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        金鹽生產中的廢棄物處理

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        【摘要】:
        姜忠智,李玉芹,梁紅靜(煙臺招金勵福貴金屬股份有限公司)???闡述了金鹽生產過程中廢棄物的主要成分,并提出了合理的處理途徑。通過治理和回收減少了環境污染和資源的浪費,取得了較好的經濟效益和環境效益。關鍵詞:金鹽生產;廢棄物;處理中圖分類號:TD926.5文獻標志碼:A文章編號:1001-1277(2012)增刊1-0117-03金鹽化學品名稱氰化亞金鉀,化學式KAu(CN)2,是使用量較大的黃金化

        姜忠智,李玉芹,梁紅靜

        (煙臺招金勵福貴金屬股份有限公司)

         


            闡述了金鹽生產過程中廢棄物的主要成分,并提出了合理的處理途徑。通過治理和回收減少了環境污染和資源的浪費,取得了較好的經濟效益和環境效益。

        關鍵詞:金鹽生產;廢棄物;處理

        中圖分類號:TD926.5 文獻標志碼:A 文章編號:1001-1277(2012)增刊1-0117-03

        金鹽化學品名稱氰化亞金鉀,化學式KAu(CN) 2 ,是使用量較大的黃金化工產品[1]。金鹽外觀呈白色結晶粉末狀,溶解于水,微溶解于乙醇,不溶解于乙醚。理論計算金鹽中金的質量分數為68.367 %;市場公認的優質金鹽中金的質量分數為68.3 %,對應純度為99.9 %。金鹽具有劇毒,如果吸入、咽下或通過皮膚侵入體內,會引起氰化物中毒。

        金鹽主要用于電鍍業,是鍍金時使用的最主要的原料。由于金鍍層具有耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、接觸電阻低、可焊性好、可熱壓鍵合等優良性能,可作為功能性、防護性鍍層;同時,由于其金黃色外觀,耐色變性能好,又可作為一種裝飾性鍍層?;诮疱儗拥奶厥庑阅?,其廣泛應用于工業和裝飾領域;其中,工業性鍍金多應用于印制電路板、連接器、半導體器件等電子信息行業;裝飾性鍍金廣泛應用于珠寶首飾、鐘表、樂器、工藝品、五金零件等領域。除用于鍍金外,金鹽也用作分析試劑和制藥工業。

        1 金鹽生產過程產生的廢棄物

        金鹽的生產工藝主要有雷酸金法、氰化亞金法、鼓氧氰化法和離子膜電解法4種。相比其他3種工藝,離子膜電解法具有產品質量好、生產效率高、黃金損耗少、生產成本低的優勢,是金鹽生產工藝的發展趨勢。

        1.1離子膜電解法生產原理

        離子膜電解法是利用離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室,使電解產品分開的方法。金鹽的離子膜電解是以金片作為陽極,不銹鋼作為陰極,氰化鉀溶液作為陽極液,氫氧化鉀溶液作為陰極液,用離子膜作為隔膜,在電解槽內進行電解反應。其生產工藝簡述為:純金?壓片?電解?一次冷卻結晶?母液過濾?熱水溶解?二次冷卻結晶?洗滌?母液過濾?蒸發濃縮?低溫結晶?洗滌?過濾?干燥等過程。

        主要化學反應方程式:

        2Au+4KCN+2H2O=2KAu(CN)2+2KOH+H2↑;

        副反應方程式:

        CN-+2H2O?COOH-+NH4+;

        NH4++OH-?NH3?+H2O;

        KCN溶解過程反應方程式:

        KCN+CO2+H2O=HCN↑+KHCO3。

        1.2離子膜電解法產生的廢棄物

        離子膜電解法生產金鹽產生的廢棄物主要包括如下所述:

        1)廢氣。金鹽生產過程中,在電解和濃縮工序會有含氰、含氨廢氣產生,氰化鉀溶解、濃縮過程會產生的含氰廢氣等。

        2)廢水。金鹽生產過程中,主要有產品過濾后的廢水,提金后的廢水,還有清洗抹布、地面的少量含氰廢水。

        3)固體廢棄物。主要有失效的濾膜及導熱油爐產生的廢耐火材料、廢電爐絲。

        金鹽生產過程中產生的廢氣、廢液、固體廢棄物若不經處理直接排放,將會對周圍環境質量造成嚴重影響,從而制約金鹽生產企業的發展。本文重點介紹了金鹽生產中產生的廢棄物處理途徑。

