黄金生产企业采用氰化法提金工艺的工艺和设备

黄金生产企业采用氰化法提金工艺的工艺和设备

目前大多数黄金生产企业采用氰化提金工艺，在氰化贫液、洗矿及尾矿浆中都会产生大量的含氰废水，其主要成分为CN-、SCN-、Cu(CN)42-、Fe(CN)42-、Ni(CN)42-、Zn(CN)42-等。同时由于萃取过程中加入大量酸，中和后的废水中盐含量也很高。

针对冶金废水含盐量高、COD高、氰化物多的特点，处理工艺采用多项技术将水中的胶体有机物、氰化物、金属离子、硬度及盐分进行有机耦合、逐级去除，最终实现固液分离。处理后的水返回生产工序回用，分离出的盐分作为固废处理。

1. 工艺与设备

1.1 流程优化

由于冶金废水成分复杂，没有一种工艺能够低耗高效地直接解决高盐、COD、氰化物等问题，因此需要将各级处理工艺有机耦合来处理冶金废水。通过优化各处理工艺，综合考虑处理效率和处理成本，优选冶金废水处理工艺如图1所示。

冶金废水在调节池充分混合后进入臭氧发生器，去除水中的氰化物和部分COD。除氰后的水一部分返回浮选工艺回用，另一部分进行深度处理。深度处理后的废水先加碱去除水中的重金属离子，再用纯碱进一步降低废水中的钙镁硬度，经絮凝沉淀后加酸调节pH为中性，再经蝶管反渗透（DTRO）还原浓缩。DTRO浓缩液再经臭氧处理除氰后经蒸汽机械再压缩（MVR）蒸发结晶。DTRO轻液和MVR冷凝水进入反渗透装置进一步脱盐处理。反渗透轻水返回工艺回用，浓缩水返回原液调节池。

1.2 设备

基于以上工艺，开发了冶金废水处理系统装置，该装置是各子装置的有机组合。

1.2.1 调节池

调节池容量为400m3/d来水，停留时间为50h，调节池为钢混凝土结构，内部防腐，用于调节来水水量和水质。

1.2.2 臭氧发生器

处理氰化物的方法很多，有碱性氯化法、酸性氯化法、内解法、中和法、臭氧法、电解法、离子交换法、活性炭催化氧化法、生物法、加压水解法等。综合比较各种方法后，优选臭氧作为去除氰化物的主要方法。臭氧作为强氧化剂，用于处理含氰废水，不存在余氯问题，也不用引入其它化学药剂，因此处理后的水质好，污泥量少，操作简单。以空气为原料，不存在原料供应和运输问题。氰化物的臭氧氧化包括两个步骤：首先迅速氧化生成CNO-；然后水解生成N2和CO32-。​​臭氧具有极强的氧化能力，其电极电位为2.07mV，仅次于氟，能分解其它氧化剂不能分解的组分。 臭氧氧化处理氰化物的化学反应机理如下：

臭氧处理需要消耗大量的电能，因此，为了节省能源，除了臭氧发生设备外，主要考虑应是臭氧在废水中的弥散度和气相与液相接触时间的延长，即高效的气液反应器。

1.2.3加药装置

废水含盐量高，不仅含有重金属离子，而且硬度也很高。为了使后续的反渗透设备能够正常稳定地运行而不结垢，必须将废水中的重金属和硬度降低到一定的浓度。加入的药剂有氢氧化钠、碳酸钠、聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、盐酸等。

金属离子在碱性条件下反应形成沉淀：

纯碱法降低钙硬度：

加入PAC、PAM，使水中杂质细小颗粒形成大颗粒，加速沉淀，加入盐酸调节pH值为6-7。

1.2.4 DTRO装置

DTRO与普通反渗透相比，有以下特点：（1）通道宽。膜片间通道（导流板）为6mm，而普通螺旋型反渗透膜的流道仅为0.2mm；（2）流路短。膜表面液体的流路仅为7cm，而普通螺旋型反渗透膜表面液体的流路为100cm；（3）湍流操作。料液在高压作用下，经过导流板上的凸点后形成高速湍流，在湍流冲刷作用下，污染物不易沉降在膜表面，而普通螺旋型反渗透膜在网状通道内容易形成静水区，污染物易沉降，导致膜污染。

