摘要:某黃金礦山含氰廢水呈堿性,主要污染物為總氰化合物及重金屬離子。采用因科法、酸化法、過氧化氫氧化法、CG101-A藥劑法、電解法等多種方法進行破氰處理。探索試驗發(fā)現(xiàn),因科法和CG101-A藥劑法的去除效果較好。進一步條件試驗揭示,對于該黃金礦山含氰廢水而言,CG101-A藥劑法是最為適宜的處理工藝。在CG101-A投加量為3 g/L,且分3次均勻投加,反應(yīng)pH值控制在8~9,反應(yīng)時間為2 h條件下,總氰化合物的去除率可達到99.5%。試驗結(jié)果為黃金礦山含氰廢水處理提供了新的思路和方法,有助于推動該領(lǐng)域的技術(shù)進步和環(huán)境保護。
關(guān)鍵詞:含氰廢水;總氰化合物;破氰藥劑;因科法;電解法;銅;硫氰酸鹽
中圖分類號:TD926.5文章編號:1001-1277(2025)01-0108-04
文獻標志碼:A doi:10.11792/hj20250117
引言
某黃金礦山采用氰化提金工藝,金礦氰化浸出過程涉及銅與氰化鈉的反應(yīng),生成銅氰絡(luò)合物。該絡(luò)合物主要以[Cu(CN?)]2-形式存在[1-3]。氰化生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量氰化尾渣[4],這些尾渣通常貯存于尾礦庫。在貯存過程中,氰化尾渣會釋放出大量含有銅氰絡(luò)合物的含氰廢水[5]。銅氰絡(luò)合物作為一種劇毒物質(zhì),其對人體的危害主要表現(xiàn)為與高鐵細胞色素酶結(jié)合,形成氰化高鐵細胞色素氧化酶,導(dǎo)致其失去傳遞氧的功能,進而引起組織窒息。若處理不當(dāng),將對周邊環(huán)境和居民造成嚴重影響[6-7]。
當(dāng)前,針對含氰廢水的處理技術(shù)主要包括堿性氯化法、因科法、過氧化氫氧化法、臭氧氧化法、沉淀法、膜分離法及電化學(xué)氧化法等[8-15]。在處理過程中,常用的化學(xué)藥劑涉及漂白粉、焦亞硫酸鈉、過氧化氫、臭氧等[16-19]。鑒于環(huán)境保護標準的日益嚴格及資源循環(huán)利用的需要,開發(fā)操作簡便、成本經(jīng)濟、環(huán)境效益顯著的含氰廢水處理技術(shù)顯得尤為迫切[20]。
該黃金礦山含氰廢水主要污染物為總氰化合物及重金屬離子。其中,總氰化合物質(zhì)量濃度為388 mg/L,以易釋放氰化物的形式存在;硫氰酸鹽質(zhì)量濃度為803mg/L;銅離子質(zhì)量濃度為435 mg/L。本文針對總氰化合物及重金屬離子采用多種方法進行試驗,選擇對含氰廢水適用性較好的方法,最終確定最優(yōu)試驗參數(shù),得到最佳處理方法。
1試驗部分
1.1試驗儀器及藥劑
試驗儀器:UV-1700紫外分光光度計,DELTA 320 pH計,AA6300原子吸收分光光度計,IC1000離子色譜儀,化學(xué)滴定裝置,78-1磁力加熱攪拌器,BSA224S分析天平,電解試驗裝置。
試驗藥劑:焦亞硫酸鈉,硫酸亞鐵,過氧化氫溶液,濃硫酸,氫氧化鈉,破氰藥劑CG101-A。
1.2主要污染物成分
含氰廢水主要污染物成分分析結(jié)果見表1。
由表1可知:含氰廢水pH呈堿性;總氰化合物質(zhì)量濃度為388 mg/L,以易釋放氰化物形式存在;硫氰酸鹽質(zhì)量濃度為803 mg/L;銅離子質(zhì)量濃度為435mg/L,因含氰廢水呈藍色,分析銅離子主要以銅氨絡(luò)離子的形式存在;含氰廢水中COD值為1360 mg/L。本次試驗主要針對總氰化合物和重金屬離子進行處理。鑒于硫氰酸鹽質(zhì)量濃度較高,臭氧處理和生物處理不僅無法改善處理指標,反而可能對處理系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響,因此本次試驗排除了臭氧處理和生物處理。
1.3試驗方法
