CN112863611A - 一种铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法，通过特定方法确定了两个铁盐用量极值，给出一个合理的铁盐用量范围，在开展铁盐用量条件试验时，可在此范围内合理选择铁盐用量条件数值，避免了铁盐用量参数选择的盲目性。按照以下公式求出铁盐用量极小值和极大值：极小值m_min=2/n*M_铁*[m_Fe/M_Fe‑(m_Cu/M_Cu+m_Zn/M_Zn)/2]；极大值m_max=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe+(m_CN ^‑/M_CN ^‑+3m_Cu/M_Cu+4m_Zn/M_Zn)/6]。

Description

一种铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法

技术领域

本发明涉及铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法。主要用于采用铁盐沉淀法处理含金矿石氰化废水（或氰化尾渣）时，铁盐药剂用量参数范围的确定以及相关试验研究工作。

背景技术

含金矿石在氰化浸出过程中，金矿石中伴生的铁、铜、锌等金属矿物直接或间接地同浸出液中的CN^-、O₂、OH^-发生化学反应，生成各种金属氰络离子，主要包括铜氰络离子Cu(CN)₃ ^2-（铜氰络离子主要存在形式）、锌氰络离子Zn(CN)₄ ^2-、铁氰络离子Fe(CN)₆ ^4-等。含金矿石氰化浸出产生的含氰废水（或氰化尾渣）中含有一定量的游离氰和金属络合氰，使含氰废水（或氰化尾渣）成为危险废物，必须进行无害化处理，使毒浸总氰浓度降至相关标准要求以下，方可进行堆存、转运或外排。铁盐药剂成本相对较低、处理效果较好，是一种得到广泛应用的含氰废水（或氰化尾渣）无害化处理药剂。

含氰废水中Cu(CN)₃ ^2-、Zn(CN)₄ ^2-等金属氰络离子在酸性条件下发生不同程度解离，转化成Cu(CN)₂ ^-、CuCN沉淀、Zn(CN)₃ ^-、Zn(CN)₂沉淀、Cu⁺、Zn²⁺等粒子，释放出大量游离氰CN^-。铁盐沉淀法是利用加入铁盐的Fe²⁺和游离氰CN^-形成Fe(CN)₆ ^4-，然后与Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等金属离子形成沉淀（Fe₂Fe(CN)₆、Cu₂Fe(CN)₆、Zn₂Fe(CN)₆），再经过滤实现降氰的一种方法。铁盐药剂用量条件试验是铁盐沉淀法处理含氰废水试验研究中的一项重要试验，通过这个试验可以确定最优铁盐药剂用量，即在达到预期处理效果的基础上最少的铁盐加入量。

现有技术中，铁盐用量的确定方法包括：一是根据经验确定几个铁盐药剂用量值，开展铁盐药剂用量条件试验，依据试验结果选择降氰效果最好的铁盐用量。这种方法没有科学的理论计算作为依据，试验量大，试验效率低，甚至得到错误的试验结论；二是通过简单的理论计算，例如直接根据含氰废水中的铁氰络离子含量，计算出铁盐理论加入量，以此理论加入量为基数乘以几个倍数，确定几个铁盐用量值，然后开展铁盐用量条件试验，依据试验结果选择降氰效果最好的铁盐用量。这一方法虽然有理论计算值作为依据，但简单的参考铁氰络离子含量进行理论计算不合理，主要原因是：未综合考虑游离氰和其它金属络合氰的影响与含量，得到的并不是铁盐用量的极值，以此为基数乘以几个系数确定的铁盐药剂用量条件同样存在试验效率低，甚至得到错误试验结论的问题。因此，如果按照现有技术的方法选择了过多与过少的铁盐用量，试验往往达不到预期效果，影响试验数据分析和试验效率，甚至耗费大量人力物力开展的部分试验属于无效试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法，通过确定铁盐用量的极大值和极小值，给出一个合理的铁盐用量范围。避免盲目的选择铁盐用量条件数值，提高了铁盐药剂用量条件试验的效率。

本发明的技术方案如下：

一种铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法，其特征在于按照以下公式求出铁盐用量极小值和极大值：

铁盐用量极小值m_min（mg/L）的计算方法如下：

m_min=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe-(m_Cu/M_Cu+m_Zn/M_Zn)/2]

