申請(qǐng)日2014.01.13
公開(kāi)(公告)日2014.04.30
IPC分類號(hào)C22B7/00; C02F1/469
摘要
一種采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法，首先以低變質(zhì)粉煤為原料，通過(guò)成型、熱解、活化工藝制備出煤基電吸附材料，然后以此材料作為陰、陽(yáng)極，采用電吸附技術(shù)綜合回收提金氰化廢水中的游離氰、金屬絡(luò)合物及硫氰根等離子，使廢水中各離子濃度達(dá)到工業(yè)廢水國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2002)，吸附飽和的煤基極板材料可作為燃料使用后從灰燼中回收金屬離子，也可采用化學(xué)方法進(jìn)行解吸;本發(fā)明以我國(guó)資源儲(chǔ)量豐富的低變質(zhì)煤為原料制備煤基電吸附材料，并將其應(yīng)用于提金氰化廢水的深度處理中，處理成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)黃金行業(yè)氰化廢水的綜合治理與回收具有重要意義。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法，其特征在于，包 括如下步驟：
步驟一、以低變質(zhì)粉煤為原料，通過(guò)磨礦、篩分、成型、熱解、活化工 藝制備煤基電吸附材料;
步驟二、以制備出的煤基電吸附材料作為陰極或陽(yáng)極，采用電吸附技術(shù) 將廢水中的游離氰、金屬絡(luò)合物及硫氰根吸附富集于煤基電極材料表面;
步驟三、將吸附飽和的煤基電吸附材料能夠作為燃料使用，其上負(fù)載的 金屬?gòu)娜紵蟮幕覡a中分離提取;或者采用化學(xué)解吸或反向解吸的方法進(jìn)一 步分離回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，采用電吸附技術(shù)進(jìn)行氰化提金廢水的綜合處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，所述步驟一中低變質(zhì)粉煤為長(zhǎng)焰煤、弱粘煤或不粘煤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，所述步驟一中煤基電吸附材料的制備工藝為：低變質(zhì)粉煤粒度 50-150目，成型壓力5-10MPa，熱解溫度600-800℃，活化溫度800-900℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，所述步驟二中煤基電吸附材料同時(shí)作為陰極和陽(yáng)極，或者僅作 為陽(yáng)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，當(dāng)煤基電吸附材料僅作為陽(yáng)極時(shí)，陰極采用不銹鋼板或鈦板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，所述步驟二中電吸附工藝條件為：吸附電壓0.5-1.5V，常溫下 吸附時(shí)間1-12h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法， 其特征在于，采用多個(gè)具有一定間距的煤基電吸附材料作為極板進(jìn)行連續(xù)電 吸附。
說(shuō)明書(shū)
一種采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于冶金廢水綜合治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用電吸附技術(shù) 深度處理氰化提金廢水的方法。
背景技術(shù)
我國(guó)煤炭資源中，低變質(zhì)煤(長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤)儲(chǔ)量極為豐富， 約占全國(guó)煤炭資源總量的51%左右。我國(guó)的陜、晉、寧、蒙、甘接壤地區(qū)煤 炭?jī)?chǔ)量約5000多億噸，占全國(guó)的72%以上，具有低灰、低硫、低磷、低灰 熔點(diǎn)和高發(fā)熱量、高惰質(zhì)組分含量、高氧化鈣含量的特點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)蘭 炭和動(dòng)力用煤。因此，高效轉(zhuǎn)化和綜合利用這種煤資源有著重大發(fā)展前景及 巨大經(jīng)濟(jì)利益。
