酸化法處理含氰廢水試驗(yàn)裝置

陳艷波，劉 瀟，李光勝，朱幸福

（1.山東黃金礦業(yè)科技有限公司選冶實(shí)驗(yàn)室分公司，山東 煙臺(tái)261441；2.山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦，山東 煙臺(tái) 261441）

采用氰化浸金工藝的黃金冶煉企業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含氰廢水，由于含氰廢水屬于危廢水體，必須進(jìn)行無(wú)害化處理。利用酸化法處理含氰廢水成本低、效果好，是含氰廢水無(wú)害化、資源化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并已在生產(chǎn)實(shí)際中得到應(yīng)用[1-2]。在開展酸化法處理含氰廢水試驗(yàn)時(shí)，需要控制的參數(shù)較多，包括溫度、pH、充氣量等，因此試驗(yàn)裝置需具有加熱、充氣、攪拌等功能[3]。在開展酸化法處理含氰廢水的試驗(yàn)研究過(guò)程中，通過(guò)改裝、組裝等手段創(chuàng)新設(shè)計(jì)、制作完成幾種試驗(yàn)裝置，包括帶曝氣和加熱功能的試驗(yàn)裝置、帶洗氣功能的試驗(yàn)裝置、單槽放大試驗(yàn)裝置和半工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)。

1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)裝置

1.1 帶曝氣和加熱功能的試驗(yàn)裝置

1.1.1 用途

由于沒(méi)有專門用于酸化法處理含氰廢水的試驗(yàn)裝置，對(duì)現(xiàn)有的浸出攪拌機(jī)進(jìn)行改裝，使其具備加熱、測(cè)溫、充氣、曝氣、氣量控制、攪拌等功能，從而可開展此類試驗(yàn)研究。

1.1.2 結(jié)構(gòu)組成

帶曝氣和加熱功能的試驗(yàn)裝置如圖1 所示，此裝置包括磁力攪拌器（帶加熱功能）、機(jī)械攪拌器，還包括位于磁力攪拌器上的水浴槽、位于水浴槽內(nèi)的反應(yīng)槽（浸出攪拌槽）、位于反應(yīng)槽內(nèi)的剛玉曝氣頭。剛玉曝氣頭通過(guò)軟管連接氣體流量計(jì)，氣體流量計(jì)通過(guò)軟管連接充氣泵。

圖1 帶曝氣和加熱功能的試驗(yàn)裝置

1.1.3 工作流程

將整機(jī)置于通風(fēng)柜內(nèi)，避免氰化氫溢出引發(fā)中毒事故。試驗(yàn)前，將待試驗(yàn)液體（或礦漿）倒入反應(yīng)槽內(nèi)，向水浴槽內(nèi)倒?jié)M清水，然后開啟磁力攪拌器的加熱功能，開始加熱。觀察溫度計(jì)的溫度變化，調(diào)節(jié)磁力攪拌器的設(shè)定溫度，使溫度穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)。將充氣泵連接電源通電，調(diào)節(jié)充氣泵或氣體流量計(jì)控制充氣量，剛玉曝氣頭彌散出的微小氣泡通過(guò)機(jī)械攪拌器的攪拌軸和葉輪實(shí)現(xiàn)與液體（或礦漿）的充分混合，進(jìn)而加入試驗(yàn)藥劑，發(fā)生物理作用和化學(xué)反應(yīng)。

1.2 帶洗氣功能的試驗(yàn)裝置

1.2.1 用途

目前，實(shí)驗(yàn)室通常借助于浸出攪拌機(jī)或其他攪拌裝置開展酸化法處理含氰廢水試驗(yàn)研究，雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)pH、溫度和充氣量的精確控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但存在操作不便捷的問(wèn)題。同時(shí)，由于不能將浸出槽或燒杯等反應(yīng)容器有效密封，不僅存在氰化氫溢出風(fēng)險(xiǎn)，而且氰化氫溢出量無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量。為此，進(jìn)一步將多種玻璃儀器進(jìn)行組裝，通過(guò)溫度計(jì)和pH 計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度、pH 的精準(zhǔn)控制和監(jiān)測(cè)，排氣口串聯(lián)多個(gè)洗氣瓶實(shí)現(xiàn)對(duì)氰化氫氣體的有效吸收，以及對(duì)后續(xù)氰化氫氣體量的檢測(cè)和計(jì)量。

1.2.2 結(jié)構(gòu)組成

帶洗氣功能的試驗(yàn)裝置如圖2 所示，此裝置主要包括磁力攪拌器（帶加熱功能）、水浴槽、平底四口瓶、pH 計(jì)、溫度計(jì)、氣泵、氣體流量計(jì)、洗氣瓶、注射器等。平底四口瓶的4 個(gè)口分別用橡膠塞密封，橡膠塞中插接有玻璃管、溫度計(jì)、注射器、PH 探頭線路等。

