CN106977029B - 一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，由三级声空化处理系统组成，一级声化处理系统包括一级声空化处理罐、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ；二级声化处理系统包括二级声空化处理罐、稀硫酸添加单元、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收；三级声化处理系统包括三级声空化处理罐和双氧水添加单元，用于处理含氰废水达到排放标准。可将废水中的铜、铁、锌等重金属从提金废液中的分离出来，并将氰化氢气体回收生成NaCN溶液，可返回浸出系统循环利用。

Description

一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统
技术领域
本发明涉及一种提金废水的处理系统，更具体的说是一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统。
背景技术
氰化提金是黄金提取的传统工艺，也是目前黄金浸出的最主要工艺。由于金矿石中除含有金、银贵金属外，还伴生铜、锌、铁、硫等元素，因此氰化提金过程所产生的废水中含有游离氰根CN-、铜氰络合物Cu(CN)4 3-、Cu(CN)3 2-或Cu(CN)2 -、锌氰络合物Zn(CN)4 2-、铁氰络合物Fe(CN)6 4-或Fe(CN)6 3-以及硫氰酸根SCN-等，同时含有少量的金氰络合物Au(CN)2 -、银氰络合物Ag(CN)2 -。由此可见，氰化提金的废水成分极为复杂，所含金属种类繁多。氰化废水如不经处理直接外排至河流中，会对环境造成严重污染，甚至造成人和动物的中毒死亡。因此，《工业企业设计卫生标准》规定地面水中的氰化物的最高允许浓度为0.05mg/L。《工业“三废”排放试行标准》规定含氰废水最高允许排放浓度为0.5mg/L。此外，提金废水中含有铜、铁等金属元素，若未经处理直接排放，也会对生态环境造成极大的破坏。
如果氰化废水长时间不外排或是未将其中的金属分离出来就在氰化提金系统中多次循环利用，如果氰化废水不外排而将其在氰化提金系统中多次循环利用，废水中的金属络合物将逐步累积，造成浸出时氰化物消耗大，浸出效率下降等，特别当矿石中铜矿物含量较高时，所产生的氰化废水中就会含有较高浓度的铜，返回浸出时氰化物的消耗量就更大，浸出成本上升；然而，当系统中的水量达到饱和时，此时不进行外排便会影响企业的正常运转。因此，氰化提金废水中金属回收、中水高效循环利用、少量废水达标排放已经成为黄金冶炼行业亟待解决的重大难题。
超声化学是声学与化学相互交叉渗透而发展起来的一门新兴边缘学科，是声学与化学的前沿学科之一，超声波作为一种新的污染治理技术正在日益受到人们的重视。超声波作用于两相或多相体系将产生多种物理化学效应，例如，湍动效应使边界层变薄、增大传质速率，微扰效应强化微孔扩散，界面效应增大了传质表面积，聚能效应活化了分离物质分子。在基于声化复合的氰化提金废水处理过程中，上述超声波效应作用于废水的金属化学沉淀过程，重金属离子沉淀和分离的化学反应强度、速率显著提升，重金属分离程度、废水净化深度也随之提高，且处理时间大大减少，设备和场地建设投资得以降低。因此，基于声化复合的氰化提金废水处理将废水中的铜、铁等重金属从提金废液中的分离出来，有利于后续的重金属后续的回收，处理后的废水高效循环利用具有重要的经济价值，少量废水达标排放对环境保护具有重大意义。
综合回收法中的化学沉淀法在处理氰化提金废水的同时，能最大限度回收有价金属和氰化物，可以真正实现变废为宝，因此逐渐受到研究者和黄金冶炼行业的重视。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，本系统中，重金属离子沉淀和分离的化学反应强度、速率显著提升，重金属从提金废液中的分离程度、废水净化深度也随之提高，且处理时间大大减少，设备和场地建设投资得以降低；可将废水中的铜、铁、锌等重金属从提金废液中的分离出来，既有利于后续的重金属回收，同时也有利于提金废水的循环使用，处理后的废水高效循环利用具有重要的经济价值，少量废水达标排放对环境保护具有重大意义。
