CN110117057A - 一种氰化物废水或矿浆处理药剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其包括生物质活性炭、次氯酸盐及HAS固化剂，该药剂可以高效降解含氰矿浆或废水中氰化物，药剂组成简单，廉价，且使用过程中药剂耗量小，效果明显，可广泛应用于各种类型含氰矿浆与废水处理。

Description

一种氰化物废水或矿浆处理药剂
技术领域
本发明涉及一种氰化物废水或矿浆处理药剂，特别涉及一种用于降解矿浆或废水中氰化物的由次氯酸盐、生物质炭以及HAS固化剂组成的组合药剂，属于氰化物污染矿浆处理技术领域。
背景技术
含氰矿浆的主要来源为金矿冶炼产物。黄金冶炼方法主要分为物理法和化学法。物理法包括混汞法、浮选法、重选法等，但这些方法单独处理金矿效率不高，时常与其他方法联合使用。化学法包括氰化法、氯化法、硫脲法、硫代硫酸盐法等，其中氰化法为最主要的提金工艺。我国采用氰化法生产黄金的产量占黄金总产量的六成以上，即产生大量含氰矿浆。含氰矿浆固液分离后产生的含氰废水直接排放将污染地表水和周边土壤，饮用水氰化物浓度过高将对居民健康造成危害，甚至威胁生命安全。含氰矿浆固液分离后的含氰冶炼渣随意堆放也具有危害性：不断侵占矿山周边耕地、林地，占用大量土地资源；冶炼渣中大部分有价金属元素未得到回收利用，造成资源浪费；含氰冶炼渣粒度极细，大量堆存易发生流动，甚至坍塌，具有安全隐患；干燥后的冶炼渣易形成扬尘风沙，且冶炼渣中残留的氰根及其本身含有的硫、重金属等元素会通过雨水的漫流和淋刷，流入河流或渗入地下水，污染周边环境。
处理含氰矿浆应用较广泛的技术方法主要有碱性氯化法、活性炭吸附法、酸化回收法、生物法、膜分离法、离子交换法等。这些方法在单一处理能力上或多或少都有缺点，比如碱性氯化法对铁氰络合物的降解效果不佳，酸化回收法不适用于低浓度含氰废水，生物法处理时间较长、对设备要求高等。
发明内容
针对现有技术中处理含氰矿浆或废水的方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种高效降解含氰矿浆或废水中氰化物的药剂；该药剂组成简单，廉价，且使用过程中药剂耗量小，效果佳，可广泛应用于各种类型含氰矿浆与废水处理。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种氰化物废水处理药剂，其包括生物质活性炭、次氯酸盐及HAS固化剂。
本发明化物废水处理药剂关键在于采用碱性氯化法联合生物质炭及HAS固化剂对含氰矿浆或废水进行调理降解氰化物，可以很好地解决现有的降解氰化物方法存在的缺点。本发明采用次氯酸盐可以在矿浆或废水中产生具有强氧化性的ClO―，能将附着于矿物颗粒表面的金属-氰络合物以及游离的CN―氧化为CO2和N2。而生物质炭主要通过吸附作用和催化氧化作用来实现降解氰化物，生物质炭有大量孔隙及高比表面积，利用物理吸附和化学吸附作用可吸附矿浆中的游离CN―和含氰络合物，同时生物质炭还可吸附空气中的氧气和矿浆中的溶解氧，在其本身和部分重金属离子的催化作用下，氧化吸附于生物质炭表面的氰化物。HAS固化剂是一种固结材料，以往主要广泛应用于高含水率淤泥、尾砂、粉煤灰等细颗粒物料的固结，而在本发明中首次将其作为降解矿浆中氰化物的组分，其主要通过固化作用和吸附作用来降低氰化物含量，HAS水化产物的胶结作用和其发生水化时产生的碱性环境导致矿浆中活性物质发生硬凝反应所产生水化物的胶结作用，将氰化物包裹，留存于脱水后的泥饼中，HAS水化产物内部具有微孔结构，比表面积大，可以吸附以阴离子形式存在的氰酸根污染物。因此，三种组分起到明显的协同作用，通过吸附、固定、降解等方式协同降低矿浆或者废水中的氰化物，在适当的外部环境条件下，三种药剂联合处理能将废水中氰化物浓度降到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准(0.5mg/L)以下。
