因科除氰方案
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第42卷第5期(总第191期)2023年10月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g y ofC h i n a V o l .42N o .5(S u m.191)O c t .2023S A R T 法和配合沉淀法脱除氰化贫液中铜氰的对比研究刘 强1,2,伍赠玲2,高世康2,王 弘2,韩 良2,林国钦2(1.浙江大学环境与资源学院,浙江杭州 310058;2.紫金矿业集团股份有限公司,福建龙岩 364200)摘要:针对某黄金生产企业铜硫分离浮选后硫精矿氰化产生的氰化贫液,分别采用S A R T 法与配合沉淀法净化处理,对比研究了2种方法的铜与氰化物的脱除效果及回收沉渣中铜㊁金的经济效益㊂结果表明:贫液中铜㊁金㊁氰化物和硫氰酸盐质量浓度分别为121.46㊁0.12㊁150.84㊁252.65m g/L 时,采用S A R T 法时在溶液p H=5㊁硫铜物质的量比2ʒ1条件下,滤液中铜㊁总氰化物质量浓度为1.52㊁99.72m g /L ,沉渣中铜㊁金质量分数分别为65.26%㊁10.56g /t ;采用配合沉淀法时,在铜离子与亚硫酸根物质的量比1.25ʒ1㊁铜离子与氰化物与硫氰酸盐之和物质的量比2ʒ1条件下,滤液中铜㊁总氰化物质量浓度为22.08㊁0.77m g /L ,沉渣中铜㊁金质量分数分别为51.26%㊁86.53g /t ;相较S A R T 法,配合沉淀法回收有价金属经济效益更高,更适于回收含铜氰化贫液中的铜和氰化物㊂关键词:氰化贫液;S A R T 法;配合沉淀法;净化;铜;氰化物中图分类号:T F 803.25 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2023)05-0497-06D O I :10.13355/j .c n k i .s f y j.2023.05.011收稿日期:2023-06-22第一作者简介:刘强(1983 ),男,博士,正高级工程师,主要研究方向为有色金属矿山环境保护㊂引用格式:刘强,伍赠玲,高世康,等.S A R T 法和配合沉淀法脱除氰化贫液中铜氰的对比研究[J ].湿法冶金,2023,42(5):497-502.随着金矿开采品位的日益降低,难处理多金属矿源逐渐成为开发的主要对象,常采用浮选 氰化工艺处理,但会产生含铜氰配合物的贫液㊂由于该贫液中含有氰化物㊁铜㊁铁㊁硫氰酸盐等污染物,会对浮选工艺和氰化工艺造成一定不利影响[1],因此,需要对氰化贫液进行针对性处理,以满足回用的要求㊂目前,针对氰化贫液常用的处理方法有破氰处理法和回收处理法[2-3]㊂破氰处理法包括碱氯法㊁因科法㊁双氧水氧化法㊁臭氧氧化法等[4],是将氰化物氧化分解,破除铜氰配合物进而回收铜,此法因破氰试剂消耗较多,有价组分回收少,经济效益较低㊂回收处理法包括酸化沉淀法㊁A V R 法(酸化 挥发 中和)㊁S A R T 法(硫化 酸化 返回 浓密)和配合沉淀法[5]㊂其中,A V R 法需要调节溶液至强酸(pH 为2左右),对设备㊁工艺运行及人员操作要求都较高,安全风险隐患大[6];S A R T 法是在弱酸环境下通过加入硫化钠或硫氢化钠产生沉淀回收铜,沉铜后的滤液用石灰进行中和后返回至氰化浸出系统再利用,可降低氰化物用量[7-9];配合沉淀法是利用亚铜溶液将贫液中氰化物和硫氰酸盐转化成氰化亚铜和硫氰化亚铜沉淀,然后滤液返回浮选系统中再利用,在沉淀回收氰化物和硫氰酸盐的同时,通过浮选回收溶液中剩余的铜㊂对于含有铜氰配合物的贫液,首先需要破坏配合物结构,将铜或氰尽可能脱除,以减少处理后贫液返回生产流程对生产指标造成的不利影响[10-11]㊂根据S A R T 法和配合沉淀法处理和回用的工艺特点,2种方法都可较好实现贫液中铜和氰化物的脱除㊂试验针对某黄金生产企业铜硫分离浮选后硫精矿氰化产生的氰化贫液,对比研究了采用S A R T 法和配合沉淀法的除铜效果,考察了最佳处理工艺参数,并对比了试剂成本㊁经济效益和工艺特点,以筛选出较优处理工艺,从而为脱除氰化贫液中的铜氰提供一种可选择的方法㊂Copyright ©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金2023年10月1试验部分1.1试验原料㊁试剂及设备试验原料:某黄金生产企业铜硫分离浮选后硫精矿氰化产生的氰化贫液,p H=11.47,化学成分见表1㊂可以看出:贫液中主要包括铜㊁氰化物和硫氰酸盐,还含有少量的金和银㊂表1氰化贫液的化学成分m g/LA u A g+C u2+C N T C N-S C N-0.121.24121.46150.8461.71252.65注:C N T为总氰化物,C N-为游离氰离子㊂试验试剂:浓硫酸㊁硫化钠㊁硫酸铜和亚硫酸钠,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司㊂试验设备:J