基于以上结构特点，DTRO对预处理的要求较低，出水受预处理影响较小，通过对废水进行浓缩减量，可以降低MVR装置的运行负荷。

1.2.5 MVR装置

MVR又称热泵技术，是一种先进的节能技术，它重新利用蒸发浓缩过程中产生的二次蒸汽的冷凝潜热，从而减少浓缩过程中对外界能源的需求。与多效蒸发相比，MVR有以下不可比拟的优点，因此得到了广泛的应用：（1）启动时不需要生蒸汽，或仅需少量生蒸汽即可维持蒸汽温度，运行费用主要是压缩机的耗电量，运行费用明显低于其它蒸发器；（2）结构简单，多数为单效蒸发，简化了蒸汽管路系统；（3）公用工程设施少，二次蒸汽在蒸发器内凝结成水，不必单独设冷凝器或使用冷却循环水。

2.应用效果

全套设备现场投入使用，来水为湿法氰化提金废水，水量400m3/h，其中300m3/h除氰后返回浮选车间回用，剩余100m3/h进一步深度处理，实现零排放，原水水质见表1。

2.1臭氧除氰装置

含氰废水氰化物质量浓度为60～250mg/L，加碱调节pH值至10以上后，经臭氧氧化处理后氰化物质量浓度小于20mg/L，臭氧处理后水质见表2。

2.2加药沉淀装置

为了防止DTRO膜结垢堵塞，废水进入DTRO前必须去除其中的重金属和硬度。经过试验发现，用氢氧化钠调节最佳pH为11时，重金属离子的去除率很好。碳酸钠投加量为0.05%～0.1%质量分数时，对钙硬度有很好的去除效果。PAC最佳投加量为10～20mg/L，PAM最佳投加量为3～5mg/L，沉淀时间为60～100%。处理后水质见表3。

2.3 DTRO装置

DTRO装置将废水浓缩减量，处理量为100m3/d，运行压力为10-12MPa，回收率50%，浓水含盐量为10%-12%（质量分数）。再经臭氧氧化脱氰，总氰化物降低至0.5mg/L以下，再进入MVR蒸发浓缩结晶。DTRO装置脱盐率达97%以上，淡水电导率小于1500μS/cm，进入工艺水反渗透处理装置处理回用。

DTRO装置初运行产水电导率为1375μS/cm，产水量为2.4m3/h。运行30天后产水电导率升至1550μS/cm，产水量降至1.8m3/h。分别采用氢氧化钠和柠檬酸进行清洗，如图2所示，清洗后系统产水量及水质均恢复正常。氢氧化钠清洗效果优于柠檬酸。分析原因为膜污染主要由絮凝剂引起，故调整投加量，调整后运行正常。

2.4 MVR装置

MVR装置设计处理量为50m3/d，凝结水含盐量小于200mg/L，与工艺水反渗透处理装置来的淡水混合回用，结晶盐固废单独处理。MVR装置每次停机前用淡水冲洗，每月用酸碱清洗一次，防止设备结垢堵塞。

3.成本分析

项目运行成本主要包括电费、化学品费用，见表4、表5。

从表4、表5可以看出，高盐氰化物废水处理直接运行成本为56.77元/吨，其中电费51.90元（电费按0.6元/千瓦时计算），化学处理费用4.87元。

4。结论

采用耦合工艺处理高盐含氰废水实现零排放，系统总投资1125万元，其中深度处理吨水运行费用56.77元。臭氧氧化能力强，在破氰的同时去除大部分COD，DTRO将5%高盐水质量分数降至10%以上，降低了后续MVR的蒸发成本。MVR是目前蒸发结晶运行成本最低的工艺，近年来得到广泛应用。该组合工艺方法适用于20-200mg/L含氰高盐废水的零排放处理，运行费用低于其他方法，COD和氰化物去除率高，废水处理后可循环使用，解决了行业难题。目前，冶金行业高盐含氰废水水量大，毒副作用强。 若不进行有效处理，将对人体和环境造成极大的危害，该项目工艺已成功应用于冶金废水的处理，取得了良好的效果。

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