試驗采用間歇式運行模式,取500 mL該黃金礦山含氰廢水,采用攪拌機進行攪拌。隨后,向溶液中添加化學(xué)藥劑或調(diào)節(jié)硫酸濃度以改變pH。反應(yīng)一段時間后,過濾分離固液相,對濾液成分進行分析,以評估氰化物及重金屬離子去除效率。此外,取1 L經(jīng)過充分攪拌的含氰廢水,將其置于電解槽內(nèi),選用不同的電極材料,并控制反應(yīng)電壓,進行電解處理一定時間。之后,對電解后的濾液成分進行分析。
2試驗結(jié)果與討論
2.1含氰廢水處理探索試驗
開展探索性試驗如下:
1)因科法。取500 mL含氰廢水,加入5 g/L焦亞硫酸鈉,調(diào)節(jié)pH=8~9,氣液比5:1,反應(yīng)時間2h,過濾,送樣分析總氰化合物含量。
2)CG101-A藥劑法。取500 mL含氰廢水,加入5g/L CG101-A,調(diào)節(jié)pH=9,氣液比5:1,反應(yīng)時間2 h,過濾,送樣分析總氰化合物含量。
3)酸化法。取500 mL含氰廢水,加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH=4,反應(yīng)時間1 h,過濾,送樣分析總氰化合物含量。
4)H?O?氧化法。取500 mL含氰廢水,加入8mL/L30%過氧化氫,反應(yīng)時間4h,過濾,送樣分析總氰化合物含量。
5)電解法。取1 L含氰廢水,電壓6 V(電流1.5~2A),電解反應(yīng)3h,送樣分析總氰化合物含量。
探索試驗結(jié)果見表2。
由表2可知:在處理含氰廢水中的總氰化合物方面,因科法、CG101-A藥劑法、酸化法、H?O?氧化法及電解法均展現(xiàn)出一定的處理效能。因科法與CG101-A藥劑法在去除總氰化合物方面具有較為顯著的效果。因此,本研究將重點探討因科法及CG101-A藥劑法中藥劑用量、反應(yīng)時間等因素對處理效果的影響。
2.2因科法處理含氰廢水條件試驗
考察了焦亞硫酸鈉用量及投加方式等對污染物去除的影響。
2.2.1焦亞硫酸鈉用量
取500 mL含氰廢水,調(diào)節(jié)焦亞硫酸鈉用量為3g/L、4g/L、5g/L,pH=8~9,氣液比5:1,反應(yīng)時間2 h,過濾,分析濾液中總氰化合物含量,結(jié)果見表3。
由表3可知:隨著焦亞硫酸鈉用量的增加,含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低;當(dāng)藥劑用量為4~5g/L時,總氰化合物質(zhì)量濃度可降至2.91~2.97mg/L。綜合考慮處理效果和藥劑成本,確定焦亞硫酸鈉用量為4 g/L。
2.2.2焦亞硫酸鈉投加方式
取500 mL含氰廢水,焦亞硫酸鈉用量為2g/L,pH=8~9,氣液比5:1,反應(yīng)時間1 h,過濾,濾液中再加入1 g/L或2 g/L焦亞硫酸鈉,調(diào)節(jié)pH=8~9,氣液比5:1,反應(yīng)時間1 h,過濾,分析濾液中總氰化合物含量??疾觳煌巹┩都臃绞綄υ囼灲Y(jié)果的影響,結(jié)果見表4。
由表4可知:焦亞硫酸鈉用量為3g/L(2g/L+1g/L),分2次投加,可使含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度降至2.03mg/L;繼續(xù)增加藥劑用量,總氰化合物質(zhì)量濃度基本保持穩(wěn)定。綜合考慮,藥劑投加方式以焦亞硫酸鈉投加量為3 g/L,分2次投加為宜。
2.3 CG101-A藥劑法處理含氰廢水條件試驗
考察了CG101-A用量及投加方式等對污染物去除的影響。
2.3.1 CG101-A用量
取1L含氰廢水,分別加入2g/L、3g/L、4 g/L、5g/L、6g/L的CG101-A,氣液比5:1,反應(yīng)時間2h,過濾,分析濾液中總氰化合物含量,結(jié)果見表5。
由表5可知:隨著CG101-A用量的增加,含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低;當(dāng)CG101-A用量為3~5g/L時,總氰化合物質(zhì)量濃度可降至3.79~3.98 mg/L;當(dāng)CG101-A用量為6g/L時,總氰化合物質(zhì)量濃度可降至1.04 mg/L。綜合考慮處理效果和藥劑成本,確定CG101-A用量為3 g/L。
