Postopek čiščenja odpadne vode pri pridobivanju cianidnega zlata

Trenutno je metoda ekstrakcije zlata s cianidom eden glavnih zrelih postopkov za taljenje zlata na Kitajskem. Za ekstrakcijo zlata iz rud uporablja raztopino cianida, ki jo odlikuje visoka stopnja izkoristka, močna prilagodljivost lastnostim rude in sposobnost proizvodnje zlata na kraju samem. Ta metoda se od prve uporabe raztopine cianida za luženje zlata iz rud leta 1887 pogosto uporablja do danes. Vendar pa ekstrakcija zlata s cianidom ustvarja veliko količino strupenih in škodljivih snovi, kar predstavlja veliko grožnjo za okoliško okolje in ljudi. Zato je za zmanjšanje škode treba preučiti metode čiščenja odpadne vode, ki nastane pri ekstrakciji zlata s cianidom. Številni raziskovalci so povzeli metode čiščenja, kemijska načela in trende razvoja odpadne vode, ki vsebuje cianid, vendar večina obravnava le eno ali dve metodi. Zato ta članek podrobno analizira različne metode čiščenja odpadne vode, ki nastane pri ekstrakciji zlata s cianidom, ki se trenutno uporabljajo v industriji, ter primerja prednosti, slabosti in scenarije uporabe vsake metode, kar ima določen vodilni pomen za podobne aplikacije v dejanski proizvodnji.

I. Viri in nevarnosti odpadne vode pri pridobivanju cianidnega zlata

Glavno načelo ekstrakcije zlata s cianidom je, da v aerobnem okolju natrijev cianid reagira z zlatom in tvori zlate komplekse, ki se nato raztopijo. Nato se lahko zlato ekstrahira z obogatitvijo z adsorpcijo z aktivnim ogljem ali pa se iz zlatega cianida izpodrine s cinkovim prahom. Hkrati tudi druge težke kovine, kot so srebro, baker in cink, tvorijo komplekse in se raztopijo.

Cianidi , uporabljeni v reakciji, in nastali kompleksi so strupene in škodljive snovi. Natrijev cianid se zlahka hidrolizira in je zelo strupena snov razreda 1, s smrtnim odmerkom 0.10 g. Ko cianidi iztečejo v vodna telesa, so izjemno škodljivi za organizme v vodi in predstavljajo veliko grožnjo za ljudi in okoliško okolje. Zato je čiščenje odpadne vode, ki nastane pri ekstrakciji zlata s cianidom, zelo pomembno.

II. Glavne metode čiščenja odpadne vode pri pridobivanju cianidnega zlata

Metoda alkalnega kloriranja

Metoda alkalnega kloriranja je trenutno ena najpogosteje uporabljenih metod za čiščenje odpadne vode, ki vsebuje cianid, iz pridobivanja cianidnega zlata. V glavnem uporablja oksidante na osnovi klora za oksidacijo cianidov v odpadni vodi v alkalnih pogojih in jih pretvori v nestrupene snovi. Postopek razgradnje cianida pri alkalnem kloriranju je razdeljen na dve stopnji:

Prva stopnja je oksidacija cianida v cianat, kar se imenuje stopnja "nepopolne oksidacije". CN⁻ reagira z OCl⁻, da najprej nastane CNCl, nato pa hidrolizira v CNO⁻. Upoštevati je treba, da je CNCl zelo hlapljiv in strupen v kislih pogojih. Zato je treba med delovanjem pH vrednost strogo nadzorovati, da je v alkalnem stanju.

Druga stopnja je nadaljnja oksidacija cianata v ogljikov dioksid in dušik, kar se imenuje stopnja "popolne oksidacije". Med postopkom razgradnje cianida pH vrednost močno vpliva na oksidacijsko reakcijo. Vrednost pH prve stopnje oksidacije je treba nadzorovati na 10 - 11, reakcijski čas pa je 10 - 15 minut. Vrednost pH druge stopnje oksidacije je treba nadzorovati na 6.5 ​​- 7.0. reakcijski čas pa je 10 - 15 minut.