        2 廢氣處理

        金鹽生產過程中產生的含氰、含氨廢氣采用堿液吸收法進行處理??紤]到當堿性吸收裝置損壞將產生含氰廢氣的非正常排放事故,廢氣采用二級堿液吸收廢氣處理凈化系統。含氰、含氨廢氣經凈化處理后,通過高度為25 m的排氣筒排放。

        堿吸收裝置的工作原理為:酸性氣體從吸收塔體下方進氣口沿切向進入凈化塔,在通風機的動力作用下,迅速充滿進氣段空間,然后均勻地通過均速氣流段上升到填料吸收段;在填料的表面上,氣相中酸性物質與液相中堿性物質發生化學反應,反應生成物質(多為可溶性鹽類)隨吸收液流入下部貯液槽。通過控制氣體流速與滯留時間,保證吸收過程的充分與穩定。塔體的最上部是除霧段,氣體中所夾的吸收液霧滴在這里被清除下來,經過處理后的潔凈空氣從凈化塔上端排氣管排入大氣。

        吸收裝置的凈化效率高。吸收凈化塔采用逆向噴淋,填料比表面積大,氣液比能保證設備穩定運行,對酸性廢氣凈化效率達到90 %以上。采用NaOH作為吸收液,循環水基本上是NaOH的水溶液;在循環過程中,對水泵、管道、設備均無腐蝕現象,便于設備運行與保養。

        二級堿性吸收裝置同時出現故障的幾率很小,當一級堿性吸收裝置出現故障時,另一級堿性吸收裝置仍可以正常運行,這樣就可以做到使生產過程中產生的含氰廢氣得到穩定有效地處理。出于保守考慮,一級堿性吸收含氰廢氣的凈化效率按95 %計算,二級堿性吸收含氰廢氣的累計凈化效率為99.75 %。

        3 廢水的處理

        3.1產品過濾后的廢水和車間清洗水的處理

        產品過濾后的廢水抽入碳缸后泵入電解槽可繼續重復使用,電解2~3次或電解液顏色發紅,便可考慮更換新的電解液,將其送至提金工序,進行鋅粉置換處理。金鹽生產車間清洗抹布和地面的水送至提金工序,采用鋅粉置換方法進行處理。

        置換反應是單質與化合物反應生成另外的單質和化合物的化學反應,是四大基本化學反應類型之一。任何置換反應都不屬于復分解反應,包括金屬與金屬鹽的反應,金屬與酸的反應等。

        鋅粉置換的原理是按照金屬的活潑性順序,即排在前面的金屬可以將排在后面的金屬從其化合物溶液中置換出來。由于鋅粉表面積遠遠超過鋅絲,大大提高了置換率。

        鋅粉置換化學反應方程式為:

        2Au(CN)2-+Zn=2Au↓+Zn(CN)42-。

        3.2提金后的廢水處理

        通過鋅粉置換,溶液中金的質量濃度降至xx mg/L,仍然有很大的回收利用價值。主要采用活性炭吸附法、樹脂吸附法等進行回收。通過活性炭或樹脂吸附,廢液中含金量幾乎為零,便可進行氰化物處理后排放。

        3.2.1 活性炭吸附法

        活性炭是常用的一種非極性吸附劑,性能穩定,抗腐蝕,應用廣泛。它是一種具有吸附性能的炭基物質的總稱。把含碳的有機物質加熱炭化,去除全部揮發物,在經化學試劑(如ZnCl2 等)或水蒸汽活化,制成多孔性炭素結構吸附劑?;钚蕴坑蟹蹱詈土顑煞N,工業上多使用粒狀活性炭。由于原料和制法的不同,其孔徑分布不同。一般主要分為:碳分子篩,孔徑在10×10-10 m 以下;活性焦炭,孔徑在20×10-10 m以下;活性炭,孔徑在50×10-10 m 以下 [2]。

        活性炭吸附作用主要產生于物理吸附和化學吸附。物理吸附主要發生在活性炭豐富的微孔中,用于去除水和空氣中雜質,但這些雜質的分子直徑必須小于活性炭的孔徑。另一方面,活性炭在其表面含有官能團,從而與被吸附物質在活性炭的表面發生化學反應,即為化學吸附過程?;钚蕴康奈绞巧鲜鰞煞N吸附綜合作用的結果。評價活性炭的吸附性能指標主要有亞甲藍值、碘值和焦糖吸附值等,吸附容量越大,吸附效果越好。

