EP0756582A1 - Destroying metal cyanide complexes by combined chemical oxidation and electrolysis - Google Patents

Destroying metal cyanide complexes by combined chemical oxidation and electrolysis

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EP0756582A1
EP0756582A1 EP95918031A EP95918031A EP0756582A1 EP 0756582 A1 EP0756582 A1 EP 0756582A1 EP 95918031 A EP95918031 A EP 95918031A EP 95918031 A EP95918031 A EP 95918031A EP 0756582 A1 EP0756582 A1 EP 0756582A1
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EP
European Patent Office
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effluent
anode
electrolysis
cathode
compartment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95918031A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Claude Gavach
Françoise PERSIN
Jean-Christophe Aubanel
Jacques Thauront
Thierry Cohen
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EMC Service
Original Assignee
EMC Service
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a process for the oxidation of oxidizable free anionic species and for the electrolytic separation of metals in solution in an effluent in the form of metal complexes. More particularly, the invention relates to a process for destroying cyano-metallic complexes in a cyanide effluent of variable composition.
  • the process includes the chemical oxidation of free anions and the reduction of metals at the cathode by electro ⁇ deposition.
  • the chemical oxidation and electrolysis steps can be carried out simultaneously or successively.
  • the invention also relates to a membrane electrolysis device comprising three compartments, namely an anode compartment, a cathode compartment and a median compartment separating the anode and cathode compartments and formed by two cation or anion exchange membranes as appropriate.
  • HCN hydrocyanic acid
  • lethal gas which binds in particular to the ferric ion of mitochondrial cytochrome oxidase and thus blocks cellular respiration causing general anorexia.
  • cyanides are widely used in the industry for their complexing and reducing properties. Cyanide consumption in France amounts to several thousand tonnes, most of which is reserved for metal treatment operations: quenching and electroplating. As a result, surface and heat treatment workshops, gold mines, coal mills and the steel industries, the photographic industry as well as the chemical industry are all susceptible to . have effluents contaminated with cyanide, although their cyanide content is very variable: from a few mg / 1 to several tens of g / 1. These effluents contain either only free cyanides, or mixtures of free cyanides and complexed cyanides, most often metallic.
  • CNC1 toxic cyanogen chloride
  • the first type consists in carrying out the anodic oxidation of the cyanides directly. This type of process, very efficient for concentrated cyanide solutions, is no longer effective for contents lower than 2 g / 1.
  • the second type of electrochemical decyanidation process performs oxidation from oxidizing agents formed in situ. Very efficient for treating weakly concentrated solutions, this process is no longer economically viable for solutions more concentrated in cyanide and oxidizable species. In addition, the precipitation of heavy metals at the cathode disrupts the proper functioning of the process.
  • the invention relates to a process for the chemical oxidation of oxidizable free anionic species, more particularly of free cyanides and of cathodic deposition of metals present in solution in an effluent in the form of metal complexes.
  • the method includes the chemical oxidation of the free anions of the effluent and the electrolysis at the cathode of the metal complexes, the electrolysis causing the deposition of metals at the cathode and the release into Effluent from the anions contained in the metal complexes.
  • the reduction in the number of free ligand anions facilitates the deposition of metals and leads to the release of new free anions which will in turn be destroyed by a second oxidation and so on so as to repeat the oxidation-electrolysis cycle if necessary.
  • the method comprises the use of means preventing the movement towards the anode of the anions released in the effluent during electrolysis.
  • the chemical oxidation of the free anions is carried out before and after the electrolysis of the metal complexes.
  • the effluents whose treatment by implementing the method of the invention is envisaged include one or more types of metal complexes, for example nickel, zinc or copper. More . in particular, the process of the invention is implemented during the treatment of effluents comprising cyanide ions and complexes of metallic cyanides, preferably complexes of copper cyanide.
  • the chemical oxidation of the easily oxidizable free anions and the electrolysis of the metal complexes can be carried out successively or batchwise, in which case the effluent can be filtered after the chemical oxidation free anions so as to eliminate most of the solid precipitates before the electrolysis of the metal complexes.
  • the chemical oxidation of the easily oxidizable free anions and the electrolysis of the metal complexes can be carried out simultaneously or continuously. This second approach constitutes one of the preferred embodiments of the invention.
  • the invention also relates to a device for the chemical oxidation of oxidizable free anionic species and for the electrolytic separation of metals into solution in an effluent in the form of metal complexes.
  • the device comprises a reaction vessel comprising an anode and a cathode on which the metals are deposited by electrolysis of the metal complexes of the effluent.
  • An anion or cation exchange membrane separates the reaction vessel into two compartments, either an anode compartment comprising the anode and intended to receive the electrolyte solution, and a cathode compartment comprising the cathode and intended to receive the effluent.
  • the chemical oxidation of the free anions and the electrolysis of the metal complexes are carried out continuously, the chemical oxidation of the free anions and the electrolysis of the metal complexes are carried out simultaneously in the cathode compartment.
  • the cation exchange membrane prevents movement towards the anode of the anions released in the effluent during the electrolysis of the metal complexes of the effluent.
  • the device of the invention also comprises membrane supports connected to two opposite positions of the interior wall of the reaction tank so as to maintain the cation exchange membrane in position in the reaction tank by means of leaktight seals formed between the membrane and supports.
  • An effluent outlet orifice is connected to the cathode compartment of the reaction vessel so as to evacuate the effluent once the chemical oxidation of the free anions and the electrolytic separation of the metals in solution have been carried out.
  • the device of the invention comprises two cation exchange membranes separating the reaction vessel into three compartments, either an anode compartment comprising the anode and intended to receive an electrolyte solution, a middle compartment, between the anode and the cathode, intended for receiving an electrolyte solution and a cathode compartment comprising the cathode and intended for receive the effluent.
  • the device can also include an oxidation reactor connected to an effluent inlet orifice and in which the chemical oxidation of the free anions in solution in the effluent is carried out.
  • the oxidation reactor connected to the reaction tank so as to transfer the effluent thereon once the chemical oxidation of the free anions is complete.
  • the process and the device of the present invention allow the improvement of the chemical oxidation performance of free anions in solution in an effluent in addition to reducing the rejection of metallic sludges usually generated by this type of process. More particularly, the method and the device of the invention can be adapted to all types of cyanide effluents whatever their concentrations. Still in the case of cyanides, the implementation of the process of the invention using a device comprising two cation exchange membranes makes it possible to avoid the formation of very toxic hydrocyanic acid.
  • FIG. 1 schematic representation of a preferred embodiment of the device of the invention provided with oxidation reactors separate from the reaction vessel;
  • FIG. 2 schematic representation of the reaction tank of the device of Figure 1 and the migration of ions in solution in the effluent during 1 electrolysis
  • - Figure 3 schematic representation of the supports holding cation exchange membranes in position in a preferred embodiment of a reaction vessel of the device of the invention
  • FIG. 4 schematic representation of a preferred embodiment of the device of the invention in which the oxidation and electrolysis are carried out in the reaction tank;
  • FIG. 5 evolution of the copper concentration in the cathode compartment of a preferred embodiment of a reaction vessel of the device of the invention as a function of time during the electrolysis of an effluent containing metallic complexes of copper,
  • FIG. 6 evolution of the copper concentrations in the cathode compartment of a preferred embodiment of a reaction tank of the device of the invention as a function of the electrolysis time of an effluent containing metallic complexes of copper,
  • the preferred embodiments of the invention described below relate to a method and a device for treating a metallic cyanide effluent. It is important to note that other types of metal complexes which can be separated by electrolysis can also be treated using the method and the device of the invention.
  • the modifications of experimental conditions required such as for example the determination of the redox potential for stopping the electrolysis can be derived by the person skilled in the art, from the teachings of the invention.
  • the device of the invention mainly comprises an oxidation system 20 surrounded by solid lines connected to an electrolysis system 60 surrounded by dotted lines.
  • the oxidation system 20 comprises two oxidation reactors 30 and 40 connected to an oxidant reservoir 21 via a conduit 24.
  • a valve 26 directs the oxidant either to the reactor 30 via the line 22, or towards the reactor 40 via the line 27.
  • Agitators 32 and 42 are respectively placed in the oxidation reactors 30 and 40 so as to be able to agitate the effluent to be oxidized.
  • the oxidation reactors 30 and 40 have an effluent outlet orifice, respectively the orifices 34 and 44 from which the effluent can either be conveyed to a downstream treatment via the conduits 36 and 46, and the valve 35, or be routed to the cathode compartment 70, through the conduits 38 and 48 and the valve 37, to be subjected to electrolytic treatment.
  • the electrolysis system 60 comprises as main element a reaction tank 62 including a cathode compartment 70, a median compartment 90 and an anode compartment 100 each comprising an outlet orifice, namely the orifices 72, 92 and 102 respectively.
  • the cathode compartment 70 comprises a cathode 74 and is separated from the middle compartment 90 by a cation exchange membrane 76.
  • a cathode 74 Several types can be used in the context of the present invention.
  • the use of cathodes made up of a metal plate such as stainless steel or copper cathodes or else platinized titanium plates as well as large area cathodes, preferably made of polyurethane foam, preferably covered with a layer of nickel, can be considered.
  • the cation exchange membrane that can be used in the context of the present invention, it is important, in addition to its physical durability, that it has good selectivity in an alkaline medium.
  • the middle compartment 90 is generally defined by the space not occupied by the cathode 70 and anode 100 compartments. The limits of the middle compartment 90 are therefore the walls of the reaction vessel 60 as well as the cation exchange membranes 76 and 106.
  • the anode compartment 100 comprises an anode 104.
  • the anodes used in the context of the present invention are preferably of the DSA type, either platinum titanium or ruthenium titanium anodes.
  • a cation exchange membrane 106 of a similar nature to the cation exchange membrane 76 constitutes the wall adjacent to the middle compartment 90. It is important to note that in the reaction vessel 62 illustrated in FIG. 2, the cathode 70 and anode 100 compartments are separated by two ion exchange membranes 76 and 106. This type of construction, preferable when the effluent to be treated contains cyanide ions, is not necessary for other types of effluents.
  • the median compartment acts as a buffer to avoid the presence of cyanide ions at the anode and the reaction which would follow by which toxic gases of cyanhidric acid type would be released.
  • the invention is however not limited to this type of construction since in several situations, it will suffice simply to have a reaction tank comprising an anode compartment and a cathode compartment separated by a single cation or anion exchange membrane. Consequently, although the device as well as the method according to the invention are described according to a three-compartment system, the present invention also includes devices with two compartments having only one cation or membrane exchange membrane. anions.
  • the outlet orifice 72 of the cathode compartment 70 is connected to the oxidation reactors 30 and 40 via a conduit 73 connected to a valve 75 making it possible to orient the treated solution either to the oxidation reactor 30 via the conduit 74 or to the oxidation reactor 40 via the conduit 79.
  • the outlet orifice 92 is connected directly to an electrolyte buffer tank 110 via the conduit 94.
  • the electrolyte buffer tank 110 is also connected to the inlet orifice 96 from the middle compartment 90 through the conduit 98.
  • the anode compartment 100 is connected via the outlet orifice 102 to the electrolyte buffer tank 120 via the conduit 108.
  • the electrolyte buffer tank 120 is also connected to the anode compartment 100 by the through conduit 99.
  • the electrolyte buffer tanks 110 and 120 are mainly used to regulate and control the pH and the concentration of electrolytes in the anode tanks 100 and median 90 during electrolysis and, for the electrolyte buffer tank 120 , to introduce in the electrolysis system 60 of the required quantities of electrolyte or else to evacuate the solutions present in the anode compartments 100 and median 90 once the electrolysis reaction has ended.
  • the electrolyte buffer tank 120 comprises, in its upper part, an overflow orifice 122 connected to the conduit 124 through which the water can be evacuated from the electrolysis system 60.
  • an electrolyte storage tank 130 is connected to the electrolyte buffer tank 120 via the conduit 132.
  • the electrolyte is therefore introduced indirectly into the anode compartment 100 by l 'through the water make-up tank 120.
  • FIG. 3 shows a plan view of a portion of the reaction vessel 62
  • the cation exchange membrane 76 is held in position in the reaction tank 62 by means of membrane supports 67 and 68 with an average thickness of approximately 0.25 mm and consisting of a polymer film 64 on polymeric fabric 66.
  • the membrane supports 67 and 68 are fixed to the walls of the reaction tank 62.
  • the cation exchange membrane 76 is installed in the tank 68 and placed between the membrane supports 67 and 68.
  • the membrane supports 67 and 68 are then welded to the membrane cation exchanger 76 so as to form tight seals between the cation exchange membrane 76 and the membrane supports 67 and 68.
  • the same type of assembly is carried out for the cation exchange membrane 106.
  • the materials used for the preparation of the membrane supports should preferably be flexible and have good thermal properties.
  • silicone or chloride polyvinyl can be mentioned.
  • the structure of the membrane supports it can be modified insofar as the membrane is securely fixed and the seal between the supports and the membrane is ensured.
  • Cyanides and metallic ions form cyano-metallic complexes whose formation balance is as follows:
  • the discontinuous treatment of a metallic cyanide effluent which mainly consists in carrying out the oxidation of free cyanide ions, followed by the electrolysis at the cathode of the metal complexes and the oxidation of the cyanide ions released during the electrolysis is mainly implemented through the device of Figure 1.
  • the device of Figure 4 which will be described in detail below, can also be used for discontinuous treatment of the effluent.
  • the effluent to be treated 50 which contains free CN ions as well as cyano-metallic complexes, is normally conveyed either to the oxidation reactor 30 via the conduits 51, 52 and 54 and towards the oxidation reactor 40 via the conduits 51, 52 and 45 and the valve 56.