Določen rudnik uporablja metodo alkalnega kloriranja za obdelavo supernatanta cianidnega repa gnojevke (z vsebnostjo cianida 200 mg/L) in pronicajoče vode iz usedalnika (z vsebnostjo cianida 5 mg/L). Vrednost pH je nadzorovana na 10 - 11. Za mešanje in mešanje pa se doda belilni prašek v razmerju 35 - 40-kratne vsebnosti cianida. Po sedimentaciji v zgoščevalcu se lahko skupna vsebnost cianida zmanjša na 0.1 mg/L.

Metoda alkalnega kloriranja je najpogosteje uporabljena metoda za čiščenje odpadne vode, ki vsebuje cianid, belilni prašek pa je najpogosteje uporabljen oksidant na osnovi klora. Ta metoda je primerna za čiščenje odpadne vode iz pridobivanja cianidnega zlata z visokimi ali nizkimi koncentracijami. Prav tako lahko odstrani komplekse, ki vsebujejo tiocianat in cianid (razen kompleksov ferocianida). Zdravilo je široko dostopno, nastali ostanek odpadkov je enostavno filtrirati, delovanje pa je preprosto. Vendar pa je delovno okolje razmeroma težko, če za čiščenje odpadne vode uporabljate belilni prašek. Zdaj nekatera podjetja namesto tega uporabljajo belilno tekočino ali klorov dioksid, kar do neke mere izboljša delovno okolje. Toda med reakcijskim procesom nastajajo strupeni plini, ki so razmeroma močno jedki za opremo. Stroški zdravil in stroški vzdrževanja so relativno visoki.

Metoda kompleksiranja železove soli

Metoda kompleksiranja železove soli je metoda čiščenja odpadne vode pri pridobivanju cianidnega zlata, ki se je pojavila v zadnjih letih. Z nadzorovanjem pH vrednosti reakcije pri 7–8 železovi ioni reagirajo s prostim cianidom in nekaterimi cianidnimi kompleksi v odpadni vodi pri pridobivanju cianidnega zlata, da tvorijo oborine.

Poskusi so pokazali, da na splošno dodajanje samo železovega sulfata za obdelavo odpadne vode iz pridobivanja cianidnega zlata ne more zagotoviti, da odpadna voda izpolnjuje standarde izpustov. Zato je treba očiščeni odpadni vodi dodati splošni oksidant za globinsko odstranitev cianida. Dokler so pogoji dobro nadzorovani, je mogoče oksidant neposredno dodati za obdelavo brez ločevanja oborine, prav tako je mogoče doseči standard izpusta. To ima pozitiven pomen v primerjavi s tradicionalno metodo najprej ločitve in nato zdravljenja.

Določena talilnica zlata uporablja metodo natrijevega sulfida - železovega sulfata za obdelavo cianida - slabe tekočine. Iztok ima vsebnost cianida 2500 mg/L. Po čiščenju ima odpadna voda vsebnost cianida manj kot 20 mg/L, s stopnjo odstranitve 99.2 %, kar kaže izjemne rezultate. Kasnejša globinska obdelava uporablja metodo natrijevega metabisulfita z zrakom za zmanjšanje skupnega cianida na manj kot 0.4 mg/l.

Metoda kompleksiranja železove soli je na novo nastajajoča metoda čiščenja, ki se večinoma uporablja za čiščenje odpadne vode z visoko koncentracijo cianida. Njegov postopek je preprost, enkratna naložba je majhna, z njim je enostavno upravljati, zdravilo (predvsem železov sulfat) je široko dostopno, poceni in enostavno za uporabo. Ker pa je raztopina železovega sulfata kisla, ko se pomeša z odpadno vodo iz pridobivanja cianidnega zlata, lokalno območje postane kislo in obstaja možnost tvorbe plina vodikovega cianida. Poleg tega ne more odstraniti tiocianata in očiščena odpadna voda še vedno potrebuje globoko čiščenje, da izpolnjuje standarde izpustov.

