一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法
2023-08-02 05:00:56
一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法
【專利摘要】一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，首先以低變質粉煤為原料，通過成型、熱解、活化工藝製備出煤基電吸附材料，然後以此材料作為陰、陽極，採用電吸附技術綜合回收提金氰化廢水中的游離氰、金屬絡合物及硫氰根等離子，使廢水中各離子濃度達到工業廢水國家二級排放標準（GB8978-2002），吸附飽和的煤基極板材料可作為燃料使用後從灰燼中回收金屬離子，也可採用化學方法進行解吸；本發明以我國資源儲量豐富的低變質煤為原料製備煤基電吸附材料，並將其應用於提金氰化廢水的深度處理中，處理成本低，經濟效益顯著，對黃金行業氰化廢水的綜合治理與回收具有重要意義。
【專利說明】一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於冶金廢水綜合治理【技術領域】，具體涉及一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法。
【背景技術】
[0002]我國煤炭資源中，低變質煤(長焰煤、不粘煤、弱粘煤)儲量極為豐富，約佔全國煤炭資源總量的51%左右。我國的陝、晉、寧、蒙、甘接壤地區煤炭儲量約5000多億噸，佔全國的72%以上，具有低灰、低硫、低磷、低灰熔點和高發熱量、高惰質組分含量、高氧化鈣含量的特點，主要用於生產蘭炭和動力用煤。因此，高效轉化和綜合利用這種煤資源有著重大發展前景及巨大經濟利益。
[0003]電吸附水處理技術是近些年發展起來的一種新型水處理技術，可用於水的除鹽、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存在雙電層中，而電場一旦撤掉，被吸附離子又會返回到溶液中，電極得到再生。由於這種可逆性，電吸附法具有其他水處理方法不具有的優點。與離子交換法相比，電吸附法的電極表面再生時不需要酸、鹼和鹽溶液，所以減少了二次汙染；與蒸餾法等熱處理過程相比，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。電吸附過程中吸附劑是電吸附技術的關鍵因素之一，而煤基炭由於其來源廣泛且通常具有孔隙率高、比表面積大、煤分子結構上活性點相對多等特點，所以在水處理中應用廣泛。
[0004]當今世界上有85%以上的黃金產量是採用氰化浸出法提取的，氰化物是一種優良的化學藥劑，但同時又是一種危害極大的劇毒物質。氰化廠所排廢水中通常含有CN'CNS—、及Zn、Cu、Fe、Au、Ag的氰化絡合物，CN_濃度可高達500~1000mg/L。其廢水的毒性很大，稍有處理不當會對人與自然帶來巨大危害，而其中又有相當數量的金、銀等貴金屬和其他金屬，具有潛在的經濟效益。`
[0005]含氰廢水綜合處理現有專利技術方面:山東恆邦冶煉股份有限公司公開了 「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複合助劑以沉澱的形式除去影響金氰化浸出的各種有害雜質，然後通過固液分離，濾液全部返回氰化提金系統使用。陳國奇公開了「全回收含氰廢水處理方法及其裝置」的專利(CN1370749),主要技術特徵是含氰廢水經沉澱劑沉澱後，進行多級固液分離，產生的HCN氣體經吸收後空排，上清液經專用裝置電篩除後產生沉澱和水，水達標外排或回用。孫光潮公開了 「一種含氰溶液的淨化工藝及其有價成份的回收方法」的專利(CN1260327)，用活性炭過濾調至酸性的含氰溶液，由於活性炭在酸性含氰溶液中的吸附、過濾、附著作用，能有效的將重金屬、貴金屬與無用雜質分開，實現有價成份的高度富集，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，使活性炭得到重複利用，同時達到回收含氰溶液中有價成份的目的，並且使含氰溶液得到淨化後重複使用，因此可降低氰化物耗量，減少汙染源，降低生產成本。陳正書公開了 「氰系及含有重金屬電鍍廢水的雙回收循環的方法」的專利(CN1403385A)，將氰系電鍍廢水通過以離子交換樹脂製成的回收裝置，使有毒的氰化物重金屬物質完全吸附於樹脂，分離後的乾淨水循環作為水洗水，再以陰離子再生劑，將有毒氰化物重金屬物質從樹脂中脫離，樹脂可再利用，而脫離的氰化物重金屬物質再以正、負電的電極電解。
[0006]從目前的生產實踐來看，以上專利技術並未真正實現大面積的推廣應用，尚需進一步的研究完善。氰化提金廢水現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並調整介質酸鹼度而使劇毒氰化物氧化為無毒或低毒產物排放，屬於消耗型被動式治理方法，成熟但成本高，生產廠家往往因成本問題不願接受。這種方法在我國金礦仍有較大市場，但從長遠來看不是發展的主要方向。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，這些技術和設備方面我國尚未完全過關，基本上仍處於半工業實驗階段。第三種是含氰廢水、尾液或礦漿經壓濾返回浸出，即所謂的零排放。雖然這種構思很好，但也避免不了洗水及含氰固體物的外排，存在有潛在汙染，況且運行中隨著各種離子的不斷累積，也出現了許多新問題。尤其對有害雜質含量多的難處理金礦難以完全有效循環，情況尤為突出。
