľným kyanidom a niektorými kyanidovými komplexmi v odpadovej vode kyanidovej extrakcie zlata za vzniku zrazenín.

Experimenty ukázali, že vo všeobecnosti pridávanie iba síranu železnatého na úpravu odpadovej vody z extrakcie kyanidového zlata nemôže zabezpečiť, aby odpadová voda spĺňala normy vypúšťania. Preto je potrebné do vyčistenej odpadovej vody pridať všeobecné okysličovadlo na hĺbkové odstránenie kyanidu. Pokiaľ sú podmienky dobre kontrolované, oxidant sa môže priamo pridávať na spracovanie bez oddeľovania zrazeniny a môže sa tiež dosiahnuť štandard vypúšťania. To má pozitívny význam v porovnaní s tradičnou metódou najprv separácie a potom úpravy.

Istá huta zlata používa metódu sulfid sodný - síran železnatý na úpravu kyanidu - chudobnej kvapaliny. Prítok má obsah kyanidu 2500 mg/l. Po spracovaní má odpadová voda obsah kyanidu menej ako 20 mg/l, s mierou odstraňovania 99.2 %, čo ukazuje pozoruhodné výsledky. Následné hĺbkové ošetrenie využíva metódu disiričitanu sodného - vzduch na zníženie celkového kyanidu na menej ako 0.4 mg/l.

Metóda komplexácie železnatých solí je novo vznikajúca metóda úpravy, používaná hlavne na čistenie odpadových vôd s vysokou koncentráciou kyanidu. Jeho proces je jednoduchý, jednorazová investícia je malá, je ľahko ovládateľný, liek (hlavne síran železnatý) je široko dostupný, lacný a ľahko sa používa. Pretože je však roztok síranu železnatého kyslý, keď sa zmieša s odpadovou vodou z extrakcie kyanidového zlata, miestna oblasť sa okyslí a existuje možnosť tvorby kyanovodíka. Navyše nedokáže odstrániť tiokyanát a vyčistená odpadová voda stále potrebuje hĺbkové čistenie, aby spĺňala normy vypúšťania.

Metabisulfit sodný – vzduchová metóda

Metóda disiričitan sodný - vzduch je vyvinutá z metódy oxid siričitý - vzduch. Využíva najmä synergický účinok disiričitanu sodného a vzduchu na kyanidy v odpadovej vode v určitom rozsahu pH s katalytickým účinkom iónov medi na oxidáciu CN⁻ na CNO⁻.

Ak je obsah kyanidu v odpadovej vode obsahujúcej kyanid vysoký, možno najskôr vykonať predbežnú úpravu, aby sa znížila celková koncentrácia kyanidu na menej ako 100 mg/l. Potom sa pridá disiričitan sodný a síran meďnatý, zavedie sa dostatočné množstvo vzduchu a hodnota pH sa reguluje (všeobecne sa reguluje na 7 - 8), takže kyanid sa oxiduje na kyanát, ktorý sa potom hydrolyzuje za vzniku hydrogénuhličitanových iónov a amoniaku.

Metóda disiričitanu sodného - vzduch je vhodná na čistenie odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata s nízkou koncentráciou. Dávkovanie lieku je malé, pracovná náročnosť nízka, ale počiatočná investícia je pomerne veľká a je potrebné doplniť vybavenie, ako sú dúchadlá. Požiadavky na procesné indikátory sú pomerne prísne a kontrola hodnoty pH je veľmi dôležitá. Síran meďnatý je tiež potrebné pridať ako katalyzátor. Reakčný čas je dlhý. Ak úprava nie je správna, vytvorí sa veľké množstvo amónnych iónov a vzniknutá troska sa nedá ľahko filtrovať. Na mieste sa vytvára malé množstvo plynného amoniaku, ktoré nemá žiadny vplyv na odstraňovanie tiokyanidov.

Metóda oxidácie peroxidom vodíka

Metóda oxidácie peroxidom vodíka spočíva v oxidácii kyanidov na CNO⁻ za normálnej teploty, v alkalických podmienkach (pH = 10 - 11) s Cu0.5⁺ ako katalyzátorom a následnou hydrolýzou na netoxické látky. Komplexné kyanidy (komplexy Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) sú tiež disociované v dôsledku deštrukcie kyanidov v nich. Ferokyanidové ióny a iné ióny ťažkých kovov tvoria ferokyanidové komplexné soli a sú odstránené. Nakoniec možno celkovú koncentráciu kyanidu v upravenej odpadovej vode znížiť na menej ako XNUMX mg/l.

Táto metóda je vhodná na čistenie odpadových vôd s nízkou koncentráciou kyanidu. Zariadenie na úpravu peroxidom vodíka je jednoduché a ľahko dosiahnuteľné automatické ovládanie. Vzniknutý kyanát však musí zostať určitý čas, aby sa rozložil na CO₂ a NH3. Nevýhody sú, že použitie medi ako katalyzátora môže spôsobiť, že meď vo vypúšťanej vode prekročí normu, cena suroviny je relatívne vysoká, tiokyanidy sa nedajú oxidovať a vytvárajú sa amónne ióny. V skutočnosti má odpadová voda stále určitú toxicitu. Navyše, keďže peroxid vodíka je oxidačné činidlo, má veľkú korozívnosť a pri preprave a používaní existujú určité ťažkosti a nebezpečenstvá.

