CN105399237A - 含铜金矿石氰化废水处理方法 - Google Patents

含铜金矿石氰化废水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含铜金矿石氰化废水处理方法，依次按如下步骤工序与条件进行：pH值调节,先将氰化废水的pH值调至8.0～11.5；因科除氰,向已调好pH值的氰化废水添加亚硫酸钠并混合均匀，将空气与氰化混合液进行气液混合，用DO或ORP监测仪监测其值；固液分离,对达到设定值的废水采用混凝沉淀法进行固液分离，分离出以氢氧化铜为主的沉渣产品和上清液；氧化强化，向上清液添加氧化剂并件进行超声波强化及诱发产生氧化；催化氧化，对超声波强化后的溶液进行活性炭物理化学反应，得净水和载金炭，它具有实现技术优势互补与统一、反应更于控制、抗水力冲击负荷能力强、无需维持水体pH值、操作简单、动力消耗小、氧化剂用量和药剂费用低、净化水质好、有价金属回收率高等优点，适于含铜金矿石氰化废水处理应用。

Description

含铜金矿石氰化废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种含铜金矿石氰化废水处理方法，适于含铜金矿石氰化废水处理应用。
背景技术
随着我国黄金需求量的增大和含金矿产资源的不断枯竭，含铜金矿石作为较典型的难处理矿石，已逐渐成为主要的开采对象。氰化法是一种可从矿石、精矿以及尾矿中提取金的最经济而又简便的方法，它同时具有成本低、稳定性好、溶金能力强和对矿石类型适应性广等优点，是我国岩金矿山当前工业生产的主要提金方法。以堆浸、炭浸、炭浆、加压浸出、细菌浸出和流化床焙烧等工序处理含铜金矿石均涉及氰化法，其促使一些含铜金矿石边界品位从1克/吨下降至目前的0.2克/吨，使过去大量被视为废石的资源得到重新利用。但在含铜金矿石的选冶过程中，不可避免的产生了一定量对人体安全和生态环境存在巨大威胁的碱性、含氰和其它重金属(主要为铜)的废水。
目前，国内处理该类废水主要以破坏氰化物的方式为主，如自然降解法、漂白粉/双氧水法、因科法、臭氧氧化法和电解氧化法等，但都在某些方面存在不足，如漂白粉氧化法沉渣量大需占尾矿库容、渣中有价金属铜品位低而无法回收且工人操作环境差、水中残留余氯高(外排时对水体生物造成死亡威胁)，因科法反应终点控制不精确、气液混合的空气过量系数大，如气液比大于20，停留时间长约30min且处理后水质无法稳定达到国家排放标准，双氧水氧化法、臭氧氧化法和电解氧化法均存在运行或投资费用高等等。
为此寻求一种易控制、成本低、处理效果好、能长期稳定运行的含铜金矿石氰化废水处理方法就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的任务是为了克服现有工艺的不足，提供一种含铜金矿石氰化废水处理方法，采用该方法后，可大大缩短含铜金矿提金的工艺流程，剧毒药剂氰化钠的消耗明显下降，生产成本明显降低。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
含铜金矿石氰化废水处理方法，依次按如下步骤工序与条件进行：
第一步pH值调节,先将氰化废水泵至反应槽，依据氰化废水的pH值酌量添加碱或酸，将氰化废水的pH值调至8.0～11.5；
第二步因科除氰,向第一步已调节好pH值的氰化废水添加亚硫酸钠并混合均匀，亚硫酸钠添加量与含铜金矿石氰化废水中总氰的质量浓度比不低于4倍；采用气液混合装置溶气泵将含有氧气的气体空气与上述已投加亚硫酸钠的氰化废水进行充分地气液混合，反应过程中用DO或ORP监测仪监测反应槽中氰化废水的DO值或ORP值，若DO值不低于饱和溶解氧85％时或ORP值迅速或急剧上升时值与刚加入亚硫酸钠后所测的ORP比值不大于1.3:1，停止含氧气气体的混合，因科除氰反应结束，气液混合产出达到设定值的废水和未达到设定值的废水，未达到设定值的废水返回因科除氰返回因科除氰；