  • the two oxidation tanks 30 and 40 perform the same function but the two tanks work alternately, namely when the 'one of the tanks is in the cyanide oxidation phase, the other is in the metal reduction phase.
  • the effluent will generally have a concentration in total cyanides which can vary between 2 to 50 g / 1 and a metallic concentration which will vary from 2 to 30 g / 1 in the case of copper.
  • the metal concentration will usually be much lower for metals other than copper, such as nickel and zinc.
  • a sufficient quantity of oxidizing agent to effect the oxidation of the free cyanides initially present in the effluent 50 is introduced in small fractions into the oxidation reactor 30 via the conduits 51, 52 and 54.
  • oxidants can be used.
  • One of the preferred oxidants seems to be bleach in concentrations varying between 20 and 50 chlorometric degrees.
  • the effluent is optionally agitated with a more or less high speed during the oxidation reaction by means of the agitators 32 and 42 for a period of time sufficient to oxidize most of the free cyanide ions.
  • the oxidation conditions (that is to say quantity and concentration of the oxidant, stirring period) are adjusted so that the redox potential of the treated effluent is brought to a level allowing its electrolysis.
  • the redox potential is preferably around - 0 to - 500 mV, more particularly around - 100 to 0 mV once the oxidation is complete.
  • the effluent is evacuated from the oxidation reactor 30 via the outlet orifice 34 and conveyed to the cathode compartment 70 via the conduit 38 and the valve 37.
  • the pH of effluent 50 should normally be between 11 and 14 once the oxidation reaction is complete. Indeed, a pH below 11 would cause the formation of unwanted protons during the electrolysis of the effluent 50 in the reaction tank 62.
  • the necessary quantity of the appropriate electrolyte solution is also introduced into the anode compartment 100.
  • electrolytes can be used in the context of the invention.
  • Sodium hydroxide has been shown to be particularly effective.
  • the important factor is the maintenance of a sufficient electrolyte concentration to obtain an appropriate conductivity on either side of the cation exchange membranes. More particularly, a concentration of hydroxide 17 sodium of approximately O.IN in the middle compartment and IN in the anode compartment has been shown to be effective.
  • the electrolysis of the metal complexes of the effluent is carried out in the cathode compartment 70, by means of an electric current applied to the cathode 74.
  • the electrolysis can be carried out at a density of current varying between 5 and 50 mA / cm 2 , more particularly at a current density of approximately 10 mA / cm 2 . It is not essential that the electrolysis is carried out at a fixed current density. For example, it is possible to use current density steps when metal cathodes are used. In this situation, the electrolysis can start at a low current density, to avoid the formation of dendrites on the cathode, and then be followed by an increase in the current density.
  • first cation exchange membrane 76 retains most of the anions inside the cathode compartment 70, small quantities of anions pass through the first cation exchange membrane 76 and are found in the middle compartment 90. Without the middle compartment 90, there would be a risk of formation of hydrocyanic acid at the anode 104.
  • the efficiency of the process seems to be managed by controlling the electrochemical potential.
  • the value of potential for stopping electrolysis depends on the nature of the metal. The more complex and difficult to reduce the metal, the lower the redox potential that can be reached before stopping electrolysis. in the case of cyanide effluents, the redox potential of the effluent when the electrolysis is stopped is around - 100 mV to - 400 mV.
  • the value of the redox potential not to be exceeded after oxidation also depends on the metal. he must be such that the formation of precipitates, generally hydroxides of metallic cyanide, can be minimized. Particular attention to the redox potential is required in the case of mixtures of metals. Indeed, if the oxidation is too deep, metal ions could be released and form precipitates, except for zinc (zincate). Control of the redox potentials of the effluent during the various treatment stages therefore constitutes an important aspect of the present invention.
  • the effluent in the cathode compartment 70 is then transferred to the oxidation reactor 30 or to the oxidation reactor 40 to chemically oxidize the cyanide ions released during the electrolysis.
  • the intensity of the oxidation is a function of the redox potential of the effluent when the electrolysis is stopped.
  • the treatment of the effluent is generally completed.
  • the device of the invention has great flexibility in this regard.
  • the concentration of total cyanides should then be between 0.5 and 1 mg / 1. The concentration will be lower if a polyurethane foam cathode, preferably covered with a layer of nickel, is used.
  • the continuous treatment device comprises an electrolysis system practically similar to the electrolysis system of the discontinuous oxidation device of FIG. 1.
  • the continuous treatment device 150 does not include a separate oxidation system as is the case in FIG. 1, the effluent 50 and the oxidant being in the tank 21 being directly introduced into the cathode compartment 70 through the conduits 152 for the oxidant and 154 for the effluent and the valve 156.
  • the stirring system 32 that was found in FIG. 1 for the batch oxidation device 10 can also be present in the cathode compartment 70 of the continuous treatment device 150, although in the case of a treatment in continuous agitation is not absolutely necessary.
  • the cation exchange membranes 76 and 116 are fixed to the reaction tank 62 as described above and demonstrated in FIG. 2.
  • the tightness of the membrane supports is particularly important here in order to avoid the formation of hydrocyanic acid which the displacement of the CN ions " towards the anode. It is important to note that the membrane supports as illustrated in FIG. 3 were manufactured according to the specific use of the reaction vessel. Indeed, the adaptation of these decyanidation membranes in the process had not been considered previously. so it took into account the special • constraints imposed by the reaction medium. Continuous treatment of a metallic cyanide effluent
  • the physico-chemical parameters to be controlled remain the same as those followed during the batch processing, namely pH between 11 and 14, redox potential preferable between - 200 and - 400 mV and temperatures preferably below 40 ° C.
  • oxidant in particular chlorine
  • the effluent to be treated 50 is discharged directly into the cathode compartment 70 via the conduit 154 and the valve 156.
  • a quantity of oxidizing agent contained in the reservoir 21, sufficient to carry out the oxidation of the free cyanides initially present in the effluent 50 is also introduced into the cathode compartment 70 via the conduit 152 and the valve 156.
  • the oxidation of the anions and the electrolysis of the metal complex are therefore carried out simultaneously in the anode compartment 70 until the desired quantity of total cyanides is obtained, ie between 0.5 and 1 mg / 1.
  • the oxidation device includes:
  • the electrolysis device consists of the following elements:
  • 1 plexiglass electro-electrodialyzer comprising:
  • An electrical current of 0.2 A intensity (10mA / cm 2 ) is applied.
  • the electrolysis is stopped when the value of the redox potential of the cathode solution is between -100 and -200 mV / DHW.
  • the evolution of the copper concentration in the cathode compartment during the electrolysis is shown in FIG. 5.
  • 3 ml are taken from each compartment to follow the evolution of the concentrations.
  • the cyanides are assayed by precipitation of silver nitrate in the presence of potassium iodide as an indicator for the end of the assay. That of metals is carried out by atomic absorption spectrophotometry at the wavelength 324.8 mm for copper.
  • the device is a "Spectra 2000 varian".
  • the concentration of free cyanides can only be determined at the instant before oxidation and at the end of electrolysis (clear solution). However, it is possible at the end of the tests to measure the total cyanides by distillation. For this, 100 ml of the solution to be analyzed are acidified so as to obtain the hydrocyanic acid then entrained with steam in an alkaline solution where it is trapped. The sample is then assayed by the free cyanide assay method.
  • the platinum titanium plate constituting the cathode is replaced by a larger surface electrode of polyurethane foam covered with a layer of nickel.
  • the concentration of free cyanide is less than 0.1 g / l and 280 mg of copper are recovered on the cathode.
  • the concentrations of copper and free cyanides in the central and anode compartments remained practically zero throughout the duration of the tests.

Abstract

A method for destroying metal cyanide complexes in a cyanide-containing effluent having a variable composition, wherein the free anions are chemically oxidised (20) and the metals are reduced at the cathode by electrodeposition (60). The chemical oxidation and electrolysis steps can be carried out simultaneously or one after the other. A three-compartment membrane electrolysis device (62) comprising an anode, two cation exchange membranes and a cathode is also disclosed. The cation exchange membranes used are commercially available membranes having good strength properties and good selectivity in alkaline media. Moreover, they are mechanically supported by frames on a polymeric support, e.g. a polyvinyl chloride (PVC) support.

Description

DESTRUCTION DES COMPLEXES CYANO METALLIQUES PAR LA COMBINAISON D'OXYDATION CHIMIQUE ET D'ELECTROLYSE.DESTRUCTION OF METAL CYANO COMPLEXES BY THE COMBINATION OF CHEMICAL OXIDATION AND ELECTROLYSIS.
L'invention concerne un procédé d'oxydation d'espèces anioniques libres oxydables et de séparation électrolytique de métaux en solution dans un effluent sous forme de complexes métalliques. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de destruction des complexes cyano-métalliques dans un effluent cyanure de composition variable. Le procédé comprend l'oxydation chimique des anions libres et la réduction des métaux à la cathode par électro¬ déposition. Les étapes d'oxydation chimique et d'électrolyse peuvent être effectuées simultanément ou successivement. L'invention concerne également un dispositif d'électrolyse à membranes comprenant trois compartiments, soit un compartiment anodique, un compartiment cathodique et un compartiment médian séparant les compartiments anodique et cathodique et formé par deux membranes échangeuses de cations ou d'anions selon les cas.The invention relates to a process for the oxidation of oxidizable free anionic species and for the electrolytic separation of metals in solution in an effluent in the form of metal complexes. More particularly, the invention relates to a process for destroying cyano-metallic complexes in a cyanide effluent of variable composition. The process includes the chemical oxidation of free anions and the reduction of metals at the cathode by electro¬ deposition. The chemical oxidation and electrolysis steps can be carried out simultaneously or successively. The invention also relates to a membrane electrolysis device comprising three compartments, namely an anode compartment, a cathode compartment and a median compartment separating the anode and cathode compartments and formed by two cation or anion exchange membranes as appropriate.
Etat de la techniqueState of the art
Le traitement d'effluents industriels comprenant des complexes métalliques constitue un problème environnemental de premier plan. En effet, le rejet de métaux dans des cours d'eau, tant sous forme ionique que complexée, peut avoir des conséquences graves sur les écosystèmes environnants.The treatment of industrial effluents comprising metal complexes constitutes a major environmental problem. Indeed, the release of metals into rivers, both in ionic form and in complexed form, can have serious consequences on the surrounding ecosystems.
Pourtant, des quantités considérables de ce type d1effluent industriel sont produites chaque année. L'industrie française produit annuellement plusieurs milliers de tonnes d'effluents contaminés par des complexes métalliques et des anions parfois très toxiques tels les ions cyanures libres. En revanche, la plupart des méthodes de traitement d'effluents de ce type sont ou bien très onéreuses, ou bien peu efficaces ou produisent d'autres types de contaminants tels les boues métalliques.However, considerable amounts of this type of industrial effluent 1 are produced each year. French industry annually produces several thousand tonnes of effluents contaminated by metal complexes and sometimes very anions toxic such as free cyanide ions. On the other hand, most of the effluent treatment methods of this type are either very expensive, or not very effective or produce other types of contaminants such as metal sludge.
A titre d'exemple, les solutions cyanurées métalliques présentent un intérêt particulier, surtout en raison de leur très grande toxicité. Les cyanures sont parmi les composés les plus dangereux pour les êtres vivants. En milieu acide, ils forment l'acide cyanhydrique (HCN) , gaz mortel, qui se fixe en particulier à l'ion ferrique de la cytochrome oxydase mitochondriale et bloque ainsi la respiration cellulaire provoquant une anorexie généralisée.For example, metallic cyanide solutions are of particular interest, especially because of their very high toxicity. Cyanides are among the most dangerous compounds for living things. In an acidic environment, they form hydrocyanic acid (HCN), lethal gas, which binds in particular to the ferric ion of mitochondrial cytochrome oxidase and thus blocks cellular respiration causing general anorexia.
Malgré leur très grande toxicité (une concentration de 0,05 mg/1 entraine la mort d'une truite en cinq jours) , les cyanures sont largement utilisés dans l'industrie pour leurs propriétés cσmplexantes et réductrices. La consommation de cyanures en France s'élève à plusieurs milliers de tonnes, la plupart étant réservée aux opérations de traitement des métaux : trempe et galvanoplastie. En conséquence, les ateliers de traitement de surface et de traitement thermique, les mines d'extraction d'or, les co eries et les industries sidérurgiques, 1 ' industrie photographique ainsi que 1 ' industrie chimique sont toutes susceptibles de .disposer d'effluents contaminés au cyanure, bien que leur teneur en cyanure soit très variable : de quelques mg/1 à plusieurs dizaines de g/1. Ces effluents contiennent soit uniquement des cyanures libres, soit des mélanges de cyanures libres et de cyanures complexés, métalliques le plus souvent.Despite their very high toxicity (a concentration of 0.05 mg / 1 leads to the death of a trout in five days), cyanides are widely used in the industry for their complexing and reducing properties. Cyanide consumption in France amounts to several thousand tonnes, most of which is reserved for metal treatment operations: quenching and electroplating. As a result, surface and heat treatment workshops, gold mines, coal mills and the steel industries, the photographic industry as well as the chemical industry are all susceptible to . have effluents contaminated with cyanide, although their cyanide content is very variable: from a few mg / 1 to several tens of g / 1. These effluents contain either only free cyanides, or mixtures of free cyanides and complexed cyanides, most often metallic.
La plupart des traitements de décontamination d'effluents contenant des anions ou des impuretés métalliques sont basés sur des procédés d'oxydation par voie chimique ou électrochimique. D'autres voies moins conventionnelles existent mais restent très peu développées industriellement.Most effluent decontamination treatments containing anions or metallic impurities are based on chemical or electrochemical oxidation processes. Other routes less conventional exist but remain very little developed industrially.
