Очистка сточных вод от золота на извлекательных фабриках
В процессе обработки золотосодержащих руд образуются стоки — обеззолоченные растворы, распульпованный кек вакуум-фильтров, хвосты процесса сорбции и т. д. Жидкая фаза стоков содержит такие вредные химические компоненты как цианид- и роданид-ионы, комплексные цианистые анионы железа, цинка, меди, никеля, соединения мышьяка, свинца, ртути и т. д. В сточных водах предприятий, применяющих флотационное обогащение и цианирование, присутствуют, кроме того, органические флотореагенты — ксантогенаты, сосновое масло и т. п.
Перед сбросом в хвостохранилище стоки подлежат обезвреживанию, в противном случае, за счет просачивания через ложе и дамбу хвостохранилища, возможно загрязнение грунтовых и поверхностных вод, а за счет испарения — воздушной среды.
Содержание вредных веществ в стоках золотоизвлекательных предприятий зависит от применяемой технологической схемы, вещественного состава перерабатываемой руды и других факторов. Однако во всех случаях оно во много раз превышает ПДК. Так, концентрация цианидов и роданидов (в пересчете на ионы CN⁻ и CNS⁻) может достигать 200—500, цинка 100—200, мышьяка 20—40, меди 40—50 мг/л. Поэтому, перед сбросом в хвостохранилище стоки обезвреживают.
Существуют различные методы обезвреживания сточных вод золотоизвлекательных фабрик.
На некоторых зарубежных предприятиях стоки обезвреживают, переводя цианид в виде синильной кислоты в газовую фазу. Для этого растворы подкисляют серной кислотой или сернистым газом до рН 2,8—3,5 и продувают через них воздух. Пары синильной кислоты улавливают, пропуская поток газа через вертикальные колонны (абсорберы), орошаемые раствором щелочи.
Полученный цианистый раствор возвращают в процесс. Достоинством метода является регенерация значительной части цианида. К недостаткам его следует отнести неполноту очистки растворов, обусловленную тем, что при подкислении не разрушаются роданид-ионы и лишь частично разрушаются комплексные цианистые анионы тяжелых металлов. Поэтому рассматриваемый метод требует дополнительной очистки стоков.
На некоторых ЗИФ для обезвреживания сточных вод применяют сульфат закиси железа. Этот способ основан на (связывании) ионов CN⁻ в нетоксичный комплексный анион Fe(CN)⁴6⁻ или нерастворимый в воде простой цианид Fe(CN)2. Большим недостатком этого метода является невозможность полностью разрушить токсичные цианистые комплексы меди. Кроме того, образующийся ферроцианид Fe(CH)⁴6⁻ окисляется кислородом воздуха до феррицианида Fe(CN)³6⁻ :
4Fe (CN)⁴6⁻ + О2 + 2Н2О = 4Fe (CN)³6⁻ + 4ОН⁻
который постепенно разлагается с образованием ядовитой синильной кислоты и ионов CN⁻:
4Fe (CN)³6⁻ + 12Н2О = 4Fe (ОН)3 + 12HCN + 12CN⁻.
В силу недостатков этого метода в настоящее время его применяют ограниченно.
Значительно эффективнее метод обезвреживания сточных вод окислением цианистых соединений с помощью гипохлорита натрия NaOCl, гипохлорита кальция Са(ОСl)2 или хлорной извести СаОСl2. Простые и комплексные цианиды, а также роданид-ионы окисляются при этом до нетоксичных цианат-ионов CNO⁻:
СN⁻ + OCl⁻ = CNO⁻ + Cl⁻;
2Cu(CN)²3⁻ + 7OСl⁻ + 2OН⁻ + Н2O = 6СNO⁻ + + 7Сl⁻ + 2Cu(OH)2;
CNS⁻ + 4СlO⁻ + 2OH⁻ =CNO⁻ + SO4 2- + 4Сl⁻ + Н2O.
Образующийся цианат подвергают гидролизу:
CNO⁻ + 2Н2O = NH4⁺ + СО²3⁻.
Одновременно окисляются также некоторые органические флотореагенты.
Этот метод широко применяют в практике золотоизвлекательных предприятий. В качестве обезвреживающего реагента обычно используют наиболее дешевую хлорную известь, являющуюся, как известно, смешанной солью хлорноватистой и соляной кислот . Обезвреживанию можно подвергать как растворы, так и непосредственно пульпы.
В последнем случае расход хлорной извести значительно возрастает, так как часть ионов ОСl⁻ бесполезно тратится на окисление присутствующих в руде сульфидов.
Для окисления цианистых соединений пользуются и хлором. Действие его аналогично действию гипохлорита и хлорной извести. К обезвреживаемому раствору в этом случае необходимо добавлять известь, так как в кислой среде возможно образование ядовитого (газообразного) хлорциана ClCN:
CN⁻ + Cl2 = Сl⁻ + ClCN.