2.3.2 CG101-A投加方式
分2次投加時,取1L含氰廢水,加入一定量CG101-A,氣液比5:1,反應(yīng)時間1 h,再加入一定量CG101-A,氣液比5:1,反應(yīng)時間1 h,過濾,分析濾液中總氰化合物含量。其中,CG101-A用量分別為2g/L+1g/L、3g/L+1g/L、2g/L+2g/L。分3次投加時,CG101-A用量為1 g/L+1g/L+1g/L,反應(yīng)時間為0.5 h+0.5h+1 h,其余操作與分2次投加相同。結(jié)果見表6。
由表6可知:4種藥劑投加方式均對總氰化合物去除效果有一定的影響,藥劑多次投加比單次投加效果好,故確定最佳CG101-A用量為3g/L,分3次投加。
2.3.3反應(yīng)pH
取1L含氰廢水,分3次加入3g/L CG101-A,氣液比5:1,反應(yīng)時間2 h,反應(yīng)過程中分別控制反應(yīng)pH值為6,7,8,9,反應(yīng)時間2 h,過濾,分析濾液中總氰化合物含量,結(jié)果見表7。
由表7可知:CG101-A藥劑法處理含氰廢水的最佳反應(yīng)pH值為8~9。
2.3.4反應(yīng)時間
取2 L含氰廢水,重復(fù)“加入1g/L CG101-A,氣液比5:1,攪拌,反應(yīng)時間0.5 h”操作,直至總反應(yīng)時間達到4 h,期間每隔30 min分析一次濾液中總氰化合物含量,結(jié)果見表8。
由表8可知:反應(yīng)時間對CG101-A藥劑法總氰化合物的去除效果影響較大,當(dāng)反應(yīng)時間為1.5~2h時,含氰廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度可降至1.61~1.67mg/L;反應(yīng)時間繼續(xù)延長,總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸升高,故反應(yīng)時間確定為2h。
通過對比可知,對于該黃金礦山含氰廢水而言,CG101-A藥劑法是最為適宜的處理工藝,最佳條件下,總氰化合物去除率為99.5%。
3結(jié)論
1)該黃金礦山含氰廢水呈堿性,主要污染物為總氰化合物及重金屬離子。其中,總氰化合物質(zhì)量濃度為388 mg/L,以易釋放氰化物形式存在;硫氰酸鹽質(zhì)量濃度為803 mg/L;銅離子質(zhì)量濃度為435 mg/L。因含氰廢水呈藍色,分析銅離子主要以銅氨絡(luò)離子的形式存在。
2)根據(jù)探索性試驗結(jié)果,因科法、CG101-A藥劑法、酸化法、H?O?氧化法、電解法均對含氰廢水具有一定的處理效果。其中,因科法和CG101-A藥劑法的去除效果較好,針對總氰化物的去除率超過99%。
3)針對該黃金礦山含氰廢水,CG101-A藥劑法是最為適宜的處理工藝,最佳工藝參數(shù)為:CG101-A投加量3 g/L,分3次投加,最佳反應(yīng)pH值為8~9,反應(yīng)時間2 h,該反應(yīng)條件下總氰化合物的去除率為99.5%。
[參考文獻]
[1]高大明.氰化物污染及其治理技術(shù)(待續(xù))[J].黃金,1998,19(1):57-59.
[2]高大明.氰化物污染及其治理技術(shù)(續(xù)一)[J].黃金,1998,19(2):57-59.
[3]劉影,邱陸明,崔崇龍,等.某黃金冶煉企業(yè)高濃度含氰洗滌水凈化技術(shù)研究[J].黃金,2022,43(6):77-82,90.[12]FIGUEROA GV,PARGA JR,VALENZUELA JL,et al.An
[4]邢相棟,蘭新哲,宋永輝,等.氰化法提金工藝中“三廢”處理技improved process for precipitating cyanide ions from the barren術(shù)[J].黃金,2008,29(12):55-61.solution at different pHs[J].JOM,2016,68(2):540-547.