Dans le cas des cyanures, la plupart des traitements de decyanuration sont basés sur des procédés d'oxydation par voie chimique ou électrochimique des cyanures en cyanates. De manière générale, si la destruction des cyanures alcalins (libres) est aisée et totale, celle des complexes cyano-métalliques est beaucoup plus difficile et dépend de la stabilité des complexes.In the case of cyanides, most of the decyanidation treatments are based on processes of chemical or electrochemical oxidation of cyanides to cyanates. In general, if the destruction of alkaline (free) cyanides is easy and total, that of the cyano-metallic complexes is much more difficult and depends on the stability of the complexes.
Parmi les procédés d'oxydation chimique des cyanures, celui à 1 'hypochlorite de sodium (eau de javel) est le plus employé. Il s'effectue en deux étapes, la première formant du chlorure de cyanogène (CNC1) toxique, et la seconde consistant en son hydrolyse en cyanate.Among the chemical oxidation processes of cyanides, that with sodium hypochlorite (bleach) is the most used. It takes place in two stages, the first forming toxic cyanogen chloride (CNC1), and the second consisting in its hydrolysis to cyanate.
Bien que ce procédé soit économique, il présente un certain nombre d'inconvénients. La concentration des bains ne doit pas dépasser 2 g/1 de cyanures libres car la réaction étant exothermique, il risquerait d'y avoir un dégagement de chlorure de cyanogène, des quantités importantes de boues métalliques sont produites, l'oxydation n'est pas sélective et de plus il y a une augmentation de la salinité.Although this process is economical, it has a number of drawbacks. The concentration of the baths must not exceed 2 g / 1 of free cyanides because the reaction being exothermic, there would be the risk of giving off cyanogen chloride, significant quantities of metallic sludge are produced, oxidation is not selective and in addition there is an increase in salinity.
Afin de réduire le risque de dégagement de chlorure de cyanogène, il est possible de remplacer l'eau de javel par l'eau oxygénée qui est un oxydant non polluant et qui n'augmente pas la salinité des solutions traitées. Ce type de procédé permet d'oxyder en présence de sulfate de cuivre les cyanures métalliques et organiques, avec cependant une formation importante de boues. De plus, les cyanures libres sont difficilement détruits.To reduce the risk of cyanogen chloride release, it is possible to replace bleach with oxygenated water which is a non-polluting oxidant and which does not increase the salinity of the treated solutions. This type of process makes it possible to oxidize metallic and organic cyanides in the presence of copper sulphate, with however a significant formation of sludge. In addition, free cyanides are hardly destroyed.
Des procédés de decyanuration par l'acide de Caro et les dipersulfates ont été mis au point pour éviter ces inconvénients. Mais des coûts d'approvisionnement élevés pour des performances à peine meilleures limitent leurs utilisations industrielles, d'autant plus que ces super oxydants sont des explosifs extrêmement sensibles.Decyanidation processes with Caro acid and dipersulfates have been developed to avoid these drawbacks. But costs high supply levels for barely better performance limit their industrial uses, especially since these super oxidants are extremely sensitive explosives.
Si l'ozonation peut être intéressante pour des flux de pollution faiblement concentrés et peu volumineux, elle n'est pas économiquement viable pour traiter des effluents chargés en cyanures et en espèces organiques oxydables, du fait des rendements énergétiques de production d'ozone, inférieurs à 5%.While ozonation can be advantageous for weakly concentrated and low-volume pollution flows, it is not economically viable to treat effluents loaded with cyanides and oxidizable organic species, due to the lower energy yields of ozone production at 5%.
Une alternative aux procédés d'oxydation chimique de cyanures libres et de complexes métalliques associés consiste à utiliser des méthodes électrochimiques. Au niveau de la decyanuration, les procédés suggérés jusqu'à présent sont ou bien efficaces pour des solutions concentrées en cyanure mais peu efficaces pour des faibles teneurs, ou encore performants pour traiter des solutions faiblement concentrées mais peu viables économiquement pour des solutions concentrées.An alternative to the chemical oxidation processes of free cyanides and associated metal complexes consists in using electrochemical methods. In terms of decyanidation, the methods suggested so far are either effective for solutions concentrated in cyanide but not very effective for low contents, or even effective for treating solutions weakly concentrated but not economically viable for concentrated solutions.
On peut se référer aux documents suivants qui décrivent des procédés de décontamination par voie électrolytique d'effluents contenant des cyanures: "Treatment of Cyanide astes by Electrolysis" (M.R. Hilliε, "Transactions of the Institute of Métal Finishing", 1975, vol. 53 p. 65 à 73) , "Electrochemical Destruction of Complex Cyanide" (T.C. Tan et al. Chem. Eng. Commun, vol. 38, pages 125 à 133) , "Le Cyaniseur" (J.P. Divin - Traitement de surface nc 124, Septembre 1973, pages 35 à 62) .Reference may be made to the following documents which describe methods for the electrolytic decontamination of effluents containing cyanides: "Treatment of Cyanide astes by Electrolysis" (MR Hilliε, "Transactions of the Institute of Metal Finishing", 1975, vol. 53 p. 65 to 73), "Electrochemical Destruction of Complex Cyanide" (TC Tan et al. Chem. Eng. Commun, vol. 38, pages 125 to 133), "Le Cyaniseur" (JP Divin - Surface treatment n c 124 , September 1973, pages 35 to 62).
Il existe deux principaux types de décyanurations par voie électrochimique. Le premier type consiste à effectuer directement l'oxydation anodique des cyanures. Ce type de procédé, très performant pour des solutions concentrées en cyanure, n'est plus efficace pour des teneurs inférieures à 2 g/1. Le second type de procédé de decyanuration par voie électrochimique réalise l'oxydation à partir d'agents oxydants formés in situ. Très performant pour traiter des solutions faiblement concentrées, ce procédé n'est plus économiquement viable pour des solutions plus concentrées en cyanure et en espèces oxydables. De plus, la précipitation des métaux lourds au niveau de la cathode perturbe le bon fonctionnement du procédé.There are two main types of electrochemical decyanidation. The first type consists in carrying out the anodic oxidation of the cyanides directly. This type of process, very efficient for concentrated cyanide solutions, is no longer effective for contents lower than 2 g / 1. The second type of electrochemical decyanidation process performs oxidation from oxidizing agents formed in situ. Very efficient for treating weakly concentrated solutions, this process is no longer economically viable for solutions more concentrated in cyanide and oxidizable species. In addition, the precipitation of heavy metals at the cathode disrupts the proper functioning of the process.
Le procédé de decyanuration par acidification et combustion commercialisé sous l'appellation de procédé "Cyan-Cat", très économique pour des solutions de concentrations supérieures à 5 g/1 est peu performant en présence de métaux. En outre, il présente un "potentiel risque" élevé demandant des contrôles nombreux et très fiables.The decyanidation process by acidification and combustion marketed under the name of "Cyan-Cat" process, very economical for solutions of concentrations higher than 5 g / 1 is not very efficient in the presence of metals. In addition, it presents a high "potential risk" requiring numerous and very reliable controls.
Il est aussi possible .de traiter les cyanures par incinération. C'est une voie intéressante dans la mesure où l'on obtient la forme ultime du déchet, mais qui demeure limitée au traitement des solutions peu chargées en métaux. De plus, le risque d'émettre des vapeurs ou des particules solides toxiques comme l'oxyde de cadmium restreint ces applications. Enfin, des coûts élevés de fonctionnement et d'installation en font un procédé relativement onéreux.It is also possible to treat cyanides by incineration. This is an interesting route insofar as the ultimate form of the waste is obtained, but which remains limited to the treatment of solutions with little metal content. In addition, the risk of emitting toxic fumes or solid particles such as cadmium oxide limits these applications. Finally, high operating and installation costs make it a relatively expensive process.
Description de l'inventionDescription of the invention
L'invention concerne un procédé d'oxydation chimique d'espèces anioniques libres oxydables, plus particulièrement de cyanures libres et de déposition cathodique des métaux présents en solution dans un effluent sous forme de complexes métalliques. Le procédé comprend l'oxydation chimique des anions libres de l'effluent et 1 'électrolyse à la cathode des complexes métalliques, 1 'électrolyse provoquant le dépôt des métaux à la cathode et la libération dans 1'effluent des anions contenus dans les complexes métalliques. La diminution du nombre d'anions ligands libres facilite le dépôt des métaux et entraîne une libération de nouveaux anions libres qui seront à leur tour détruits par une seconde oxydation et ainsi de suite de façon à répéter le cycle d'oxydation- électrolyse si nécessaire. Le procédé comprend la mise en oeuvre de moyens empêchant le mouvement vers l'anode des anions libérés dans 1'effluent lors de 1 'électrolyse. De préférence, l'oxydation chimique des anions libres est effectuée avant et après 1 'électrolyse des complexes métalliques.The invention relates to a process for the chemical oxidation of oxidizable free anionic species, more particularly of free cyanides and of cathodic deposition of metals present in solution in an effluent in the form of metal complexes. The method includes the chemical oxidation of the free anions of the effluent and the electrolysis at the cathode of the metal complexes, the electrolysis causing the deposition of metals at the cathode and the release into Effluent from the anions contained in the metal complexes. The reduction in the number of free ligand anions facilitates the deposition of metals and leads to the release of new free anions which will in turn be destroyed by a second oxidation and so on so as to repeat the oxidation-electrolysis cycle if necessary. The method comprises the use of means preventing the movement towards the anode of the anions released in the effluent during electrolysis. Preferably, the chemical oxidation of the free anions is carried out before and after the electrolysis of the metal complexes.
Les effluents dont le traitement par la mise en oeuvre du procédé de 1 ' invention est envisagé comprennent un ou plusieurs types de complexes métalliques, par exemple de nickel, de zinc ou de cuivre. Plus . particulièrement, le procédé de 1 ' invention est mis en oeuvre lors du traitement d'effluents comprenant des ions cyanures et des complexes de cyanures métalliques, de préférence des complexes de cyanure de cuivre.The effluents whose treatment by implementing the method of the invention is envisaged include one or more types of metal complexes, for example nickel, zinc or copper. More . in particular, the process of the invention is implemented during the treatment of effluents comprising cyanide ions and complexes of metallic cyanides, preferably complexes of copper cyanide.
Toujours selon le procédé de l'invention, l'oxydation chimique des anions libres facilement oxydables et 1 'électrolyse des complexes métalliques peut s'effectuer de façon successive ou en discontinu, dans lequel cas 1'effluent peut être filtré après l'oxydation chimique des anions libres de façon à éliminer la majeure partie des précipités solides avant 1 'électrolyse des complexes métalliques. Alternativement, l'oxydation chimique des anions libres facilement oxydables et 1 'électrolyse des complexes métalliques peuvent être effectuées simultanément ou en continu. Cette deuxième approche constitue une des réalisations préférentielles de l'invention.Still according to the process of the invention, the chemical oxidation of the easily oxidizable free anions and the electrolysis of the metal complexes can be carried out successively or batchwise, in which case the effluent can be filtered after the chemical oxidation free anions so as to eliminate most of the solid precipitates before the electrolysis of the metal complexes. Alternatively, the chemical oxidation of the easily oxidizable free anions and the electrolysis of the metal complexes can be carried out simultaneously or continuously. This second approach constitutes one of the preferred embodiments of the invention.
L'invention concerne également un dispositif d'oxydation chimique d'espèces anioniques libres oxydables et de séparation électrolytique de métaux en solution dans un effluent sous forme de complexes métalliques. Le dispositif comprend une cuve réactionnelle comprenant une anode et une cathode sur laquelle les métaux sont déposés par électrolyse des complexes métalliques de l'effluent. Une membrane échangeuse d'anions ou de cations sépare la cuve réactionnelle en deux compartiments, soit un compartiment anodique comprenant l'anode et destiné à recevoir la solution d'électrolyte, et un compartiment cathodique comprenant la cathode et destiné à recevoir 1'effluent. Dans les situations où l'oxydation chimique des anions libres et 1 'électrolyse des complexes métalliques sont effectuées en continu, l'oxydation chimique des anions libres et 1 'électrolyse des complexes métalliques sont effectuées simultanément dans le compartiment cathodique.The invention also relates to a device for the chemical oxidation of oxidizable free anionic species and for the electrolytic separation of metals into solution in an effluent in the form of metal complexes. The device comprises a reaction vessel comprising an anode and a cathode on which the metals are deposited by electrolysis of the metal complexes of the effluent. An anion or cation exchange membrane separates the reaction vessel into two compartments, either an anode compartment comprising the anode and intended to receive the electrolyte solution, and a cathode compartment comprising the cathode and intended to receive the effluent. In situations where the chemical oxidation of the free anions and the electrolysis of the metal complexes are carried out continuously, the chemical oxidation of the free anions and the electrolysis of the metal complexes are carried out simultaneously in the cathode compartment.
La membrane échangeuse de cations empêche le mouvement vers l'anode des anions libérés dans 1'effluent lors de 1 'électrolyse des complexes métalliques de 1*effluent.The cation exchange membrane prevents movement towards the anode of the anions released in the effluent during the electrolysis of the metal complexes of the effluent.
