申请日2017.05.17
公开(公告)日2017.07.25
IPC分类号C02F9/08; C22B7/00; C22B15/00; C22B19/30; C22B19/20; C22B11/08; C02F101/18; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，由三级声空化处理系统组成，一级声化处理系统包括一级声空化处理罐、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ;二级声化处理系统包括二级声空化处理罐、稀硫酸添加单元、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收;三级声化处理系统包括三级声空化处理罐和双氧水添加单元，用于处理含氰废水达到排放标准。可将废水中的铜、铁、锌等重金属从提金废液中的分离出来，并将氰化氢气体回收生成NaCN溶液，可返回浸出系统循环利用。
权利要求书
1.一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于，该声化复合的氰化提金废水处理系统由一级声化处理系统、二级声化处理系统和三级声化处理系统组成，一级声化处理系统包括一级声空化处理罐(5)、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，硫酸锌添加单元的输出端连接在一级声空化处理罐(5)的输入口，过滤装置Ⅰ连接在一级声空化处理罐(5)的输出口，一级声化处理系统用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ;
二级声化处理系统包括二级声空化处理罐(8)、稀硫酸添加单元(13)、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，稀硫酸添加单元(13)的输出端连接在二级声空化处理罐(8)的输入口，过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元连接在二级声空化处理罐(8)的输出口，二级声化处理系统用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收;
三级声化处理系统包括三级声空化处理罐(9)和双氧水添加单元(14)，双氧水添加单元(14)的输出端连接在三级声空化处理罐(9)的输入口，三级声化处理系统用于处理含氰废水达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的一级声空化处理罐(5)由超声波电源、伞形机构(5-1)、超声波换能器单元(5-2)和处理罐(5-3)组成，超声波换能器单元(5-2)固定连接在伞形机构(5-1)上，超声波换能器单元(5-2)的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元(5-2)提供基础电能输入并控制超声波换能器单元(5-2)的工作状态;伞形机构(5-1)位于处理罐(5-3)中。
3.根据权利要求2所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的超声波换能器单元(5-2)由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构(5-1)上。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的伞形机构(5-1)由中心杆(5-1-1)、上层展开机构(5-1-2)、中层展开机构(5-1-3)和底层展开机构(5-1-4)组成;所述上层展开机构(5-1-2)包括上连杆(5-1-2-1)、上连接块(5-1-2-2)和上固定块(5-1-2-3)，所述上连接块(5-1-2-2)连接在所述中心杆(5-1-1)的下端，所述上连杆(5-1-2-1)有多个，所述上连杆(5-1-2-1)的一端铰接在所述上连接块(5-1-2-2)上，所述上连杆(5-1-2-1)的另一端铰接在所述上固定块(5-1-2-3)上;所述中层展开机构(5-1-3)包括中连杆(5-1-3-1)、中连接块(5-1-3-2)和中固定块(5-1-3-3)，所述中连接块(5-1-3-2)固定连接在所述超声波换能器单元(5-2)上，所述中连杆(5-1-3-1)有多个，所述中连杆(5-1-3-1)的一端铰接在所述中连接块(5-1-3-2)上，所述中连杆(5-1-3-1)的另一端铰接在所述中固定块(5-1-3-3)上;所述底层展开机构(5-1-4)包括下连杆(5-1-4-1)、下连接块(5-1-4-2)和下固定块(5-1-4-3)，所述下连接块(5-1-4-2)固定连接在所述超声波换能器单元(5-2)上，所述下连杆(5-1-4-1)有多个，所述下连杆(5-1-4-1)的一端铰接在所述下连接块(5-1-4-2)上，所述下连杆(5-1-4-1)的另一端铰接在所述下固定块(5-1-4-3)上;所述下连接块(5-1-4-2)的底端设置有防滑机构(5-1-1-1);所述中层展开机构(5-1-3)有多个;所述上连杆(5-1-2-1)、中连杆(5-1-3-1)和下连杆(5-1-4-1)的结构尺寸相同。
5.根据权利要求4所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的下固定块(5-1-4-3)的下端设置有万向轮。
