金盐生产废弃物处理：减少污染，实现资源回收与经济效益双赢

金盐生产废弃物处理：减少污染，实现资源回收与经济效益双赢

蒋忠志、李玉琴、梁宏景

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阐述了金盐生产过程中废弃物的主要成分，并提出了合理的处理方法，通过处理和回收利用，减少了环境污染和资源浪费，取得了良好的经济效益和环境效益。

关键词：金盐生产；废弃物；处理

中图分类号：TD926.5 文献代码：A 文章编号：1001-1277（2012）增刊1-0117-03

金盐的化学名称为氰化亚金钾，化学式为KAu(CN)2。它们是应用最广泛的金化学产品[1]。金盐呈白色结晶粉末，可溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。理论上，金盐中金的质量分数为68.367%；市场公认的优质金盐中金的质量分数为68.3%，对应纯度为99.9%。金盐具有较高的有毒，如果吸入、吞咽或通过皮肤进入人体，会引起氰化物中毒。

金盐主要用于电镀工业，是镀金的主要原料。镀金层具有耐腐蚀、耐磨、抗氧化、低接触电阻等优良性能，可作为功能性和保护性镀层。耐腐蚀、可焊性好、热压粘合性好。同时由于其外观金黄，抗变色性好，也可作为装饰镀层。基于镀金的特殊性能，被广泛应用工业和装饰领域；其中工业镀金多用于印刷电路板、接插件、半导体器件等电子信息产业；装饰镀金广泛应用于珠宝首饰、钟表、乐器、工艺品、五金零件、等等，金盐除用于镀金外，还用作分析试剂、制药工业等。

1 金盐生产过程中产生的废弃物

金盐生产工艺主要有四种：雷酸金法、金氰化法、氧氰化法和离子膜电解法。与其它三种工艺相比，离子膜电解法具有产品质量好、生产效率高、成本低等优点。金的损失小，生产成本低，是金盐生产技术的发展趋势。

1.1离子膜电解生产原理

离子膜电解是利用离子交换膜将单元电解槽隔成阳极室和阴极室，以分离电解产物的电解方法。金盐的离子膜电解以金片为阳极，不锈钢为阴极，以氰化钾溶液为阳极液，氢氧化钾溶液为阴极液，以离子膜为隔膜，在电解槽中进行电解反应。其生产过程可简述为：纯金→压片→电解→一次冷却结晶？母液过滤？热水溶解？二次冷却结晶？洗涤？母液过滤？蒸发浓缩？低温结晶？洗涤？过滤？干燥等工序。

主要化学反应方程式：

2Au+4KCN+2H2O=2KAu(CN)2+2KOH+H2↑；

副反应方程式：

CN-+2H2O?COOH-+NH4+；

NH4++OH-?NH3?+H2O；

KCN溶解过程反应方程式：

KCN+CO2+H2O=HCN↑＋KHCO3。

1.2 离子膜电解产生的废弃物

离子膜电解生产金盐产生的废弃物主要有以下几种：

1）废气。在金盐生产过程中，电解浓缩过程中会产生含氰化物和氨气的废气，氰化钾溶解浓缩过程中也会产生含氰化物的废气。

2）废水。金盐生产过程中，主要有产品过滤后的废水、金提取后的废水，以及少量的清洁抹布、地板等含氰化物废水。

3）固体废物。主要包括导热油炉产生的失效滤膜、废耐火材料、废电炉丝等。

金盐生产过程中产生的废气、废液、固体废弃物若不经处理直接排放，将对周边环境质量造成严重影响，从而制约金盐生产企业的发展。本文重点探讨金盐生产废弃物处理方法的研究。

2.废气处理

金盐生产过程中产生的含氰废气采用碱液吸收处理，考虑到碱吸收装置损坏时，会发生含氰废气异常排放事故，废气采用二次碱液吸收废气处理净化系统，经净化后的氰化物、氨气废气经25m高的排气管排放。

碱吸收装置的工作原理是：酸性气体由吸收塔体下方的进风口切向进入净化塔，在风机动力的作用下，迅速充满进风段空间，然后均匀地经均匀气流段上升至填料吸收段，在填料表面，气相中的酸性物质与液相中的碱性物质发生化学反应，反应产物（多为可溶性盐）流入下部储液罐盛有吸收液。通过控制气体流量和停留时间，保证吸收过程充分、稳定。塔体顶部为除雾段，吸收液液滴在此捕集并滞留在气体中被除去，处理后的洁净空气由净化塔上端的排气管排入大气。

吸收装置净化效率高，吸收净化塔采用逆喷，填料比表面积大，气液比能保证设备稳定运行，酸性废气净化效率达到更高吸收率大于90%，采用NaOH作为吸收液，循环水基本为NaOH水溶液，循环过程中对水泵、管道、设备无腐蚀，便于设备操作和维护。

两级碱吸收装置同时发生故障的概率很小，当其中一级碱吸收装置发生故障时，另一级碱吸收装置仍能正常运行，使生产过程中产生的氰化物废气能稳定、有效地处理。保守考虑，第一级碱吸收对含氰废气的净化效率按95%计算，第二级碱吸收对含氰废气的累计净化效率为99.75%。

3.废水处理

3.1产品过滤废水及车间清洁水处理

产品过滤后的废水由泵送入炭筒再送入电解槽连续回用，电解2-3次后或电解液变红，可考虑更换新电解液，送往锌粉提金工序金盐生产车间冲洗抹布、地面的水被送往黄金提取工序，经过锌粉置换处理。

置换反应是一种单一物质与化合物反应生成另一种单一物质和化合物的化学反应，是四种基本化学反应类型之一。任何置换反应都不属于复分解反应，包括金属与化合物的反应与金属盐的反应，金属与酸的反应等。