Le dispositif de l'invention comprend également des supports membranaires reliés à deux positions opposées de la paroi intérieure de la cuve réactionnelle de façon à maintenir la membrane échangeuse de cations en position dans la cuve réactionnelle par l'entremise de joints étanches formés entre la membrane et les supports. Un orifice de sortie de l'effluent est relié au compartiment cathodique de la cuve réactionnelle de façon à évacuer l'effluent une fois l'oxydation chimique des anions libres et la séparation électrolytique des métaux en solution effectuées.The device of the invention also comprises membrane supports connected to two opposite positions of the interior wall of the reaction tank so as to maintain the cation exchange membrane in position in the reaction tank by means of leaktight seals formed between the membrane and supports. An effluent outlet orifice is connected to the cathode compartment of the reaction vessel so as to evacuate the effluent once the chemical oxidation of the free anions and the electrolytic separation of the metals in solution have been carried out.
Dans certaines situations, plus particulièrement dans les situations où l'effluent à traiter comprend des ions cyanures, le dispositif de 1 ' invention comprend deux membranes échangeuses de cations séparant la cuve réactionnelle en trois compartiments, soit un compartiment anodique comprenant l'anode et destiné à recevoir une solution d'électrolyte, un compartiment médian, entre l'anode et la cathode, destiné à recevoir une solution d'électrolyte et un compartiment cathodique comprenant la cathode et destiné à recevoir l'effluent.In certain situations, more particularly in situations where the effluent to be treated comprises cyanide ions, the device of the invention comprises two cation exchange membranes separating the reaction vessel into three compartments, either an anode compartment comprising the anode and intended to receive an electrolyte solution, a middle compartment, between the anode and the cathode, intended for receiving an electrolyte solution and a cathode compartment comprising the cathode and intended for receive the effluent.
Le dispositif peut également comprendre un réacteur d'oxydation relié à un orifice d'admission de l'effluent et dans lequel l'oxydation chimique des anions libres en solution dans l'effluent est effectuée. Le réacteur d'oxydation relié à la cuve réactionnelle de façon à y transférer l'effluent une fois l'oxydation chimique des anions libres terminée.The device can also include an oxidation reactor connected to an effluent inlet orifice and in which the chemical oxidation of the free anions in solution in the effluent is carried out. The oxidation reactor connected to the reaction tank so as to transfer the effluent thereon once the chemical oxidation of the free anions is complete.
Le procédé et le dispositif de la présente invention permettent l'amélioration des performances d'oxydation chimique d'anions libres en solution dans un effluent en plus de diminuer le rejet de boues métalliques habituellement générées par ce type de procédé. Plus particulièrement, le procédé ainsi que le dispositif de l'invention s'adaptent à tous les types d'effluents cyanures quelles qu'en soient les concentrations. Toujours dans le cas des cyanures, la mise en oeuvre du procédé de l'invention en utilisant un dispositif comprenant deux membranes échangeuses de cations permet d'éviter la formation d'acide cyanhydrique très toxique.The process and the device of the present invention allow the improvement of the chemical oxidation performance of free anions in solution in an effluent in addition to reducing the rejection of metallic sludges usually generated by this type of process. More particularly, the method and the device of the invention can be adapted to all types of cyanide effluents whatever their concentrations. Still in the case of cyanides, the implementation of the process of the invention using a device comprising two cation exchange membranes makes it possible to avoid the formation of very toxic hydrocyanic acid.
La suite de l'exposé sera faite par référence aux figures ci-jointes, et dont les légendes suivent:The rest of the presentation will be made with reference to the attached figures, the captions of which follow:
- figure 1 : représentation schématique d'une réalisation préférentielle du dispositif de l'invention muni de réacteurs d'oxydation séparés de la cuve réactionnelle ;- Figure 1: schematic representation of a preferred embodiment of the device of the invention provided with oxidation reactors separate from the reaction vessel;
- figure 2 : représentation schématique de la cuve réactionnelle du dispositif de la figure 1 et de la migration des ions en solution dans l'effluent lors de 1 'électrolyse ; - figure 3 : représentation schématique des supports maintenant des membranes échangeuses de cations en position dans une réalisation préférentielle d'une cuve réactionnelle du dispositif de l'invention ;- Figure 2: schematic representation of the reaction tank of the device of Figure 1 and the migration of ions in solution in the effluent during 1 electrolysis; - Figure 3: schematic representation of the supports holding cation exchange membranes in position in a preferred embodiment of a reaction vessel of the device of the invention;
- figure 4 : représentation schématique d'une réalisation préférentielle du dispositif de l'invention dans lequel l'oxydation et 1 'électrolyse sont effectuées dans la cuve réactionnelle ;- Figure 4: schematic representation of a preferred embodiment of the device of the invention in which the oxidation and electrolysis are carried out in the reaction tank;
- figure 5 : évolution de la concentration en cuivre dans le compartiment cathodique d'une réalisation préférentielle d'une cuve réactionnelle du dispositif de l'invention en fonction du temps lors de 1 'électrolyse d'un effluent contenant des complexes métalliques de cuivre,FIG. 5: evolution of the copper concentration in the cathode compartment of a preferred embodiment of a reaction vessel of the device of the invention as a function of time during the electrolysis of an effluent containing metallic complexes of copper,
- figure 6 : évolution des concentrations en cuivre dans le compartiment cathodique d'une réalisation préférentielle d'une cuve réactionnelle du dispositif de 1 ' invention en fonction du temps d'électrolyse d'un effluent contenant des complexes métalliques de cuivre,FIG. 6: evolution of the copper concentrations in the cathode compartment of a preferred embodiment of a reaction tank of the device of the invention as a function of the electrolysis time of an effluent containing metallic complexes of copper,
- figure 7 : évolution du potentiel d ' oxydo- réduction pendant les électrolyses d'un effluent contenant des complexes métalliques de cuivre.- Figure 7: evolution of the oxidation-reduction potential during electrolysis of an effluent containing metallic complexes of copper.
Description détaillée de réalisations préférentielles de 1•inventionDetailed description of preferred embodiments of 1 • invention
Les réalisations préférentielles de 1 ' invention décrites ci-dessous se rapportent à un procédé et à un dispositif de traitement d'un effluent cyanure métallique. Il est important de noter que d'autres types de complexes métalliques pouvant être séparés par électrolyse peuvent également être traités utilisant le procédé et le dispositif de l'invention. Les modifications de conditions expérimentales requises telles que par exemple la détermination du potentiel rédox d'arrêt de 1 'électrolyse peuvent être dérivées par la personne versée dans l'art, à partir des enseignements de l'invention.The preferred embodiments of the invention described below relate to a method and a device for treating a metallic cyanide effluent. It is important to note that other types of metal complexes which can be separated by electrolysis can also be treated using the method and the device of the invention. The modifications of experimental conditions required such as for example the determination of the redox potential for stopping the electrolysis can be derived by the person skilled in the art, from the teachings of the invention.
Dispositif de traitement en discontinu d'un effluent cyanure métalliqueDevice for discontinuous treatment of a metallic cyanide effluent
Se référant maintenant à la figure 1, le dispositif de l'invention, désigné de façon générale par la référence numérique 10 comprend principalement un système d'oxydation 20 entouré de lignes pleines relié à un système d'électrolyse 60 entouré de lignes pointillées.Referring now to Figure 1, the device of the invention, generally designated by the reference numeral 10 mainly comprises an oxidation system 20 surrounded by solid lines connected to an electrolysis system 60 surrounded by dotted lines.
Le système d'oxydation 20 comprend deux réacteurs d'oxydation 30 et 40 reliés à un réservoir d'oxydant 21 par l'entremise d'un conduit 24. Une valve 26 oriente l'oxydant soit vers le réacteur 30 par l'entremise du conduit 22, soit vers le réacteur 40 par l'entremise du conduit 27. Des agitateurs 32 et 42 sont respectivement placés dans les réacteurs d'oxydation 30 et 40 de façon à pouvoir agiter l'effluent à oxyder. Les réacteurs d'oxydation 30 et 40 disposent d'un orifice de sortie de l'effluent, soit respectivement les orifices 34 et 44 à partir desquels l'effluent peut soit être acheminé vers un traitement en aval par l'entremise des conduits 36 et 46, et la valve 35, soit être acheminé vers le compartiment cathodique 70, par l'entremise des conduits 38 et 48 et la valve 37, pour être soumis à un traitement électrolytique.The oxidation system 20 comprises two oxidation reactors 30 and 40 connected to an oxidant reservoir 21 via a conduit 24. A valve 26 directs the oxidant either to the reactor 30 via the line 22, or towards the reactor 40 via the line 27. Agitators 32 and 42 are respectively placed in the oxidation reactors 30 and 40 so as to be able to agitate the effluent to be oxidized. The oxidation reactors 30 and 40 have an effluent outlet orifice, respectively the orifices 34 and 44 from which the effluent can either be conveyed to a downstream treatment via the conduits 36 and 46, and the valve 35, or be routed to the cathode compartment 70, through the conduits 38 and 48 and the valve 37, to be subjected to electrolytic treatment.
Le système d'électrolyse 60 comprend à titre d'élément principal une cuve réactionnelle 62 incluant un compartiment cathodique 70, un compartiment médian 90 et un compartiment anodique 100 comprenant chacun un orifice de sortie, soit respectivement les orifices 72, 92 et 102.The electrolysis system 60 comprises as main element a reaction tank 62 including a cathode compartment 70, a median compartment 90 and an anode compartment 100 each comprising an outlet orifice, namely the orifices 72, 92 and 102 respectively.
Se référant maintenant à la figure 2 à laquelle la cuve réactionnelle 62 est illustrée de façon plus détaillée, le compartiment cathodique 70 comprend une cathode 74 et est séparé du compartiment médian 90 par une membrane échangeuse de cations 76. Plusieurs types de cathodes peuvent être utilisés dans le contexte de la présente invention. A titre d'exemple non limitatif, l'utilisation de cathodes constituées d'une plaque métallique telles les cathodes inox ou cuivre ou encore les plaques de titane platiné ainsi que les cathodes de grande surface, de préférence constituées de mousse de polyuréthane, de préférence recouvertes d'une couche de nickel, peut être envisagée. En ce qui concerne la membrane échangeuse de cations pouvant être utilisée dans le contexte de la présente invention, il est important, outre sa durabilité sur le plan physique, qu'elle possède une bonne sélectivité en milieu alcalin.Referring now to Figure 2 in which the reaction vessel 62 is illustrated in more detail, the cathode compartment 70 comprises a cathode 74 and is separated from the middle compartment 90 by a cation exchange membrane 76. Several types of cathodes can be used in the context of the present invention. By way of non-limiting example, the use of cathodes made up of a metal plate such as stainless steel or copper cathodes or else platinized titanium plates as well as large area cathodes, preferably made of polyurethane foam, preferably covered with a layer of nickel, can be considered. As regards the cation exchange membrane that can be used in the context of the present invention, it is important, in addition to its physical durability, that it has good selectivity in an alkaline medium.
Le compartiment médian 90 est généralement défini par l'espace non occupé par les compartiments cathodique 70 et anodique 100. Les limites du compartiment médian 90 sont donc les parois de la cuve réactionnelle 60 ainsi que les membranes échangeuses de cations 76 et 106.The middle compartment 90 is generally defined by the space not occupied by the cathode 70 and anode 100 compartments. The limits of the middle compartment 90 are therefore the walls of the reaction vessel 60 as well as the cation exchange membranes 76 and 106.
Le compartiment anodique 100 comprend une anode 104. Les anodes utilisées dans le contexte de la présente invention sont de préférence de type DSA, soit des anodes de titane platiné ou de titane ruthénié. Une membrane échangeuse de cations 106 de nature analogue à la membrane échangeuse de cations 76 constitue la paroi adjacente au compartiment médian 90. Il est important de noter que dans la cuve réactionnelle 62 illustrée à la figure 2, les compartiments cathodiques 70 et anodiques 100 sont séparés par deux membranes échangeuses d'ions 76 et 106. Ce type de construction, préférable lorsque l'effluent à traiter contient des ions cyanures, n'est pas nécessaire pour d'autres types d'effluents. Dans le cas d'effluents cyanures, le compartiment médian agit à titre de tampon pour éviter la présence d'ions cyanures à l'anode et la réaction qui s'ensuivrait par laquelle des gaz toxiques de type acide cyanhidrique seraient dégagés. L'invention n'est cependant pas limitée à ce type de construction puisque dans plusieurs situations, il suffira simplement de disposer d'une cuve réactionnelle comprenant un compartiment anodique et un compartiment cathodique séparés par une seule membrane échangeuse de cations ou d'anions. En conséquence, bien que le dispositif ainsi que le procédé selon 1 ' invention soient décrits en fonction d'un système à trois compartiments, la présente invention inclut également les dispositifs à deux compartiments ne possédant qu'une seule membrane échangeuse de cations ou d'anions.The anode compartment 100 comprises an anode 104. The anodes used in the context of the present invention are preferably of the DSA type, either platinum titanium or ruthenium titanium anodes. A cation exchange membrane 106 of a similar nature to the cation exchange membrane 76 constitutes the wall adjacent to the middle compartment 90. It is important to note that in the reaction vessel 62 illustrated in FIG. 2, the cathode 70 and anode 100 compartments are separated by two ion exchange membranes 76 and 106. This type of construction, preferable when the effluent to be treated contains cyanide ions, is not necessary for other types of effluents. In the case of cyanide effluents, the median compartment acts as a buffer to avoid the presence of cyanide ions at the anode and the reaction which would follow by which toxic gases of cyanhidric acid type would be released. The invention is however not limited to this type of construction since in several situations, it will suffice simply to have a reaction tank comprising an anode compartment and a cathode compartment separated by a single cation or anion exchange membrane. Consequently, although the device as well as the method according to the invention are described according to a three-compartment system, the present invention also includes devices with two compartments having only one cation or membrane exchange membrane. anions.