J-4型四联电动搅拌器,金坛市双捷实验仪器厂;P L602E型电子分析天平,瑞士梅特勒-托利多公司;A A240F S型原子吸收分光光度计,美国安捷伦科技公司;D R6000型紫外可见分光光度计,美国哈希公司;E L20型p H计,瑞士梅特勒-托利多公司㊂1.2试验原理1.2.1S A R T法S A R T法是在弱酸性条件下使铜氰配合物中结合的氰化物释放出来,再生为游离的氰化物,再用沉淀剂,如硫化钠㊁硫氢化钠㊁硫化氢等,以高品位硫化物形式沉淀铜离子,由于它的溶度积小(K s p= 2.3ˑ10-48),极易发生沉淀,反应方程式为2C u(C N)1-x x+2x H++S2- C u2Sˌ+2x H C N,x=2,3,4㊂S A R T法处理效果主要受溶液p H和沉淀剂加入量的影响㊂试验以硫化钠为沉淀剂,重点考察溶液p H与硫化钠加入量的影响㊂1.2.2配合沉淀法配合沉淀法是用亚铜溶液将贫液中氰化物和硫氰酸盐转化成氰化亚铜和硫氰化亚铜沉淀,以硫酸铜和亚硫酸钠为沉淀剂,其反应方程式为2C u2++S O2-3+2C N-+H2O 2C u C Nˌ+2H++S O2-4;2C u2++S O2-3+2S C N-+H2O 2C u S C Nˌ+2H++S O2-4㊂配合沉淀法处理效果主要受硫酸铜和亚硫酸钠加入量的影响㊂1.3试验方法及分析方法1.3.1试验方法取500m L氰化贫液于烧杯中,置于搅拌器下,开启搅拌,用硫酸调节溶液p H至初始值,加入反应试剂,反应一定时间后停止搅拌,过滤,滤液取样测定分析㊂S A R T法控制溶液p H时,需在反应过程中持续对溶液p H进行监测和调节;采用配合沉淀法时,硫酸铜和亚硫酸钠同时加入到氰化贫液中㊂1.3.2分析方法氰化物采用硝酸银滴定法和异烟酸-吡唑啉酮法测定;p H采用酸度计法测定;液相中金㊁银和铜采用原子吸收光谱法测定;渣中金采用泡沫塑料富集原子吸收光度法测定;渣中铜采用微波消解原子吸收光度法测定㊂2试验结果与讨论2.1S A R T法除铜2.1.1溶液初始p H与硫化钠加入量的影响硫铜物质的量比2ʒ1,搅拌反应20m i n,溶液初始p H对除铜和总氰化物的影响试验结果如图1所示㊂可以看出:在溶液初始p H=5时,贫液中铜离子去除率最高;随溶液p H升高,铜离子去除率逐渐降低,因为在较高p H条件下,铜离子大多数仍以铜氰配合物形式存在,没有充分离解出来,造成硫化效果下降;p H升至4时,少许硫化钠以硫化氢形成逸出,造成铜去除率小幅下降㊂总氰化物去除率随溶液p H升高而逐渐下降,因为在酸性条件下,部分氰化物离解以氰化氢形式挥发,部分氰化物产生少许氰化亚铜和硫氰化亚铜沉淀[12]㊂图1溶液初始p H的影响溶液初始p H=5,搅拌反应20m i n,硫化钠加入量对除铜和总氰化物的影响试验结果如图2㊃894㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.第42卷第5期刘强,等:S A R T 法和配合沉淀法脱除氰化贫液中铜氰的对比研究所示㊂可以看出:随硫化钠加入量增加,铜离子去除率略有下降,氰化物去除率逐渐下降,主要原因是随硫化钠加入量增加,提供的硫离子数量增加,但也造成溶液p H 大幅升高,从而使铜离子和总氰化物去除率下降㊂因此,为达到较理想的除铜效果,需要控制整个体系的p H㊂图2 硫化钠加入量的影响2.1.2 硫化钠加入量的影响控制溶液初始p H=5,搅拌反应20m i n ,硫化钠加入量对除铜和总氰化物的影响试验结果如图3所示㊂图3 硫化钠加入量的影响由图3看出:铜离子去除率随硫化钠加入量增加而逐渐升高,在硫铜物质的量比为2ʒ1时,铜离子去除率为98.75%,滤液中铜离子质量浓度为1.52m g /L ;总氰化物去除率随硫化钠加入量增加没有明显变化,原因可能是部分氰化物与硫离子反应生成了硫氰酸盐㊂2.1.3 反应时间的影响控制溶液初始p H =5,硫铜物质的量比2ʒ1,反应时间对除铜和氰的影响试验结果如图4所示㊂可以看出:硫化反应的时间较短,反应10m i n 时,铜离子质量浓度降至13.21m g/L ;反应超过20m i n 后,铜离子去除率没有明显变化,总氰化物去除率随反应时间延长缓慢升高,因为氰化物发生挥发,且会与硫离子反应生成硫氰酸盐㊂图4 反应时间的影响2.1.4 分段反应的影响为防止因硫化钠加入造成溶液p H 快速升高,将硫化钠加入量平均分2段加入,每10m i n加入1次,考察分段反应的影响㊂控制溶液初始pH=5,硫铜物质的量比2ʒ1,搅拌反应20m i n ㊂试验结果如图5所示㊂图5 分段反应的影响由图5看出:分段反应20m i n 后,铜离子去除率为98.91%,滤液中铜离子质量浓度为1.32m g/L ,与同等加入量一段反应铜离子脱除的效果没有明显的变化,说明在控制溶液p H 的条件下,因加入硫化钠造成的p H 升高被抑制住,反应在相对稳定的酸性条件下进行㊂2.2 