        3.2.2 樹脂吸附法

        吸附樹脂又稱聚合物吸附劑,它是一類具有吸附特點,對吸附物具有濃縮、分離作用的高分子聚合物。

        吸附作用是指一種或多種物質分子附著在另一種物質(一般是固體)表面上的過程。吸附是界面現象,是被吸附分子在界面上的濃聚[3]。吸附樹脂具有較高的比表面,可以通過范德華力、氫鍵及其他作用對水中的雜質進行有效富集和分離。

        吸附樹脂的表面發生吸附作用后,會使樹脂表面上溶質的濃度高于溶劑內溶質的濃度,其結果引起體系內放熱和自由能得下降。一般來說,吸附分為物理吸附和化學吸附兩大類。物理吸附不具有選擇性,吸附過程沒有電子轉移,沒有化學物質的生成和破壞,而化學吸附則相反。

        3.2.3 堿性氯化法處理氰化物

        堿性氯化法是國內外普遍采用的一種破壞廢水中氰化物的方法[4-6]。該方法的原理是在堿性條件下采用氯氣或液氯、漂白粉將廢水中的氰化物轉化成氰酸鹽,然后再分解成為CO2和N2等無毒物質[7]。

        堿性氯化法破氰分為兩個階段:第一個階段為不完全氧化階段,也就是將氰氧化為氰酸鹽;第二個階段為完全氧化階段,將氰酸鹽進一步氧化為二氧化碳和氮。

        主要化學反應方程式如下:

        CNˉ+ClO-+H2O—CNCl+2OHˉ;

        CNCl+2OHˉ—CNOˉ+Clˉ+H2O;

        2CNOˉ+2OHˉ+3ClO-—2CO32-+N2+3Clˉ+H2O。

        經過堿性氯化法破氰,廢水中氰的質量濃度低于0.5 mg/L,達到廢水排放標準。該方法成熟,設備簡單,操作方便。

        4 固體廢棄物的處理

        失效的濾膜由于含有氰化物屬于危險廢物,送有資質的廢物綜合處置公司進行處置。

        導熱油爐產生的廢耐火材料、廢電爐絲為一般工業固體廢物,廢耐火材料可作為鋪路的材料綜合利用,廢電爐絲由金屬回收公司回收。

        5 結 語

        隨著電子工業、新材料工業的科技進步和產業化發展,金鹽產品需求不斷增大,金鹽生產企業將迎來又一個發展高峰。在金鹽生產中,廢棄物的處理至關重要,必須著眼于生產的全過程。企業要盡可能減少廢棄物的排放,并積極開發和采用廢棄物處理的先進技術,從而做到廢棄物資源的合理處置,減少對環境的污染,從而也降低了生產成本,提高了企業的競爭力,使之能在激烈的競爭中立于不敗之地,實現經濟效益和環境保護的“雙贏”。

        【參考文獻】

        [1]張東山.金鹽生產技術研究[J].黃金, 2003,24(5):4-7.

        [2] 徐越群 ,趙巧麗. 活性炭吸附技術及其在水處理中的應用[J]. 石家莊鐵路職業技術學院學報,2010, 9(1):48-50.

        [3]何炳林,黃文強.離子交換與吸附樹脂[M].上海:上??萍冀逃霭嫔?,1995.

        [4]鄭道敏,方善倫,李嘉.含氰廢水處理方法[J].無機鹽化工,2002,34(4):16-18.

        [5]李遠榮.靈湖金礦炭漿廠含氰廢水處理[J].黃金,1986,7(4):37-39.

        [6]王而力,莊晶,李瑛姝,等.堿性氯化法處理金礦含氰廢水試驗研究[J].遼寧城鄉環境科技,2000,20(1):18-22.

        [7] 任小軍,李彥鋒,趙光輝,等.工業含氰廢水處理研究進展[J]. 工業水處理,2009,29(8):1-4.

        Waste treatment in gold salt production

        Jiang Zhongzhi,Li Yuqin,Liang Hongjing

        (Yantai Zhaojin Lifu Precious Metals Co.,Ltd.)

        Abstract: This paper introduces the main compositions of wastes from the gold salt production process and puts forward the reasonable treatment approaches. The treatment and recycling reduce the environmental pollution and save resources, achieving satisfactory economical and environmental benefits.

        Keywords: gold salt production; waste; treatment

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