Se référant de nouveau à la figure 1, l'orifice de sortie 72 du compartiment cathodique 70 est relié aux réacteurs d'oxydation 30 et 40 par l'entremise d'un conduit 73 relié à une valve 75 permettant d'orienter la solution traitée soit vers le réacteur d'oxydation 30 par l'entremise du conduit 74 ou vers le réacteur d'oxydation 40 par l'entremise du conduit 79.Referring again to FIG. 1, the outlet orifice 72 of the cathode compartment 70 is connected to the oxidation reactors 30 and 40 via a conduit 73 connected to a valve 75 making it possible to orient the treated solution either to the oxidation reactor 30 via the conduit 74 or to the oxidation reactor 40 via the conduit 79.
En ce qui concerne le compartiment médian, l'orifice de sortie 92 est relié directement à une cuve tampon d'électrolyte 110 par l'entremise du conduit 94. La cuve tampon d'électrolyte 110 est également reliée à l'orifice d'entrée 96 du compartiment médian 90 par l'entremise du conduit 98.With regard to the central compartment, the outlet orifice 92 is connected directly to an electrolyte buffer tank 110 via the conduit 94. The electrolyte buffer tank 110 is also connected to the inlet orifice 96 from the middle compartment 90 through the conduit 98.
Le compartiment anodique 100 est relié par l'entremise de l'orifice de sortie 102 à la cuve tampon d'électrolyte 120 par l'entremise du conduit 108. La cuve tampon d'électrolyte 120 est également reliée au compartiment anodique 100 par l'entremise du conduit 99. Les cuves tampon d'électrolyte 110 et 120 sont principalement utilisées pour réguler et contrôler le pH et la concentration des électrolytes des réservoirs anodique 100 et médian 90 en cours d'électrolyse et, pour la cuve tampon d'électrolyte 120, pour introduire dans le système d'électrolyse 60 des quantités requises d'électrolyte ou encore pour évacuer les solutions présentes dans les compartiments anodique 100 et médian 90 une fois la réaction d'électrolyse terminée. Tel qu'illustré à la figure 1, la cuve tampon d'électrolyte 120 comprend, en sa partie supérieure, un orifice de trop-plein 122 relié au conduit 124 par l'entremise duquel l'eau peut être évacuée du système d'électrolyse 60.The anode compartment 100 is connected via the outlet orifice 102 to the electrolyte buffer tank 120 via the conduit 108. The electrolyte buffer tank 120 is also connected to the anode compartment 100 by the through conduit 99. The electrolyte buffer tanks 110 and 120 are mainly used to regulate and control the pH and the concentration of electrolytes in the anode tanks 100 and median 90 during electrolysis and, for the electrolyte buffer tank 120 , to introduce in the electrolysis system 60 of the required quantities of electrolyte or else to evacuate the solutions present in the anode compartments 100 and median 90 once the electrolysis reaction has ended. As illustrated in FIG. 1, the electrolyte buffer tank 120 comprises, in its upper part, an overflow orifice 122 connected to the conduit 124 through which the water can be evacuated from the electrolysis system 60.
Située au-dessus de la cuve réactionnelle 62, une cuve de stockage d'électrolyte 130 est reliée à la cuve tampon d'électrolyte 120 par l'entremise du conduit 132. L'électrolyte est donc introduit indirectement dans le compartiment anodique 100 par l'entremise de la cuve d'appoint d'eau 120.Located above the reaction tank 62, an electrolyte storage tank 130 is connected to the electrolyte buffer tank 120 via the conduit 132. The electrolyte is therefore introduced indirectly into the anode compartment 100 by l 'through the water make-up tank 120.
Se référant maintenant à la figure 3 qui représente une vue en plan d'une portion de la cuve réactionnelle 62, la position de la membrane échangeuse de cations 76 est démontrée de façon plus détaillée. La membrane échangeuse de cations 76 est maintenue en position dans la cuve réactionnelle 62 à l'aide de supports membranaires 67 et 68 d'une épaisseur moyenne d'environ 0,25 mm et constituée d'un film polymère 64 sur tissu polymérique 66. Les supports membranaires 67 et 68 sont fixés aux parois de la cuve réactionnelle 62. La membrane échangeuse de cations 76 est installée dans la cuve 68 et placée entre les supports membranaires 67 et 68. Les supports membranaires 67 et 68 sont ensuite soudés à la membrane échangeuse de cations 76 de façon à former des joints étanches entre la membrane échangeuse de cations 76 et les supports membranaires 67 et 68. Le même type de montage est réalisé pour la membrane échangeuse de cations 106.Referring now to Figure 3 which shows a plan view of a portion of the reaction vessel 62, the position of the cation exchange membrane 76 is demonstrated in more detail. The cation exchange membrane 76 is held in position in the reaction tank 62 by means of membrane supports 67 and 68 with an average thickness of approximately 0.25 mm and consisting of a polymer film 64 on polymeric fabric 66. The membrane supports 67 and 68 are fixed to the walls of the reaction tank 62. The cation exchange membrane 76 is installed in the tank 68 and placed between the membrane supports 67 and 68. The membrane supports 67 and 68 are then welded to the membrane cation exchanger 76 so as to form tight seals between the cation exchange membrane 76 and the membrane supports 67 and 68. The same type of assembly is carried out for the cation exchange membrane 106.
Les matériaux utilisés pour la préparation des supports membranaires doivent de préférence être flexibles et posséder de bonnes propriétés thermiques. A titre d'exemple, le silicône ou le chlorure de polyvinyle peuvent être mentionnés. En ce qui concerne la structure même des supports membranaires, elle peut être modifiée dans la mesure où la membrane est fixée solidement et l'étanchéité du joint entre les supports et la membrane est assurée.The materials used for the preparation of the membrane supports should preferably be flexible and have good thermal properties. As an example, silicone or chloride polyvinyl can be mentioned. As far as the structure of the membrane supports is concerned, it can be modified insofar as the membrane is securely fixed and the seal between the supports and the membrane is ensured.
Traitement en discontinu d'un effluent cyanure métalliqueBatch treatment of a metallic cyanide effluent
Les cyanures et les ions métalliques forment des complexes cyano-métalliques dont l'équilibre de formation est le suivant :Cyanides and metallic ions form cyano-metallic complexes whose formation balance is as follows:
mCN- bres + Mn+ > M ( CN) m (n"m) mCN- fibers + M + n> M (CN) m (n "m)
Suivant la stabilité de ces complexes et l'excès d'ions CN", l'équilibre ci-dessus est plus ou moins déplacé vers la droite et la réduction des ions métalliques est plus ou moins difficile. Elle est quasiment nulle si le rapport des concentrations CN/Mn+ est élevé. On doit donc, dans un premier temps, envisager l'oxydation des ions CN" afin de réduire le rapport CN/Mn+, et permettre une réduction plus efficace des ions métalliques.Depending on the stability of these complexes and the excess of CN ions " , the above equilibrium is more or less shifted to the right and the reduction of metal ions is more or less difficult. It is almost zero if the ratio of CN / M n + concentrations are high. We must therefore first consider the oxidation of CN ions "in order to reduce the CN / M n + ratio, and allow a more effective reduction of metal ions.
Le traitement en discontinu d'un effluent cyanure métallique, qui consiste principalement à effectuer l'oxydation des ions cyanures libres, suivie de 1 'électrolyse à la cathode des complexes métalliques et de l'oxydation des ions cyanures libérés lors de 1 'électrolyse est principalement mis en oeuvre par l'entremise du dispositif de la figure 1. Cependant, le dispositif de la figure 4 , qui sera décrit de façon détaillée plus loin, peut également être utilisé pour un traitement discontinu de l'effluent.The discontinuous treatment of a metallic cyanide effluent, which mainly consists in carrying out the oxidation of free cyanide ions, followed by the electrolysis at the cathode of the metal complexes and the oxidation of the cyanide ions released during the electrolysis is mainly implemented through the device of Figure 1. However, the device of Figure 4, which will be described in detail below, can also be used for discontinuous treatment of the effluent.
a) Oxydation des cyanures libres.a) Oxidation of free cyanides.
A t=0, c'est-à-dire dans l'effluent brut, les espèces présentes sont : CN", et M(CN)m(n-m). 15At t = 0, that is to say in the raw effluent, the species present are: CN " , and M (CN) m (nm). 15
L'addition d'un oxydant, par exemple l'eau de javel, conduit à l'oxydation des cyanures libres selon la réaction (1) : CN" + CIO" + H20 >CNC1 + 2 OH" >CN0" + H20+C1" The addition of an oxidizing agent, for example bleach, leads to the oxidation of free cyanides according to reaction (1): CN " + CIO " + H 2 0> CNC1 + 2 OH " > CN0 " + H 2 0 + C1 "
A la fin de l'oxydation, les espèces présentes en solution sont donc CNO' et M(CN)m(n-m).At the end of the oxidation, the species present in solution are therefore CNO ' and M (CN) m (nm).
Se référant de nouveau à la figure 1, l'effluent à traiter 50 qui contient des ions CN" libres ainsi que des complexes cyano-métalliques, est normalement acheminé soit vers le réacteur d'oxydation 30 par l'entremise des conduits 51, 52 et 54 et vers le réacteur d'oxydation 40 par l'entremise des conduits 51, 52 et 45 et la valve 56. Les deux cuves d'oxydation 30 et 40 remplissent la même fonction mais les deux cuves travaillent en alternance à savoir lorsque l'une des cuves est en phase d'oxydation des cyanures, l'autre est en phase de réduction des métaux.Referring again to FIG. 1, the effluent to be treated 50 which contains free CN ions as well as cyano-metallic complexes, is normally conveyed either to the oxidation reactor 30 via the conduits 51, 52 and 54 and towards the oxidation reactor 40 via the conduits 51, 52 and 45 and the valve 56. The two oxidation tanks 30 and 40 perform the same function but the two tanks work alternately, namely when the 'one of the tanks is in the cyanide oxidation phase, the other is in the metal reduction phase.
Bien qu'il soit difficile d'effectuer le dosage de cyanures libres en présence de métaux, l'effluent aura généralement une concentration en cyanures totaux qui pourra varier entre 2 à 50 g/1 et une concentration métallique qui variera de 2 à 30 g/1 dans le cas du cuivre. La concentration en métaux sera habituellement beaucoup plus faible dans le cas de métaux autres que le cuivre, tels le nickel et le zinc.Although it is difficult to carry out the determination of free cyanides in the presence of metals, the effluent will generally have a concentration in total cyanides which can vary between 2 to 50 g / 1 and a metallic concentration which will vary from 2 to 30 g / 1 in the case of copper. The metal concentration will usually be much lower for metals other than copper, such as nickel and zinc.
Une quantité d'agent oxydant suffisante pour effectuer l'oxydation des cyanures libres présents initialement dans l'effluent 50 est introduite par petites fractions dans le réacteur d'oxydation 30 par l'entremise des conduits 51, 52 et 54. Plusieurs types d'oxydants peuvent être utilisés. Un des oxydants préférentiels semble être l'eau de javel en concentration variant entre 20 et 50 degrés chlorométriques . L'effluent est optionnellement agité avec une vitesse plus ou moins élevée lors de la réaction d'oxydation par l'entremise des agitateurs 32 et 42 pour une période de temps suffisante pour effectuer l'oxydation de la plupart des ions cyanures libres. Les conditions d'oxydation (c'est-à-dire quantité et concentration de l'oxydant, période d'agitation) sont ajustées de façon à ce que le potentiel rédox de l'effluent traité soit porté à un niveau permettant son électrolyse. Par exemple, dans le cas d'un effluent cyanure, le potentiel rédox se situe préférablement autour de - 0 à - 500 mV, plus particulièrement autour de - 100 à 0 mV une fois l'oxydation terminée.A sufficient quantity of oxidizing agent to effect the oxidation of the free cyanides initially present in the effluent 50 is introduced in small fractions into the oxidation reactor 30 via the conduits 51, 52 and 54. Several types of oxidants can be used. One of the preferred oxidants seems to be bleach in concentrations varying between 20 and 50 chlorometric degrees. The effluent is optionally agitated with a more or less high speed during the oxidation reaction by means of the agitators 32 and 42 for a period of time sufficient to oxidize most of the free cyanide ions. The oxidation conditions (that is to say quantity and concentration of the oxidant, stirring period) are adjusted so that the redox potential of the treated effluent is brought to a level allowing its electrolysis. For example, in the case of a cyanide effluent, the redox potential is preferably around - 0 to - 500 mV, more particularly around - 100 to 0 mV once the oxidation is complete.
Une fois l'oxydation terminée, l'effluent est évacué du réacteur d'oxydation 30 par l'entremise de l'orifice de sortie 34 et acheminé vers le compartiment cathodique 70 par l'entremise du conduit 38 et la valve 37. Il est à noter que le pH de l'effluent 50 devrait normalement se situer entre 11 et 14 une fois la réaction d'oxydation terminée. En effet, un pH inférieur à 11 entraînerait la formation de protons indésirables lors de 1 'électrolyse de l'effluent 50 dans la cuve réactionnelle 62. Il convient également de noter que dans certaines situations, il peut s'avérer nécessaire d'effectuer une filtration de l'effluent une fois l'oxydation complétée. Cependant, cette étape de filtration de l'effluent oxydé n'est pas toujours requise. En effet, il est possible d'éviter la formation de précipités en ajustant la concentration d'oxydant ajoutée à l'effluent.Once the oxidation is complete, the effluent is evacuated from the oxidation reactor 30 via the outlet orifice 34 and conveyed to the cathode compartment 70 via the conduit 38 and the valve 37. It is note that the pH of effluent 50 should normally be between 11 and 14 once the oxidation reaction is complete. Indeed, a pH below 11 would cause the formation of unwanted protons during the electrolysis of the effluent 50 in the reaction tank 62. It should also be noted that in certain situations, it may be necessary to carry out a filtration of the effluent once the oxidation has been completed. However, this step of filtering the oxidized effluent is not always required. Indeed, it is possible to avoid the formation of precipitates by adjusting the concentration of oxidant added to the effluent.
