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Technical articles过氧化氢氧化法
过氧化氢氧化法处理黄金矿山含氰废水技术是由美国杜邦公司于1974年完成的,杜邦公司是世界的以生产化工产品为主的跨国公司,在向黄金工业推xiao氰hua钠的同时,也一直进行着处理含氰废水方面的技术开发,美国的霍姆斯特克(Homestake)金矿采用过氧化氰法处理含氰废水获得满意效果。
1984年德国设计的过氧化氢氧化法装置在巴布亚新几内亚的一个工为黄金氰化厂投入运行。目前,世界上约有二十个黄金矿山应用处理其含氰废水(浆)。
我国对早有研究,只因商品过氧化氢价格过高和来源有限而一直未能推广应用。目前仅有一个矿山使用过氧化氢法做二级处理方法,处理经过酸化回收法处理后的低浓度含氰废水。随着过氧化氢价格的下降,这种处理含氰废水的方法将得以大量应用。
一、的基本原理
正如SO2在一般情况下并不能氧化氰化物一样,过氧化氢(俗称双氧水)在一般条件下也不能氧化氰化物。在酸性和加温条件下,过氧化氢与硫氰酸盐反应生成氢qing酸,这是一种用硫氰酸盐生产氰化物的方法,然而氰化物却不会被过氧化氢氧化。只有在常温、碱性、有Cu2+做催化剂的条件下,过氧化氢才能氧化氰化物:
Cu2+
CN-+H2O2─→CNO-+H2O
反应生成的氰酸盐将通过水解生成无毒的化合物。络合氰化物(Cu、Zn、Pb、Ni、Cd的络合物)也因其中氰化物被破坏而解离,终,处理后废水中氰化物浓度可降低到0.5mg/L以下。
与二氧化硫─空气法的反应类似,废水中的Fe(CN)64-既不会被氧化成Fe(CN)63-也不会被分解,而是与解离出的铜、锌等离子生成Zn2Fe(CN)6或Zn2Fe(CN)6难溶物从废水中分离出去。
废水中的硫氰酸盐在碱性条件下不会与过氧化氢发生反应,尽管还有如下反应:
SCN-+H2O2→S+CNO-+H2O
但是在控制H2O2浓度较低条件下,这一反应可以乎略。
由此可见,与二氧化硫─空气法的反应效果十分相似。
二、的特点
(一)优点:
1)能使可释放氰化物降低到0.5mg/L以下,由于Fe(CN)64-的去除率较高,使总氰化物大为降低。
2)废水中Cu、Pb、Zn等重金属以氢氧化物及亚铁氰化物难溶物形式除去。
3)既可处理澄清水,又可处理矿浆。
4)设备简单,电耗低于氯氧化法和二氧化硫─空气法,易实现自动控制。
5)不氧化硫氰酸盐,药耗低。
6)过氧化氢的反应产物是水,故在反应过程中和反应后不会使废水中增加其它有毒物质。
7)处理后废水COD低于二氧化硫─空气法。
8)使废水循环成为可能。
(二)的缺点:
1)是破坏氰化物的方法,无经济效益。
2)我国大部分地区过氧化氢价格较高,生产厂家少,目前难以大面积推广。
3)SCN-不能被氧化,废水实际上仍然有一定毒性。
4)过氧化氢是氧化剂,腐蚀性大,运输使用有一定困难和危险。
5)产生的氰酸盐需要在尾矿库停留一定时间以便分解生成CO2和NH3。
6)车间排放口铜浓度降低到1mg/L以下可能有困难,需在尾矿库内自净才行。
三、过氧化氢的性质及生产方法
1、过氧化氢的性质