式中，n代表铁盐分子中铁原子个数；M_铁盐代表铁盐相对分子质量，g/mol；m_Fe、m_Cu、m_Zn分别代表含氰废水中铁、铜、锌三种元素含量（化验分析得到），mg/L；M_Fe、M_Cu、M_Zn分别代表铁、铜、锌三种元素相对原子质量，g/mol；

铁盐用量极大值m_max（mg/L）的计算方法如下：

m_max=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe+(m_CN ^-/M_CN ^-+3m_Cu/M_Cu+4m_Zn/M_Zn)/6]

式中，n代表铁盐分子中铁原子个数；M_铁盐代表铁盐相对分子质量，g/mol；m_Fe、m_Cu、m_Zn分别代表含氰废水中铁、铜、锌三种元素含量（化验分析得到），mg/L；m_CN-含氰废水中游离氰含量（化验分析得到），mg/L；M_Fe、M_Cu、M_Zn-分别代表铁、铜、锌三种元素相对原子质量，g/mol；M_CN-代表CN^-相对分子质量，g/mol。

本发明理论依据如下：

假设含氰废水中Cu(CN)₃ ^2-、Zn(CN)₄ ^2-全部解离为Cu⁺和Zn²⁺，释放出全部CN^-，释放出的CN^-与含氰废水中原有的CN^-都以HCN气体的形式溢出，不参与和Fe²⁺的反应，即不消耗铁盐。Cu(CN)₃ ^2-、Zn(CN)₄ ^2-解离出的Cu⁺、Zn²⁺全部与Fe(CN)₆ ^4-生成难溶盐沉淀（Cu₂Fe(CN)₆、Zn₂Fe(CN)₆），使含氰废水中Fe(CN)₆ ^4-含量降低，减少了铁盐消耗量。剩余部分Fe(CN)₆ ^4-与加入铁盐生成沉淀（Fe₂Fe(CN)₆），与剩余部分Fe(CN)₆ ^4-发生反应的铁盐量就是极小值。

假设含氰废水中Cu(CN)₃ ^2-、Zn(CN)₄ ^2-全部解离为Cu⁺和Zn²⁺，释放出全部CN^-，释放出的CN^-与含氰废水中原有的CN^-不以HCN气体的形式溢出，全部与加入铁盐的Fe²⁺发生络合反应。Cu(CN)₃ ^2-、Zn(CN)₄ ^2-解离出的Cu²⁺、Zn²⁺全部不与Fe(CN)₆ ^4-发生反应生成沉淀。这样，加入铁盐的Fe²⁺与CN^-反应生成的Fe(CN)₆ ^4-和含氰废水中原有的Fe(CN)₆ ^4-继续与加入铁盐的Fe²⁺结合生成沉淀（Fe₂Fe(CN)₆），这一过程所消耗的铁盐量就是极大值。

本发明的积极效果在于：

采用铁盐沉淀法处理某种含氰废水，在开展铁盐药剂用量条件试验时，铁盐加入量选择过多或过少，试验都达不到预期效果，影响试验数据分析和试验效率，属于无效试验。本发明通过特定方法确定了两个铁盐用量极值，就能给出一个合理的铁盐药剂用量范围，避免了在开展铁盐药剂用量条件试验时，铁盐用量值选择的盲目性，提高了试验研究工作效率。

本发明适用于采用铁盐沉淀法处理含金矿石氰化废水（或氰化尾渣）时，铁盐药剂用量参数的确定以及相关试验研究工作。

本发明还具有计算简单，实用性强的特点。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明。

研究铁盐沉淀法处理某种含氰废水，在开展铁盐用量条件试验之前，首先基于此种含氰废水的游离氰和金属元素的检测结果进行理论计算，确定铁盐用量范围。然后在此范围内选定至少五个铁盐用量数值，开展铁盐用量条件试验，确定最优铁盐用量。

某含氰废水化验结果如表1所示。

表1 某含氰废水游离氰以及金属元素含量化验结果表

检测项目	CN<sup>-</sup>	Fe	Cu	Zn
					检测结果，mg/L	504.71	632.1	749.1	179.5

备注：Cu、Fe、Zn三种金属元素主要存在形式分别为Cu(CN)₃ ^2-、Fe(CN)₆ ^4-和Zn(CN)₄ ^2-。

铁盐选择七水硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），针对此含氰废水开展铁盐用量条件试验。按照本发明方法，计算出此种含氰废水铁盐用量的极小值和极大值，给出科学合理的铁盐用量范围，即：