[0007]因此，本發明以低變質粉煤為原料製備出新型煤基電吸附材料，並以此材料為電極採用電吸附技術對氰化提金廢水進行處理。處理成本低，不但可以降低廢水毒性達到排放指標，還可以對廢水中有用物質如貴金屬進行回收。具有巨大的環境效果和經濟效益。對黃金行業氰化廢水的潛在汙染的治理具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0008]為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種採用電吸附技術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。`
[0009]為實現上述目的，本發明採取如下技術方案:
[0010]一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，包括如下步驟:
[0011]步驟一、以低變質粉煤為原料，通過磨礦、篩分、成型、熱解、活化工藝製備煤基電吸附材料；
[0012]步驟二、以製備出的煤基電吸附材料作為陰極或陽極，採用電吸附技術將廢水中的游離氰、金屬絡合物及硫氰根吸附富集於煤基電極材料表面；
[0013]步驟三、將吸附飽和的煤基電吸附材料能夠作為燃料使用，其上負載的金屬從燃燒後的灰燼中分離提取；或者採用化學解吸或反向解吸的方法進一步分離回收。
[0014]所述步驟一中低變質粉煤為長焰煤、弱粘煤或不粘煤。
[0015]所述步驟一中煤基電吸附材料的製備工藝為:低變質粉煤粒度50-150目，成型壓力5-10MPa，熱解溫度600-800°C，活化溫度800-900°C。具體地，可以將原料經破碎、細磨、篩分後的煤樣與添加劑(例如液化殘渣)混合，加入適量水攪拌均勻後，置於模具中於5-1OMPa的壓力下壓製成型，乾燥後置於乾餾爐內，隔絕空氣升溫至600-800°C，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於一定濃度的氫氧化鉀溶液中吸附lh，乾燥後置於乾餾爐內在800-900°C下活化60min，隨爐冷卻至室溫得到煤基電吸附材料。
[0016]所述步驟二中煤基電吸附材料同時作為陰極和陽極，或者僅作為陽極，當煤基電吸附材料僅作為陽極時，陰極採用不鏽鋼板或鈦板。
[0017]所述步驟二中電吸附工藝條件為:吸附電壓0.5-1.5V，常溫下吸附時間l_12h。
[0018]可採用多個具有一定間距的煤基電吸附材料作為極板進行連續電吸附。
[0019]與現有技術相比，本發明的優點是:
[0020](1)解決了目前我國晉陝蒙寧地區蘭炭產業中大量低變質粉煤(包括長焰煤、弱粘煤及不黏煤)資源的利用問題；
[0021](2)以低變質粉煤作為主體原料，製作出來的煤基活性炭電極材料孔徑分布較均勻，微孔通常至少佔比表面積的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；
[0022]( 3 )與傳統處理技術相比，採用電吸附工藝處理氰化提金廢水，無需對原水進行預處理，運行過程中不用添加任何藥劑，操作較簡單，系統再生時無需酸鹼，僅將電場撤掉並以原水衝洗即可，再生效果良好，長期運行性能穩定。由此可見，電吸附技術在黃金行業汙水再生回用中具有良好的應用前景。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實例對本發明做進一步詳細說明。
[0024]實施例1:
[0025]將低變質煤與液化殘渣破碎、細磨、篩分到80目，以質量比7:3的比例混合，按原料質量1%加入水攪拌均勻後，在6MPa壓力下壓製成型，烘乾後置於乾餾爐內，以4°C /min的速率升溫至600°C碳化lh，將所得的煤基活性炭置於質量濃度為100g/L的氫氧化鉀溶液中吸附lh，乾燥後置於乾餾爐內在800°C下活化60min，隨爐冷卻至室溫得到煤基電吸附材料。其比表面積達到1256m2/g，碘吸附值達到955mg/g。
[0026]取煤基電吸附材料做成兩片電極，分別連接直流電源的正負極，固定極板間距為6mm，將此裝置放於含氰廢水原液中，在0.5V電壓下常溫靜態吸附300min，最終廢水中銅的去除率78%，鐵的去除率為100%，硫氰根的去除率達到23.96%，游離氰的去除率為90.3%，總氰的去除率為80.53%，金的去除率為96.5%，鋅的去除率為93.58%，溶液電導率從8.26ms/cm 降至 859 μ s/cm。
[0027]實施例2:
[0028]將低變質煤和液化殘渣破碎、細磨、篩分到150目，以質量比7:3的比例混合，按原料質量1%加入水攪拌均勻後，在SMPa壓力下壓製成型，烘乾後置於乾餾爐內，以4°C /min的速率升溫至800°C碳化lh，將所得的煤基活性炭置於一定濃度的氫氧化鉀溶液中吸附lh，乾燥後置於乾餾爐內在900°C下活化60min，隨爐冷卻至室溫得到煤基電吸附材料。比表面積達到1051m2/g,碘吸附值達到805mg/g。