第三步固液分离,对第二步达到设定值的废水采用混凝沉淀法或浓密沉淀法或过滤和压滤法中任一种或几种组合进行固液分离，分离出以氢氧化铜为主的沉渣产品和上清液；
第四步氧化强化，向第三步固液分离的上清液添加不小于10mg/L的氧化剂次氯酸钠，并利用频率不小于20kHz的超声波元件进行超声波强化及诱发产生氧化能力仅次于氟的羟基自由基(OH·)，OH·标准电极电势高达2.80V能够彻底氧化残余的氰根、硫氰根、氨氮、COD等难氧化物质氧化，得超声波强化后的溶液；
第五步催化氧化，将第四步超声波强化后的溶液，通入装有活性炭的活性炭罐内，停留时间不小于5min，溶液在活性炭柱内发生物理化学反应，包括催化氧化、吸附、过滤、截留等，得净水和载金炭。
说明书中所述的百分比均为质量百分比。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.组合因科除氰、超声波技术和催化氧化技术，实现技术优势互补与统一，总氰去除率不小于99％，铜去除率不小于99％；滤渣中铜品位不小于20％,反应更易于控制，抗水力冲击负荷能力强，技术指标稳定、良好。
2.采用亚硫酸钠进行因科除氰，过程中无需维持水体pH值，简化操作；
3.除氰过程中，首次引入水体DO或ORP的实时监测，准确控制反应终点，降低含氧气体的使用量约60％～90％，减少动力消耗。
4.独创性利用超声波强化，在较短的超声波作用时间内只需添加少量的氧化剂即可获得强氧化能力的羟基自由基，大大减少氧化剂用量和药剂费用。
5.运用活性炭催化、氧化、吸附等作用，保障处理后的净水各项水质指标国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
6.获得可直接出售的以氢氧化铜为主的高品位沉渣，且可回收水中含有的微量金。
附图说明
图1是根据本发明提出的一种含铜金矿石氰化废水处理方法工艺流程图。
图2是发明方法用DO监测因科除氰过程时试验观察溶解氧饱和度变化曲线图。
图3是发明方法用ORP监测因科除氰过程时试验观察氧化电极电位变化曲线图。
附图中各标示分别表示：
1.氰化废水2.酸或碱3.亚硫酸钠4.DO或ORP监测仪5.含氧气的气体6.氧化剂7.净水8.载金炭9.上清液10.沉渣
具体实施方式
以下结合附图对说明作进一步详细地描述。
如图1所示，含铜金矿石氰化废水处理方法，依次按如下步骤工序与条件进行：
第一步pH值调节,先将氰化废水〔1〕泵至反应槽，依据氰化废水〔1〕的pH值酌量添加碱或酸〔2〕，将氰化废水〔1〕的pH值调至8.0～11.5；
第二步因科除氰,向第一步已调节好pH值的氰化废水〔1〕添加亚硫酸钠〔3〕并混合均匀，亚硫酸钠〔3〕添加量与含铜金矿石氰化废水中总氰的质量浓度比不低于4倍；采用气液混合装置溶气泵将含有氧气的气体〔5〕空气与上述已投加亚硫酸钠的氰化废水进行充分地气液混合，反应过程中用DO或ORP监测仪〔4〕监测反应槽中氰化废水的DO值或ORP值，若DO值不低于饱和溶解氧85％时或ORP值迅速或急剧上升时值与刚加入亚硫酸钠后所测的ORP比值不大于1.3:1，停止含氧气气体〔5〕的混合，因科除氰反应结束，气液混合产出达到设定值的废水和未达到设定值的废水，未达到设定值的废水返回因科除氰返回因科除氰；
第三步固液分离,对第二步达到设定值的废水采用混凝沉淀法或浓密沉淀法或过滤和压滤法中任一种或几种组合进行固液分离，分离出以氢氧化铜为主的沉渣〔10〕产品和上清液〔9〕；
第四步氧化强化，向第三步固液分离的上清液〔9〕添加不小于10mg/L的氧化剂〔6〕次氯酸钠，并利用频率不小于20kHz的超声波元件进行超声波强化及诱发产生氧化能力仅次于氟的羟基自由基(OH·)，OH·标准电极电势高达2.80V能够彻底氧化残余的氰根、硫氰根、氨氮、COD等难氧化物质氧化，得超声波强化后的溶液；
第五步催化氧化，将第四步超声波强化后的溶液，通入装有活性炭的活性炭罐内，停留时间不小于5min，溶液在活性炭柱内发生物理化学反应，包括催化氧化、吸附、过滤、截留等，得净水〔7〕和载金炭〔8〕。
所述的气液混合装置还可是曝气盘或射流器或溶气泵。
