CN106145465A - 电去离子‑电沉积处理回用氰化提金尾液的装置和方法 - Google Patents

电去离子‑电沉积处理回用氰化提金尾液的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金废水综合治理领域，具体涉及一种电去离子‑电沉积处理回用氰化提金尾液的装置和方法。本发明的是采用一级一段或多段的离子交换室对氰化尾液先进行浓缩和纯化，再通过收集浓缩液进入负极室电沉积回收重金属，将负极电沉积后的浓缩液作为电极水循环使用。本发明具有无须添加化学试剂、占地空间小、电流效率高、设备处理效率高、尾液中的铜能够再生利用、回水水质稳定并能够规模化循环利用、操作简单、后续维护方便等优点。

Description

电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置和方法
技术领域
本发明属于冶金废水综合治理领域，具体涉及一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置和方法。
背景技术
氰化提金工艺至今为止还是最为主要的提金方法。随着黄金矿山的不断开采，高品位易处理的金矿越来越少，复杂多金属硫化矿型金矿成为比较常见的被利用金矿。这些金矿多伴生有含铜矿物，在氰化浸出过程中铜矿物会发生溶解形成铜氰络合离子存在于浸出液中，一方面导致氰化物的消耗增加，生产成本急剧上升；另一方面在通过锌置换或碳吸附后续提金之后，通常仍有大量的杂质金属氰化物滞留在尾液中。这些含氰尾液如果直接返回氰化主流程过程将导致铜和其他重金属在工艺中不断累积。累积的重金属会继续消耗大量的氰化药剂同时抑制金的浸出，并且在后续锌置换和碳吸附过程中铜氰络合物会发生竞争，降低金的置换或吸附效率，从而减少了金的回收率。而如果将这些尾液直接外排，剧毒的氰化物和所含的重金属将给周围环境和居民健康带来严重威胁。此外，外排的氰化物和重金属也会带来经济效益的损失。
目前较为普遍的氰化废水处理工艺主要包括自然降解、生物降解、化学氧化法、电解法、乳状液膜法和酸化法等方法，通过这些方法来破坏氰化物并使重金属沉淀，使得氰化废水达到排放标准。但是，这些方法普遍存在流程较长、设备酸蚀严重、未充分考虑铜等重金属的回收、药剂使用量大且易造成二次污染、运行和维护成本高、氰化物的破坏和重金属的沉淀很难完全达标等缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的问题，本发明提供一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置和方法，具有无须添加化学试剂、占地空间小、电流效率高、设备处理效率高、尾液中的铜能够再生利用、回水水质稳定并能够规模化循环利用、操作简单、后续维护方便等优点。
本发明的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置由正极室、离子交换室和负极室组成，所述的正极室由正电极和阴离子交换膜组成，负极室由负电极和阳离子交换膜组成，所述的离子交换室设置在正电极和负电极之间，个数为一个或多个，由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，多个离子交换室之间的空间形成中间室，离子交换室内填充有阴阳离子交换材料或吸附材料。
所述的阴阳离子交换材料或吸附材料为孔径为0.1-3mm的阴阳离子交换树脂、阴阳离子交换纤维、孔径为0.01-3mm的多孔黄铁矿或粒度为0.1-5mm膨的润土，填充的材料混合均匀。
所述的正电极材料是耐蚀性强的钛基板材、网材或棒材，包括钛阳极板、铱钽涂层钛阳极网和涂铂钌钛棒，所述的负电极材料是与氰根不反应或微反应的导电材料，包括石墨材料。
采用上述电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置进行电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法按照以下步骤进行：
（1）将氰化提金尾液从离子交换室底部送入离子交换室，在离子交换室内经离子交换或吸附，得到浓缩液和脱氰淡化液，其中浓缩液从离子交换室的下部导出并送入负极室，脱氰淡化液从离子交换室上部导出，用作工业用水；
（2）所述的浓缩液中的重金属离子在负极室内进行电沉积，氰根进一步浓缩，得到循环浓缩液，将其从上部送入到正极室中，并由正极室下部单向导入负极室循环，当正电极室中的循环浓缩液氰根浓度达到1~5g/L时，将其送回氰化提金流程回用，并将脱氰淡化液补充进正电极室。
其中，所述的氰化提金尾液含氰根10-5000mg/L，含铜10-5000mg/L，其他种类重金属离子之和10-400mg/L，pH为5-14。
所述的正极室和负极室在导入浓缩液前填充有电解质溶液，所述的电解质溶液是质量浓度为0.5-30 wt.%的硫酸钠或硫酸钾溶液。
所述的离子交换室为多个时，步骤（2）中的循环浓缩液送入正极室和中间室进行循环。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明的技术方案是采用一级一段或多段的离子交换室对氰化尾液先进行浓缩和纯化，再通过收集浓缩液进入负极室电沉积回收重金属，将负极电沉积后的浓缩液作为电极水循环使用。本发明中，正极主要发生析氧反应和氰化物的氧化；负极主要是金属络合离子的还原、氢气的析出和氰化物的还原反应，主要的电极反应过程如下：
本发明的电去离子-电沉积处理回收含氰提金尾液方法是一种连续的处理方法，能够实现氰根的快速富集，由于引入阴阳离子交换材料或吸附材料，与普通电解法相比电流效率更高。
本发明采用电沉积回收铜等重金属离子，能够快速实现重金属和氰根的分离。
本发明能够连续性作业，容易放大和适应工业规模的尾液综合利用，经济效益好。
本发明采用的阴阳离子交换材料或吸附材料能够实时再生，操作简单，可以模块化作业，维护方便。
本发明能够同时实现氰化尾液的零排放和重金属的回收利用。
附图说明
图1是本发明实施例1中的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置示意图；
图2为本发明实施例2中的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置示意图；