配合沉淀处理2.2.1 硫酸铜与亚硫酸钠配比的影响不调节溶液p H ,铜离子与氰化物和硫氰酸盐之和物质的量比2ʒ1,搅拌反应60m i n ,硫酸铜与亚硫酸钠配比对铜㊁氰去除率的影响试验结果如图6所示㊂可以看出:在硫酸铜加入量一定㊃994㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金 2023年10月条件下,随铜离子与亚硫酸根物质的量比增大,即亚硫酸钠加入量逐渐降低,贫液中铜离子㊁氰化物与硫氰酸盐去除率逐渐降低,这是因为随亚硫酸钠加入量减少,亚铜离子生成量降低,形成氰化亚铜和硫氰化亚铜沉淀量也随之减少,造成氰化物和硫氰酸盐去除率下降,多余的硫酸铜部分溶解于溶液中,造成铜离子含量增加㊂在铜离子与亚硫酸根物质的量比为1.25ʒ1时,配合沉淀处理效果最好,此时,氰化物㊁硫氰酸盐与铜离子去除率分别为99.49%㊁85.98%㊁81.82%,滤液中质量浓度分别为0.77㊁35.43㊁22.08m g /L ,亚硫酸钠的加入不仅使硫酸铜形成亚铜离子,也使贫液中的铜离子部分形成亚铜离子,进一步产生氰化亚铜和硫氰化亚铜沉淀㊂图6 硫酸铜与亚硫酸钠配比的影响2.2.2 硫酸铜加入量的影响不调节溶液p H ,铜离子与亚硫酸根物质的量比1.25ʒ1,搅拌反应60m i n ,硫酸铜投加量对铜㊁氰去除率的影响试验结果如图7所示㊂图7 硫酸铜加入量的影响由图7看出:在铜离子与亚硫酸根物质的量比固定为1.25ʒ1时,随硫酸铜加入量增大,贫液中氰化物和硫氰酸盐去除率逐渐升高,铜离子去除率则出现先升高后降低趋势,这是因为铜离子与亚硫酸根物质的量比固定,亚铜离子生成量随硫酸铜加入量增大而升高,因此形成的氰化亚铜和硫氰化亚铜的量也逐渐增加,造成贫液中氰化物和硫氰酸盐含量逐渐降低;贫液中铜离子初始时被亚硫酸根还原成亚铜离子,和添加的亚铜离子一起与氰化物和硫氰酸盐配合沉淀,随硫酸铜加入量增加,铜离子沉淀量逐渐小于添加量,造成溶液中铜离子浓度逐渐升高㊂在铜离子与氰化物和硫氰酸盐之和物质的量比为2ʒ1时,即硫酸铜加入量2.4g /L 时铜离子去除率为81.82%,滤液中铜离子质量浓度为22.08m g/L ㊂2.2.3 溶液初始p H 与反应时间的影响铜离子与亚硫酸根物质的量比1.25ʒ1,铜离子与氰化物和硫氰酸盐之和物质的量比2ʒ1,反应时间和溶液初始p H 对铜㊁氰去除率的影响试验结果如图8所示㊂图8 溶液初始p H 与反应时间的影响由图8看出:溶液初始p H 对配合沉淀影响不大,pH 较低时,硫氰酸盐和铜离子去除率小幅下降,可能的原因是p H 较低时,有部分亚硫酸根形成二氧化硫挥发,造成贫液中亚铜离子生成量减少,从而导致氰化亚铜和硫氰化亚铜沉淀量减少,由于在较低p H 条件下,氰化物也形成少量氰化氢挥发物,因而浓度升高不明显㊂反应30m i n ,由于反应不充分,造成配合沉淀效果欠佳,反应60m i n 后,氰化物㊁硫氰酸盐与铜离子去除率升幅不大,因此,60m i n 基本反应完全㊂2.3 方法对比根据上述S A R T 法与配合沉淀法最佳工艺条件,对二者试剂成本与沉渣中的有价组分进行成本和效益计算分析,结果见表4㊁5㊂㊃005㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第42卷第5期刘强,等:S A R T 法和配合沉淀法脱除氰化贫液中铜氰的对比研究表4 2种处理方法试剂成本方法试剂用量/(k g㊃m -3)单价/(元㊃t-1)成本/(元㊃m -3)合计/(元㊃m -3)S A R T 法配合沉淀法浓硫酸0.515000.26硫化钠(工业级,60%)0.5045002.25五水硫酸铜2.41800043.20亚硫酸钠1.930005.702.5148.90表5 2种处理方法沉渣中有价组分的经济效益方法渣产量/(k g㊃m -3)w B /(g㊃m -3)单价/(元㊃k g-1)经济效益/(元㊃m -3)合计/(元㊃m -3)S A R T 法0.18配合沉淀法1.4A u 0.00194530000.86A g0.4754202.55C u 117.47657.64A u 0.1245300054.36A g1.2154206.56C u 717.646546.6411.05107.56由表4㊁5看出:S A R T 法硫化钠添加量较少,试剂成本为2.51元,明显低于配合沉淀法,回收沉渣中有价金属元素产生经济效益合计11.05元/m3,处理后贫液返回至氰化浸出工段,溶液中金㊁银可通过炭吸附环节继续回收㊂配合沉淀法添加的硫酸铜可以亚铜形式回收,试剂成本为48.9元/m 3,回收沉渣中有价金属元素经济效益107.56元/m3,沉渣中金㊁银含量比S A R T 法高,从沉渣中回收有价金属的产生经济效益较高,处理后贫液返回至浮选工段,溶液中残余铜可通过浮选继续回收㊂由于S A R T 法需较精准控制反应过程中溶液p H ,硫化钠又易以硫化氢形式逸出,参数控制和操作相对较苛刻,为减少较低p