为解决上述技术问题，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，共由三级声空化处理系统组成，一级声化处理系统包括一级声空化处理罐、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，硫酸锌添加单元的输出端连接在一级声空化处理罐的输入口，过滤装置Ⅰ连接在一级声空化处理罐的输出口，一级声化处理系统用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ而从废水中分离出来；
二级声化处理系统包括二级声空化处理罐、稀硫酸添加单元、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，稀硫酸添加单元的输出端连接在二级声空化处理罐的输入口，过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元连接在二级声空化处理罐的输出口，二级声化处理系统用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收；过滤后的废水滤液中锌以Zn2+的状态留在废水中，可储存至一定浓度时返回一级处理系统循环使用，铜和铁沉淀出来后可用化学方法的再进行分离和单独回收。同时，二级处理系统中将氰化物转化为氰化氢气体回收，再用碱液(NaOH溶液)吸收生成NaCN，待其浓度达到使用要求时可返回浸出系统使用。
三级声化处理系统包括三级声空化处理罐和双氧水添加单元，双氧水添加单元的输出端连接在三级声空化处理罐的输入口，三级声化处理系统用于处理含氰废水达到排放标准。当浸出系统达到饱和时，需要排出少量废水，从二级处理系统过滤出的废水滤液金属元素的含量已经非常小，但是氰含量仍比较高，通过三级声化处理系统可降低废水中的氰含量，使其达到排放标准。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的一级声空化处理罐由超声波电源、伞形机构、超声波换能器单元和处理罐组成，超声波换能器单元固定连接在伞形机构上，超声波换能器单元的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元提供基础电能输入并控制超声波换能器单元的工作状态；伞形机构位于处理罐中。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的超声波换能器单元由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构上。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的伞形机构由中心杆、上层展开机构、中层展开机构和底层展开机构组成；所述上层展开机构包括上连杆、上连接块和上固定块，所述上连接块连接在所述中心杆的下端，所述上连杆有多个，所述上连杆的一端铰接在所述上连接块上，所述上连杆的另一端铰接在所述上固定块上；所述中层展开机构包括中连杆、中连接块和中固定块，所述中连接块固定连接在所述超声波换能器单元上，所述中连杆有多个，所述中连杆的一端铰接在所述中连接块上，所述中连杆的另一端铰接在所述中固定块上；所述底层展开机构包括下连杆、下连接块和下固定块，所述下连接块固定连接在所述超声波换能器单元上，所述下连杆有多个，所述下连杆的一端铰接在所述下连接块上，所述下连杆的另一端铰接在所述下固定块上；所述下连接块的底端设置有防滑机构；所述中层展开机构有多个；所述上连杆、中连杆和下连杆的结构尺寸相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的下固定块的下端设置有万向轮。