La quantité nécessaire de la solution d'électrolyte appropriée est également introduite dans le compartiment anodique 100. Divers types d'électrolytes peuvent être utilisés dans le contexte de l'invention. L'hydroxyde de sodium s'est montré particulièrement efficace. Le facteur important est le maintien, d'une concentration d'électrolyte suffisante pour obtenir une conductivité appropriée de part et d'autre des membranes échangeuses de cations. Plus particulièrement, une concentration d'hydroxyde de 17 sodium d'environ O.IN dans le compartiment médian et de IN dans le compartiment anodique s'est avérée efficace.The necessary quantity of the appropriate electrolyte solution is also introduced into the anode compartment 100. Various types of electrolytes can be used in the context of the invention. Sodium hydroxide has been shown to be particularly effective. The important factor is the maintenance of a sufficient electrolyte concentration to obtain an appropriate conductivity on either side of the cation exchange membranes. More particularly, a concentration of hydroxide 17 sodium of approximately O.IN in the middle compartment and IN in the anode compartment has been shown to be effective.
b) Electrolyse des ions métalliques de la solution oxydée.b) Electrolysis of the metal ions of the oxidized solution.
A la cathode, on observe la réduction des ions métalliques :At the cathode, we observe the reduction of metal ions:
(m+l) M(CN)m(n-m) + ne" >M+mM(CN) " ] 1 (m + l) M (CN) m (nm) + ne " > M + mM (CN) " ] 1
A l'anode apparait un dégagement gazeux :At the anode a gas evolution appears:
4 OH' > 02 + 2H20 + 4 e" 4 OH ' > 0 2 + 2H 2 0 + 4 e "
Se référant à la figure 2, 1 'électrolyse des complexes métalliques de l'effluent est effectuée dans le compartiment cathodique 70, par l'entremise d'un courant électrique appliqué à la cathode 74. L'électrolyse peut être effectuée à une densité de courant variant entre 5 et 50 mA/cm2, plus particulièrement à une densité de courant d'environ 10 mA/cm2. Il n'est pas essentiel que 1 'électrolyse soit effectuée à une densité de courant fixe. Par exemple, il est possible d'avoir recours à des paliers de densité de courant lorsque des cathodes métalliques sont utilisées. Dans cette situation, 1 'électrolyse peut commencer à une faible densité de courant, pour éviter la formation de dendrites sur la cathode, puis être suivie d'une augmentation de la densité de courant. Dans la situation où une électrode en mousse de polyuréthane est utilisée, l'utilisation de paliers n'est pas nécessaire. Tel que mentionné précédemment, le facteur important est le maintien d'une bonne conductivité du milieu afin de prolonger la durée de vie des membranes. Ceci se traduit par une densité de courant faible sur les membranes et élevé sur l'électrode. Il est également possible d'effectuer 1 'électrolyse des complexes métalliques utilisant des électrodes puisées dans la mesure où la solution est suffisamment conductrice.Referring to FIG. 2, the electrolysis of the metal complexes of the effluent is carried out in the cathode compartment 70, by means of an electric current applied to the cathode 74. The electrolysis can be carried out at a density of current varying between 5 and 50 mA / cm 2 , more particularly at a current density of approximately 10 mA / cm 2 . It is not essential that the electrolysis is carried out at a fixed current density. For example, it is possible to use current density steps when metal cathodes are used. In this situation, the electrolysis can start at a low current density, to avoid the formation of dendrites on the cathode, and then be followed by an increase in the current density. In the situation where a polyurethane foam electrode is used, the use of bearings is not necessary. As previously mentioned, the important factor is the maintenance of good conductivity of the medium in order to prolong the life of the membranes. This results in a low current density on the membranes and high on the electrode. It is also possible to carry out the electrolysis of metal complexes using pulsed electrodes insofar as the solution is sufficiently conductive.
Au fur et à mesure que l 'électrolyse des complexes métalliques s'effectue, la proportion en cyanures métalliques augmente ainsi que la concentration en cyanures libres. La présence des membranes échangeuses de cations 76 et 106 permet le maintien de ces ions cyanures nouvellement formés dans le compartiment cathodique 70 en évitant la migration des complexes anioniques cyanures dans le compartiment médian 90.As the electrolysis of the metal complexes takes place, the proportion of metallic cyanides increases as well as the concentration of free cyanides. The presence of the cation exchange membranes 76 and 106 makes it possible to maintain these newly formed cyanide ions in the cathode compartment 70 while avoiding the migration of the anionic cyanide complexes in the middle compartment 90.
L'utilisation de deux membranes échangeuses de cations semble souhaitable à tout le moins dans le cas d'effluents cyanures métalliques, pour éviter la formation d'acide cyanhydrique. En effet, bien que la première membrane échangeuse de cations 76 retienne la plupart des anions à 1 ' intérieur du compartiment cathodique 70, de faibles quantités d'anions traversent la première membrane échangeuse de cations 76 et se retrouvent dans le compartiment médian 90. Sans le compartiment médian 90, il y aurait risque de formation d'acide cyanhydrique à l'anode 104.The use of two cation exchange membranes seems desirable at least in the case of metallic cyanide effluents, to avoid the formation of hydrocyanic acid. Indeed, although the first cation exchange membrane 76 retains most of the anions inside the cathode compartment 70, small quantities of anions pass through the first cation exchange membrane 76 and are found in the middle compartment 90. Without the middle compartment 90, there would be a risk of formation of hydrocyanic acid at the anode 104.
Lorsque la valeur du rapport CN"/métal est trop élevée dans le compartiment cathodique 70, 1 'électrolyse devient difficile et doit alors être arrêtée. En fait, l'efficacité du procédé semble pouvoir être gérée en contrôlant le potentiel électrochimique. La valeur du potentiel d'arrêt de 1 'électrolyse dépend de la nature du métal. Plus le métal est complexé et difficile à réduire, plus le potentiel rédox que l'on peut atteindre avant d'arrêter 1 'électrolyse sera faible. De façon générale, dans le cas d'effluents cyanures, le potentiel rédox de l'effluent lors de l'arrêt de l 'électrolyse se situe autour de - 100 mV à - 400 mV.When the value of the CN ratio "/ metal is too high in the cathode compartment 70, one electrolysis becomes difficult and must be stopped. In fact, the efficiency of the process seems to be managed by controlling the electrochemical potential. The value of potential for stopping electrolysis depends on the nature of the metal. The more complex and difficult to reduce the metal, the lower the redox potential that can be reached before stopping electrolysis. in the case of cyanide effluents, the redox potential of the effluent when the electrolysis is stopped is around - 100 mV to - 400 mV.
La valeur du potentiel rédox à ne pas dépasser après oxydation dépend également du métal. Il doit être tel qu'on puisse limiter au maximum la formation de précipités, généralement des hydroxydes de cyanure métallique. Une attention particulière au potentiel rédox est requise dans le cas de mélanges de métaux. En effet, si l'oxydation est trop poussée, des ions métalliques pourraient être libérés et former des précipités, sauf pour le zinc (zincate) . Le contrôle des potentiels rédox de l'effluent lors des différentes étapes de traitement constitue donc un aspect important de la présente invention.The value of the redox potential not to be exceeded after oxidation also depends on the metal. he must be such that the formation of precipitates, generally hydroxides of metallic cyanide, can be minimized. Particular attention to the redox potential is required in the case of mixtures of metals. Indeed, if the oxidation is too deep, metal ions could be released and form precipitates, except for zinc (zincate). Control of the redox potentials of the effluent during the various treatment stages therefore constitutes an important aspect of the present invention.
Une fois 1 'électrolyse arrêtée, l'effluent se trouvant dans le compartiment cathodique 70 est ensuite transféré dans le réacteur d'oxydation 30 ou dans le réacteur d'oxydation 40 pour oxyder chimiquement les ions cyanures libérés lors de 1 'électrolyse. L'intensité de l'oxydation est fonction du potentiel rédox de l'effluent lors de l'arrêt de 1 'électrolyse.Once the electrolysis has been stopped, the effluent in the cathode compartment 70 is then transferred to the oxidation reactor 30 or to the oxidation reactor 40 to chemically oxidize the cyanide ions released during the electrolysis. The intensity of the oxidation is a function of the redox potential of the effluent when the electrolysis is stopped.
Une fois cette oxydation effectuée, le traitement de l'effluent est généralement terminé. Dans certaines situations, qui dépendent surtout de la concentration initiale en métaux de l'effluent, il peut s'avérer nécessaire de répéter un certain nombre de fois le cycle de traitement décrit précédemment, soit l'oxydation de l'effluent, suivie de son électrolyse et complété par une oxydation des ions cyanures libérés lors de 1 'électrolyse. Le dispositif de l'invention présente à cet égard une grande flexibilité d'action. A la fin du traitement, lorsqu'une cathode métallique est utilisée, la concentration de cyanures totaux devrait alors se situer entre 0,5 et 1 mg/1. La concentration sera inférieure si une cathode de mousse de polyuréthane, de préférence recouverte d'une couche de nickel, est utilisée. Dispositif de traitement en continu d'un effluent cyanure métalliqueOnce this oxidation has been carried out, the treatment of the effluent is generally completed. In certain situations, which depend mainly on the initial concentration of metals in the effluent, it may prove necessary to repeat the treatment cycle described above a certain number of times, namely the oxidation of the effluent, followed by its electrolysis and supplemented by oxidation of the cyanide ions released during electrolysis. The device of the invention has great flexibility in this regard. At the end of the treatment, when a metal cathode is used, the concentration of total cyanides should then be between 0.5 and 1 mg / 1. The concentration will be lower if a polyurethane foam cathode, preferably covered with a layer of nickel, is used. Device for continuous treatment of a metallic cyanide effluent
Se référant à la figure 4, le dispositif de traitement en continu, désigné de façon générale par la référence numérique 150, comporte un système d'électrolyse pratiquement semblable au système d'électrolyse du dispositif d'oxydation en discontinu de la figure 1. Cependant, le dispositif de traitement en continu 150 ne comprend pas de système d'oxydation séparé comme c'est le cas à la figure 1, l'effluent 50 et l'oxydant se trouvant dans le réservoir 21 étant directement introduits dans le compartiment cathodique 70 par l'entremise des conduits 152 pour l'oxydant et 154 pour l'effluent et la valve 156.Referring to FIG. 4, the continuous treatment device, generally designated by the reference numeral 150, comprises an electrolysis system practically similar to the electrolysis system of the discontinuous oxidation device of FIG. 1. However , the continuous treatment device 150 does not include a separate oxidation system as is the case in FIG. 1, the effluent 50 and the oxidant being in the tank 21 being directly introduced into the cathode compartment 70 through the conduits 152 for the oxidant and 154 for the effluent and the valve 156.
Le système d'agitation 32 que l'on retrouvait à la figure 1 pour le dispositif d'oxydation en discontinu 10 peut également être présent au compartiment cathodique 70 du dispositif de traitement en continu 150, bien que dans le cas d'un traitement en continu, l'agitation n'est pas absolument nécessaire.The stirring system 32 that was found in FIG. 1 for the batch oxidation device 10 can also be present in the cathode compartment 70 of the continuous treatment device 150, although in the case of a treatment in continuous agitation is not absolutely necessary.
Les membranes échangeuses de cations 76 et 116 sont fixées à la cuve réactionnelle 62 tel que décrit précédemment et démontré à la figure 2. L'étanchéité des supports membranaires est particulièrement importante ici afin d'éviter la formation d'acide cyanhydrique qu'entraînerait le déplacement des ions CN" vers l'anode. Il est important de noter que les supports membranaires tels qu'illustrés à la figure 3 ont été fabriqués en fonction de l'utilisation spécifique de la cuve réactionnelle. En effet, l'adaptation de ces membranes dans le procédé de decyanuration n'avait pas été envisagée précédemment. Il a donc fallu tenir compte des contraintes particulières imposées par le milieu réactionnel. Traitement en continu d'un effluent cyanure métalliqueThe cation exchange membranes 76 and 116 are fixed to the reaction tank 62 as described above and demonstrated in FIG. 2. The tightness of the membrane supports is particularly important here in order to avoid the formation of hydrocyanic acid which the displacement of the CN ions " towards the anode. It is important to note that the membrane supports as illustrated in FIG. 3 were manufactured according to the specific use of the reaction vessel. Indeed, the adaptation of these decyanidation membranes in the process had not been considered previously. so it took into account the special constraints imposed by the reaction medium. Continuous treatment of a metallic cyanide effluent
Les paramètres physico-chimiques à contrôler restent les mêmes que ceux suivis lors du traitement en discontinu, à savoir pH compris entre 11 et 14, potentiel rédox préférable ent entre - 200 et - 400 mV et températures préférablement inférieures à 40°C. Toutefois il est important dans cette étape en continu d'éviter l'excès d'oxydant (en particulier de chlore) lors de l'étape d'oxydation à l'eau de javel afin que les rendements d'extraction du métal soient les plus élevés possibles.The physico-chemical parameters to be controlled remain the same as those followed during the batch processing, namely pH between 11 and 14, redox potential preferable between - 200 and - 400 mV and temperatures preferably below 40 ° C. However, it is important in this continuous step to avoid excess oxidant (in particular chlorine) during the oxidation step with bleach so that the metal extraction yields are the most high possible.