H 条件下氰化氢和硫化氢逸出对环境造成的污染,需要对反应器进行密封或负压处理,设备也需要防腐;而配合沉淀法无须调节溶液p H ,直接添加药剂搅拌处理,反应过程在碱性条件下,没有污染气体产生,工艺操作更简单,建设或改造投资成本更低㊁周期也更短㊂综上所述,选择配合沉淀法处理铜氰贫液经济效益更优㊂3 结论针对某黄金生产企业铜硫分离浮选后硫精矿氰化产生的氰化贫液,分别采用S A R T 法和配合沉淀法进行处理,对比研究了2种方法的处理效果,结论如下:1)S A R T 法的最佳工艺条件为:控制溶液初始p H=5,硫化钠按硫铜物质的量比2ʒ1加入,反应时间20m i n㊂在该条件下处理后,滤液中铜离子和氰化物质量浓度分别为1.52㊁99.72m g/L ,渣产量为0.18k g/m 3,渣中金㊁银㊁铜质量分数分别为10.56g /t ㊁0.26%㊁65.26%㊂2)配合沉淀法的最佳工艺条件为:硫酸铜中铜离子与氰化物和硫氰酸盐之和的物质的量比为2ʒ1,硫酸铜与亚硫酸钠加入量中铜离子与亚硫酸根的物质的量比为1.25ʒ1,不调节溶液p H ,反应时间60m i n㊂在该条件下处理后,滤液中铜离子㊁氰化物和硫氰酸根质量浓度分别为22.08㊁0.77㊁35.43m g /L ,渣产量为1.4k g/m 3,渣中金㊁银㊁铜质量分数分别为86.53g /t ㊁0.0863%㊁51.26%㊂3)对比S A R T 法和配合沉淀法2种方法的试剂成本与回收沉渣中的有价金属经济效益,结合工艺改造与运行特点,配合沉淀法效果更好,试验结果可为处理铜氰贫液的氰化工艺企业提供参考㊂参考文献:[1] K U Y U C A K N ,A K I C A L A.C y a n i d ea n dr e m o v a lo pt i o n s f r o me f f l u e n t si n g o l d m i n i n g a n d m e t a l l u r g i c a l p r o c e s s e s [J ].M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ,2013,50/51:13-29.[2] 李淑梅,舒方霞,丛自范,等.用化学沉淀法处理高铜氰化贫液[J ].湿法冶金,2016,35(6):520-523.[3] F L E M I N G C A .C y a n i d e r e c o v e r y [M ].A m s t e r d a m :E l s e v i e r ,2005:703-727.[4] D U T R A AJB ,R O C H A GP ,P O M B O FR .C o p p e r r e c o v e r ya n d c y a n i d e o x i d a t i o nb y e l ec t r o w i n n i n g f r o m a s pe n t c o p p e r -c y a n i d e e l e c t r o p l a t i n g e l e c t r o l y t e [J ].J o u r n a l of H a z a r d o u sM a t e r i a l s ,2008,152(2):648-655.[5] 李想,吴雅琴,张高旗,等.含铜废水治理及资源化利用技术㊃105㊃Copyright ©博看网. 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因科法破氰原理嗨,朋友们!今天咱们来聊聊一个超酷的东西——因科法破氰原理。
这可不是什么简单的事儿,就像一场微观世界里的奇妙大战。
我先给你们讲讲氰化物是个啥玩意儿。
氰化物啊,就像一个隐藏在黑暗角落里的小恶魔。
它毒性可强了,在工业生产中有时候会冒出来捣乱。
你想啊,就那么一点点氰化物,要是进到水里或者环境里,就像一颗毒种子,能给周围的一切带来巨大的灾难。
这时候呢,因科法就像一个超级英雄闪亮登场啦。
我有个朋友在污水处理厂工作,他就给我讲过这个因科法破氰的神奇之处。
他说:“你知道吗?在污水里,那些氰化物离子到处乱窜,就像一群调皮捣蛋的小坏蛋。
”我就好奇地问:“那咋对付它们呢?”他就开始给我解释因科法。
因科法破氰啊,就像是一场精心策划的围捕行动。
首先呢,在这个过程中会用到一些特殊的化学药剂。
这化学药剂就像是训练有素的士兵。
比如说,氧化剂就像是冲锋在前的勇士。
它冲向那些氰化物离子的时候,就像是在战场上冲向敌人一样勇敢。
氧化剂会把氰化物中的碳和氮原子之间的化学键给打乱,就像把敌人的防线给冲垮。
这时候啊,氰化物就开始变得混乱,不再像之前那么嚣张了。
我当时就特别惊讶,我问我朋友:“这就完了吗?”他笑着说:“哪能呢!这才刚开始呢。
”接下来,在这个破氰的过程中,还会发生一系列的反应。
就像一个连锁反应的多米诺骨牌一样。