其中：1：正电极；2：正极室；3：阴离子交换膜；4：离子交换室；5：阳离子交换膜；6：负极室；7：重金属电沉积层；8：负电极；9：中间室。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例所用的氰化提金尾液分别是A、B两个冶炼厂提供的，氰化尾液A含氰根600 mg/L，含铜300mg/L，含锌100mg/L，pH为8；氰化尾液B含氰根2000mg/L，含铜3500mg/L，含铁100mg/L，含锌 150mg/L，pH为12。
实施例1
本实施例的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置如图1所示，由正极室2、离子交换室4和负极室6组成，所述的正极室2由正电极1和阴离子交换膜3组成，正极材料为铱钽涂层钛阳极网，正极有效面积为100 cm2，正极室2内填充电解质溶液，负极室6由负电极8和阳离子交换膜5组成，负极材料为石墨板，负极有效面积为100 cm2，负极室6内填充电解质溶液，所述的离子交换室4设置在正电极1和负电极6之间，本实施例中设有一个离子交换室，由阴离子交换膜3和阳离子交换膜5组成，阴离子交换膜3和阳离子交换膜5是由杭州绿合环保科技有限公司提供的，有效膜面积100cm2，本实施例中离子交换室4内填充的阴阳离子交换材料是D113和D296商业酸碱树脂的混合物。
所述的电解质溶液是质量浓度为1.5 wt.%的硫酸钠溶液。
采用上述电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置进行电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法按照以下步骤进行：
（1）将氰化提金尾液从离子交换室底部送入离子交换室，流速为1.5 L/h，在离子交换室内经离子交换或吸附，得到浓缩液和脱氰淡化液，其中浓缩液从离子交换室的下部导出并送入负极室，脱氰淡化液从离子交换室上部导出，用作工业用水；
（2）所述的浓缩液中的重金属离子在负极室内进行电沉积，电沉积电流密度为50 A/m2，氰根进一步浓缩，得到循环浓缩液，将其从上部送入到正极室中，并由正极室下部单向导入负极室循环，正负极的循环流量为1 L/h，当正电极室中的循环浓缩液氰根浓度1g/L时，将其送回氰化提金流程回用，并将脱氰淡化液补充进正电极室。
采用硫酸和氢氧化钠调整体系的酸度值以维持pH的稳定，连续电去离子-电沉积3h后，脱氰淡化液和浓缩液中铜含量小于1mg/L，脱氰淡化液中的氰根含量小于5 mg/L，电流效率为85%。
实施例2
本实施例的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置如图2所示，由正极室2、离子交换室4和负极室6组成，所述的正极室2由正电极1和阴离子交换膜3组成，正极材料为钛阳极板，正极有效面积为100 cm2，正极室2内填充电解质溶液，负极室6由负电极8和阳离子交换膜5组成，负极材料为石墨毡，负极有效面积为100 cm2，负极室6内填充电解质溶液，所述的离子交换室4设置在正电极1和负电极6之间，本实施例中设有三个离子交换室，离子交换室之间还形成中间室9，离子交换室4由阴离子交换膜3和阳离子交换膜5组成，阴离子交换膜3和阳离子交换膜5是ULTREXTM公司的CMI-7000和AMI-7001，有效膜面积200cm2，本实施例中离子交换室4内填充的是混合均匀的阴阳离子交换纤维。
所述的电解质溶液是质量浓度为4 wt.%的硫酸钾溶液。
采用上述电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置进行电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法按照以下步骤进行：
（1）将氰化提金尾液从离子交换室底部送入离子交换室，流速为4 L/h，在离子交换室内经离子交换或吸附，得到浓缩液和脱氰淡化液，其中浓缩液从离子交换室的下部导出并送入负极室，脱氰淡化液从离子交换室上部导出，用作工业用水；
（2）所述的浓缩液中的重金属离子在负极室内进行电沉积，电沉积电流密度为30 A/m2，氰根进一步浓缩，得到循环浓缩液，将其从上部送入到正极室中，并由正极室下部单向导入负极室循环，正负极的循环流量为2L/h，当正电极室中的循环浓缩液氰根浓度达到5g/L时，将其送回氰化提金流程回用，并将脱氰淡化液补充进正电极室。
采用硫酸和氢氧化钠调整体系的酸度值以维持pH的稳定，连续电去离子-电沉积3h后，脱氰淡化液和浓缩液中铜含量小于0.1mg/L，脱氰淡化液中的氰根含量小于1 mg/L，电流效率为80%。
实施例3
本实施例的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置如图1所示，由正极室2、离子交换室4和负极室6组成，所述的正极室2由正电极1和阴离子交换膜3组成，正极材料为钛阳极网，正极有效面积为50 cm2，正极室2内填充电解质溶液，负极室6由负电极8和阳离子交换膜5组成，负极材料为石墨棒，负极有效面积为50 cm2，负极室6内填充电解质溶液，所述的离子交换室4设置在正电极1和负电极6之间，本实施例中设有一个离子交换室，由阴离子交换膜3和阳离子交换膜5组成，阴离子交换膜3和阳离子交换膜5有效膜面积50cm2，本实施例中离子交换室4内填充的是粒度0.074mm的黄铁矿。
所述的电解质溶液是质量浓度为5.5 wt.%的硫酸钠溶液。
采用上述电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置进行电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法按照以下步骤进行：
（1）将氰化提金尾液从离子交换室底部送入离子交换室，流速为4L/h，在离子交换室内经离子交换或吸附，得到浓缩液和脱氰淡化液，其中浓缩液从离子交换室的下部导出并送入负极室，脱氰淡化液从离子交换室上部导出，用作工业用水；
（2）所述的浓缩液中的重金属离子在负极室内进行电沉积，电沉积电流密度为60 A/m2，氰根进一步浓缩，得到循环浓缩液，将其从上部送入到正极室中，并由正极室下部单向导入负极室循环，正负极的循环流量为2 L/h，当正电极室中的循环浓缩液氰根浓度达到2g/L时，将其送回氰化提金流程回用，并将脱氰淡化液补充进正电极室。
采用硫酸和氢氧化钠调整体系的酸度值以维持pH的稳定，连续电去离子-电沉积3h后，脱氰淡化液和浓缩液中铜含量小于5mg/L，脱氰淡化液中的氰根含量小于5 mg/L，电流效率为90%。