6.根据权利要求4所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的一级声空化处理罐(5)、二级声空化处理罐(8)和三级声空化处理罐(9)的结构相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的硫酸锌添加单元包括硫酸锌试剂储罐(1)、硫酸锌试剂供给泵(2)、硫酸锌试剂调节阀(3)和硫酸锌试剂流量表(4)，试剂供给泵(2)连接在试剂储罐(1)的出口，试剂调节阀(3)连接在试剂供给泵(2)的出口，试剂流量表(4)安装在连接硫酸锌试剂调节阀(3)和一级声空化处理罐(5)的管道上。
8.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的稀硫酸添加单元(13)和双氧水添加单元(14)与硫酸锌添加单元的结构相同。
9.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的过滤装置Ⅰ由截止阀Ⅰ(10)、过滤管(11)和过滤网(12)组成，截止阀Ⅰ(10)的一端连接在一级声空化处理罐(5)的出口端，截止阀Ⅰ(10)的另一端通过法兰连接过滤管(11)的输入端，过滤网(12)形状呈U型，过滤网(12)安装在过滤管(11)中间偏下的位置，过滤网(12)通过过滤管(11)内壁上的凸台固定，所述的过滤装置Ⅱ与过滤装置Ⅰ的结构相同。
10.根据权利要求1所述的一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，其特征在于：所述的碱液吸收单元包含碱液储存罐(7)、气管(6)和截止阀Ⅱ(17)，碱液储存罐(7)的上端通过气管(6)连接在二级声空化处理罐(8)的上端，连接碱液储存罐(7)和二级声空化处理罐(8)的气管(6)插入到碱液储存罐(7)的底部，碱液储存罐(7)的下端输出口连接有废水管道，废水管道上连接有截止阀Ⅱ(17)。
说明书
一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统
技术领域
本发明涉及一种提金废水的处理系统，更具体的说是一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统。
背景技术
氰化提金是黄金提取的传统工艺，也是目前黄金浸出的最主要工艺。由于金矿石中除含有金、银贵金属外，还伴生铜、锌、铁、硫等元素，因此氰化提金过程所产生的废水中含有游离氰根CN-、铜氰络合物Cu(CN)43-、Cu(CN)32-或Cu(CN)2-、锌氰络合物Zn(CN)42-、铁氰络合物Fe(CN)64-或Fe(CN)63-以及硫氰酸根SCN-等，同时含有少量的金氰络合物Au(CN)2-、银氰络合物Ag(CN)2-。由此可见，氰化提金的废水成分极为复杂，所含金属种类繁多。氰化废水如不经处理直接外排至河流中，会对环境造成严重污染，甚至造成人和动物的中毒死亡。因此，《工业企业设计卫生标准》规定地面水中的氰化物的最高允许浓度为0.05mg/L。《工业“三废”排放试行标准》规定含氰废水最高允许排放浓度为0.5mg/L。此外，提金废水中含有铜、铁等金属元素，若未经处理直接排放，也会对生态环境造成极大的破坏。
如果氰化废水长时间不外排或是未将其中的金属分离出来就在氰化提金系统中多次循环利用，如果氰化废水不外排而将其在氰化提金系统中多次循环利用，废水中的金属络合物将逐步累积，造成浸出时氰化物消耗大，浸出效率下降等，特别当矿石中铜矿物含量较高时，所产生的氰化废水中就会含有较高浓度的铜，返回浸出时氰化物的消耗量就更大，浸出成本上升;然而，当系统中的水量达到饱和时，此时不进行外排便会影响企业的正常运转。因此，氰化提金废水中金属回收、中水高效循环利用、少量废水达标排放已经成为黄金冶炼行业亟待解决的重大难题。
超声化学是声学与化学相互交叉渗透而发展起来的一门新兴边缘学科，是声学与化学的前沿学科之一，超声波作为一种新的污染治理技术正在日益受到人们的重视。超声波作用于两相或多相体系将产生多种物理化学效应，例如，湍动效应使边界层变薄、增大传质速率，微扰效应强化微孔扩散，界面效应增大了传质表面积，聚能效应活化了分离物质分子。在基于声化复合的氰化提金废水处理过程中，上述超声波效应作用于废水的金属化学沉淀过程，重金属离子沉淀和分离的化学反应强度、速率显著提升，重金属分离程度、废水净化深度也随之提高，且处理时间大大减少，设备和场地建设投资得以降低。因此，基于声化复合的氰化提金废水处理将废水中的铜、铁等重金属从提金废液中的分离出来，有利于后续的重金属后续的回收，处理后的废水高效循环利用具有重要的经济价值，少量废水达标排放对环境保护具有重大意义。
综合回收法中的化学沉淀法在处理氰化提金废水的同时，能最大限度回收有价金属和氰化物，可以真正实现变废为宝，因此逐渐受到研究者和黄金冶炼行业的重视。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，本系统中，重金属离子沉淀和分离的化学反应强度、速率显著提升，重金属从提金废液中的分离程度、废水净化深度也随之提高，且处理时间大大减少，设备和场地建设投资得以降低;可将废水中的铜、铁、锌等重金属从提金废液中的分离出来，既有利于后续的重金属回收，同时也有利于提金废水的循环使用，处理后的废水高效循环利用具有重要的经济价值，少量废水达标排放对环境保护具有重大意义。
为解决上述技术问题，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统，共由三级声空化处理系统组成，一级声化处理系统包括一级声空化处理罐、硫酸锌添加单元和过滤装置Ⅰ，硫酸锌添加单元的输出端连接在一级声空化处理罐的输入口，过滤装置Ⅰ连接在一级声空化处理罐的输出口，一级声化处理系统用于氰化提金废水的沉淀反应，将氰化提金废水中的铜、铁、锌和氰化物转化为沉淀Ⅰ而从废水中分离出来;