其他的化学物质也会参与进来,就像是援军赶到战场。
它们会把那些被打乱的氰化物碎片进一步处理,让它们变成无害的物质。
我又忍不住问:“那这些无害的物质是啥呀?”我朋友就很耐心地告诉我:“就像二氧化碳啊,氮气啊这些。
你想啊,二氧化碳,咱们每天呼吸都在产生和接触,氮气更是空气中的主要成分。
这就相当于把那个可怕的小恶魔变成了无害的小绵羊。
”我当时就觉得,哇塞,这因科法也太厉害了吧!你看,这个因科法破氰的过程,就像是在微观世界里导演一场大戏。
每个化学物质都有它的角色,都有它的任务。
要是少了其中一个环节,就像在一场演出里少了一个演员,这戏可就演不下去了。
含氰废水处理方法综述李超;童明全;潘蓉;李健;琚裕波;李振虎【摘要】在我国,含氰废水必须经过严格处理,以达到国家规定的排放标准.介绍了酸化回收法、硫酸亚铁法、氯氧化法、二氧化硫-空气氧化法、过氧化氢氧化法、电解法、臭氧氧化法、微生物法等.结合各方法的特点,推荐了不同含氰废水适合的处理方法.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】4页(P149-151,158)【关键词】氰化物;废水;处理【作者】李超;童明全;潘蓉;李健;琚裕波;李振虎【作者单位】阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院,山西太原030021;阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院,山西太原030021;阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院,山西太原030021;阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院,山西太原030021;阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院,山西太原030021;阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院,山西太原030021【正文语种】中文【中图分类】X703摘要:在我国,含氰废水必须经过严格处理,以达到国家规定的排放标准。
介绍了酸化回收法、硫酸亚铁法、氯氧化法、二氧化硫-空气氧化法、过氧化氢氧化法、电解法、臭氧氧化法、微生物法等。
结合各方法的特点,推荐了不同含氰废水适合的处理方法。
关键词:氰化物;废水;处理含氰废水泛指含有各种氰化物的废水,含氰废水主要来源于冶金厂、电镀厂、化肥厂、焦化厂等。
鉴于氰化物的毒性特点,含氰废水必须经过严格处理,以达到国家规定的排放标准。
我国标准GB8978-1996《污水综合排放标准》规定,排放的废水中含氰质量浓度应小于0.5 mg/L。
本文对几种常用的含氰废水处理方法进行了总结。
1 酸化回收法酸化回收法是处理中、高浓度含氰废水的常用方法,通常处理氰化物(以CN计)质量浓度大于1 g/L的含氰废水。
氢氰酸是弱酸,并且沸点低、易挥发,在酸性条件下含有无机氰化物的废水趋于形成HCN分子而挥发,这就是酸化回收法的原理。
281管理及其他M anagement and other金精矿焙烧-氰化-精炼过程污染物识别与处理回收技术刘林权(紫金矿业集团股份有限公司,福建 龙岩 364200)摘 要:目前,金精矿焙烧-氰化-精炼过程主要产生重金属废水、含氰废水、含二氧化硫烟气等,传统处理工艺往往集中在末端治理且产生一些二次污染。
随着技术的不断深入发展,末端治理逐渐发展为从源头上进行治理,发展高效清洁回收技术,是未来金精矿冶炼行业主要的发展方向。
本文对金精矿焙烧-氰化-精炼过程产污点进行汇总,综述了重金属废水、含氰废水、二氧化硫烟气等处理技术与发展趋势,为该行业发展方向提供参考。
关键词:金精矿;冶炼;废水处理;有价金属;回收中图分类号:TF831 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)14-0281-2收稿日期:2021-07作者简介:刘林权,男,生于1978年,福建龙岩人,学士学位,电气工程师,环保工程助理工程师,研究方向:环境工程、黄金精炼技术。
难处理金精矿通常采用焙烧-氰化-精炼工艺提炼金,其生产过程中将产生废气、废水和废渣等污染物,主要污染源为二氧化硫、重金属、氰化物等。
随着国家对环保的高度重视和行业标准要求逐渐提高,对相应三废处理技术要求也逐渐升高。
本文对金精矿焙烧-氰化-精炼过程产污点进行梳理汇总,对生产工艺过程中产生的重金属废水、含氰废水、二氧化硫烟气等主要污染物处理技术进行汇总,调研了新技术发展趋势和行业发展方向,为该行业“三废”治理提供技术参考。
1 金精矿焙烧-氰化-精炼过程产污节点金精矿焙烧-氰化-精炼过程产污关键节点如图1所示。