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的一级声空化处理罐、二级声空化处理罐和三级声空化处理罐的结构相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的硫酸锌添加单元包括硫酸锌试剂储罐、硫酸锌试剂供给泵、硫酸锌试剂调节阀和硫酸锌试剂流量表，试剂供给泵连接在试剂储罐的出口，试剂调节阀连接在试剂供给泵的出口，试剂流量表安装在连接硫酸锌试剂调节阀和一级声空化处理罐的管道上。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的稀硫酸添加单元和双氧水添加单元与硫酸锌添加单元的结构相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的过滤装置Ⅰ由截止阀Ⅰ、过滤管和过滤网组成，截止阀Ⅰ的一端连接在一级声空化处理罐的出口端，截止阀Ⅰ的另一端通过法兰连接过滤管的输入端，过滤网形状呈U型，过滤网安装在过滤管中间偏下的位置，过滤网通过过滤管内壁上的凸台固定，所述的过滤装置Ⅱ与过滤装置Ⅰ的结构相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的碱液吸收单元包含碱液储存罐、气管和截止阀Ⅱ，碱液储存罐的上端通过气管连接在二级声空化处理罐的上端，连接碱液储存罐和二级声空化处理罐的气管插入到碱液储存罐的底部，碱液储存罐的下端输出口连接有废水管道，连接在碱液储存罐输出口的废水管道上连接有截止阀Ⅱ。
本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统的有益效果为：
1.采用硫酸锌沉淀工艺，可除去大部分铜及所有的铁与游离氰，而且对废水中残存的少量金不会产生影响。
2.该系统处理后的废水pH值在5以上，投入廉价生石灰调回碱性便可返回浸金系统。
3.所得沉淀物可分步溶解回收铜、锌及氰化物，得到的硫酸锌可返回沉淀系统，氰化钠返回浸出系统循环使用，含铜沉淀可用来制得超细铜粉，有利于黄金企业挖潜增效，降低成本。
4.能够有效降低含氰废水中CN-的含量，达到排放标准，同时能够降低废水中有机物和聚合物的含量，降低了废水的粘度，减轻对环境的污染。
5.本发明中使用的超声功率较大，能够有效提高处理效率并提升处理效果。
6.本系统采用伞形机构可将超声波处理设备更简单快捷地安装进入氰化罐中，并保证换能器阵列在氰化罐的空间中均布，使超声声场分布更加均匀，提高设备处理效率。
7.本发明中采用密封注入试剂的方式，避免了处理过程中剧毒的含氰气体挥发逸出。
8.本发明可以进行连续工作，工作效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统的结构框图。
图2为本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统的结构示意图。
图3为图2中一级声空化处理罐的结构图。
图4为图3中伞形机构的结构示意图。
图中：硫酸锌试剂储罐1；硫酸锌试剂供给泵2；硫酸锌试剂调节阀3；硫酸锌试剂流量表4；一级声空化处理罐5；伞形机构5-1；中心杆5-1-1；防滑机构5-1-1-1；上层展开机构5-1-2；上连杆5-1-2-1；上连接块5-1-2-2；上固定块5-1-2-3；中层展开机构5-1-3；中连杆5-1-3-1；中连接块5-1-3-2；中固定块5-1-3-3；底层展开机构5-1-4；下连杆5-1-4-1；下连接块5-1-4-2；下固定块5-1-4-3；超声波换能器单元5-2；处理罐5-3；气管6；碱液储存罐7；二级声空化处理罐8；三级声空化处理罐9；截止阀10；过滤管11；过滤网12；稀硫酸添加单元13；双氧水添加单元14；浸出系统15；硫酸锌存储罐16；截止阀Ⅱ17。
具体实施方式
下面结合图1、2、3、4说明本实施方式，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，本系统中，将超声波与化学试剂联合使用，高能超声波在废液中产生强烈的空化效应能够使重金属离子沉淀和分离的化学反应强度、速率显著提升，重金属分离程度、废水净化深度也随之提高，且处理时间大大减少，设备和场地建设投资得以降低。H2O2具有强烈的氧化性，在碱性条件下可以将CN-氧化成NH3，能够用于铜粉的制备中。为了将废水中的CN-彻底氧化需要使用大量的H2O2，成本高，过程缓慢。当用超声进行辅助时，高能超声波在废液中产生强烈的空化效应，能够加速H2O2与CN-的接触，能够提高H2O2与CN-的反应速度和H2O2的利用率。此外，空化作用产生的局部高温高压以及机械剪切作用能够使大分子有机物的分子链断裂，断裂后的分子链相对较小的有机物更容易被H2O2氧化降解，大分子有机物的减少会使废水的粘度降低，能够达到排放的要求。