[5]費運良,蘭馨輝,高飛翔,等.某黃金礦山低濃度含氰廢水處理技[13]盛惠敏,酸化法處理含氰廢水[J].新疆有色金屬,2010,33(增術(shù)研究[J].黃金,2020,41(1):78-81.刊2):108,110.
[6]郭雪婷,劉曉紅,劉強,等某礦山低濃度含氰廢水處理試驗研究[14]吳鈴,楚金澄,李延吉.臭氧氧化法處理含氰廢水工藝的系統(tǒng)優(yōu)及工程應(yīng)用[J].黃金,2021,42(12):83-85,88.化[J].黃金,2016,37(7):69-75.
[7]黃仕源,周珉,王曉青,等.過氧化氫氧化法處理低濃度含氰廢水[15]李延吉,降向正,申波,等.夾皮溝礦業(yè)公司干堆氰化尾礦含氰的研究[J].環(huán)境工程,2013,31(增刊1):25-27.廢水的治理與應(yīng)用實踐[J].黃金,2013,34(6):63-67.
[8]KUYUCAKN,AKCIL A.Cyanide and removal options from effluents[16]郭雪婷,降向正,朱軍章,等.某黃金企業(yè)氰化貧液深度處理技in gold mining and metallurgical proceses[J].Minerals Engineer-術(shù)研究[J].黃金,2019,40(11):64-67.ing,2013(50/51):13-29.[17]任小軍,李彥鋒,趙光輝,等.工業(yè)含氰廢水處理研究進展[J].
[9]MILTZAREK GL,SAMPAIO CH,CORTINA JL.Cyanide recovery in工業(yè)水處理,2009,29(8):1-5.hydrometallurgical plants:Use of synthetic solutions constituted by[18]李德永,武麗麗.含氰廢水的處理方法[J].山西化工,2005,25metallic cyanide complexes[J].Minerals Engineering,2002,15(2):18-20,73.(1/2):75-82.[19]張曼曼,馮占立,王軍強,等.黃金濕法冶煉含氰廢水處理研究
[10]劉春堯,肖永戰(zhàn).應(yīng)用膜技術(shù)脫除重金屬絡(luò)離子[J].節(jié)能與環(huán)進展[J].化學(xué)工業(yè)與工程,2019,36(1):2-9.保,2006(5):34-35.[20]孫彥文,林明國,孫留根,等.含氰廢水綜合處理技術(shù)試驗研究[J].
[11]宋永輝,屈學(xué)化,蘭新哲,等.一種采用電吸附技術(shù)深度處理氰礦冶,2016,25(5):67-71,76.化提金廢水的方法:CN201410014314.7[P].2014-01-13.
Study on cyanide-containing wastewater treatment technology in a gold mine
Yang Fu1,Gao Feixiang2,F(xiàn)eng Dongxia3,4,He Jinguo',Wu Qi2,Yang Wen',Nong Youliang'
(1.Heqing Beiya Mining Co.,Ltd.;2.Changchun Gold Research Institute Co.,Ltd.;3.Faculty of Land Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology;4.National-Local Joint Enginering Research Center for Green Comprehensive Utilization of Metal Tailings Resources)
Abstract:The cyanide-containing wastewater from a gold mine is alkaline and major pollutants are total cyanide compounds and heavy metal ions.Various cyanide removal methods,including Inco process,acidification process,hydrogen peroxide oxidation,CG101-A reagent method,and electrolysis,were tested.Exploratory tests found that the Inco process and the CG101-A reagent method exhibited better cyanide removal efficiency.Further conditional tests revealed that the CG101-A reagent method is the most suitable treatment process for this wastewater.Under the conditions of a CG101-A dosage of 3g/L(added in 3 equal portions),a reaction pH of8-9,and a reaction time of 2 h,the total cyanide compounds removal rate reached 99.5%.The findings provide new insights and methods for the treatment ofcyanide-containing wastewater in gold mines,contributing to technological progressand environmental protection in this field.
Keywords:cyanide-containing wastewater;total cyanide compounds;cyanide destruction reagent;Inco process;electrolysis;copper;thiocyanate