图1 黄金提取过程中产污关键节点图1中可见,金精矿预处理过程主要产生含二氧化硫烟气、含硫酸盐废水、含汞和砷的废气/废水,氰化产生氰化尾渣,提取与回收过程中产生含氰、重金属废水,粗炼与精炼过程产生含二氧化硫和氮氧化物废气等污染物,造成相应污染,必须经过相应处理方可达标排放。
含氰废水的去除技术1.概述在厌氧过程中, 如在UASB系统中, 如经过驯化, 可以承受125mg/L的氰离子浓度而对系统不致产生不利的影响[1]。
在有些有机化学反应中, 也会偶而出现氰的生成, 如当某些芳香族环被亚硝酸或氯断裂时, 也会产生氯化氰或氰离子。
例如一引起芳香氨基酸如苯丙氨酸, 酪氨酸, 色氨酸及组氨酸等与次氯酸作用会产生CNCl[2]。
处理一些有机废水时, 有时也会产生一些含氰废水, 如乙内酰脲及脲基乙酸如用高锰酸钾或次氯酸钠氧化, 有可能分别产生0.020及0.25mg/L的氰离子[3]。
1-萘酚及4-苯基咪唑与氯胺作用会产生氯化氰[4]。
在苯酚与亚硝酸作用的同量, 会有氰离子产生的可能。
其平均浓度约在0.01mg/L左右[5]。
特别是在多元酚时, 当室温下, 并在弱酸性的条件, 1,2,4-三羟基苯及1,3,5-三羟基苯可以高收率的氰离子[6]。
2.回收法对于高浓度的含氰废水可以考虑回收的方法进行处理。
例如含14%的氰废水, 可以用酸将其pH调整至5, 用蒸馏的方法进行回收, 氰化氢可以用碳酸钠溶液进行中和吸收, 回收率可达98%。
如用25%的甲醇氢氧化钾溶液吸收, 可以得到同样的处理效果[7]。
含氰废水可以在酸化的情况下进行空气吹脱, 并用1.5%的氢氧化钠溶液吸收, 这个方法对高浓度的含氰废水是有效的, 可以回收氰化钠, 并回用于有关生产过程中[8]。
含氰废水可以先用空气进行吹脱, 再用一个碳酸钾溶液及氢氧化铁作用, 使其产生亚铁氰化钾, 而处理后的水可以回用。
3.沉淀及气浮法废水中的氰(游离或复合的)化物可在亚硫酸钠的存在下,用硫酸亚铁在酸性条件下,使生成普鲁士蓝和无氰的其它产物而被去除。
如在500毫升的模拟废水上复有2厘米厚的水不溶性油,水中含有10毫克/升的氰离子(以氰化钠的形态加入)及40毫克/升的铁氰离子(以亚铁氰化钾的形态加入),处理时加入200毫克/升的亚硫酸离子(以亚硫酸钠形态加入),搅拌5~10分钟,再加入硫酸亚铁,使亚铁离子浓度达到200~300毫克/升,pH下降至4~5,溶液亦因形成普鲁士蓝而变成蓝色。
含氰污水处理方法:因科法——二氧化硫—空气氧化法(2015-05-27 13:36:26)转载▼含氰污水处理方法:因科法——二氧化硫—空气氧化法在一定pH值范围内,在铜的催化作用下,利用SO2和空气的协同作用氧化废水中的氰化物,称为二氧化硫—空气氧化法,常简写成SO2/Air法。
该方法是加拿大国际镍金属公司于1982年发明的。
该公司的英文缩写是INCO,所以也把二氧化硫—空气氧化法叫做因科法。
二氧化硫—空气氧化法工艺简单,设备不复杂,处理效果一般优于氯氧化法(不考虑硫氰化物的毒性)、药剂来源广、处理成本尚不算高、投资少。
因此,近年来,使用该方法的矿山已达三十多个,我国于1984年开始研究二氧化硫—空气氧化法,于1988年完成工业试验,有几个氰化厂曾采用二氧化硫—空气氧化法处理含氰废水,取得了一定的效果。
1 二氧化硫—空气氧化法特点二氧化硫—空气氧化法是一种纯消耗性的处理含氰废水(浆)方法,无经济效益,因此,人们常常把这种方法与氯氧化法比较。
1.1二氧化硫—空气氧化法的优点1)能把废水中总氰化物(CNT-)降低到0.5mg/L,而氯氧化法仅能把可释放氰化物降低到0.5mg/L。
2)能去除亚铁氰化物和铁氰化物,使水质大为提高。
3)去除废水中重金属的效果较好,在车间排放口除铜有时超标外,其它重金属均达标。
4)可处理废水,也可处理矿浆。
5)所需设备为氰化厂常用设备,投资少,易于操作、管理和维护。
6)工艺过程比较简单,可人工控制,也可自动控制,均可取得满意的处理效果。
7)当催化剂适量时,反应速度较快,可在0.5~1.0小时内完成反应。
8)药剂来源广,对药剂质量要求不高,可利用“三废”做为SO2来源。
9)处理后废水组成简单,对受纳水系影响小,给废水循环使用创造了条件。
10)即可间歇处理,又可连续处理。
11)处理成本通常比氯氧化法低,尚可被矿山接受。
12)不氧化硫氰化物、药耗低,从处理成本方面考虑,也可算是一个优点。
氧化法处理含氰废水的试验研究本文分别采用漂白粉氧化、次氯酸钠氧化、双氧水氧化、因科法处理湖南某金矿含氰废水。
通过对各种处理方法的技术可行性及经济性评价,最终采用漂白粉氧化法处理含氰废水。
当CN-初始质量浓度为74.2mg/L、Cu离子浓度为78mg/L、漂白粉用量与废水总氰质量比M漂白粉:MCN≥30时,处理后的废水CNT≤0.5 mg/L、Cu≤0.5 mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,处理成本约4.06元/m?×水。