优选的氰化物废水处理药剂由以下质量份组分组成：生物质活性炭5～15份，次氯酸盐5～15份，HAS固化剂5～15份。
较优选的氰化物废水处理药剂由以下质量份组分组成：生物质活性炭8～12份，次氯酸盐9～13份，HAS固化剂10～14份。
优选的方案，所述生物质活性炭为玉米芯生物质炭。优选玉米芯生物质炭主要是其相对其他活性炭或生物质炭具有更大的比表面积、更丰富的孔隙结构等优点，能为氰化物提供较多吸附位点，更有利于氰化物降解。
优选的方案，所述玉米芯碳由玉米芯粉末置于隔绝空气环境下，以5～10℃/min速率升温至450～550℃保温60～120min得到。优选的方案可以获得比表面积高、孔隙结构丰富的生物质炭。
优选的方案，所述次氯酸盐为次氯酸钙。理论上可以电离次氯酸根离子的次氯酸盐均适合于本发明，本发明优先廉价的次氯酸钙。
优选的方案，所述HAS固化剂包括矿渣、石膏、水泥熟料及活性激发剂。所述HAS固化剂包括以下质量百分比组分：矿渣：35～50％；水泥熟料：5～20％；碱性激发剂：1％～5％；石膏：40％～45％。所述矿渣是本领域常见原料，主要是矿石经过选矿或冶炼后的残余物，例如尾矿和非烧渣等。所述激发剂包括Na2CO3、Na2SiO3·9H2O、KAl(SO4)2·12H2O、NaOH、Na2SO4、NaNO3、Na3PO4和Ca(OH)2中至少一种。
本发明的含氰矿浆或废水：如金、银冶炼行业所产生的含氰矿浆；电镀、印染工业所产生的含氰废水；煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收的过程中产生的含氰焦化废水。
本发明的玉米芯生物质炭的制备：将玉米芯生物质于105℃烘箱中干燥24h，再于行星式球磨机研磨20min，先后过35目和60目筛网，得到粒径小于0.25mm的玉米芯粉末。称取一定量的玉米芯粉末于瓷舟中，置于管式炉中，通氮气1min，保证管内厌氧状态，打开管式炉，调节热裂解各项参数为：升温速率7℃/min，最高炭化温度500℃，停留时间90min。反应完成，待其自然降温，干燥存样。
本发明的HAS固化剂在使用前放入105℃烘箱中干燥24h。
本发明的一种氰化物废水处理药剂处理废水或矿浆中氰化物的过程：次氯酸钙投加量为20mg/g DS，生物质炭投加量为22mg/g DS，HAS投加量为24mg/g DS(DS：干物质)，搅拌时间为2h，环境温度保持在25℃。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明的氰化物废水处理药剂，将生物质活性炭、次氯酸盐及HAS固化剂联合处理，对氰化物降解效率大大提高，可以将矿浆或废水中氰化物浓度降到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准(0.5mg/L)以下。
2)本发明的氰化物废水处理药剂原料成本低，药剂耗量低，具有较大的成本优势，有利于推广使用。
3)本发明的氰化物废水处理药剂处理含氰废水或矿浆过程中氯化药剂用量低，且余氯也能被生物质炭和HAS吸附，废水或矿浆中残余氯很低，无需二次处理。解决了传统碱性氯化法需消耗大量氯化药剂，不仅成本过高，也会造成处理后废水余氯浓度过高，需要二次处理等技术问题。
4)本发明的氰化物废水处理药剂中生物质炭来源于农林废物，HAS主要成分为矿渣，使用其处理危害极大的氰化物污染物，达到以废治废的目的。
5)本发明的氰化物废水处理药剂在处理含氰废水时条件温和，可以在室温下及较短的时间内达到较好的降低矿浆或废水中氰化物的效果。
具体实施方式
以下具体实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制权利要求的保护范围。
实例中的含氰矿浆取自辽宁省某黄金冶炼厂，其含水率为80％，pH为9.21，固液分离后废水中氰化物浓度为6.95mg/L，超出一级排放标准(0.5mg/L)14倍。