铁盐用量极小值m_min（mg/L）的计算公式如下：

m_min=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe-(m_Cu/M_Cu+m_Zn/M_Zn)/2]

式中，n代表铁盐分子中铁原子个数；M_铁盐代表铁盐相对分子质量，g/mol；m_Fe、m_Cu、m_Zn分别代表含氰废水中铁、铜、锌三种元素含量（化验分析得到），mg/L；M_Fe、M_Cu、M_Zn分别代表铁、铜、锌三种元素相对原子质量，g/mol。

将n=1、M_铁盐=278g/mol、M_Fe=56g/mol、M_Cu=63.5g/mol、M_Zn=65g/mol、m_Fe=632.1mg/L、m_Cu=749.1mg/L和m_Zn=179.5mg/L代入上式，计算得铁盐用量极小值为:

m_min=2×278×[632.1/56-(749.1/63.5+179.5/65)/2]=2228.62(mg/L)

铁盐用量极大值m_max（mg/L）计算公式如下：

m_max=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe+(m_CN ^-/M_CN ^-+3m_Cu/M_Cu+4m_Zn/M_Zn)/6]

式中，n代表铁盐分子中铁原子个数；M_铁盐代表铁盐相对分子质量，g/mol；m_Fe、m_Cu、m_Zn分别代表含氰废水中铁、铜、锌三种元素含量（化验分析得到），mg/L；m_CN ^-代表含氰废水中游离氰含量（化验分析得到），mg/L；M_Fe、M_Cu、M_Zn分别代表铁、铜、锌三种元素相对原子质量，g/mol；M_CN ^-代表CN^-相对分子质量，g/mol。

将n=1、M_铁盐=278g/mol、M_Fe=56g/mol、M_Cu=63.5g/mol、M_Zn=65g/mol、M_CN-=26g/mol、m_Fe=632.1mg/L、m_Cu=749.1mg/L、m_Zn=179.5mg/L和m_CN-=504.71mg/L代入上式，计算得铁盐用量极大值为:

m_max=2×278×[632.1/56+(504.71/26+3×749.1/63.5+4×179.5/65)/6]=12377.82(mg/L)

那么，针对此种含氰废水，如果采用铁盐沉淀法处理，铁盐用量范围为：

2228.62mg/L<m<12377.82mg/L

也即：2.23g/L<m<12.38g/L

针对此种含氰废水，在此范围内选择铁盐药剂用量，选择七水硫酸亚铁加入量分别为3g/L、5g/L、7g/L、9g/L和11g/L，开展铁盐药剂用量条件试验，试验结果如表2所示。

表2 某含氰废水铁盐用量条件试验结果

铁盐加入量，g/L	处理后含氰废水总氰指标，mg/L
		3	76.18
5	29.56
		7	28.40
9	27.78
		11	29.24

由表2可以看出，当铁盐加入量超过5g/L时，铁盐沉淀法处理后含氰废水中的总氰指标稳定在28mg/L左右，说明选取的5g/L铁盐加入量是五个数值中的最优值。

Claims (1)

1.一种铁盐沉淀法处理含氰废水的铁盐用量极值确定方法，其特征在于按照以下公式求出铁盐用量极小值和极大值：

铁盐用量极小值m_min（mg/L）的计算方法如下：

m_min=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe-(m_Cu/M_Cu+m_Zn/M_Zn)/2]

式中，n代表铁盐分子中铁原子个数；M_铁盐代表铁盐相对分子质量，g/mol；m_Fe、m_Cu、m_Zn分别代表含氰废水中铁、铜、锌三种元素含量（化验分析得到），mg/L；M_Fe、M_Cu、M_Zn分别代表铁、铜、锌三种元素相对原子质量，g/mol；

铁盐用量极大值m_max（mg/L）的计算方法如下：

m_max=2/n*M_铁盐*[m_Fe/M_Fe+(m_CN ^-/M_CN ^-+3m_Cu/M_Cu+4m_Zn/M_Zn)/6]

式中，n代表铁盐分子中铁原子个数；M_铁盐代表铁盐相对分子质量，g/mol；m_Fe、m_Cu、m_Zn分别代表含氰废水中铁、铜、锌三种元素含量（化验分析得到），mg/L；m_CN ^-代表含氰废水中游离氰含量（化验分析得到），mg/L；M_Fe、M_Cu、M_Zn分别代表铁、铜、锌三种元素相对原子质量，g/mol；M_CN ^-代表CN^-相对分子质量，g/mol。