Metóda acidifikácie

Pri použití acidifikačnej metódy na úpravu kyanidu - chudobnej kvapaliny je jej reakčný mechanizmus pomerne zložitý, zahŕňa najmä tri procesy: proces okysľovania odpadových vôd obsahujúcich kyanid, proces stripovania a absorpcie plynu HCN a proces neutralizácie stripovanej kvapaliny.

(1) Reakcia okyslenia: Kyanid - chudobná kvapalina sa okyslí a prečistí kyselinou. Komplexné kyanidy v chudobnej kvapaline vytvoria nerozpustné zrazeniny, ako sú CuCN, CuSCN a ZnXNUMXFe(CN)₆ a odstránia sa a súčasne sa vytvorí kyanovodík.

(2) Prchavé a absorpčné reakcie: Chudobná kvapalina sa pred okyslením predhreje na asi 30 °C. Pretože bod varu HCN je iba 26.5 °C, je extrémne prchavý. Preto sa ako zariadenie na prenos hmoty pre styk medzi plynom a kvapalinou dvojfázou pri acidifikačnej metóde používa plnená veža, čím sa ľahko dosiahne stripovanie a absorpcia HCN.

(3) Neutralizačná reakcia: Na neutralizáciu zvyškovej kvapaliny zbavenej kyseliny sa používa vápno alebo kvapalná zásada. Zvyšné molekuly HCN v roztoku sa prevedú na formu CN⁻. Spôsob okysľovania sa môže zotaviť Kyanid sodný z odpadových vôd obsahujúcich kyanid a realizovať obnovu zdrojov. Má však vysoké požiadavky na utesnenie zariadenia, pomerne veľkú počiatočnú investíciu, vyžaduje si vysokú úroveň prevádzkových zručností a údržba zariadenia je náročná. Existujú aj určité bezpečnostné riziká. Odpadová voda, ktorá vzniká po regenerácii, stále potrebuje hĺbkové čistenie, aby spĺňala normy vypúšťania.

Metóda elektrolýzy

Metóda elektrolýzy využíva elektrochemické redoxné reakcie na zničenie kyanidov v odpadovej vode. Počas iónovej elektrolýzy kyanidy strácajú elektróny na anóde a oxidujú sa na kyanát, uhličitan, dusík alebo amónium. Kyanát sa ďalej oxiduje na CO₂ a H2O. Hlavné reakcie sú:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H24 (XNUMX)

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

Experimenty elektrolýzy s použitím vlastnoručne vyrobenej elektródovej tyče na báze oxidu olovnatého a katódovej dosky z nehrdzavejúcej ocele preukázali, že použitím metódy elektrolýzy na úpravu odpadovej vody obsahujúcej kyanid po 2 hodinách elektrolýzy sa koncentrácia CN⁻ môže znížiť z 385 mg/l na 58 mg/l a koncentrácia Cu²⁺ sa môže znížiť z 450 mg/48 mg/l. Hunan Zhongnan Gold Smelter navyše používa elektrochemickú metódu na úpravu odpadovej vody z extrakcie kyanidového zlata, ktorá môže znížiť celkový obsah kyanidu zo 4 g/l na 0.8 g/l. Rozdiel od vyššie uvedeného spočíva v tom, že anódové aj katódové platne sú vyrobené zo železných platní. Počas procesu prevádzky sa spotrebúva nielen elektrická energia, ale aj železné platne.

Metóda elektrolýzy sa používa hlavne na čistenie odpadových vôd s vysokou koncentráciou kyanidu. Zariadenie zaberá malú plochu, proces je jednoduchý a ľahko ovládateľný, ale spotrebúva veľké množstvo elektrickej energie a prevádzkové náklady sú vyššie ako pri metóde alkalického chlórovania. Rýchlosť odstraňovania kyanidu je priemerná a nemá žiadny vplyv na odstraňovanie kyanidových komplexov.

V súčasnosti sa medzi metódami úpravy odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata široko používa metóda alkalickej chlorácie, metóda okysľovania a metóda disiričitanu sodného - vzduch. Metóda elektrolýzy a metóda komplexácie železnatých solí sú novo vznikajúce metódy, ktoré sa úspešne aplikovali v priemyselnej úprave. Metóda oxidácie peroxidom vodíka je hlavne metóda núdzovej liečby. Existuje mnoho ďalších metód úpravy odpadových vôd z extrakcie kyanidového zlata, ako je prírodná metóda čistenia, biologická metóda, metóda membránovej separácie, metóda iónovej výmeny atď. Avšak ako priemyselné aplikácie majú všetky určité obmedzenia a stále potrebujú neustále zlepšovanie.