以下实施例中玉米芯生物质炭的制备：将玉米芯生物质于105℃烘箱中干燥24h，再于行星式球磨机研磨20min，先后过35目和60目筛网，得到粒径小于0.25mm的玉米芯粉末。称取一定量的玉米芯粉末于瓷舟中，置于管式炉中，通氮气1min，保证管内厌氧状态，打开管式炉，调节热裂解各项参数为：升温速率7℃/min，最高炭化温度500℃，停留时间90min。反应完成，待其自然降温，干燥存样。
以下实施例中HAS固化剂由以下质量百分比组分：矿渣：40％；水泥熟料：15％；碱性激发剂：3％；石膏：42％。矿渣为电解锰渣；激发剂为碳酸钠。
实施例1
采用制备好的玉米芯生物质炭对矿浆进行处理，投加量范围10mg/g DS至50mg/gDS，处理后的矿浆进行固液分离，测定废水中氰化物的浓度。保证实验外部环境条件一致，其结果如下：
表1玉米芯生物质炭降氰实验设计及结果
表1可以看出玉米芯对矿浆中氰化物存在吸附去除作用，处理过后，废水中氰化物浓度均低于三级标准(1mg/L)。
实施例2
次氯酸钙、玉米芯生物质炭、HAS固化剂三种药剂采用不同的投加量组合，处理矿浆，搅拌2h，在25℃下完成反应。处理后固液分离，测定废水中氰化物浓度。保证实验外部环境条件一致，其结果如下：
表2三种药剂不同投加量实验设计及结果
由表2可以看出三种药剂联合处理后的废水中氰化物浓度已达到一级排放标准，且最低可至0.2mg/L。通过以上17组实验，进行响应曲面分析，得到最佳投加量组合：ClO―投加量为20mg/g DS，生物质炭投加量为22mg/g DS，HAS投加量为24mg/g DS。
实施例3
在最佳投加量组合下处理矿浆，改变不同搅拌时间，在25℃下完成反应。处理后固液分离，测定废水中氰化物浓度。保证实验外部环境条件一致，其结果如下：
表3不同搅拌时间实验设计及结果
由表3可得不同搅拌时间影响矿浆中氰化物的去除效果，但在搅拌时间1-10h内，处理后的废水中氰化物浓度均达到一级排放标准。当搅拌时间为2h时，废水中氰化物浓度最低达到0.114mg/L。
实施例4
在最佳投加量组合下处理矿浆，改变不同温度，搅拌2h，完成反应。处理后固液分离，测定废水中氰化物浓度。保证实验外部环境条件一致，其结果如下：
表4不同温度实验设计及结果
由表4可得不同温度影响矿浆中氰化物的去除效果，但在温度范围为20～50℃中，处理后的废水中氰化物浓度均达到一级排放标准。当温度为25℃时，废水中氰化物浓度最低达到0.114mg/L，去除率达98.36％。

Claims (7)

1.一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：包括生物质活性炭、次氯酸盐及HAS固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：由以下质量份组分组成：生物质活性炭5～15份，次氯酸盐5～15份，HAS固化剂5～15份。
3.根据权利要求2所述的一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：由以下质量份组分组成：生物质活性炭8～12份，次氯酸盐9～13份，HAS固化剂10～14份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：所述生物质活性炭为玉米芯生物质炭。
5.根据权利要求4所述的一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：所述玉米芯碳由玉米芯粉末置于隔绝空气环境下，以5～10℃/min速率升温至450～550℃保温60～120min得到。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：所述次氯酸盐为次氯酸钙。
7.根据权利要求1～3任一项所述的一种氰化物废水或矿浆处理药剂，其特征在于：所述HAS固化剂包括以下质量百分比组分：矿渣：35～50％；水泥熟料：5～20％；碱性激发剂：1％～5％；石膏：40％～45％。
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