为解决上述技术问题，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统由一级声化处理系统、二级声化处理系统和三级声化处理系统组成。一级声化处理系统包括一级声空化处理罐5、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，一级声化处理系统用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ。硫酸锌添加单元的输出端连接在一级声空化处理罐5的输入口，过滤装置Ⅰ连接在一级声空化处理罐5的输出口，硫酸锌添加单元向一级声空化处理罐5中提供硫酸锌溶液，能够有效的使提金废水中的CN-、Fe2+和Cu2+沉淀，沉淀完全后，将一级声空化处理罐5的固液混合物通过过滤装置Ⅰ过滤，滤液直接返回到浸出系统中，浸出系统为磨矿后的矿浆用氰化钠浸出其中的金的过程，本申请中不涉及矿浆中金的浸出。沉淀Ⅰ的主要组分为Zn2[Fe(CN)6]、Zn(CN)2和CuCN，取出后用二级声化处理系统进一步处理。实验研究表明，当100ml提金氰化废水加入含3.5g有效质量的ZnSO4溶液，常温搅拌40min时，Fe2+的沉淀率达到100％，CN-的沉淀率达到99.34％，Cu2+沉淀率为86％，Zn2+浓度有所增高，且废水中金的含量不受影响，处理后的废水可达到循环利用的要求，反应的最佳酸碱环境是pH＝4.5～6.0。
二级声化处理系统包括二级声空化处理罐8、稀硫酸添加单元13、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，二级声化处理系统用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收，以重复利用。稀硫酸添加单元13的输出端连接在二级声空化处理罐8的输入口，过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元连接在二级声空化处理罐8的输出口；稀硫酸添加单元13向二级声空化处理罐8提供稀硫酸以溶解沉淀Ⅰ分离锌，沉淀Ⅰ的主要组分为Zn2[Fe(CN)6]、Zn(CN)2和CuCN，其中Zn2[Fe(CN)6]和CuCN不溶于稀硫酸，Zn(CN)2则易溶于稀硫酸，因此可采用硫酸溶解沉淀Ⅰ的方法将锌和铜、铁进行过滤分离。同时使CN-以HCN气体形态逸出分离。在二级声空化处理罐8中，含Zn的沉淀被稀硫酸溶解，生成ZnSO4溶液，含铜和铁的沉淀并不溶于稀硫酸，因此铜和铁仍以沉淀的形式存在。反应后将二级声空化处理罐8中的固液混合物通过过滤装置Ⅱ过滤，滤液为ZnSO4溶液，可收集于硫酸锌存储罐16中并在一级声化处理系统中再使用。过滤后的沉淀Ⅱ中含有大量的铜和铁，可用化学法进一步分离，用于铜粉和铁的制备。此外，二级声空化处理罐8的顶端有气体逸出口，通过气管与碱液吸收单元相连接，二级声空化处理罐8中产生的HCN气体通过气管通入到碱液吸收单元的碱液中，碱液吸收单元中使用的碱液是NaOH溶液，吸收来自二级声空化处理罐8中的HCN气体后生成NaCN，当NaCN浓度达到使用浓度后，可返回到浸出系统中使用。
实验研究表明，二级声化处理系统中的较优条件为：稀硫酸与沉淀Ⅰ液固比为5:1，硫酸浓度为5％，溶解温度为常温，搅拌时间为30min。此时锌的平均溶解率达到90.45％，铁的为2.52％，铜的为4.97％，过滤所得滤饼中铜的平均含量为69.21％，铁为20.94％，锌为1.17％，且10g沉淀Ⅰ可回收近1000mg的氰化钠。