На практике удобнее применять хлор не для прямой обработки обезвреживаемых стоков, а получать вначале хлорную известь, которую и использовать для обезвреживания. Для получения хлорной извести обрабатывают газообразным хлором известковое молоко:
Са(ОН)2 + Сl2 = СаОСl2 + Н2O.
Жидкий хлор из контейнера , помещенного на весы , поступает в испаритель . Последний представляет собой змеевик, находящийся в емкости, через которую пропускается горячая вода. Из испарителя перешедший в газообразное состояние хлор поступает в эжектор , куда из чана с помощью центробежного насоса подается также известковое молоко. В рабочей камере эжектора происходит смешение известкового молока с газообразным хлором и образование хлорной извести. Раствор хлорной извести накапливается в емкости , откуда дозаторами подаете на обезвреживание.
Обезвреживаемая цианистая пульпа поступает в ящичный смеситель и далее в цепочку из двух—трех последовательно соединенных чанов . Основное количество хлорной извести подают в смеситель, остальной реагент дозируют во второй чан из расчета достижения требуемой полноты очистки. Остаточную концентрацию цианида измеряют с помощью цианомеров .
Хорошим обезвреживающим реагентом-окислителем является озон, получаемый действием электрического разряда на газообразный кислород или воздух. Озонирование сточных вод обеспечивает глубокое окисление простых и комплексных — цианидов, роданидов, ряда органических флотореагентов. Достоинством озона по сравнению с гипохлоритами является то, что он не загрязняет стоки продуктами своего восстановления. В настоящее время применение озона сдерживается несовершенством конструкций существующих озонаторов и высоким расходом электроэнергии.
При высоком содержании цианистых соединений сточные воды можно обезвреживать методом анодного окисления, заключающимся в пропускании постоянного тока через очищаемый раствор. На аноде цианистые соединения окисляются до цианат-ионов :
CN⁻ + 2OН⁻ = CNO⁻ + Н2O + 2е;
Cu(CN)²3⁻ + 8OН⁻ = Cu(OH)2 + 3CNO⁻ + ЗН2O + 7е;
CNS⁻ + 10ОН = CNO⁻ + SO²4⁻ + 5Н2O + 8е.
Ионы CNO- частично гидролизуют, а частично окисляются на аноде с образованием углекислоты и азота:
2CNO⁻ + 4OН⁻ = 2СO2 + N2 + 2Н2O + 6е.
Если в растворе присутствуют ионы Сl⁻, то на аноде выделяется газообразный хлор. Последний также окисляет цианистые соединения, интенсифицируя тем самым процесс очистки.
Помимо цианидов в сточных водах ЗИФ часто содержится мышьяк. Если в технологическую схему входит амальгамация, то в стоках может присутствовать также ртуть. Для очистки от мышьяка добавляют железный купорос. Если этой операции предшествовала очистка от цианидов с помощью хлорной извести, то в стоках содержится избыточное количество этого реагента, вследствие чего железо окисляется до трехвалентного и выпадает в осадок в виде гидроксида Fe(OH)3.
Хлопья гидроксида железа очень хорошо сорбируют мышьяк, поэтому после отстаивания осадка концентрация мышьяка в растворе обычно снижается до величины, допускающей сброс сточной воды в хвостохранилище. Очистку от ртути проводят с помощью сернистого натрия. С целью коагуляции образовавшегося сульфида ртути и связывания избытка сульфид-иона используют железный купорос.
Для обезвреживания стоков ЗИФ широкое применение могут найти ионообменные смолы. Ионообменный способ позволяет не только практически полностью обезвредить сточные воды, но одновременно извлечь из них цианид и цветные металлы. Однако в настоящее время этот способ еще довольно сложении и дорог.
Очистка сточных вод золото извлекательных предприятий является необходимым, но не достаточным условием охраны природных водоемов от загрязнения. Радикальное решение проблемы заключается в сочетании очистки стоков с организацией полного водооборота, при котором сточные воды не сбрасываются в природные водоемы, а возвращаются на предприятие для повторного использования.
Одновременно резко снижается расход свежей воды, так как в этом случае ее вводят в процесс лишь для восполнения потерь растворов, обусловленных испарением, фильтрацией через ложе хвостохранилищ, уноса с хвостами и т. п. Сложность решения проблемы водооборота связана с накоплением в оборотных растворах примесей (растворимых хлоридов, солей жесткости и др.), оказывающих сложное и до конца не изученное влияние на технологические показатели цианирования. Вместе с тем, опыт ряда ЗИФ, применяющих водооборот, свидетельствует о том, что в большинстве случаев эти трудности преодолимы.
Статья на тему Очистка сточных вод от золота