黃金礦山高濃度含氰廢水處理工藝
在黃金生產(chǎn)中,由于金的濕法提取需要使用氰化物,因而在生產(chǎn)過程中必然產(chǎn)生一定量的含氰廢水。高濃度含氰廢水毒性大,在生產(chǎn)過程中其處理措施主要是循環(huán)利用和達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)國家環(huán)境保護政策要求,積極提倡“零排放”,所以目前高濃度含氰廢水都必須回收循環(huán)利用,但由于循環(huán)利用會導(dǎo)致廢水中對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生影響的各種有害元素離子不斷積累,影響生產(chǎn)工藝指標(biāo)。
目前,國內(nèi)對含氰廢水的處理技術(shù)研究比較多,氰化物的處理方法為氧化法,多采用氯氧化法、臭氧氧化法、因科法等,但國內(nèi)外對高濃度含氰廢水的處理技術(shù)很少,多存在工藝復(fù)雜,處理效果不穩(wěn)定,污染物去除率低、運行成本高的問題。因此,某黃金礦山企業(yè)急需尋求一種高濃度含氰廢水的處理方法,處理后廢水能循環(huán)利用至生產(chǎn)工藝中,在保證工藝穩(wěn)定運行的同時,又能夠回收廢水中一部分有價組分。
某黃金礦山針對金精礦采用氧化焙燒―氰化―鋅粉置換工藝提金,產(chǎn)生的廢水中氰化物和銅含量高,分別采用酸化回收法和硫化回收法對廢水中的銅進行回收,考察銅的回收效果?;厥浙~渣經(jīng)過高溫脫氰處理后滿足《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ943―2018)作為有色金屬冶煉的替代原料要求,可以精礦產(chǎn)品形式計價外售;廢水再經(jīng)降氰沉淀法深度處理,進一步降低氰化物和重金屬含量,處理后的廢水總氰化物濃度<50mg/L,能循環(huán)利用至生產(chǎn)工藝中。
1、試驗部分
1.1 儀器和試劑
試驗儀器有:UV-1700紫外分光光度計,AA6300原子吸收分光光度計,化學(xué)滴定裝置,DELTA320pH計,BSA224S天平,85-2A磁力攪拌器。
試驗藥劑有:98%濃硫酸、氧化鈣、硫酸亞鐵、九水合硫化鈉,均為分析純。
1.2 水質(zhì)性質(zhì)
取某黃金礦山高濃度含氰廢水進行分析,其化學(xué)成分見表1。
由表1可知,含氰廢水中主要污染物組成為氰化物和銅,其中總氰化物濃度3340mg/L,易釋放氰化物濃度1630mg/L,與金屬絡(luò)合氰化物占51.2%,處理難度大;總銅濃度1550mg/L,考慮銅可回收利用,試驗主要研究對象為氰化物和銅。
1.3 試驗方法
針對廢水中銅有較高回收價值,采用酸化回收和硫化回收兩種方法考察對銅的回收效果,回收銅渣經(jīng)過高溫處理后以精礦產(chǎn)品形式計價外售;廢水再經(jīng)降氰沉淀法深度處理,進一步降低氰化物和重金屬含量,處理后廢水能循環(huán)利用至生產(chǎn)工藝中。
2、試驗結(jié)果與討論
2.1 酸化回收法試驗
每次取1.0L廢水進行試驗,按4、5、6mL/L投加濃硫酸,攪拌反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后過濾,對酸化液成分進行分析,分析結(jié)果圖1。
由圖1可見,加酸量為5mL/L時,酸化液中銅濃度為26.2mg/L,總氰化物濃度為835.24mg/L,銅去除率為98.3%;繼續(xù)增加硫酸用量,銅去除效果變化不顯著,考慮藥劑成本確定濃硫酸用量為5.0mL/L。
2.2 硫化回收法試驗
每次取1L廢水進行試驗,分別加入3、4、6、7、8g/L硫化鈉,投加濃硫酸控制pH值在4.5左右,攪拌反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后過濾,對處理液成分進行分析,分析結(jié)果見圖2。
由圖2可見,當(dāng)硫化鈉投加量為8g/L時,處理液中銅的濃度為111mg/L,總氰化物濃度為1225.54mg/L,廢水中銅的去除率為92.8%,相比酸化回收法,硫化回收法處理成本高,處理效果差,因此建議采用酸化回收法對廢水進行處理。