三级声化处理系统包括三级声空化处理罐9和双氧水添加单元14，双氧水添加单元14的输出端连接在三级声空化处理罐9的输入口。三级声化处理系统是当浸回系统饱和时，处理少量的含氰废水达到排放标准。提金废水在经过一级声化处理系统和二级声化处理系统处理后，除沉淀外都回流到浸出系统中循环使用，但是当系统中的水量达到饱和时，此时不进行外排便会影响系统的正常运转，此时，必须有少量含氰废水经过一级声化处理系统和二级声化处理系统处理后不再返回浸出系统中，对于这部分含氰废水会流入三级声化处理系统中处理后去氰后排放。双氧水添加单元14将H2O2通入三级声空化处理罐9中，H2O2具有强烈的氧化性，在碱性条件下可以将CN-氧化成NH3，能够用于铜粉的制备中。在反应的同时辅助超声作用，能使反应速度加快，提高H2O2的利用率和CN-的除去率，使处理后的含氰废水达到排放标准。
所述的一级声空化处理罐5由超声波电源、伞形机构5-1、超声波换能器单元5-2和处理罐5-3组成，超声波换能器单元5-2固定连接在伞形机构5-1上，超声波换能器单元5-2的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元5-2提供基础电能输入并控制超声波换能器单元5-2的工作状态；伞形机构5-1位于处理罐5-3中。超声波电源选用WeberUltrasonics公司的SONOPOWER系列或同类产品，用于控制超声波换能器单元5-2的工作状态，通过调节工作电压、频率等参数对超声波换能器单元5-2的功率、频率等进行调节，获得所需要的声场。处理罐5-3是可封闭的罐子，用于放置超声波换能器单元5-2和处理物质。伞形机构5-1用于固定超声波换能器单元5-2，并将超声波换能器单元5-2安置在处理罐5-3的内部。此外，伞形机构5-1可以展开和收拢，便于放入处理罐5-3内部或从处理罐5-3内部取出。
所述的超声波换能器单元5-2由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构5-1上，超声换能器均选用Weber Ultrasonics公司的
Figure BDA0001297070040000091
HD DOUBLETWIN高温超声波-棒式换能器系列或同类产品，在伞形机构5-1展开状态下均布于处理罐5-3内。
所述的伞形机构5-1由中心杆5-1-1、上层展开机构5-1-2、中层展开机构5-1-3和底层展开机构5-1-4组成。所述上层展开机构5-1-2包括上连杆5-1-2-1、上连接块5-1-2-2和上固定块5-1-2-3，所述上连接块5-1-2-2通过螺纹连接或焊接等方式连接在所述中心杆5-1-1的下端，所述上连杆5-1-2-1有多个，所述上连杆5-1-2-1的一端铰接在所述上连接块5-1-2-2上，所述上连杆5-1-2-1的另一端铰接在所述上固定块5-1-2-3上；所述中层展开机构5-1-3包括中连杆5-1-3-1、中连接块5-1-3-2和中固定块5-1-3-3，所述中连接块5-1-3-2通过螺纹连接或焊接等方式固定连接在所述超声波换能器单元5-2上，所述中连杆5-1-3-1有多个，所述中连杆5-1-3-1的一端铰接在所述中连接块5-1-3-2上，所述中连杆5-1-3-1的另一端铰接在所述中固定块5-1-3-3上；所述底层展开机构5-1-4包括下连杆5-1-4-1、下连接块5-1-4-2和下固定块5-1-4-3，所述下连接块5-1-4-2通过螺纹连接或焊接等方式固定连接在所述超声波换能器单元5-2上，所述下连杆5-1-4-1有多个，所述下连杆5-1-4-1的一端铰接在所述下连接块5-1-4-2上，所述下连杆5-1-4-1的另一端铰接在所述下固定块5-1-4-3上。所述上固定块5-1-2-3与中固定块5-1-3-3之间、中固定块5-1-3-3与下固定块5-1-4-3通过螺纹连接或焊接等方式固定连接在超声波换能器单元5-2上。所述下连接块5-1-4-2的底端设置有防滑机构5-1-1-1；所述中层展开机构5-1-3有多个；所述上连杆5-1-2-1、中连杆5-1-3-1和下连杆5-1-4-1的结构尺寸相同。通过这样的连接方式，将超声波换能器单元5-2上固定连接在伞形机构5-1。当向上提起伞形机构5-1机构时，在重力的作用下，上连杆5-1-2-1、中连杆5-1-3-1和下连杆5-1-4-1均会向下转动，使得伞形机构5-1收拢，便于将伞形机构5-1从处理罐5-3内部取出。当伞形机构5-1向下降落并且最底端接触到处理罐5-3内部底端时，下连杆5-1-4-1会由于下固定块5-1-4-3与处理罐5-3内部底端接触从而慢慢向上转动直至防滑机构5-1-1-1的下表面与处理罐5-3内部底端的表面接触，从而将伞形机构5-1展开，使得超声波换能器单元5-2均匀分布在处理罐5-3内部。