锌粉置换的原理是依据金属活性的顺序，即排在前列的金属可以从其化合物溶液中置换出排在后列的金属。由于锌粉的表面积远大于与锌丝相比，替代率大大提高。

锌粉置换的化学反应方程式为：

2Au(CN)2-+Zn=2Au↓+Zn(CN)42-。

3.2 金提取后废水处理

通过锌粉置换，溶液中金的质量浓度降低至xxmg/L，仍具有较大的回收价值，主要采用活性炭吸附、树脂吸附回收，通过活性炭或树脂吸附，可回收溶液中金的含量废液中痕量几乎为零，经氰化物处理后方可排放。

3.2.1活性炭吸附法

活性炭是一种常用的非极性吸附剂，性能稳定，耐腐蚀，用途广泛。是具有吸附性能的碳基材料的总称。含碳有机物经加热炭化，除去所有挥发性物质，然后用化学试剂（如ZnCl2等）或水蒸气活化，制成的具有多孔碳结构的吸附剂。活性炭有粉状和颗粒状两种形式。工业上多用颗粒活性炭。由于原料和制备方法不同，其孔径分布不同，一般主要分为：碳分子筛，孔径小于10×10-10米；活性焦，孔径小于20×10-10米；活性炭，孔径小于50×10-10米[2]。

活性炭的吸附主要有物理吸附和化学吸附，物理吸附主要发生在活性炭富含的微孔中，用于除去水和空气中的杂质，但这些杂质的分子直径必须小于孔径活性炭的吸附是活性炭吸附剂的吸附过程。另一方面，活性炭表面含有功能基团，这些功能基团与活性炭表面的吸附物质发生化学反应，即化学吸附过程。活性炭的吸附是活性炭与吸附剂结合的结果。以上两种吸附效果对比，评价活性炭吸附性能的主要指标是亚甲蓝值、碘值、焦糖吸附值，吸附容量越大，吸附效果越好。

3.2.2 树脂吸附法

吸附树脂又称高分子吸附剂，是一类具有吸附特性，能对吸附质进行浓缩和分离的高分子聚合物。

吸附是指一种物质的一个或多个分子粘附在另一种物质（通常是固体）表面的过程。吸附是一种界面现象，即吸附分子在界面上的浓度[3]。吸附树脂具有具有较高的比表面积，能通过范德华力、氢键等相互作用有效富集和分离水中的杂质。

吸附树脂表面发生吸附后，溶质在吸附树脂表面的浓度会高于溶剂中溶质的浓度，导致放热，体系的自由能下降。一般来说，吸附分为物理吸附和化学吸附两大类，物理吸附不具有选择性，吸附过程中没有电子转移，也没有化学物质的生成和破坏，而化学吸附则相反。

3.2.3 碱性氯化法处理氰化物

碱性氯化法是国内外广泛应用的一种废水中氰化物破坏方法[4-6]，该方法的原理是在碱性条件下利用氯气或液氯和漂白粉将废水中的氰化物转化为氰酸盐，从而然后分解成CO2和N2等无毒物质[7]。

碱性氯化法破除氰化物分为两个阶段：第一阶段为不完全氧化阶段，即氰化物被氧化成氰酸盐；第二阶段为完全氧化阶段，氰酸盐进一步氧化成二氧化碳和氮气。

主要化学反应方程式如下：

CNˉ+ClO-+H2O—CNCl+2OHˉ；

CNCl+2OHˉ—CNOˉ+Clˉ+H2O；

2CNOˉ+2OHˉ+3ClO-—2CO32-+N2+3Clˉ+H2O。

经过碱性氯化处理后废水中氰化物的质量浓度小于0.5mg/L，达到废水排放标准。该工艺成熟，设备简单，操作方便。

4. 固体废物处理

失效的滤膜因含有氰化物，属于危险废物，应送至有资质的废物综合处理公司处置。

导热油炉产生的废耐火材料、废电炉丝属于一般工业固体废物，废耐火材料可综合利用作为铺装材料，废电炉丝由金属回收企业回收利用。

5 结论

随着电子工业、新材料行业的技术进步和产业发展，对金盐产品的需求不断增加，金盐生产企业将迎来又一个发展高峰。在金盐生产中，废弃物处理至关重要必须将重点放在生产全过程，企业应尽可能减少废弃物排放，积极开发和采用先进的废弃物处理技术，实现废弃物资源的合理处置，减少环境污染，从而降低生产成本，提高企业竞争力使他们在激烈的竞争中立于不败之地，实现经济效益与环境保护的“双赢”。

【参考】

[1]张东山.金盐生产工艺技术研究[J].黄金，2003，24（5）：4-7。

[2] 徐月群, 赵巧丽. 活性炭吸附技术及其在水处理中的应用[J]. 石家庄铁道职业技术学院学报, 2010, 9(1): 48-50.

[3] 何炳林, 黄文强. 离子交换与吸附树脂[M]. 上海: 上海科技教育出版社, 1995.

[4]郑道民,方善伦,李佳.含氰废水的处理方法[J].无机化工,2002,34(4):16-18.

[5]李元荣.含氰废水的处理[J].黄金,1986,7(4):37-39。

[6]王而利,庄静,李英淑,等.碱性氯化法处理金矿含氰废水的试验研究[J].辽宁城乡环境科技,2000,20(1) ：18-22。

[7] 任小军, 李彦锋, 赵光辉, 等. 工业含氰废水处理研究进展[J]. 工业水处理, 2009, 29(8): 1-4.

金盐废料

姜李玉琴梁

（利福股份有限公司）

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：金盐；废物；