[0029]取煤基電吸附材料做成兩片電極，分別連接直流電源的正負極，固定極板間距為6mm，將此裝置放於用硫酸銅沉澱後的含氰廢水中，在1.5V電壓下常溫靜態吸附300min，最終氰廢水中銅的去除率85%，鐵的去除率為100%，硫氰根的去除率達到58.9%，游離氰的去除率為92%，總氰的去除率為89.6%，溶液電導率從8.26ms/cm降至530.26 μ s/cm。。[0030]實施例3:
[0031]將低變質煤和液化殘渣破碎、細磨、篩分到100目，以質量比7:3的比例混合，按原料質量1%加入水攪拌均勻後，在IOMPa壓力下壓製成型，烘乾後置於乾餾爐內，以4°C /min的速率升溫至800°C碳化lh，將所得的煤基活性炭置於一定濃度的氫氧化鉀溶液中吸附lh，乾燥後置於乾餾爐內在900°C下活化60min，隨爐冷卻至室溫得到煤基電吸附材料。比表面積達到951m2/g,碘吸附值達到859mg/g。
[0032]取煤基電吸附材料做成三片電極，一塊放中間連接直流電源的負極，其餘兩塊置於陰極片兩側，連接直流電源的正極，相鄰電極間距為6mm，將此裝置放於含氰廢水原液中，在2.0V電壓下常溫靜態吸附300min，最終廢水中銅的去除率90.63%，鐵的去除率為100%，硫氰根的去除率達到68.54%，游離氰的去除率為95%，總氰的去除率為93.31%，金的去除率為97.3%，溶液電導率從8.26ms/cm降至320.52 μ s/cm。
[0033]實施例4:
[0034]煤基電吸附材料的製備如實施例1 ;
[0035]取煤基電吸附材料做成三片電極，一塊放中間連接直流電源的負極，其餘兩塊置於陰極片兩側，連接直流電源的正極，各電極間距為6mm，將此裝置放於用硫酸鋅沉澱後的含氰廢水中，在1.5V電壓下常溫靜態吸附300min，最終廢水中銅的去除率95.63%，鐵的去除率為100%，硫氰根的去除率達到80.96%，游離氰的去除率為98.2%,總氰的去除率為97.51%，金的去除率為97.5%，鋅的去除率為30.58%，溶液電導率從8.26ms/cm降至199.54 μ s/cm。
[0036]以上實例可以看出，用煤基電極材料為電極，採用電吸附技術不僅可以處理含氰廢水原液，而且對沉澱後液的吸附效果更好，即更適用於離子濃度低的氰化廢水。而且電極片數量越多，吸附效果越好。因此，根據實際情況，根據實際廢水的情況靈活組合電極處理廢水，使廢水中各離子濃度都可以達到工業廢`水國家二級排放標準(GB8978-2002)。
【權利要求】
1.一種採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟一、以低變質粉煤為原料，通過磨礦、篩分、成型、熱解、活化工藝製備煤基電吸附材料； 步驟二、以製備出的煤基電吸附材料作為陰極或陽極，採用電吸附技術將廢水中的游離氰、金屬絡合物及硫氰根吸附富集於煤基電極材料表面； 步驟三、將吸附飽和的煤基電吸附材料能夠作為燃料使用，其上負載的金屬從燃燒後的灰燼中分離提取；或者採用化學解吸或反向解吸的方法進一步分離回收。
2.根據權利要求1所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，採用電吸附技術進行氰化提金廢水的綜合處理。
3.根據權利要求1所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，所述步驟一中低變質粉煤為長焰煤、弱粘煤或不粘煤。
4.根據權利要求1所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，所述步驟一中煤基電吸附材料的製備工藝為:低變質粉煤粒度50-150目，成型壓力5-1OMPa,熱解溫度 600-800°C，活化溫度 800_900°C。
5.根據權利要求1所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，所述步驟二中煤基電吸附材料同時作為陰極和陽極，或者僅作為陽極。
6.根據權利要求5所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，當煤基電吸附材料僅作為陽極時，陰極採用不鏽鋼板或鈦板。
7.根據權利要求1所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，所述步驟二中電吸附工藝條 件為:吸附電壓0.5-1.5V，常溫下吸附時間l-12h。
8.根據權利要求1所述採用電吸附技術深度處理氰化提金廢水的方法，其特徵在於，採用多個具有一定間距的煤基電 吸附材料作為極板進行連續電吸附。
【文檔編號】C02F1/469GK103754996SQ201410014314
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】宋永輝, 屈學化, 蘭新哲, 黨曉娥, 周軍, 張秋利 申請人:西安建築科技大學