过氧化氢也叫双氧水,英文名称Hydrogen Paroxide,无色透明液体,分子式H2O2,分子量34.0,比重1.438(20/4℃),熔点-0.89℃,沸点151.4℃,溶于水、醇、醚,不溶于石油醚,极不稳定,遇热、光、粗糙活性表面,重金属以及其它杂质均会引起分解,放出氧和热,具有较强的氧化能力。过氢化氢是强氧化剂,在有酸存在下较稳定,有腐蚀性、毒害性,10%以上浓度的过氧化氢接触皮肤,在表皮上发生白斑并拌有疼痛,高浓度过氧化氢能使有机物质燃烧,与二氧化锰相互作用能引起爆炸。25%以上则引起疼痛和形成水泡而发生剧烈化学烧伤,进入眼中则引起剧烈疼痛,损伤角膜,严重时甚至失明,吸入260mg/m3浓度的过氧化氢蒸气引起支气管发炎,肺气肿甚至死亡,车间允许高浓度3mg/m3。
2、过氧化氢的生产方法
生产过氧化氢的方法有两种,一种叫电解法,一种叫有机法,电解法也叫过硫酸铵法,使用硫酸铵、硫酸、硫氰酸铵和水为原料,其化学原理如下:
2NH4HSO4→(NH4)2S2O8+H2↑
(NH4)2S2O8+2H2O→2NH4HSO4+H2O2
反应产物经蒸馏即得产品,生产1吨30%浓度的过氧化氢产品的消耗如下:
硫酸铵 硫酸 电力 煤
40kg 50kg 6000kwh 3000kg
有机法也叫蒽醌法,使用氢气、氧气(或空气)以及2-乙基蒽醌、有机溶剂(高沸点芳烃)和磷酸三丁酯为原料。生产1吨35%浓度的过氧化氢消耗如下:
氢气 空气 2-乙基蒽醌 有机溶剂 磷酸三丁酯
790Nm3 4700Nm3 3.3kg 33L 3.6L
工业品过氧化氢为27.5%、25%及60%浓度的水溶液,一般用20~25kg塑料桶包装。也可用不锈钢容器储存和运输。
四、反应条件及工艺设备
不需空气中氧参加,故可使用普通搅拌槽,其工艺装置与氯氧化法相似,其区别在于工业品过氧化氢在常温下是不汽化的液体,直接计量、加入反应器即可,不需要类似的加氯装置和防止氯气逸出的设施,但需要配制和计量硫酸铜溶液的设备。
处理含氰废水的反应条件如下:
1)反应pH值:8~9.5
2)过氧化氢加药比4~5:1
3)催化剂(一般为CuSO4.5H2O)适量,废水含一定浓度铜时可不崐加
4)连续反应或间歇反应均可
5)反应时间:1小时
五、处理含氰废水应用实例
1、国外应用实例
国外某黄金氰化厂,日处理尾矿库溢流水6500m3。处理工艺见图8-1,处理效果、药剂消耗见表8-1、表8-2。
石灰乳─┐┌─ 过氧化氢
↓↓
含氰废水─→反应─→沉降池─→外排
↑ │
│ ↓
硫酸铜 ─┘ 废渣
图8-1 某金矿处理含氰废水工艺
表8-1 某氰化厂用处理废水的效果
废 水 废水中各组份浓度(mg/L)
名 称 CN- CN- Cu
处理前废水 3 2 3
处理后废水 0.28 0.22 0.15
表8-2 某氰化厂用处理废水的药耗
药品名称 H2O2 CuSO4.5H2O 石灰
耗量(kg/m3)0.013 0.00246 0.35
2、应用实例
某金矿,采用金精矿氰化─锌粉置换法提金工艺,产生的贫液用酸化回收法处理,酸化回收法产生的含氰废水100m3,氰化物浓度低于30mg/L。经过沉降,分离出其中的硫氰化亚铜等难溶物后,用石灰乳进行中和,然后采用做为二级处理,处理后车间排放口总化物浓度低于0.5mg/L。药剂消耗如下:
药剂名称 H2O2 CuSO4.5H2O 石灰
耗量(kg/m3) 1.5(L/m3) 0.2 10