Natrijev metabisulfit – zračna metoda

Metoda natrijev metabisulfit - zrak je razvita iz metode žveplov dioksid - zrak. V glavnem uporablja sinergistični učinek natrijevega metabisulfita in zraka na cianide v odpadni vodi v določenem območju pH s katalitskim učinkom bakrovih ionov, da oksidira CN⁻ v CNO⁻.

Če je vsebnost cianida v odpadni vodi, ki vsebuje cianid, visoka, se lahko najprej izvede predobdelava, da se skupna koncentracija cianida zmanjša na manj kot 100 mg/L. Nato dodamo natrijev metabisulfit in bakrov sulfat, vnesemo dovolj zraka in kontroliramo pH vrednost (običajno nadzorovana pri 7–8), tako da se cianid oksidira v cianat, ki se nato hidrolizira v tvorbo bikarbonatnih ionov in amoniaka.

Metoda z natrijevim metabisulfitom in zrakom je primerna za čiščenje odpadne vode iz pridobivanja zlata z nizko koncentracijo cianida. Odmerek zdravila je majhen, delovna intenzivnost je majhna, vendar je predhodna naložba razmeroma velika in treba je dodati opremo, kot so puhala. Zahteve za procesne indikatorje so razmeroma stroge, zato je nadzor pH vrednosti zelo ključen. Kot katalizator je treba dodati tudi bakrov sulfat. Reakcijski čas je dolg. Če obdelava ni pravilna, bo nastala velika količina amonijevih ionov, ustvarjene žlindre pa ni enostavno filtrirati. Na mestu nastaja majhna količina plina amoniaka, ki ne vpliva na odstranjevanje tiocianidov.

Metoda oksidacije vodikovega peroksida

Metoda oksidacije z vodikovim peroksidom je oksidacija cianidov v CNO⁻ pri normalni temperaturi, alkalnih (pH = 10 - 11) pogojih, s Cu²⁺ kot katalizatorjem, in nato njihova hidrolizacija v nestrupene snovi. Kompleksni cianidi (kompleksi Cu, Zn, Pb, Ni, Cd) prav tako disociirajo zaradi razgradnje cianidov v njih. Ferocianidni ioni in drugi ioni težkih kovin tvorijo ferocianidne kompleksne soli in se odstranijo. Končno se lahko skupna koncentracija cianida v očiščeni odpadni vodi zmanjša na manj kot 0.5 mg/L.

Ta metoda je primerna za čiščenje odpadne vode z nizko koncentracijo cianida. Oprema za obdelavo z vodikovim peroksidom je enostavna in enostavna za avtomatsko upravljanje. Vendar pa mora nastali cianat ostati nekaj časa, da se razgradi na CO₂ in NH3. Slabosti so, da lahko uporaba bakra kot katalizatorja povzroči, da baker v izpuščeni vodi preseže standard, stroški surovine so relativno visoki, tiocianidov ni mogoče oksidirati in nastajajo amonijevi ioni. Pravzaprav ima odpadna voda še vedno določeno strupenost. Poleg tega, ker je vodikov peroksid oksidant, ima veliko jedkost, zato obstajajo določene težave in nevarnosti pri prevozu in uporabi.

Metoda zakisljevanja

Pri uporabi metode zakisljevanja za obdelavo cianida - slabe tekočine, je njen reakcijski mehanizem razmeroma zapleten, saj vključuje predvsem tri procese: postopek zakisljevanja odpadne vode, ki vsebuje cianid, postopek odstranjevanja in absorpcije plina HCN ter postopek nevtralizacije odstranjene tekočine.

(1) Reakcija zakisljevanja: cianid - slaba tekočina se nakisa in prečisti s kislino. Kompleksni cianidi v slabi tekočini bodo tvorili netopne oborine, kot so CuCN, CuSCN in Zn₂Fe(CN)₆, in bodo odstranjeni, hkrati pa nastane vodikov cianid.