Se référant brièvement à la figure 4 , 1'effluent à traiter 50 est déversé directement dans le compartiment cathodique 70 par l'entremise du conduit 154 et de la valve 156. Une quantité d'agent oxydant contenue dans le réservoir 21, suffisante pour effectuer l'oxydation des cyanures libres présents initialement dans l'effluent 50, est également introduite dans le compartiment cathodique 70 par l'entremise du conduit 152 et de la valve 156.Referring briefly to FIG. 4, the effluent to be treated 50 is discharged directly into the cathode compartment 70 via the conduit 154 and the valve 156. A quantity of oxidizing agent contained in the reservoir 21, sufficient to carry out the oxidation of the free cyanides initially present in the effluent 50 is also introduced into the cathode compartment 70 via the conduit 152 and the valve 156.
Un courant électrique est alors immédiatement appliqué à la cathode" 74 (voir figure 2) et 1 'électrolyse des complexes métalliques présente dans 1'effluent est effectuée. Cependant, contrairement au procédé en discontinu, l'équilibre de la réaction ne se déplace pas vers les formes libres car les ions CN- libérés lors de 1 'électrolyse sont immédiatement oxydés par l'oxydant présent dans la cuve réactionnelle 70. Cette oxydation immédiate a pour effet d'augmenter substantiellement la rapidité du traitement de 1'effluent, tout en éliminant la nécessité d'une seconde étape d'oxydation une fois 1 'électrolyse complétée.An electric current is then immediately applied to the cathode " 74 (see FIG. 2) and the electrolysis of the metal complexes present in the effluent is carried out. However, unlike the batch process, the equilibrium of the reaction does not shift towards the free forms because the CN- ions released during the electrolysis are immediately oxidized by the oxidant present in the reaction tank 70. This immediate oxidation has the effect of substantially increasing the speed of the treatment of the effluent, while eliminating the need for a second oxidation step once the electrolysis is completed.
L'oxydation des anions et 1 'électrolyse du complexe métallique sont donc effectuées simultanément dans le compartiment anodique 70 jusqu'à ce que la quantité de cyanures totaux désirée soit obtenue, soit entre 0,5 et 1 mg/1.The oxidation of the anions and the electrolysis of the metal complex are therefore carried out simultaneously in the anode compartment 70 until the desired quantity of total cyanides is obtained, ie between 0.5 and 1 mg / 1.
Les rendements de dépôts métalliques à la cathode sont légèrement moins importants lorsque le traitement est effectué en continu, mais cette méthode obtient néanmoins un succès inattendu, compte tenu des problèmes de précipitation des solides qui pourraient être envisagés dans une telle situation.The yields of metal deposits at the cathode are slightly less important when the treatment is carried out continuously, but this method nevertheless obtains an unexpected success, taking into account the problems of precipitation of the solids which could be envisaged in such a situation.
Exemple 1Example 1
Traitement en discontinu d'une solution semi- industrielleBatch processing of a semi-industrial solution
a) Solution à traitera) Solution to be treated
Il s'agit d'une solution semi-industrielle de concentrations respectives en cuivre et en cyanures totaux de 16 et 55 g/1, préparée à partir d'un bain industriel peu chargé en cyanure auquel a été ajouté du cyanure de potassium.It is a semi-industrial solution with respective copper and total cyanide concentrations of 16 and 55 g / l, prepared from an industrial bath with little cyanide content to which potassium cyanide has been added.
b) Oxydation de la solutionb) Oxidation of the solution
Le dispositif d'oxydation comprend :The oxidation device includes:
1 cuve en verre1 glass tank
1 électrode au calomel saturé Tacussel XR 6001 Tacussel XR 600 saturated calomel electrode
1 électrode métallique simple en or Tacussel1 simple metal electrode in Tacussel gold
XM 500 1 milli-voltmètre Tacussel PHN 81 1 table traçante Tacussel Ecoscript 1 pH-Mètre portable Hanna instruments HI 8424XM 500 1 milli-voltmeter Tacussel PHN 81 1 plotter Tacussel Ecoscript 1 portable pH-meter Hanna instruments HI 8424
100 ml de la solution à traiter sont oxydés en versant lentement 160 ml d'eau de javel de récupération à 65° chlorométrique. Il se forme ainsi un précipité d'hydroxyde de cuivre. Quand le potentiel a une valeur négative, proche de zéro et stable, la solution est introduite dans le compartiment cathodique de 1 'électro-électrodyaliseur du dispositif d'électro¬ lyse décrit ci-après.100 ml of the solution to be treated are oxidized by slowly pouring 160 ml of chlorine recovery bleach at 65 °. A precipitate of copper hydroxide is thus formed. When the potential has a negative value close to zero and stable, the solution is introduced into the cathode compartment of the electro-electrodializer of the electro-lysis device described below.
c) Electrolyse de la solutionc) Electrolysis of the solution
Le dispositif d'électrolyse est constitué des éléments suivants :The electrolysis device consists of the following elements:
1 générateur de courant : Fontaine, alimentation régulée U/I-0-80 V1 current generator: Fountain, regulated supply U / I-0-80 V
0-5 A FTN 80500-5 A FTN 8050
1 électro-électrodialyseur en plexiglas comprenant :1 plexiglass electro-electrodialyzer comprising:
3 compartiments d'épaisseur 8 mm 2 compartiments porte-électrodes 2 électrodes en titane platiné 2 MEC, de surface active3 compartments 8 mm thick 2 electrode holders 2 platinum titanium 2 MEC electrodes, active surface
20 cm2 6 joints en silicone d'épaisseur 1,5 mm 3 pompes Asti20 cm 2 6 silicone seals 1.5 mm thick 3 Asti pumps
2 Métrix2 Metrix
1 pH mètre portable1 portable pH meter
1 dispositif de mesure de potentiel rédox.1 redox potential measuring device.
Nature des solutions circulant dans la cellule d•électro-électrodialyse:Nature of the solutions circulating in the electro-electrodialysis cell:
Compartiment cathodique: 260 ml de solution oxydéeCathode compartment: 260 ml of oxidized solution
Compartiment central : 250 ml de potasseCentral compartment: 250 ml of potash
0.1 N0.1 N
Compartiment anodique : 2 1 de potasse 1 NAnode compartment: 2 1 of potash 1 N
Un courant électrique d'intensité 0,2 A (10mA/cm2) est appliqué. L'électrolyse est arrêtée quand la valeur du potentiel rédox de' la solution cathodique est comprise entre -100 et -200 mV/ECS. L'évolution de la concentration en cuivre dans le compartiment cathodique au cours de 1 'électrolyse est représentée à la figure 5. Pendant les essais, 3 ml sont prélevés dans chaque compartiment pour suivre l'évolution des concentrations. Les cyanures sont dosés par précipitation du nitrate d'argent en présence d'iodure de potassium comme indicateur de fin de dosage. Celui des métaux est effectué par spectrophotométrie d'absorption atomique à la longueur d'onde 324.8 mm pour le cuivre. L'appareil est un "Spectra 2000 varian" .An electrical current of 0.2 A intensity (10mA / cm 2 ) is applied. The electrolysis is stopped when the value of the redox potential of the cathode solution is between -100 and -200 mV / DHW. The evolution of the copper concentration in the cathode compartment during the electrolysis is shown in FIG. 5. During the tests, 3 ml are taken from each compartment to follow the evolution of the concentrations. The cyanides are assayed by precipitation of silver nitrate in the presence of potassium iodide as an indicator for the end of the assay. That of metals is carried out by atomic absorption spectrophotometry at the wavelength 324.8 mm for copper. The device is a "Spectra 2000 varian".
En raison de l'intense coloration brune, la concentration en cyanures libres ne peut être déterminée qu'à l'instant précédent l'oxydation et en fin d'électrolyse (solution claire) . Cependant, il est possible en fin d'essais, de doser les cyanures totaux par distillation. Pour cela, 100 ml de la solution à analyser sont acidifiés de façon à obtenir l'acide cyanhydrique entraîné ensuite à la vapeur dans une solution alcaline où il est piégé. L'échantillon est alors dosé par la méthode de dosage des cyanures libres.Due to the intense brown coloration, the concentration of free cyanides can only be determined at the instant before oxidation and at the end of electrolysis (clear solution). However, it is possible at the end of the tests to measure the total cyanides by distillation. For this, 100 ml of the solution to be analyzed are acidified so as to obtain the hydrocyanic acid then entrained with steam in an alkaline solution where it is trapped. The sample is then assayed by the free cyanide assay method.
Composition en cyanure de la solution initiale :Cyanide composition of the initial solution:
[CN"]libre = 30 g/1 soit 3 g dans 100 ml[CN " ] free = 30 g / 1 or 3 g in 100 ml
(volume initial)(initial volume)
[CN"]total =55 g/1 soit 5,5 g dans 100 ml[CN " ] total = 55 g / 1 or 5.5 g in 100 ml
Composition en cyanure de la solution traitée (Oxydation + Electrolyse)Cyanide composition of the treated solution (Oxidation + Electrolysis)
[CN"]libre = 1,5 g/1 soit 390 mg dans 260 ml[CN " ] free = 1.5 g / 1 or 390 mg in 260 ml
(volume final)(final volume)
[CN"]total = 2,8 g/1 soit 728 mg dans 260 ml[CN " ] total = 2.8 g / 1 or 728 mg in 260 ml
Masse de dépôt cathodique (cuive) : 1 gCathodic deposit mass (copper): 1 g
Pour compléter le traitement et neutraliser les 13% de cyanures restants, une deuxième oxydation suivie d'une électrolyse est nécessaire. La solution est alors retirée du compartiment cathodique et placée dans un bêcher en verre où l'on ajoute lentement 40 ml d'eau de javel de récupération à 65e chlorométrique. Quant le potentiel est stabilisé, proche de zéro et négatif, la solution est à nouveau placée dans 1 'électro-électrodialyseur.To complete the treatment and neutralize the remaining 13% cyanides, a second oxidation followed by electrolysis is necessary. The solution is then removed from the cathode compartment and placed in a glass beaker where 40 ml of bleach of recovery at 65 th chlorometric is slowly added. When the potential is stabilized, close to zero and negative, the solution is again placed in the electro-electrodialyzer.
Dans ce cas, en raison de la faible concentration en cuivre, la plaque de titane platiné constituant la cathode est remplacée par une électrode de surface plus grande en mousse de polyuréthane recouverte d'une couche de nickel.In this case, due to the low copper concentration, the platinum titanium plate constituting the cathode is replaced by a larger surface electrode of polyurethane foam covered with a layer of nickel.
L'évolution de la concentration en cuivre dans le compartiment cathodique est représentée à la figure 6. Tel que remarqué précédemment, la teneur en cyanures libres ne peut être déterminée.The evolution of the copper concentration in the cathode compartment is shown in Figure 6. As noted above, the content of free cyanides cannot be determined.
En fin d'essai, après avoir ajouté 5 ml d'eau de javel, la concentration en cyanure libre est inférieure à 0,1 g/1 et 280 mg de cuivre sont récupérés sur la cathode. Les concentrations en cuivre et en cyanures libres dans les compartiments central et anodique restent pratiquement nulles pendant toute la durée des essais.At the end of the test, after adding 5 ml of bleach, the concentration of free cyanide is less than 0.1 g / l and 280 mg of copper are recovered on the cathode. The concentrations of copper and free cyanides in the central and anode compartments remained practically zero throughout the duration of the tests.
L'évolution du potentiel rédox de la solution traitée est représentée à la figure 7. The evolution of the redox potential of the treated solution is shown in Figure 7.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'oxydation chimique d'espèces anioniques libres oxydables et de séparation électrolytique de métaux en solution dans un effluent sous forme de complexes métalliques, ledit procédé comprenant : l'oxydation chimique des anions libres dudit effluent ;1. A method of chemical oxidation of oxidizable free anionic species and of electrolytic separation of metals in solution in an effluent in the form of metal complexes, said method comprising: chemical oxidation of free anions of said effluent;
1 'électrolyse des complexes métalliques dudit effluent, ladite électrolyse provoquant le dépôt de métaux à la cathode et la libération dans l'effluent des anions contenus dans lesdits complexes métalliques, etElectrolysis of the metal complexes of said effluent, said electrolysis causing the deposition of metals at the cathode and the release into the effluent of the anions contained in said metal complexes, and
- l'oxydation des anions libérés dans ledit effluent lors de 1 'électrolyse, ledit procédé comprenant la mise en oeuvre de moyens empêchant le mouvement vers l'anode des anions libérés dans 1'effluent lors de 1 'électrolyse.- The oxidation of the anions released in said effluent during electrolysis, said process comprising the use of means preventing the movement towards the anode of the anions released in effluent during electrolysis.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxydation chimique des anions libres est effectuée avant et après 1 'électrolyse des complexes métalliques.2. Method according to claim 1, characterized in that the chemical oxidation of the free anions is carried out before and after 1 electrolysis of the metal complexes.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que l'oxydation chimique des anions est effectuée par l'entremise de l'eau de javel.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the chemical oxidation of the anions is carried out by means of bleach.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 1 'électrolyse des complexes métalliques est mise en oeuvre par l'entremise d'un dispositif comprenant :4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrolysis of metal complexes is carried out by means of a device comprising:
- une cuve réactionnelle (62) comprenant une anode (104) , et une cathode (74) à laquelle des métaux sont accumulés suite à 1 'électrolyse des complexes métalliques ;- a reaction vessel (62) comprising an anode (104), and a cathode (74) at which metals are accumulated following the electrolysis of the metal complexes;
- une membrane échangeuse de cations (76) séparant la cuve réactionnelle (62) en deux compartiments, soit un compartiment anodique (100) comprenant l'anode (104) et destiné à recevoir une solution d'électrolyse et un compartiment cathodique (70) comprenant la cathode (74) et destiné à recevoir l'effluent (50) , ladite membrane (76) empêchant la migration vers l'anode des anions libérés dans l'effluent lors de 1 'électrolyse des complexes métalliques de l'effluent et le dépôt des métaux à la cathode (74) ;- a cation exchange membrane (76) separating the reaction vessel (62) into two compartments, namely an anode compartment (100) comprising the anode (104) and intended to receive a electrolysis solution and a cathode compartment (70) comprising the cathode (74) and intended to receive the effluent (50), said membrane (76) preventing the migration towards the anode of the anions released in the effluent during 1 electrolysis of the metal complexes of the effluent and the deposition of the metals at the cathode (74);
- des supports membranaires (67, 68) reliés à deux positions opposées de la paroi intérieure de la cuve réactionnelle (62) de façon à maintenir la membrane (76) en position dans la cuve (60) par l'entremise de joints étanches formés entre la membrane (76) et les supports (67, 68) .- membrane supports (67, 68) connected to two opposite positions of the inner wall of the reaction tank (62) so as to keep the membrane (76) in position in the tank (60) by means of tight seals formed between the membrane (76) and the supports (67, 68).