圖2 帶洗氣功能的試驗(yàn)裝置

1.2.3 工作流程

帶洗氣功能的試驗(yàn)裝置是一種集加藥、加熱、溫度檢測(cè)、pH 檢測(cè)、充氣、氣量控制、氣體彌散、攪拌及洗氣等綜合功能的試驗(yàn)裝置。連同溫度計(jì)拔出密封橡膠塞，從該密封橡膠塞對(duì)應(yīng)的瓶口處將含氰廢水加入平底四口瓶?jī)?nèi)，將平底四口瓶置于水浴槽內(nèi)，將水浴槽置于帶加熱功能的磁力攪拌器上，向水浴槽內(nèi)添加一定量清水，調(diào)節(jié)磁力攪拌器的加熱溫度，直至溫度計(jì)顯示達(dá)到設(shè)定溫度。調(diào)節(jié)磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速，開始攪拌，同時(shí)氣泵開始充氣，空氣通過(guò)曝氣石彌散成微泡，并在磁力轉(zhuǎn)子的攪拌作用下與含氰廢水實(shí)現(xiàn)充分混合，充氣量可由氣體流量計(jì)讀出并控制。然后用帶刻度的注射器添加濃硫酸，濃硫酸在磁力轉(zhuǎn)子的攪拌作用下與含氰廢水充分反應(yīng)，同時(shí)利用pH 計(jì)監(jiān)測(cè)pH 變化，直至pH 計(jì)顯示達(dá)到設(shè)定pH 值，停止添加濃硫酸。觀察洗氣瓶?jī)?nèi)是否有氣泡冒出，同時(shí)觀察連接處密封是否良好。含氰廢水酸化反應(yīng)產(chǎn)生的氰化氫氣體通過(guò)玻璃管和軟管組成的氣體流通管路通入洗氣瓶?jī)?nèi)的氫氧化鈉溶液，實(shí)現(xiàn)對(duì)氰化氫的吸收以及后續(xù)氰化氫氣體量的滴定和計(jì)算。

2 半工業(yè)試驗(yàn)裝置

2.1 單槽放大試驗(yàn)裝置

2.1.1 用途

利用酸化法處理含氰廢水會(huì)產(chǎn)生氰化氫有毒氣體，在采用此類技術(shù)開展處理含氰廢水或礦漿的半工業(yè)試驗(yàn)時(shí)，需要一種帶充氣、氣體彌散、攪拌功能，并且密閉良好，有毒氣體不外溢且及時(shí)排出處置的大型化試驗(yàn)裝置。

2.1.2 結(jié)構(gòu)組成

單槽放大試驗(yàn)裝置如圖3 所示，此裝置主要包括圓柱形槽壁、圓形密封蓋、錐形槽底及由電機(jī)、變速箱、攪拌軸、葉輪等組成的攪拌系統(tǒng)，另外還有進(jìn)氣管、曝氣盤組成的充氣系統(tǒng)，以及進(jìn)料管、出料管、出氣管、加藥管等配套管路。

圖3 單槽放大試驗(yàn)裝置

2.1.3 工作流程

料漿由進(jìn)料管進(jìn)入槽內(nèi)，在電機(jī)、變速箱、攪拌軸和葉輪組成的攪拌系統(tǒng)攪拌作用下，與充氣管、曝氣盤組成的充氣系統(tǒng)充入的氣體和加藥管加入的藥劑混合發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后料漿由出料管排出。未反應(yīng)完全的氣體以及反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體在抽風(fēng)機(jī)作用下由出氣管排出，使攪拌槽液位以上空間處于負(fù)壓狀態(tài)，避免氣體外溢。反應(yīng)過(guò)程中，溫度、pH、溶氧量等參數(shù)可用監(jiān)測(cè)探頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，生成的一些沉淀物沉積在錐底，可通過(guò)放料管和閥門實(shí)現(xiàn)連續(xù)或間斷排出。

2.2 半工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)

2.2.1 用途

提供一種含氰廢水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)攪拌、曝氣、加藥、負(fù)壓等功能和要求，同時(shí)具有含氰廢水固液分離、廢氣吸收等功能。

2.2.2 結(jié)構(gòu)組成

半工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)如圖4 所示，半工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括酸化槽、中和槽、緩沖槽、硫酸儲(chǔ)槽、堿液儲(chǔ)槽、空氣儲(chǔ)罐、壓濾機(jī)、抽風(fēng)機(jī)、泵、氰化氫吸收塔等。酸化槽依次連接中和槽、緩沖槽和壓濾機(jī)，完成酸化處理、中和及固液分離。另外，配套充氣子系統(tǒng)、加藥子系統(tǒng)、負(fù)壓子系統(tǒng)、氰化氫吸附子系統(tǒng)，滿足酸化法曝氣、加藥和負(fù)壓等要求，同時(shí)還能夠吸附氰化氫（氫氧化鈉溶液吸附氰化氫生成氰化鈉），滿足廢氣排放要求的同時(shí)回收利用氰化鈉[4]。

圖4 半工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)

2.2.3 工作流程

含氰廢水由進(jìn)料管進(jìn)入酸化槽內(nèi)，在電機(jī)、變速箱、攪拌軸和葉輪組成的攪拌系統(tǒng)攪拌作用下，與空氣儲(chǔ)罐、充氣管、周向布置氣管、曝氣盤組成的充氣系統(tǒng)充入的氣體和酸攪拌槽、加藥泵、閥門、管路組成的加酸系統(tǒng)加入的酸混合發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后含氰廢水由出料管排出，進(jìn)入中和槽。進(jìn)入中和槽的含氰廢水在攪拌系統(tǒng)的作用下與堿攪拌槽等組成的加堿系統(tǒng)加入的堿混合調(diào)至要求pH。中和后含氰廢水進(jìn)入緩沖槽，然后由泵打入壓濾機(jī)，實(shí)現(xiàn)固液分離。酸化槽和中和槽液位以上空間通過(guò)管路連接抽風(fēng)機(jī)，抽風(fēng)機(jī)不斷抽取槽內(nèi)液位以上空間內(nèi)的氣體，并將氣體由管路送入吸收塔內(nèi)的吸收液液位以下靠近塔底處，凈化后廢氣通過(guò)管路外排，吸收液通過(guò)底部管路返回生產(chǎn)系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

這幾種試驗(yàn)裝置滿足了利用酸化法處理含氰廢水的多種功能要求，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)開展此類試驗(yàn)研究或生產(chǎn)具有一定的參考價(jià)值。