電吸附水處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型水處理技術(shù)，可用于水 的除鹽、去硬、淡化及飲用水深度處理、電鍍廢水處理等。在一外加電場(chǎng)的 作用下，電極和溶液的交界面上形成一雙電層，在靜電力的作用下將溶液中 的離子儲(chǔ)存在雙電層中，而電場(chǎng)一旦撤掉，被吸附離子又會(huì)返回到溶液中， 電極得到再生。由于這種可逆性，電吸附法具有其他水處理方法不具有的優(yōu) 點(diǎn)。與離子交換法相比，電吸附法的電極表面再生時(shí)不需要酸、堿和鹽溶液， 所以減少了二次污染;與蒸餾法等熱處理過(guò)程相比，電吸附法的能耗更低; 與電滲析法和反滲透法相比，電吸附法不需要膜，更容易操作。電吸附過(guò)程 中吸附劑是電吸附技術(shù)的關(guān)鍵因素之一，而煤基炭由于其來(lái)源廣泛且通常具 有孔隙率高、比表面積大、煤分子結(jié)構(gòu)上活性點(diǎn)相對(duì)多等特點(diǎn)，所以在水處 理中應(yīng)用廣泛。
當(dāng)今世界上有85%以上的黃金產(chǎn)量是采用氰化浸出法提取的，氰化物是 一種優(yōu)良的化學(xué)藥劑，但同時(shí)又是一種危害極大的劇毒物質(zhì)。氰化廠所排廢 水中通常含有CN-、CNS-、及Zn、Cu、Fe、Au、Ag的氰化絡(luò)合物，CN-濃 度可高達(dá)500～1000mg/L。其廢水的毒性很大，稍有處理不當(dāng)會(huì)對(duì)人與自然帶 來(lái)巨大危害，而其中又有相當(dāng)數(shù)量的金、銀等貴金屬和其他金屬，具有潛在 的經(jīng)濟(jì)效益。
含氰廢水綜合處理現(xiàn)有專利技術(shù)方面：山東恒邦冶煉股份有限公司公開(kāi) 了“一種處理氰化提金廢水的方法”專利(ZL200810157629)，直接在氰化 提金廢液中加入一種貝殼復(fù)合助劑以沉淀的形式除去影響金氰化浸出的各種 有害雜質(zhì)，然后通過(guò)固液分離，濾液全部返回氰化提金系統(tǒng)使用。陳國(guó)奇公 開(kāi)了“全回收含氰廢水處理方法及其裝置”的專利(CN1370749)，主要技 術(shù)特征是含氰廢水經(jīng)沉淀劑沉淀后，進(jìn)行多級(jí)固液分離，產(chǎn)生的HCN氣體 經(jīng)吸收后空排，上清液經(jīng)專用裝置電篩除后產(chǎn)生沉淀和水，水達(dá)標(biāo)外排或回 用。孫光潮公開(kāi)了“一種含氰溶液的凈化工藝及其有價(jià)成份的回收方法”的 專利(CN1260327)，用活性炭過(guò)濾調(diào)至酸性的含氰溶液，由于活性炭在酸 性含氰溶液中的吸附、過(guò)濾、附著作用，能有效的將重金屬、貴金屬與無(wú)用 雜質(zhì)分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)有價(jià)成份的高度富集，再利用稀硫酸酸化氧化活性炭表面附 著物，使碳表面因附著形成的蓋膜完全脫離，使活性炭得到重復(fù)利用，同時(shí) 達(dá)到回收含氰溶液中有價(jià)成份的目的，并且使含氰溶液得到凈化后重復(fù)使用， 因此可降低氰化物耗量，減少污染源，降低生產(chǎn)成本。陳正書(shū)公開(kāi)了“氰系 及含有重金屬電鍍廢水的雙回收循環(huán)的方法”的專利(CN1403385A)，將 氰系電鍍廢水通過(guò)以離子交換樹(shù)脂制成的回收裝置，使有毒的氰化物重金屬 物質(zhì)完全吸附于樹(shù)脂，分離后的干凈水循環(huán)作為水洗水，再以陰離子再生劑， 將有毒氰化物重金屬物質(zhì)從樹(shù)脂中脫離，樹(shù)脂可再利用，而脫離的氰化物重 金屬物質(zhì)再以正、負(fù)電的電極電解。
從目前的生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，以上專利技術(shù)并未真正實(shí)現(xiàn)大面積的推廣應(yīng)用， 尚需進(jìn)一步的研究完善。氰化提金廢水現(xiàn)有的綜合治理與回收工藝主要有以 下三種：第一種是氰化物氧化消化或直接破壞法。這類方法主要靠加入氧化 劑并調(diào)整介質(zhì)酸堿度而使劇毒氰化物氧化為無(wú)毒或低毒產(chǎn)物排放，屬于消耗 型被動(dòng)式治理方法，成熟但成本高，生產(chǎn)廠家往往因成本問(wèn)題不愿接受。這 種方法在我國(guó)金礦仍有較大市場(chǎng)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看不是發(fā)展的主要方向。第二 種為氰化物綜合回收法。主要有酸化法、活性炭吸附法、離子交換吸附法、 萃取法以及含氰尾液直接電積法等。從總體上講，除酸化法以外，這些技術(shù) 和設(shè)備方面我國(guó)尚未完全過(guò)關(guān)，基本上仍處于半工業(yè)實(shí)驗(yàn)階段。第三種是含 氰廢水、尾液或礦漿經(jīng)壓濾返回浸出，即所謂的零排放。雖然這種構(gòu)思很好， 但也避免不了洗水及含氰固體物的外排，存在有潛在污染，況且運(yùn)行中隨著 各種離子的不斷累積，也出現(xiàn)了許多新問(wèn)題。尤其對(duì)有害雜質(zhì)含量多的難處 理金礦難以完全有效循環(huán)，情況尤為突出。