Claims (7)

1.一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置，其特征在于由正极室、离子交换室和负极室组成，所述的正极室由正电极和阴离子交换膜组成，负极室由负电极和阳离子交换膜组成，所述的离子交换室设置在正电极和负电极之间，个数为一个或多个，由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，多个离子交换室之间的空间形成中间室，离子交换室内填充有阴阳离子交换材料或吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置，其特征在于所述的阴阳离子交换材料或吸附材料为孔径为0.1-3mm的阴阳离子交换树脂、阴阳离子交换纤维、孔径为0.01-3mm的多孔黄铁矿或粒度为0.1-5mm膨的润土，填充的材料混合均匀。
3.根据权利要求1所述的一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置，其特征在于所述的正电极材料是耐蚀性强的钛基板材、网材或棒材，包括钛阳极板、铱钽涂层钛阳极网和涂铂钌钛棒，所述的负电极材料是与氰根不反应或微反应的导电材料，包括石墨材料。
4.采用如权利要求1所述的电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的装置进行电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）将氰化提金尾液从离子交换室底部送入离子交换室，在离子交换室内经离子交换或吸附，得到浓缩液和脱氰淡化液，其中浓缩液从离子交换室的下部导出并送入负极室，脱氰淡化液从离子交换室上部导出，用作工业用水；
（2）所述的浓缩液中的重金属离子在负极室内进行电沉积，氰根进一步浓缩，得到循环浓缩液，将其从上部送入到正极室中，并由正极室下部单向导入负极室循环，当正电极室中的循环浓缩液氰根浓度达到1~5g/L时，将其送回氰化提金流程回用，并将脱氰淡化液补充进正电极室。
5.根据权利要求4所述的一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法，其特征在于所述的氰化提金尾液含氰根10-5000mg/L，含铜10-5000mg/L，其他种类重金属离子之和10-400mg/L，pH为5-14。
6.根据权利要求4所述的一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法，其特征在于所述的正极室和负极室在导入浓缩液前填充有电解质溶液，所述的电解质溶液是质量浓度为0.5-30 wt.%的硫酸钠或硫酸钾溶液。
7.根据权利要求4所述的一种电去离子-电沉积处理回用氰化提金尾液的方法，其特征在于所述的离子交换室为多个时，步骤（2）中的循环浓缩液送入正极室和中间室进行循环。
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