参考图2，用DO监测因科除氰过程时试验观察溶解氧饱和度变化曲线，四种气体流量随着气液混合时间增加至2～10min时溶解氧饱和度先后都升至90％以上，此时可停止科除氰反应。
参考图3，用ORP监测因科除氰过程时试验观察氧化电极电位变化曲线，两种不同氧化电极电位的气体流量随着气液混合时间增加至2～9min时氧化电极电位都升至140mv以上，此时可停止科除氰反应。
所述的含氧气的气体〔5〕还可是纯氧气，
所述的气液混合气液比随含氧气的气体中氧气浓度的增大或气体流量的增大而减小，折算成所需氧气与溶液量的体积比值不小于1.2。
所述的氧化剂〔6〕还可是含氧气的气体或双氧水或次氯酸钠。
所述的超声波发生元件可是一个或多个。
所述的超声波元件发射频率为同频或是异频。
所述的超声波元件的总功率不小于0.2w/cm2。
所述的超声波强化作用于管道或反应槽内部或反应槽外部。
所述的超声波强化水力停留时间不小于3min。
实施例1：某金矿矿选冶厂，日处理矿量3万吨，矿石金品位约0.4g/t、铜品位0.04％～0.1％，采用“细粒重选+炭浸，粗粒堆浸+活性炭”吸附联合提金工艺，生产过程中必须将部分含铜较高的氰化贫液排出体系，以保证铜的开路和水的平衡，氰化废水水量约为400m3/hr，水质情况见表1。
表1某氧化矿选冶厂氰化废水水质分析结果
取20L该氰化废水采用本发明工艺处理：
第一步pH调节过程，往氰化废水中投加一定量的碱，调节其pH为10。
第二步因科除氰过程，按上述含氰废水总氰质量浓度的6.67倍添加亚硫酸钠1.0g/L，并混合均匀；然后采用溶气泵将空气(氧含量约20％)与上述已投加亚硫酸钠的氰化废水进行充分混合，所需空气的体积为氰化废水体积的7.5倍。反应过程中监测反应槽中氰化废水的DO，反应12min废水的DO值不低于饱和溶解氧85％，停止含氧气气体的混合，废水除氰反应结束。再进行下一步固液分离。氰化废水经氧化处理后，水质情况见表2。
表2某氧化矿选冶厂氰化废水除氰后水质分析结果
第三步固液分离过程，预先配制阴离子型PAM溶液，浓度1wt‰，每升水中添加量为3.0mL，静置沉降10min；静置沉降结束后，底流泵至板框过滤机进行过滤，上清液和滤液用于后续催化氧化和活性炭吸附；产沉渣量为0.235g/L(干重)，渣中铜品位42.80％，金未检出。
第四步氧化强化，往上述已固液分离后的清液中添加20mg/L的次氯酸钠，启动超声波元件，调节其频率为20kHz、总功率为0.2w/cm2，水力停留时间20min。
第五步催化氧化，将上述经添加氧化剂并超声波强化后的溶液，通入活性炭柱内(干炭100g)，水力停留时间10min，经活性炭吸附后，水质情况见表3，活性炭的检测结果见表4。
表3清液经催化氧化后水质分析结果
表4活性炭分析结果
本发明工艺处理氰化废水过程中金、铜金属平衡，见表5。
表5本发明工艺过程中金、铜金属平衡计算表
从表1～5中可知，采用本发明工艺，总氰去除率达99.74％，铜去除率达99.79％，处理后水体各项水质指标均可满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准；整个工艺过程金、铜金属平衡率分别达99.43％、99.05％。
实施例2：
按实例1的相同步骤重复进行氰化废水处理，但不同的是原氰化废水水质不同(见表6)；第二步按废水总氰质量浓度5倍添加亚硫酸钠1.9g/L，所用空气体积为氰化废水体积的15.0倍，反应时间6min；第四步中次氯酸钠用量为10mg/L，超声波频率为30kHz、总功率为0.3w/cm2，水力停留时间10min，其它各项技术参数和步骤与实施例1相同。
表6某氧化矿选冶厂氰化废水水质分析结果
实施例2经上述方法处理后，氰化废水经除氰处理后水质分析结果见表7。
表7某氧化矿选冶厂氰化废水除氰后水质分析结果
第三步中产沉渣量为0.688g/L，渣中铜品位45.28％，金未检出；第五步中上清液经催化氧化后，水质情况见表7，活性炭检测结果见表8。
表7清液经催化氧化后水质分析结果