标签:含氰废水;漂白粉氧化;次氯酸钠氧化;双氧水氧化;因科法1 引言氰基具有强络合能力,广泛应用与选矿、有色金属冶炼、金属加工、炼焦、电镀、电子、化工、制革、仪表等行业[1]。
近年来,随着人类对黄金的需求不断增加,黄金开采及冶炼提取液不断增加,由此产生的大量含氰废水如果得不到有效的处理将会对环境造成很大的污染,对人类的健康和牲畜、水生物的生命安全造成严重的威胁[2-3]。
氰化物属于剧毒物质,CN-会与人体中高铁细胞色素霉结合,生产氰化高铁细胞色素霉而失去氧的传递功能,在体内引起组织缺氧而窒息[4]。
因此,含氰废水的排放浓度必须低于国家制定的氰化物排放标准[5]。
目前,处理矿山含氰废水的传统工艺按照原理划分主要有化学法、物理化学和生物法[6-8]。
化学法主要有氯碱法、双氧水氧化、因科法、臭氧氧化法和电解氧化法等;物理化学法主要有离子交换法、活性炭吸附法和膜分离法等;生物法主要是微生物法。
活性炭吸附法、电解法、微生物法以及离子交换法等。
湖南某金矿含氰废水总氰浓度一般低于300 mg/L,属于低浓度含氰废水,宜采用破氰的方法进行处理。
矿山开发前期,该矿采用搅拌浸出和堆浸工艺回收金的过程中产生废水遵循循环利用原则,没有含氰废水的产生。
由于矿山资源即将枯竭,该矿在未来一段时间将停产,停后将产生大量的含氰废水。
为了降低含氰废水对环境的污染,同时降低生产成本。
湖北银矿氰化贫液吹脱后液深度除氰方案因科法—活性炭吸附组合工艺
2014年11月
目录
1概述 (2)
2 方案原理 (2)
2.1 酸化法回收氰机理 (2)
2.2 SO2-空气法除氰机理 (3)
3 试验水样 (4)
4 拟实施方案 (4)
4.1 酸化吹脱系统调研 (4)
4.2 深度除氰工艺试验 (4)
5 实施效果 (5)
6 经济预评价 (5)
附录:试验用曝气装置示意图及所需设备装置 (6)
1概 述
湖北鑫银贵金属股份有限公司始建于1987年,是目前中国境内唯一一家拥有金银选矿、冶炼、深加工及销售为一体的综合性矿山企业,公司的产品主要有金锭、银锭和贵金属新材料等。
公司银冶炼厂采用氰化浸金—锌粉置换工艺,其生产产生的含氰化物废水采用“特种膜分离系统+酸化系统+氧化系统”组合工艺,废水量约150 m 3/d 。
目前由于部分系统的设备及工艺控制存在某些问题,导致酸化吹脱不彻底、吹脱后液经氧化处理后无法达到排放标准等。
因此,在充分了解现有处理工艺现状的基础上,结合所提供的贫液经酸化后的溶液水质,本工艺方案拟实施吹脱工艺参数的调整,以及开展吹脱后液的因科法—活性炭吸附组合工艺处理试验,以有效地回收氰化贫液中的氰化物,降低氰化贫液处理成本,同时确保出水总氰达到国家《污水综合排放标准》(GB8978 - 1996)一级标准。
2 方案原理
2.1 酸化法回收氰机理
采用酸化法处理氰化贫液,其反应机理比较复杂,一般认为主要有三个过程:贫液的酸化过程,HCN 气体的吹脱、吸收过程、吹脱后液中和过程。
(1)酸化反应
采用硫酸将氰化贫液进行酸化除杂,贫液中络合氰化物将形成CuCN 、CuSCN 、Zn 2Fe(CN)6等难溶沉淀物而被去除,同时生成氰化氢,化学反应如下:
CN -+H +=HCN↑ 10() 4.9310a
K HCN θ
-=⨯ Zn(CN)42-+4H +=4HCN↑+Zn 2+ Pb(CN)42-+4H +=4HCN↑+Pb 2+
Pb 2++SO 42-= PbSO 4↓ 84() 1.0610sp
K PbSO θ
-=⨯ Cu(CN)2-+H +=HCN+CuCN↓ 20
() 3.210sp K CuCN θ-=⨯ Ag(CN)2-+2H +=2HCN+ AgCN↓ 16
() 1.210sp K AgCN θ-=⨯
2Zn 2++Fe(CN)64-=Zn 3[Fe(CN)6]2↓ 16362((())) 2.110sp
K Zn Fe CN θ
-=⨯ CuCN+SCN -+H +=HCN+CuSCN↓ 15() 4.810sp
K CuSCN θ
-=⨯
CO 32-+ 2H +=H 2O+CO 2↑ 7
123() 4.310a K H CO θ-=⨯ AsO 43-+ 3H += H 3AsO 4 3134() 6.4510a K H AsO θ-=⨯
AsO 33-+ 3H += H 3AsO 3 10133() 5.810
a K H AsO θ-=⨯ AlO 2-+ 4H +=Al 3++ H 2O (2)挥发、吸收反应
贫液酸化前预先加热至30℃左右,由于HCN 沸点仅为26.5℃,极易挥发。
因此,采用填料塔作为酸化法气液两相间接触构件的传质设备易实现HCN 吹脱与吸收操作,反应如下:
HCN(液相) HCN(气相)
HCN(气相)+NaOH NaCN(液相)+H 2O
(3)中和反应
采用电石渣中和酸化吹脱后的残液,溶液中残余HCN 分子将转化为CN -形式,部分AsO 43-、AsO 33-也被沉淀,并析出CaSO 4沉淀,其发生如下:
HCN+ OH -=CN -+ H 2O
Ca 2++SO 42-= CaSO 4↓ 54() 2.4510sp