所述的下固定块5-1-4-3的下端设置有万向轮，从而便于伞形机构5-1在处理罐5-3内部的展开与位置移动。
所述的一级声空化处理罐5、二级声空化处理罐8和三级声空化处理罐9的结构相同。
所述的硫酸锌添加单元包括硫酸锌试剂储罐1、硫酸锌试剂供给泵2、硫酸锌试剂调节阀3和硫酸锌试剂流量表4，试剂供给泵2通过螺纹连接或焊接等连接方式连接在试剂储罐1的出口，试剂调节阀3通过螺纹连接或焊接等连接方式连接在试剂供给泵2的出口，试剂流量表4通过螺纹连接或焊接等连接方式安装在连接硫酸锌试剂调节阀3和一级声空化处理罐5的管道上。硫酸锌试剂储罐1用于存储硫酸锌溶液，避免硫酸锌溶液暴露在空气中出现变质，可以直接购买现有的硫酸锌试剂储罐。硫酸锌试剂供给泵2将硫酸锌溶液抽出并送入一级声空化处理罐5中，缺少硫酸锌试剂供给泵2的作用，硫酸锌试剂储罐1中的压力可能不足以使得硫酸锌溶液顺畅流动，硫酸锌试剂供给泵2可以选择使用泊头市大红泵业制造有限公司的NYP-100型供给泵。硫酸锌试剂调节阀3用于调控硫酸锌溶液的流量，选择调压球阀，可直接购买。硫酸锌试剂流量表4选择江苏常州市成丰仪表的LWGY系列流量计，用于记录实际进入一级声空化处理罐5中的硫酸锌溶液的流量。
所述的稀硫酸添加单元13和双氧水添加单元14与硫酸锌添加单元的结构相同。
所述的过滤装置Ⅰ由截止阀Ⅰ10、过滤管11和过滤网12组成，截止阀Ⅰ10的一端连接在一级声空化处理罐5的出口端，截止阀Ⅰ10的另一端通过法兰连接过滤管11的输入端，方便拆卸取出沉淀。过滤网12形状呈U型，有利于收集沉淀。过滤网12安装在过滤管11中间偏下的位置，过滤网12通过过滤管11内壁上的凸台固定，当过滤结束后，收集有沉淀的过滤网12可以从过滤管11的上部取出，方便将沉淀投入下一级反应罐。所述的过滤装置Ⅱ与过滤装置Ⅰ的结构相同。
所述的碱液吸收单元包含碱液储存罐7、气管6和截止阀Ⅱ17，碱液储存罐7的上端通过气管6连接在二级声空化处理罐8的上端，在气管6入口处有密封装置，可以防止有毒的HCN气体逸出。连接碱液储存罐7和二级声空化处理罐8的气管6插入到碱液储存罐7的底部，有利于HCN气体的吸收。碱液储存罐7的下端输出口连接有废水管道，连接在碱液储存罐7下端输出口的废水管道上连接有截止阀Ⅱ17。检测碱液储存罐7吸收HCN气体后生成NaCN的浓度，到浓度达到使用要求时，打开截止阀Ⅱ17，让碱液储存罐7内的溶液返回到浸出系统中。
采用上述的系统进行氰化提金废水处理，氰化提金废水处理的方法包括：
步骤一：根据氰化提金废水的组分分析结果及其物理、化学特性以及Cu、Fe和CN-的含量，针对单只超声波设备，对相关变量超声波功率、超声波频率等进行正交实验小试样，并通过评价标准各级处理所需的超声波参数，再通过优化实验参数，最终确定小型实验的最优工艺参数；
步骤二：对各级处理后的相关离子或金属浓度检测，评价各级声化反应的效果，获得各级声化反应的效果最佳时的超声波功率、超声波频率、声强、复合处理时间。各级处理系统采用同样的检测分析方式。
步骤三：针对工业现场条件，通过工业应用的超声波强化各级处理设备，将小型实验的最优工艺参数线性放大，进行工业实验，各级处理的结果的数据，评价各级声化处理效果，并优化工艺路线。
本发明的工作原理是：
大功率超声波能够起到强化浸出的作用，主要是由于液相中气泡在特定声波作用下发生空化，瞬间产生热点，即声空化动力学过程形成的高温、高压区，温度可达近5000℃，压力高达100MPa，温度时间变化率达108℃/s，并伴有强大冲击波。超声辅助促进了各级反应的进行：
一级声化处理系统中，通过添加ZnSO4，分离氰化提金废水中的CN-、Fe2+和Cu2+等，将其转化为沉淀分离出来，主要反应有：
Figure BDA0001297070040000121