(2) Reakcija izhlapevanja in absorpcije: Slabo tekočino pred nakisanjem predhodno segrejemo na približno 30 ℃. Ker je vrelišče HCN le 26.5 ℃, je izjemno hlapljiv. Zato se zapakirani stolp uporablja kot oprema za prenos mase za stik med dvofaznim plinom in tekočino pri metodi zakisljevanja, s katero je enostavno doseči odstranjevanje in absorpcijo HCN.

(3) Nevtralizacijske reakcije: Za nevtralizacijo preostale tekočine, iz katere je bila odstranjena kislina, se uporabi apno ali tekoča alkalija. Preostale molekule HCN v raztopini se pretvorijo v obliko CN⁻. Metoda zakisanja lahko iz odpadne vode, ki vsebuje cianid, pridobi natrijev cianid in doseže pridobivanje virov. Vendar pa ima visoke zahteve glede tesnjenja opreme, relativno veliko začetno naložbo, zahteva visoko raven operativnih veščin in vzdrževanje opreme je težavno. Obstajajo tudi določena varnostna tveganja. Odpadna voda, ki nastane po pridobivanju, še vedno potrebuje temeljito čiščenje, da izpolnjuje standarde izpusta.

Metoda elektrolize

Metoda elektrolize uporablja elektrokemične redoks reakcije za uničenje cianidov v odpadni vodi. Med ionsko elektrolizo cianidi izgubijo elektrone na anodi in se oksidirajo v cianat, karbonat, dušik ali amonij. Cianat se nadalje oksidira v CO₂ in H₂O. Glavne reakcije so:

CN⁻ + 2OH⁻ - 2e → CNO⁻ + H₂O (24)

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

Poskusi elektrolize z uporabo lastno izdelane palice iz svinčevega dioksida na osnovi keramike in katodne plošče iz nerjavečega jekla so dokazali, da je mogoče z uporabo metode elektrolize za obdelavo odpadne vode, ki vsebuje cianid, po 2 urah elektrolize koncentracijo CN⁻ zmanjšati s 385 mg/L na 58 mg/L, koncentracijo Cu²⁺ pa s 450 mg/L na 48 mg/L. Poleg tega Hunan Zhongnan Gold Smelter uporablja elektrokemično metodo za obdelavo odpadne vode iz pridobivanja cianidnega zlata, ki lahko zmanjša skupni cianid s 4g/L na 0.8g/L. Razlika od omenjenega je v tem, da sta tako anodna kot katodna plošča izdelani iz železnih plošč. Med postopkom delovanja se ne porablja samo električna energija, ampak tudi železne plošče.

Metoda elektrolize se uporablja predvsem za čiščenje odpadne vode z visoko koncentracijo cianida. Oprema zavzema majhno površino, postopek je preprost in enostaven za nadzor, vendar porabi veliko električne energije, operativni stroški pa so višji kot pri metodi alkalnega kloriranja. Stopnja odstranitve cianida je povprečna in ne vpliva na odstranjevanje cianidnih kompleksov.

Trenutno se med metodami čiščenja odpadne vode pri pridobivanju cianidnega zlata pogosto uporabljajo metode alkalnega kloriranja, metode zakisljevanja in metode natrijevega metabisulfita - zrak. Metoda elektrolize in metoda kompleksiranja železove soli sta novo nastajajoči metodi, ki sta bili uspešno uporabljeni v industrijski obdelavi. Metoda oksidacije vodikovega peroksida je predvsem nujna metoda zdravljenja. Obstaja veliko drugih metod čiščenja odpadne vode iz pridobivanja cianidnega zlata, kot so naravna metoda čiščenja, biološka metoda, metoda ločevanja z membrano, metoda ionske izmenjave itd. Vendar pa imajo kot industrijske uporabe vse določene omejitve in jih je še vedno treba nenehno izboljševati.