因此，本發(fā)明以低變質(zhì)粉煤為原料制備出新型煤基電吸附材料，并以此 材料為電極采用電吸附技術(shù)對(duì)氰化提金廢水進(jìn)行處理。處理成本低，不但可 以降低廢水毒性達(dá)到排放指標(biāo)，還可以對(duì)廢水中有用物質(zhì)如貴金屬進(jìn)行回收。 具有巨大的環(huán)境效果和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)黃金行業(yè)氰化廢水的潛在污染的治理具 有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用電吸附技 術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法，具有提金廢水處理工藝流程短、難度小、 成本低且廢水中的有用資源能充分回收利用的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
一種采用電吸附技術(shù)深度處理氰化提金廢水的方法，包括如下步驟：
步驟一、以低變質(zhì)粉煤為原料，通過(guò)磨礦、篩分、成型、熱解、活化工 藝制備煤基電吸附材料;
步驟二、以制備出的煤基電吸附材料作為陰極或陽(yáng)極，采用電吸附技術(shù) 將廢水中的游離氰、金屬絡(luò)合物及硫氰根吸附富集于煤基電極材料表面;
步驟三、將吸附飽和的煤基電吸附材料能夠作為燃料使用，其上負(fù)載的 金屬?gòu)娜紵蟮幕覡a中分離提取;或者采用化學(xué)解吸或反向解吸的方法進(jìn)一 步分離回收。
所述步驟一中低變質(zhì)粉煤為長(zhǎng)焰煤、弱粘煤或不粘煤。
所述步驟一中煤基電吸附材料的制備工藝為：低變質(zhì)粉煤粒度50-150 目，成型壓力5-10MPa，熱解溫度600-800℃，活化溫度800-900℃。具體地， 可以將原料經(jīng)破碎、細(xì)磨、篩分后的煤樣與添加劑(例如液化殘?jiān)?混合， 加入適量水?dāng)嚢杈鶆蚝螅糜谀＞咧杏?-10MPa的壓力下壓制成型，干燥后 置于干餾爐內(nèi)，隔絕空氣升溫至600-800℃，保溫60min左右，自然冷卻至 室溫，得到煤基活性炭。將所得的煤基活性炭置于一定濃度的氫氧化鉀溶液 中吸附1h，干燥后置于干餾爐內(nèi)在800-900℃下活化60min，隨爐冷卻至室 溫得到煤基電吸附材料。
所述步驟二中煤基電吸附材料同時(shí)作為陰極和陽(yáng)極，或者僅作為陽(yáng)極， 當(dāng)煤基電吸附材料僅作為陽(yáng)極時(shí)，陰極采用不銹鋼板或鈦板。
所述步驟二中電吸附工藝條件為：吸附電壓0.5-1.5V，常溫下吸附時(shí)間 1-12h。
可采用多個(gè)具有一定間距的煤基電吸附材料作為極板進(jìn)行連續(xù)電吸附。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
(1)解決了目前我國(guó)晉陜蒙寧地區(qū)蘭炭產(chǎn)業(yè)中大量低變質(zhì)粉煤(包括長(zhǎng) 焰煤、弱粘煤及不黏煤)資源的利用問(wèn)題;
(2)以低變質(zhì)粉煤作為主體原料，制作出來(lái)的煤基活性炭電極材料孔徑 分布較均勻，微孔通常至少占比表面積的95%，吸附性能好，可滿足不同功 率密度的要求，充放電可逆性好;
(3)與傳統(tǒng)處理技術(shù)相比，采用電吸附工藝處理氰化提金廢水，無(wú)需對(duì) 原水進(jìn)行預(yù)處理，運(yùn)行過(guò)程中不用添加任何藥劑，操作較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)再生時(shí) 無(wú)需酸堿，僅將電場(chǎng)撤掉并以原水沖洗即可，再生效果良好，長(zhǎng)期運(yùn)行性能 穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，電吸附技術(shù)在黃金行業(yè)污水再生回用中具有良好的應(yīng)用前 景。