Figure BDA0001297070040000122
Figure BDA0001297070040000123
Figure BDA0001297070040000131
Figure BDA0001297070040000132
由反应式(1)至(4)可知：当加入Zn2+后，溶液中的游离CN将以Zn(CN)2形式除去；ZnCN以Zn(CN)2沉淀除去，而Cu主要以CuCN形式除去，Fe则以Zn2[Fe(CN)6]形式除去。而Zn2+不与AuCN发生沉淀反应，因此对其并没有影响。但由(5)式可知，在碱性环境下，Zn2[Fe(CN)6]沉淀会被溶解，最终以Zn(OH)2沉淀形式存在，因此，沉淀过程最好在酸性或中性环境下进行。
一级声化处理系统中生成的沉淀Ⅰ的主要组分为Zn2[Fe(CN)6]、Zn(CN)2和CuCN，在二级声化处理系统中添加稀硫酸溶解Zn(CN)2，其中Zn2[Fe(CN)6]和CuCN不溶于稀硫酸，因此可采用硫酸溶解沉淀Ⅰ的方法将锌和铜、铁进行过滤分离。同时使CN-以HCN气体形态逸出分离。同时使CN-以HCN气体形态逸出分离后被NaOH溶液吸收，生成NaCN。主要有以下反应：
Figure BDA0001297070040000133
NaOH+HCN(g)＝NaCN(aq)+H2O(7)
由反应式(6)至(7)可知，Zn(CN)2遇稀硫酸溶解生成硫酸锌，同时会释放出HCN气体。得到的硫酸锌溶液可返回沉淀系统重复利用，或是经过浓缩结晶制得硫酸锌产品；释放出的氰化氢气体经吹脱后用氢氧化钠吸收，得到氰化钠溶液，可返回浸金系统继续使用，因此可采用此方法分离锌并回收氰。
一级声化处理系统中，通过添加H2O2，将废水中的CN-氧化降解，使其浓度低于排放的标准。主要发生以下反应：
Figure BDA0001297070040000134
为了将CN-氧化完全，需要添加的H2O2量较大，添加超声辅助后，高能超声波在废液中产生强烈的空化效应，能够加速H2O2与CN-的接触，能够提高H2O2与CN-的反应速度和H2O2的利用率。此外，空化作用产生的局部高温高压以及机械剪切作用能够使大分子有机物的分子链断裂，断裂后的分子链相对较小的有机物更容易被H2O2氧化降解，大分子有机物的减少会使污水的粘度降低，能够达到后续使用或是排放的要求。
因此，在上述的三级的声化反应中，超声波能够加快反应时间，减少试剂的用量，缩短反应时间，减少基础建设投资。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于，该声化复合的氰化提金废水处理系统由一级声化处理系统、二级声化处理系统和三级声化处理系统组成，一级声化处理系统包括一级声空化处理罐(5)、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，硫酸锌添加单元的输出端连接在一级声空化处理罐(5)的输入口，过滤装置Ⅰ连接在一级声空化处理罐(5)的输出口，一级声化处理系统用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ；
二级声化处理系统包括二级声空化处理罐(8)、稀硫酸添加单元(13)、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，稀硫酸添加单元(13)的输出端连接在二级声空化处理罐(8)的输入口，过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元连接在二级声空化处理罐(8)的输出口，二级声化处理系统用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收；
三级声化处理系统包括三级声空化处理罐(9)和双氧水添加单元(14)，双氧水添加单元(14)的输出端连接在三级声空化处理罐(9)的输入口，三级声化处理系统用于处理含氰废水达到排放标准；
