酸化法處理含氰廢水試驗裝置

陳艷波，劉 瀟，李光勝，朱幸福

（1.山東黃金礦業科技有限公司選冶實驗室分公司，山東 煙臺261441；2.山東黃金礦業股份有限公司新城金礦，山東 煙臺 261441）

采用氰化浸金工藝的黃金冶煉企業會產生大量含氰廢水，由于含氰廢水屬于危廢水體，必須進行無害化處理。利用酸化法處理含氰廢水成本低、效果好，是含氰廢水無害化、資源化的一項關鍵技術，并已在生產實際中得到應用[1-2]。在開展酸化法處理含氰廢水試驗時，需要控制的參數較多，包括溫度、pH、充氣量等，因此試驗裝置需具有加熱、充氣、攪拌等功能[3]。在開展酸化法處理含氰廢水的試驗研究過程中，通過改裝、組裝等手段創新設計、制作完成幾種試驗裝置，包括帶曝氣和加熱功能的試驗裝置、帶洗氣功能的試驗裝置、單槽放大試驗裝置和半工業試驗系統。

1 實驗室試驗裝置

1.1 帶曝氣和加熱功能的試驗裝置

1.1.1 用途

由于沒有專門用于酸化法處理含氰廢水的試驗裝置，對現有的浸出攪拌機進行改裝，使其具備加熱、測溫、充氣、曝氣、氣量控制、攪拌等功能，從而可開展此類試驗研究。

1.1.2 結構組成

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

圖1 帶曝氣和加熱功能的試驗裝置

1.1.3 工作流程

將整機置于通風柜內，避免氰化氫溢出引發中毒事故。試驗前，將待試驗液體（或礦漿）倒入反應槽內，向水浴槽內倒滿清水，然后開啟磁力攪拌器的加熱功能，開始加熱。觀察溫度計的溫度變化，調節磁力攪拌器的設定溫度，使溫度穩定在要求范圍內。將充氣泵連接電源通電，調節充氣泵或氣體流量計控制充氣量，剛玉曝氣頭彌散出的微小氣泡通過機械攪拌器的攪拌軸和葉輪實現與液體（或礦漿）的充分混合，進而加入試驗藥劑，發生物理作用和化學反應。

1.2 帶洗氣功能的試驗裝置

1.2.1 用途

目前，實驗室通常借助于浸出攪拌機或其他攪拌裝置開展酸化法處理含氰廢水試驗研究，雖然可以實現對pH、溫度和充氣量的精確控制與實時監測，但存在操作不便捷的問題。同時，由于不能將浸出槽或燒杯等反應容器有效密封，不僅存在氰化氫溢出風險，而且氰化氫溢出量無法準確計量。為此，進一步將多種玻璃儀器進行組裝，通過溫度計和pH 計實現對反應溫度、pH 的精準控制和監測，排氣口串聯多個洗氣瓶實現對氰化氫氣體的有效吸收，以及對后續氰化氫氣體量的檢測和計量。

1.2.2 結構組成

帶洗氣功能的試驗裝置如圖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、溫度計、氣泵、氣體流量計、洗氣瓶、注射器等。平底四口瓶的4 個口分別用橡膠塞密封，橡膠塞中插接有玻璃管、溫度計、注射器、PH 探頭線路等。

圖2 帶洗氣功能的試驗裝置

1.2.3 工作流程

帶洗氣功能的試驗裝置是一種集加藥、加熱、溫度檢測、pH 檢測、充氣、氣量控制、氣體彌散、攪拌及洗氣等綜合功能的試驗裝置。連同溫度計拔出密封橡膠塞，從該密封橡膠塞對應的瓶口處將含氰廢水加入平底四口瓶內，將平底四口瓶置于水浴槽內，將水浴槽置于帶加熱功能的磁力攪拌器上，向水浴槽內添加一定量清水，調節磁力攪拌器的加熱溫度，直至溫度計顯示達到設定溫度。調節磁力攪拌器的轉速，開始攪拌，同時氣泵開始充氣，空氣通過曝氣石彌散成微泡，并在磁力轉子的攪拌作用下與含氰廢水實現充分混合，充氣量可由氣體流量計讀出并控制。然后用帶刻度的注射器添加濃硫酸，濃硫酸在磁力轉子的攪拌作用下與含氰廢水充分反應，同時利用pH 計監測pH 變化，直至pH 計顯示達到設定pH 值，停止添加濃硫酸。觀察洗氣瓶內是否有氣泡冒出，同時觀察連接處密封是否良好。含氰廢水酸化反應產生的氰化氫氣體通過玻璃管和軟管組成的氣體流通管路通入洗氣瓶內的氫氧化鈉溶液，實現對氰化氫的吸收以及后續氰化氫氣體量的滴定和計算。

2 半工業試驗裝置

2.1 單槽放大試驗裝置

2.1.1 用途

利用酸化法處理含氰廢水會產生氰化氫有毒氣體，在采用此類技術開展處理含氰廢水或礦漿的半工業試驗時，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排出處置的大型化試驗裝置。

2.1.2 結構組成

單槽放大試驗裝置如圖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、變速箱、攪拌軸、葉輪等組成的攪拌系統，另外還有進氣管、曝氣盤組成的充氣系統，以及進料管、出料管、出氣管、加藥管等配套管路。

圖3 單槽放大試驗裝置

2.1.3 工作流程

料漿由進料管進入槽內，在電機、變速箱、攪拌軸和葉輪組成的攪拌系統攪拌作用下，與充氣管、曝氣盤組成的充氣系統充入的氣體和加藥管加入的藥劑混合發生反應，反應后料漿由出料管排出。未反應完全的氣體以及反應過程中產生的氣體在抽風機作用下由出氣管排出，使攪拌槽液位以上空間處于負壓狀態，避免氣體外溢。反應過程中，溫度、pH、溶氧量等參數可用監測探頭實時監測，生成的一些沉淀物沉積在錐底，可通過放料管和閥門實現連續或間斷排出。

2.2 半工業試驗系統

2.2.1 用途

提供一種含氰廢水處理系統，實現攪拌、曝氣、加藥、負壓等功能和要求，同時具有含氰廢水固液分離、廢氣吸收等功能。

2.2.2 結構組成

半工業生產系統如圖4 所示，半工業試驗系統主要包括酸化槽、中和槽、緩沖槽、硫酸儲槽、堿液儲槽、空氣儲罐、壓濾機、抽風機、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，完成酸化處理、中和及固液分離。另外，配套充氣子系統、加藥子系統、負壓子系統、氰化氫吸附子系統，滿足酸化法曝氣、加藥和負壓等要求，同時還能夠吸附氰化氫（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回收利用氰化鈉[4]。

圖4 半工業生產系統

2.2.3 工作流程

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

3 結語

這幾種試驗裝置滿足了利用酸化法處理含氰廢水的多種功能要求，具有結構簡單、操作簡便等優點，對開展此類試驗研究或生產具有一定的參考價值。