K CaSO θ
-=⨯ AsO 43-+ Ca 2+=== Ca 3(AsO 4)2↓ 19342(()) 6.7610sp K Ca AsO θ
-=⨯
2.2 SO 2-空气法除氰机理
因科法也称为SO 2-空气法,主要是在一定pH 值范围内,在铜的催化作用下,利用SO 2和空气的协同作用氧化废水中的氰化物,使CN -氧化为CNO -。
从反应过程看,氰化物的去除有挥发、氧化和沉淀物吸附3个主要途径。
至今为止,国内外对SO 2-空气法的研究仅限于工业应用方面,Na 2SO 3除氰反应如下:
CN -+ Na 2SO 3+ O 2+2H 2O ==CO 2+NH 3+ Na 2SO 4+OH - 2Fe(CN)63-+ Na 2SO 3 +H 2O == 2Fe(CN)64-+ H 2SO 4+2Na +
生成的Fe(CN)64-按下式以不溶的重金属沉淀物形式除去,其它解离出来的金属离子以氢氧化物形式沉淀:
2M 2++ Fe(CN)64-+ xH 2O ==M 2Fe(CN)6·xH 2O↓ 2Cu ++ SO 32-+O 2+H 2O+2OH - ==2C u (O H )2↓+SO 42-
Cu 2++2OH - == Cu(OH)2↓ 202(()) 5.610sp K Cu OH θ-=⨯ Zn 2++2OH - == Zn(OH)2↓ 172(()) 1.210sp K Zn OH θ-=⨯
吹脱
△ 吸收
Pb 2++SO 42- ==PbSO 4↓ 84() 1.0610sp K PbSO θ
-=⨯
Pb 2++2OH - ==Pb(OH)2↓ 172(()) 1.610sp K Pb OH θ-=⨯
从上述反应可知,理论上每克CN 需无水Na 2SO 3量4.85克。
说明:
(1)难溶电解质的溶度积(18~25℃)数据主要参照Weast R C.CRC Handbook of Chemistry and Physlcs 63th ed. B242,1982—1983
(2)弱电解质的标准解离常数(25℃)数据主要参照Weast R C.CRC Handbook of Chemistry and Physlcs 69th ed. P159~164,1982—1983
3 试验水样
现场所提供的酸化后出水水质检测结果,如下表:
从表中可知,酸化后出水总氰高,其原因可能为现有吹脱系统存在问题,或者酸化出水未经固液分离。
4 拟实施方案
4.1 酸化吹脱系统调研
针对酸化后出水总氰较高的问题,拟进行现场调研,考察各个工艺参数控制点,针对性找出其原因。
4.2 深度除氰工艺试验
针对酸化后出水,拟采用因科法+活性炭吸附组合工艺,工艺流程如图1:
图1 因科法—活性炭吸附深度除氰工艺流程
因科法+活性炭吸附组合工艺说明:
1)优化氧化初始pH
2)摸清因科法除氰过程规律,找出控制点。
①考察催化剂硫酸铜加入的必要性,及其重复利用的可行性; ②优化亚硫酸钠的投加量;
③通过DO 或ORP 仪,实时监测过程各表观值,研究其氧化过程规律,实现简洁、便利、高效的控制。
3)考察混凝沉降效果。
4)活性炭保障措施的必要性考察,以及活性炭吸附效果、饱和容量等。
5)提供优化工艺流程及技术参数,并对经济性进行预评价。
5 实施效果
通过酸化吹脱系统工艺调研及优化,可实现酸化出水总氰浓度降至100 ppm 以内;再经过因科法+活性炭吸附组合工艺处理,可完全实现出水总氰小于0.5 ppm ,达到国家《污水综合排放标准》(GB8978 - 1996)一级标准。
6 经济预评价
采用因科法处理吹脱后液,一般而言m 亚硫酸钠﹕m C N ≤25倍,催化剂硫酸铜用量约0.1g/L ,其它药剂用量及费用见下表。
项 目
名 称 单 耗 单 价 费 用 消耗药剂
石灰/电石渣 20 kg/m 3 0.4元/ kg 8 CuSO 4·5H 2O
0.1kg/m 3 15元/ kg 1.5 Na 2S 2O 5
1.0kg/m 3
2.5元/ kg
2.5 PAM
0.01kg/m 3
20元/ kg
0.2 合计
——
——
12.2
注:因科法处理吨水电耗约0.83元。
采用因科法+活性炭组合工艺处理酸化后液,吨水处理费用不低于12.2元。
达标外排
堆存
附录:试验用曝气装置示意图及所需设备装置 试验用曝气装置示意图:
布气板(仅做1个,
可根据桶中槽口位置上下移动)
所需设备及装置
序号 项 目 名 称 规格 材质 单 位 数量 备 注
1 空压机 无油
台
1 约1500~2000元/台
2 曝气盘 Φ18 PVC 个 1 尽可能相匹配,大高径比 采用快接口联接 反应槽 Φ20
PVC 个
1 3 亚硫酸钠 工业级或AR 克 500 4 硫酸铜
工业级或AR
克 500 5 DO 或ORP 仪 台 1 实时监测 6 流量计 0.6~1.8 m 3/h 台 1
7 活性炭 新炭 克 500 粒径约2mm 8
聚丙烯酰胺
阴离子型
克
50
分子量大于1000万。