所述的一级声空化处理罐(5)由超声波电源、伞形机构(5-1)、超声波换能器单元(5-2)和处理罐(5-3)组成，超声波换能器单元(5-2)固定连接在伞形机构(5-1)上，超声波换能器单元(5-2)的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元(5-2)提供基础电能输入并控制超声波换能器单元(5-2)的工作状态；伞形机构(5-1)位于处理罐(5-3)中；
所述的超声波换能器单元(5-2)由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构(5-1)上；
所述的伞形机构(5-1)由中心杆(5-1-1)、上层展开机构(5-1-2)、中层展开机构(5-1-3)和底层展开机构(5-1-4)组成；所述上层展开机构(5-1-2)包括上连杆(5-1-2-1)、上连接块(5-1-2-2)和上固定块(5-1-2-3)，所述上连接块(5-1-2-2)连接在所述中心杆(5-1-1)的下端，所述上连杆(5-1-2-1)有多个，所述上连杆(5-1-2-1)的一端铰接在所述上连接块(5-1-2-2)上，所述上连杆(5-1-2-1)的另一端铰接在所述上固定块(5-1-2-3)上；所述中层展开机构(5-1-3)包括中连杆(5-1-3-1)、中连接块(5-1-3-2)和中固定块(5-1-3-3)，所述中连接块(5-1-3-2)固定连接在所述超声波换能器单元(5-2)上，所述中连杆(5-1-3-1)有多个，所述中连杆(5-1-3-1)的一端铰接在所述中连接块(5-1-3-2)上，所述中连杆(5-1-3-1)的另一端铰接在所述中固定块(5-1-3-3)上；所述底层展开机构(5-1-4)包括下连杆(5-1-4-1)、下连接块(5-1-4-2)和下固定块(5-1-4-3)，所述下连接块(5-1-4-2)固定连接在所述超声波换能器单元(5-2)上，所述下连杆(5-1-4-1)有多个，所述下连杆(5-1-4-1)的一端铰接在所述下连接块(5-1-4-2)上，所述下连杆(5-1-4-1)的另一端铰接在所述下固定块(5-1-4-3)上；所述下连接块(5-1-4-2)的底端设置有防滑机构(5-1-1-1)；所述中层展开机构(5-1-3)有多个；所述上连杆(5-1-2-1)、中连杆(5-1-3-1)和下连杆(5-1-4-1)的结构尺寸相同；
所述的下固定块(5-1-4-3)的下端设置有万向轮；
所述的一级声空化处理罐(5)、二级声空化处理罐(8)和三级声空化处理罐(9)的结构相同。
2.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的硫酸锌添加单元包括硫酸锌试剂储罐(1)、硫酸锌试剂供给泵(2)、硫酸锌试剂调节阀(3)和硫酸锌试剂流量表(4)，试剂供给泵(2)连接在试剂储罐(1)的出口，试剂调节阀(3)连接在试剂供给泵(2)的出口，试剂流量表(4)安装在连接硫酸锌试剂调节阀(3)和一级声空化处理罐(5)的管道上。
3.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的稀硫酸添加单元(13)和双氧水添加单元(14)与硫酸锌添加单元的结构相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的过滤装置Ⅰ由截止阀Ⅰ(10)、过滤管(11)和过滤网(12)组成，截止阀Ⅰ(10)的一端连接在一级声空化处理罐(5)的出口端，截止阀Ⅰ(10)的另一端通过法兰连接过滤管(11)的输入端，过滤网(12)形状呈U型，过滤网(12)安装在过滤管(11)中间偏下的位置，过滤网(12)通过过滤管(11)内壁上的凸台固定，所述的过滤装置Ⅱ与过滤装置Ⅰ的结构相同。
5.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的碱液吸收单元包含碱液储存罐(7)、气管(6)和截止阀Ⅱ(17)，碱液储存罐(7)的上端通过气管(6)连接在二级声空化处理罐(8)的上端，连接碱液储存罐(7)和二级声空化处理罐(8)的气管(6)插入到碱液储存罐(7)的底部，碱液储存罐(7)的下端输出口连接有废水管道，废水管道上连接有截止阀Ⅱ(17)。
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