二级声化处理系统包括二级声空化处理罐、稀硫酸添加单元、过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元，稀硫酸添加单元的输出端连接在二级声空化处理罐的输入口，过滤装置Ⅱ和碱液吸收单元连接在二级声空化处理罐的输出口，二级声化处理系统用于将一级声化处理系统生成的沉淀Ⅰ中的铜、铁和锌的分离，并将氰化物转化为氰化氢气体回收;过滤后的废水滤液中锌以Zn2+的状态留在废水中，可储存至一定浓度时返回一级处理系统循环使用，铜和铁沉淀出来后可用化学方法的再进行分离和单独回收。同时，二级处理系统中将氰化物转化为氰化氢气体回收，再用碱液(NaOH溶液)吸收生成NaCN，待其浓度达到使用要求时可返回浸出系统使用。
三级声化处理系统包括三级声空化处理罐和双氧水添加单元，双氧水添加单元的输出端连接在三级声空化处理罐的输入口，三级声化处理系统用于处理含氰废水达到排放标准。当浸出系统达到饱和时，需要排出少量废水，从二级处理系统过滤出的废水滤液金属元素的含量已经非常小，但是氰含量仍比较高，通过三级声化处理系统可降低废水中的氰含量，使其达到排放标准。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的一级声空化处理罐由超声波电源、伞形机构、超声波换能器单元和处理罐组成，超声波换能器单元固定连接在伞形机构上，超声波换能器单元的输入端口通过电线与超声波电源的输出端口相连，超声波电源为超声波换能器单元提供基础电能输入并控制超声波换能器单元的工作状态;伞形机构位于处理罐中。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的超声波换能器单元由多个换能器并联组成，所述换能器均固定在所述伞形机构上。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的伞形机构由中心杆、上层展开机构、中层展开机构和底层展开机构组成;所述上层展开机构包括上连杆、上连接块和上固定块，所述上连接块连接在所述中心杆的下端，所述上连杆有多个，所述上连杆的一端铰接在所述上连接块上，所述上连杆的另一端铰接在所述上固定块上;所述中层展开机构包括中连杆、中连接块和中固定块，所述中连接块固定连接在所述超声波换能器单元上，所述中连杆有多个，所述中连杆的一端铰接在所述中连接块上，所述中连杆的另一端铰接在所述中固定块上;所述底层展开机构包括下连杆、下连接块和下固定块，所述下连接块固定连接在所述超声波换能器单元上，所述下连杆有多个，所述下连杆的一端铰接在所述下连接块上，所述下连杆的另一端铰接在所述下固定块上;所述下连接块的底端设置有防滑机构;所述中层展开机构有多个;所述上连杆、中连杆和下连杆的结构尺寸相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的下固定块的下端设置有万向轮。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的一级声空化处理罐、二级声空化处理罐和三级声空化处理罐的结构相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的硫酸锌添加单元包括硫酸锌试剂储罐、硫酸锌试剂供给泵、硫酸锌试剂调节阀和硫酸锌试剂流量表，试剂供给泵连接在试剂储罐的出口，试剂调节阀连接在试剂供给泵的出口，试剂流量表安装在连接硫酸锌试剂调节阀和一级声空化处理罐的管道上。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的稀硫酸添加单元和双氧水添加单元与硫酸锌添加单元的结构相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的过滤装置Ⅰ由截止阀Ⅰ、过滤管和过滤网组成，截止阀Ⅰ的一端连接在一级声空化处理罐的出口端，截止阀Ⅰ的另一端通过法兰连接过滤管的输入端，过滤网形状呈U型，过滤网安装在过滤管中间偏下的位置，过滤网通过过滤管内壁上的凸台固定，所述的过滤装置Ⅱ与过滤装置Ⅰ的结构相同。
作为本发明的进一步优化，本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统所述的碱液吸收单元包含碱液储存罐、气管和截止阀Ⅱ，碱液储存罐的上端通过气管连接在二级声空化处理罐的上端，连接碱液储存罐和二级声空化处理罐的气管插入到碱液储存罐的底部，碱液储存罐的下端输出口连接有废水管道，连接在碱液储存罐输出口的废水管道上连接有截止阀Ⅱ。
本发明一种基于声化复合的氰化提金废水处理与循环利用系统的有益效果为：
1.采用硫酸锌沉淀工艺，可除去大部分铜及所有的铁与游离氰，而且对废水中残存的少量金不会产生影响。
2.该系统处理后的废水pH值在5以上，投入廉价生石灰调回碱性便可返回浸金系统。
3.所得沉淀物可分步溶解回收铜、锌及氰化物，得到的硫酸锌可返回沉淀系统，氰化钠返回浸出系统循环使用，含铜沉淀可用来制得超细铜粉，有利于黄金企业挖潜增效，降低成本。
4.能够有效降低含氰废水中CN-的含量，达到排放标准，同时能够降低废水中有机物和聚合物的含量，降低了废水的粘度，减轻对环境的污染。
5.本发明中使用的超声功率较大，能够有效提高处理效率并提升处理效果。
6.本系统采用伞形机构可将超声波处理设备更简单快捷地安装进入氰化罐中，并保证换能器阵列在氰化罐的空间中均布，使超声声场分布更加均匀，提高设备处理效率。
7.本发明中采用密封注入试剂的方式，避免了处理过程中剧毒的含氰气体挥发逸出。
8.本发明可以进行连续工作，工作效率高。