2.3 酸化渣高溫脫氰試驗
2.3.1 酸化渣成分分析
酸化回收法硫酸用量為5mL/L時,對酸化渣成分進行分析,結(jié)果見表2。
由表2可知,酸化渣處理后含水率為30.18%,其中銅含量為26.80%,總氰化物含量為6.76%(67600mg/kg),超過《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ943―2018)第8.3條“氰渣作為有色金屬、稀貴金屬、黑色金屬冶煉的替代原料時,其總氰化物(以CN-計)根據(jù)HJ745測得的值不得高于1500mg/kg?!彼峄枰?jīng)過無害化處理,經(jīng)處理后總氰化物含量小于1500mg/kg方可作為替代原料。
2.3.2 酸化渣高溫脫氰處理試驗
取一定量酸化渣置于管式爐中300℃加熱1h,采用10%氫氧化鈉作為吸收液,測定高溫處理后酸化渣中各組分含量,結(jié)果見表3。
由表3可知,經(jīng)過高溫處理后的酸化渣總氰化物含量為0.119%(1190mg/kg),滿足《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ943―2018)第8.3條“氰渣作為有色金屬、稀貴金屬、黑色金屬冶煉的替代原料時,其總氰化物(以CN-計)根據(jù)HJ745測得的值不得高于1500mg/kg?!币虼?,經(jīng)過高溫處理后的酸化渣可以作為替代原料。
為進一步探究高溫脫氰原理,對吸收液成分進行分析,結(jié)果見表4。
由表4可知,吸收液中主要成分為易釋放氰、氨氮和亞硫酸鹽,因此推測酸化渣經(jīng)過高溫分解產(chǎn)生的氣體主要為HCN、NH3和SO2。
2.4 降氰沉淀試驗
2.4.1 硫酸亞鐵投加量試驗
每次取1L酸化液于反應(yīng)器中,分別加入3、4、5、6、8g/L硫酸亞鐵,使用氧化鈣控制pH值約6.5,攪拌反應(yīng)0.5h,反應(yīng)結(jié)束后過濾,對處理液成分進行分析,結(jié)果見圖3。
由圖3可見,隨著硫酸亞鐵投加量的增加,對氰化物的處理效果越好;當(dāng)硫酸亞鐵投加量至6.0g/L時,處理液中總氰化物濃度為45.8mg/L,繼續(xù)增大硫酸亞鐵投加量,總氰化物濃度變化不大;考慮藥劑成本,確定硫酸亞鐵投加量為6.0g/L。
2.4.2 中和液成分分析
使用氧化鈣將硫酸亞鐵處理液調(diào)至pH值約8.0,對中和液成分進行分析,結(jié)果見表5。
由表5可知,經(jīng)過中和處理后,中和液氰化物進一步降低,總氰化物濃度為11.97mg/L,易釋放氰化物濃度為8.79mg/L,處理后廢水能循環(huán)利用至生產(chǎn)工藝中。
3、結(jié)論
(1)某黃金礦山高濃度含氰廢水酸化回收試驗加酸量為5mL/L時,廢水中銅去除率為98.3%,酸化渣含水率為30.18%,銅含量為26.8%,總氰化物含量為6.76%(67600mg/kg);硫化回收試驗硫化鈉投加量為8g/L時,銅去除為92.8%,相比酸化回收法,硫化回收法處理成本高,處理效果差,建議采用酸化回收法對廢水進行處理。
(2)經(jīng)高溫處理后的酸化渣中總氰化物含量為0.119%(1190mg/kg),滿足《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ943―2018)第8.3條“氰渣作為有色金屬、稀貴金屬、黑色金屬冶煉的替代原料時,其總氰化物(以CN-計)根據(jù)HJ745測得的值不得高于1500mg/kg?!币虼耍?jīng)過高溫處理后的酸化渣可以作為替代原料。酸化渣經(jīng)過高溫分解產(chǎn)生的氣體主要為HCN、NH3和SO2。
(3)降氰沉淀試驗硫酸亞鐵最佳投加量為6g/L,處理液中總氰化物濃度為45.8mg/L,易釋放氰化物濃度為8.79mg/L,處理后廢水能循環(huán)利用至生產(chǎn)工藝中。(來源:長春黃金研究院有限公司)
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