共絮凝法处理金矿含铜氰废水试验研究

摘要

氰化法是目前国内广泛应用的提金方法。由于金矿石中常伴生有大量的可溶性铜盐，所以浸金过程产生的含氰废水中会有大量铜离子存在，传统的破氰法在破氰时无法实现铜离子的回收。共絮凝法是指废水中加入的絮凝剂，不仅对颗粒物有絮凝作用，而且可与溶解态污染物发生反应进行废水处理的方法。本文拟开展共絮凝法处理含铜和氰的提金废水研究，以期能同时实现降氰除铜的目的。 本文以山东某黄金企业在提金过程中产生的氰化贫液为研究对象（总氰浓度为310mg/L、铜离子浓度为200mg/L、pH值为6.8）,分别采用模拟废水和实际废水，用聚合硫酸铁（PFS）作为絮凝剂开展研究。主要结论如下： （1）热力学计算表明，废水中氰离子和铜离子的存在形式主要有CuCN、Cu(CN)2-、Cu(CN)32-、Cu(CN)43-以及各自的游离离子。随着体系pH值降低，铜离子络合氰离子数目减少。当pH值为7时，Cu(CN)2-3是主要形式，含量达77.56%。当pH值降低到5以下时，体系中会有CuCN沉淀产生。 （2）利用模拟废水，通过单因素试验和L9(33)正交试验考察了反应pH值、PFS投加量和反应时间对铜离子和总氰去除率的影响。结果表明：随着PFS投加量和反应时间的增加，铜离子和总氰的去除率均先增大后减小。随体系pH值的降低，铜离子和总氰的去除率提高。当pH值低于5时，有白色氰化亚铜沉淀产生。重复试验显示结果波动较小，处理效果稳定。 正交试验结果表明最佳反应条件：pH为5、PFS投加量为1000mg/L、反应时间为12h。处理后总氰的残余浓度为5.72mg/L,去除率达98.3%，铜离子残余浓度为9.78mg/L,去除率达95.1%。对两种污染物去除的影响程度排序为：PFS投加量>反应体系pH值>反应时间。 （3）基于XPS、XRD、FTIR等分析表明，在试验所形成的絮体中有Fe(OH)3胶体、Fe2[Cu(CN)3]3和Fe4[Fe(CN)6]3等成分出现，且C≡N的特征峰发生偏移，铜氰络合离子和游离氰离子均能和PFS水解产物Fe2(OH)33+、Fe2(OH)24+、Fe3(OH)45+等形式发生络合沉淀，絮凝过程伴随化学反应发生。Fe(OH)3胶体带正电，氰和铜氰络离子均带负电，所以有吸附电中和作用存在。所以氰和铜的去除途径包括：化学沉淀、Fe(OH)3胶体吸附、吸附电中和。 基于TEM、絮体粒度和体系粘度综合分析表明，一部分的铜氰络离子通过静电吸附作用吸附在氢氧化铁胶体上，Zeta电位表明其中压缩双电层起明显作用。絮体主要以片状形式存在，并且片状个体通过聚合物连接在一起。共絮凝过程中还存在网捕、电中和、吸附架桥等絮凝作用。 （4）在最佳试验条件下处理实际废水，总氰离子浓度由310mg/L降到8.3mg/L,去除率达94.1%；铜离子浓度由202mg/L降到12.7mg/L,去除率达93.7%；COD由8910mg/L降到800mg/L,去除率达90.1%，处理过后的水样指标能够满足该企业循环利用要求。

目录

声明

致谢

变量注释表

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究内容与方法

1.3技术路线

2文献综述

2.1氰化提金废水的组成及危害现状

2.2 氰化提金废水处理技术的研究和应用现状

2.3共絮凝法的研究进展

3 试验物料和方法

3.1 试验试剂及试验仪器

3.1.1 共絮凝试验装置

3.1.2 试验试剂

3.1.3 试验仪器列表

3.2 水质指标与检测方法

3.2.1总氰化物的测定

3.2.2总铜离子的测定

3.3.1实际金矿含氰废水

3.3.2模拟金矿含氰废水

3.4共絮凝试验方法

3.4.1共絮凝法对废水中总铜和总氰的去除试验

3.4.2样品表征及分析方法

4 共絮凝法处理模拟铜氰废水的试验研究

4.1热力学计算

4.2单因素试验结果分析与讨论

4.2.1废水pH的影响

4.2.2PFS投加量的影响

4.2.3 反应时间的影响

4.2.4铜氰比的影响

4.2.5重复试验

4.3 正交试验结果分析与讨论

4.3.1表头设计

4.3.2正交试验结果

4.4本章小结

5共絮凝法处理含铜氰废水的机理研究

5.1 PFS 絮体的成分表征及电动电位分析

5.1.1X射线衍射仪分析

5.1.2X射线光电子能谱仪分析（XPS）

5.1.3傅里叶变换红外光谱仪分析

5.1.4Zeta电位分析

5.2.1聚合硫酸铁的水解

5.2.2PFS水合离子与铜氰络合物离子的化学反应

5.2.3 PFS吸附电中和、吸附架桥和网捕作用

5.3 PFS 絮体的形貌表征

5.3.1粒度分析

5.3.2粘度分析

5.3.1TEM分析

6 共絮凝法处理实际铜氰废水的试验研究

6.1实际废水水质

6.2 实际废水处理结果分析与讨论

7结论与展望

7.1主要结论

7.2展望

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

学位论文数据集