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesditε supports membranaires (67, 68) sont constitués de films polymères (64) sur tissu polymérique (66) .5. Method according to claim 3, characterized in that the said membrane supports (67, 68) consist of polymer films (64) on polymeric fabric (66).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à6. Method according to one of claims 1 to
5, caractérisé en ce que le complexe métallique comprend du nickel, du zinc ou du cuivre.5, characterized in that the metal complex comprises nickel, zinc or copper.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à7. Method according to one of claims 1 to
6, caractérisé en ce que les anions libres comprennent des ions cyanures et 1es complexes métalliques sont des complexes de cyanure métallique, plus particulièrement des complexes de cyanure de cuivre.6, characterized in that the free anions comprise cyanide ions and the metal complexes are metal cyanide complexes, more particularly copper cyanide complexes.
8. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lorsque l'effluent à. traiter comprend des cyanures et des complexes de cyanure métallique, plus particulièrement des complexes de cyanure de cuivre, l'anode (104) et la cathode (74) sont séparées par la mise en place de deux membranes échangeuses de cations (76, 106) formant un compartiment médian (90) entre les deux électrodes permettant d'éviter le déplacement d'ions cyanures vers l'anode (104) et la formation d'acide cyanhydrique.8. Method according to claim 5 or 6, characterized in that when the effluent to. to treat comprises cyanides and complexes of metallic cyanide, more particularly complexes of copper cyanide, the anode (104) and the cathode (74) are separated by the installation of two cation exchange membranes (76, 106) forming a median compartment (90) between the two electrodes making it possible to avoid the displacement of cyanide ions towards the anode (104) and the formation of hydrocyanic acid.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'oxydation chimique des anions libres et 1 'électrolyse à la cathode des complexes métalliques de l'effluent s'effectuent de façon successive.9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the chemical oxidation of free anions and electrolysis at the cathode of the metal complexes of the effluent are carried out successively.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'effluent est filtré après l'oxydation chimique des anions libres de façon à éliminer la majeure partie des précipités solides avant 1 'électrolyse à la cathode des complexes métalliques.10. Method according to claim 9, characterized in that the effluent is filtered after the chemical oxidation of the free anions so as to remove the major part of the solid precipitates before electrolysis at the cathode of the metal complexes.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'oxydation chimique des complexes libres en solution et 1 'électrolyse à la cathode des complexes métalliques sont effectuées simultanément.11. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the chemical oxidation of the free complexes in solution and the electrolysis at the cathode of the metal complexes are carried out simultaneously.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que 1 *électrolyte alcalin utilisé lors de 1 'électrolyse des complexes métalliques est choisie parmi le groupe comprenant la soude O.IN à IN et la potasse O.IN à IN.12. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that 1 * alkaline electrolyte used during 1 electrolysis of metal complexes is chosen from the group comprising sodium hydroxide O.IN to IN and potash O.IN to IN.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lorsque deux membranes échangeuses de cations (76, 106) sont utilisées, la concentration de 1 'électrolyte peut être plus faible dans le compartiment m dian formé par les deux membranes échangeuses de cations (76, 106) qu'au compartiment anodique.13. Method according to claim 12, characterized in that when two cation exchange membranes (76, 106) are used, the concentration of the electrolyte may be lower in the compartment m dian formed by the two cation exchange membranes ( 76, 106) than in the anode compartment.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 , caractérisé en ce que la cathode est une plaque métallique, de préférence une plaque de titane platinée, une plaque d'acier inox ou une plaque de cuivre ou une plaque de nickel, une électrode de grande surface, de préférence constituée de mousse de polyuréthane, de préférence recouverte d'une couche de nickel, et l'anode est une anode de type DSA, préférablement une anode de titane platinée ou une anode de titane ruthénié.14. Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the cathode is a metal plate, preferably a platinum-plated titanium plate, a stainless steel plate or a copper plate or a nickel plate, a large area electrode, preferably made of polyurethane foam, preferably covered with a layer of nickel, and the anode is a DSA type anode, preferably a platinum titanium anode or a ruthenium titanium anode.
15. Procédé selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le potentiel électrochimique de l'effluent est maintenu entre - 200 et - 400 mV afin d'éviter la formation de précipités d'hydroxydes métalliques.15. Method according to one of claims 8 to 14, characterized in that the potential The electrochemical value of the effluent is maintained between - 200 and - 400 mV in order to avoid the formation of precipitates of metal hydroxides.
16. Procédé selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que la densité de courant appliquée lors de 1 'électrolyse à la cathode varie entre 5 et 50 mA/cm2, de préférence entre 8 et 12 mA/cm2.16. Method according to one of claims 7 to 14, characterized in that the current density applied during electrolysis at the cathode varies between 5 and 50 mA / cm 2 , preferably between 8 and 12 mA / cm 2 .
17. Procédé selon l'une des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que la température réactionnelle d'électrolyse se situe en-dessous d'environ 40°C.17. Method according to one of claims 7 to 16, characterized in that the electrolysis reaction temperature is below about 40 ° C.
18. Procédé selon l'une des revendications 7 à 17, caractérisé en ce que le pH de l'effluent avant 1 'électrolyse varie entre 11 et 14.18. Method according to one of claims 7 to 17, characterized in that the pH of the effluent before the electrolysis varies between 11 and 14.
19. Dispositif (10) d'oxydation chimique d'espèces anioniques libres oxydables et de séparation électrolytique de métaux en solution dans un effluent sous forme de complexes métalliques, ledit dispositif comprenant :19. Device (10) for the chemical oxidation of oxidizable free anionic species and for the electrolytic separation of metals in solution in an effluent in the form of metal complexes, said device comprising:
- une cuve réactionnelle (62) comprenant une anode (104) et une cathode (74) à laquelle des métaux sont déposés par électrolyse des complexes métalliques de l'effluent,- a reaction tank (62) comprising an anode (104) and a cathode (74) to which metals are deposited by electrolysis of the metal complexes of the effluent,
- une membrane échangeuse de cations (76) séparant la cuve réactionnelle (62) en deux compartiments, soit un compartiment anodique (100) comprenant l'anode (104) et destiné à recevoir une solution d'électrolyte et un compartiment cathodique- a cation exchange membrane (76) separating the reaction vessel (62) into two compartments, namely an anode compartment (100) comprising the anode (104) and intended to receive an electrolyte solution and a cathode compartment
(70) comprenant la cathode (74) et destiné à recevoir l'effluent (50) , et dans lequel l'oxydation chimique des anions libres peut être effectuée, ladite membrane(70) comprising the cathode (74) and intended to receive the effluent (50), and in which the chemical oxidation of the free anions can be carried out, said membrane
(76) empêchant la migration des complexes anioniques du compartiment cathodique (70) vers le compartiment médian (90) .(76) preventing the migration of anionic complexes from the cathode compartment (70) to the median compartment (90).
- des supports membranaires (67, 68) reliés à deux positions opposées de la paroi intérieure de la cuve réactionnelle (62) de façon à maintenir la membrane échangeuse de cations (76) en position dans la cuve réactionnelle (62) par l'entremise de joints étanches formés entre la membrane (76) et les supports (67, 68) , et- membrane supports (67, 68) connected to two opposite positions of the inner wall of the reaction tank (62) so as to keep the cation exchange membrane (76) in position in the reaction tank (62) by means of tight seals formed between the membrane (76) and the supports (67, 68), and
- un orifice de sortie de l'effluent (72) relié au compartiment cathodique (70) de la cuve réactionnelle (62) de façon à évacuer l'effluent une fois la séparation électrolytique des métaux en solution effectuée.- An effluent outlet (72) connected to the cathode compartment (70) of the reaction tank (62) so as to evacuate the effluent once the electrolytic separation of the metals in solution has been carried out.
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend deux membranes échangeuses de cations (76, 106) séparant la cuve réactionnelle (62) en trois compartiments, soit un compartiment anodique (100) comprenant l'anode (104) et destiné à recevoir une solution d'électrolyte, un compartiment médian (90) entre l'anode (104) et la cathode (74) destiné à recevoir une solution d'électrolyte et un compartiment cathodique (70) comprenant la cathode (74) et destiné à recevoir l'effluent (50), et dans lequel l'oxydation chimique des anions libres peut être effectuée, ladite membrane (76) empêchant la migration des complexes anioniques du compartiment cathodique (70) vers le compartiment médian (90) et ladite membrane (106) servant de barrière supplémentaire à l'éventuel passage des anions libres vers l'anode susceptibles d'occasionner la formation de gaz toxique tel l'acide cyanhydrique.20. Device according to claim 19, characterized in that it comprises two cation exchange membranes (76, 106) separating the reaction vessel (62) into three compartments, namely an anode compartment (100) comprising the anode (104) and intended to receive an electrolyte solution, a median compartment (90) between the anode (104) and the cathode (74) intended to receive an electrolyte solution and a cathode compartment (70 ) comprising the cathode (74 ) and intended to receive the effluent (50), and in which the chemical oxidation of the free anions can be carried out, said membrane (76) preventing the migration of the anionic complexes from the cathode compartment (70) to the median compartment (90) and said membrane (106) serving as an additional barrier to the possible passage of free anions towards the anode capable of causing the formation of toxic gas such as hydrocyanic acid.
21. Dispositif selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que les supports membranaires (67, 68) sont constitués de films polymères (64) sur tissus polymériques (66) .21. Device according to one of claims 19 or 20, characterized in that the membrane supports (67, 68) consist of polymeric films (64) on polymeric fabrics (66).
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que les films polymères (64) et les tissus polymériques (66) sont constitués de εilicone ou de chlorure de polyvinyle ayant de préférence une épaisseur d'environ 0,25 mm. 22. Device according to claim 21, characterized in that the polymer films (64) and the polymeric fabrics (66) consist of silicone or polyvinyl chloride preferably having a thickness of approximately 0.25 mm.
23. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que la cathode (74) est une plaque métallique, de préférence une plaque de titane platiné, une plaque acier inox ou une plaque de cuivre ou une plaque de nickel ou une électrode de grande surface, de préférence constituée de mousse de polyuréthane, de préférence recouverte d'une couche de nickel, et l'anode (104) est une anode de type DSA, préférablement une anode de titane platiné ou une anode de titane ruthénié.23. Device according to one of claims 20 to 22, characterized in that the cathode (74) is a metal plate, preferably a platinum-plated titanium plate, a stainless steel plate or a copper plate or a nickel plate or a large surface electrode, preferably made of polyurethane foam, preferably covered with a layer of nickel, and the anode (104) is a DSA type anode, preferably a platinum titanium anode or a ruthenium titanium anode .
24. Dispositif selon la revendication 20, dans lequel la concentration de 1 'électrolyte est plus faible dans le compartiment médian formé par les deux membranes échangeuses de cations (76, 106) qu'au compartiment anodique.24. Device according to claim 20, wherein the concentration of one electrolyte is lower in the middle compartment formed by the two cation exchange membranes (76, 106) than in the anode compartment.
25. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur d'oxydation (30) relié à un conduit d'admission de l'effluent (54) et dans lequel l'oxydation chimique des anions libres en solution dans ledit effluent est effectuée, ledit réacteur d'oxydation (30) étant en communication avec ladite cuve réactionnelle (62) par l'entremise d'un conduit (38) de façon à pouvoir y transférer l'effluent (50) une fois l'oxydation chimique des anions libres terminée.25. Device according to one of claims 20 to 24, characterized in that it comprises an oxidation reactor (30) connected to an effluent intake pipe (54) and in which the chemical oxidation of free anions in solution in said effluent are carried out, said oxidation reactor (30) being in communication with said reaction tank (62) via a conduit (38) so as to be able to transfer the effluent (50) ) once the chemical oxidation of the free anions is complete.
26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre entre le réacteur d'oxydation (30) et la cuve réactionnelle (62) .26. Device according to claim 25, characterized in that it comprises a filter between the oxidation reactor (30) and the reaction tank (62).
27. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 26, caractérisé en ce que 1 'électrolyte est la soude ou la potasse.27. Device according to one of claims 20 to 26, characterized in that one electrolyte is sodium hydroxide or potassium hydroxide.
28. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que le compartiment médian et le compartiment anodique comprennent de la potasse de 0.1N à IN ou de la soude 0.1N à IN. 28. Device according to claim 20, characterized in that the middle compartment and the anode compartment comprise potassium hydroxide from 0.1N to IN or sodium hydroxide 0.1N to IN.
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