表8活性炭分析结果
本发明工艺处理氰化废水过程中金、铜金属平衡，见表9。
表9本发明工艺过程中金、铜金属平衡计算表
从表6～9中可知，采用本发明工艺，总氰去除率达99.80％，铜去除率达99.78％，处理后水体各项水质指标均能满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准；整个工艺过程金、铜金属平衡率分别达98.12％、98.68％。
如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.含铜金矿石氰化废水处理方法，依次按如下步骤工序与条件进行：
第一步pH值调节,先将氰化废水〔1〕泵至反应槽，依据氰化废水〔1〕的pH值酌量添加碱或酸〔2〕，将氰化废水〔1〕的pH值调至8.0～11.5；
第二步因科除氰,向第一步已调节好pH值的氰化废水〔1〕添加亚硫酸钠〔3〕并混合均匀，亚硫酸钠〔3〕添加量与含铜金矿石氰化废水中总氰的质量浓度比不低于4倍；采用气液混合装置溶气泵将含有氧气的气体〔5〕空气与上述已投加亚硫酸钠的氰化废水进行充分地气液混合，反应过程中用DO或ORP监测仪〔4〕监测反应槽中氰化废水的DO值或ORP值，若DO值不低于饱和溶解氧85％时或ORP值迅速或急剧上升时值与刚加入亚硫酸钠后所测的ORP比值不大于1.3:1，停止含氧气气体〔5〕的混合，因科除氰反应结束，气液混合产出达到设定值的废水和未达到设定值的废水，未达到设定值的废水返回因科除氰返回因科除氰；
第三步固液分离,对第二步达到设定值的废水采用混凝沉淀法或浓密沉淀法或过滤和压滤法中任一种或几种组合进行固液分离，分离出以氢氧化铜为主的沉渣〔10〕产品和上清液〔9〕；
第四步氧化强化，向第三步固液分离的上清液〔9〕添加不小于10mg/L的氧化剂〔6〕次氯酸钠，并利用频率不小于20kHz的超声波元件进行超声波强化及诱发产生氧化能力仅次于氟的羟基自由基(OH·)，OH·标准电极电势高达2.80V能够彻底氧化残余的氰根、硫氰根、氨氮、COD等难氧化物质氧化，得超声波强化后的溶液；
第五步催化氧化，将第四步超声波强化后的溶液，通入装有活性炭的活性炭罐内，停留时间不小于5min，溶液在活性炭柱内发生物理化学反应，包括催化氧化、吸附、过滤、截留等，得净水〔7〕和载金炭〔8〕。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的气液混合装置还可是曝气盘或射流器或溶气泵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的含氧气的气体〔5〕还可是纯氧气。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是所述的气液混合气液比随含氧气的气体中氧气浓度的增大或气体流量的增大而减小，折算成所需氧气与溶液量的体积比值不小于1.2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的氧化剂〔6〕还可是含氧气的气体或双氧水或次氯酸钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的超声波发生元件可是一个或多个。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的超声波元件发射频率为同频或是异频。
8.根据权利要求1或6或7所述的方法，其特征是所述的超声波元件的总功率不小于0.2w/cm2。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的超声波强化作用于管道或反应槽内部或反应槽外部。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征是所述的超声波强化水力停留时间不小于3min。
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