酸化法处理含氰废水试验装置

陈艳波，刘 潇，李光胜，朱幸福

（1.山东黄金矿业科技有限公司选冶实验室分公司，山东 烟台261441；2.山东黄金矿业股份有限公司新城金矿，山东 烟台 261441）

采用氰化浸金工艺的黄金冶炼企业会产生大量含氰废水，由于含氰废水属于危废水体，必须进行无害化处理。利用酸化法处理含氰废水成本低、效果好，是含氰废水无害化、资源化的一项关键技术，并已在生产实际中得到应用[1-2]。在开展酸化法处理含氰废水试验时，需要控制的参数较多，包括温度、pH、充气量等，因此试验装置需具有加热、充气、搅拌等功能[3]。在开展酸化法处理含氰废水的试验研究过程中，通过改装、组装等手段创新设计、制作完成几种试验装置，包括带曝气和加热功能的试验装置、带洗气功能的试验装置、单槽放大试验装置和半工业试验系统。

1 实验室试验装置

1.1 带曝气和加热功能的试验装置

1.1.1 用途

由于没有专门用于酸化法处理含氰废水的试验装置，对现有的浸出搅拌机进行改装，使其具备加热、测温、充气、曝气、气量控制、搅拌等功能，从而可开展此类试验研究。

1.1.2 结构组成

带曝气和加热功能的试验装置如图1 所示，此装置包括磁力搅拌器（带加热功能）、机械搅拌器，还包括位于磁力搅拌器上的水浴槽、位于水浴槽内的反应槽（浸出搅拌槽）、位于反应槽内的刚玉曝气头。刚玉曝气头通过软管连接气体流量计，气体流量计通过软管连接充气泵。

图1 带曝气和加热功能的试验装置

1.1.3 工作流程

将整机置于通风柜内，避免氰化氢溢出引发中毒事故。试验前，将待试验液体（或矿浆）倒入反应槽内，向水浴槽内倒满清水，然后开启磁力搅拌器的加热功能，开始加热。观察温度计的温度变化，调节磁力搅拌器的设定温度，使温度稳定在要求范围内。将充气泵连接电源通电，调节充气泵或气体流量计控制充气量，刚玉曝气头弥散出的微小气泡通过机械搅拌器的搅拌轴和叶轮实现与液体（或矿浆）的充分混合，进而加入试验药剂，发生物理作用和化学反应。

1.2 带洗气功能的试验装置

1.2.1 用途

目前，实验室通常借助于浸出搅拌机或其他搅拌装置开展酸化法处理含氰废水试验研究，虽然可以实现对pH、温度和充气量的精确控制与实时监测，但存在操作不便捷的问题。同时，由于不能将浸出槽或烧杯等反应容器有效密封，不仅存在氰化氢溢出风险，而且氰化氢溢出量无法准确计量。为此，进一步将多种玻璃仪器进行组装，通过温度计和pH 计实现对反应温度、pH 的精准控制和监测，排气口串联多个洗气瓶实现对氰化氢气体的有效吸收，以及对后续氰化氢气体量的检测和计量。

1.2.2 结构组成

带洗气功能的试验装置如图2 所示，此装置主要包括磁力搅拌器（带加热功能）、水浴槽、平底四口瓶、pH 计、温度计、气泵、气体流量计、洗气瓶、注射器等。平底四口瓶的4 个口分别用橡胶塞密封，橡胶塞中插接有玻璃管、温度计、注射器、PH 探头线路等。

图2 带洗气功能的试验装置

1.2.3 工作流程

带洗气功能的试验装置是一种集加药、加热、温度检测、pH 检测、充气、气量控制、气体弥散、搅拌及洗气等综合功能的试验装置。连同温度计拔出密封橡胶塞，从该密封橡胶塞对应的瓶口处将含氰废水加入平底四口瓶内，将平底四口瓶置于水浴槽内，将水浴槽置于带加热功能的磁力搅拌器上，向水浴槽内添加一定量清水，调节磁力搅拌器的加热温度，直至温度计显示达到设定温度。调节磁力搅拌器的转速，开始搅拌，同时气泵开始充气，空气通过曝气石弥散成微泡，并在磁力转子的搅拌作用下与含氰废水实现充分混合，充气量可由气体流量计读出并控制。然后用带刻度的注射器添加浓硫酸，浓硫酸在磁力转子的搅拌作用下与含氰废水充分反应，同时利用pH 计监测pH 变化，直至pH 计显示达到设定pH 值，停止添加浓硫酸。观察洗气瓶内是否有气泡冒出，同时观察连接处密封是否良好。含氰废水酸化反应产生的氰化氢气体通过玻璃管和软管组成的气体流通管路通入洗气瓶内的氢氧化钠溶液，实现对氰化氢的吸收以及后续氰化氢气体量的滴定和计算。

2 半工业试验装置

2.1 单槽放大试验装置

2.1.1 用途

利用酸化法处理含氰废水会产生氰化氢有毒气体，在采用此类技术开展处理含氰废水或矿浆的半工业试验时，需要一种带充气、气体弥散、搅拌功能，并且密闭良好，有毒气体不外溢且及时排出处置的大型化试验装置。

2.1.2 结构组成

单槽放大试验装置如图3 所示，此装置主要包括圆柱形槽壁、圆形密封盖、锥形槽底及由电机、变速箱、搅拌轴、叶轮等组成的搅拌系统，另外还有进气管、曝气盘组成的充气系统，以及进料管、出料管、出气管、加药管等配套管路。

图3 单槽放大试验装置

2.1.3 工作流程

料浆由进料管进入槽内，在电机、变速箱、搅拌轴和叶轮组成的搅拌系统搅拌作用下，与充气管、曝气盘组成的充气系统充入的气体和加药管加入的药剂混合发生反应，反应后料浆由出料管排出。未反应完全的气体以及反应过程中产生的气体在抽风机作用下由出气管排出，使搅拌槽液位以上空间处于负压状态，避免气体外溢。反应过程中，温度、pH、溶氧量等参数可用监测探头实时监测，生成的一些沉淀物沉积在锥底，可通过放料管和阀门实现连续或间断排出。

2.2 半工业试验系统

2.2.1 用途

提供一种含氰废水处理系统，实现搅拌、曝气、加药、负压等功能和要求，同时具有含氰废水固液分离、废气吸收等功能。

2.2.2 结构组成

半工业生产系统如图4 所示，半工业试验系统主要包括酸化槽、中和槽、缓冲槽、硫酸储槽、碱液储槽、空气储罐、压滤机、抽风机、泵、氰化氢吸收塔等。酸化槽依次连接中和槽、缓冲槽和压滤机，完成酸化处理、中和及固液分离。另外，配套充气子系统、加药子系统、负压子系统、氰化氢吸附子系统，满足酸化法曝气、加药和负压等要求，同时还能够吸附氰化氢（氢氧化钠溶液吸附氰化氢生成氰化钠），满足废气排放要求的同时回收利用氰化钠[4]。

图4 半工业生产系统

2.2.3 工作流程

含氰废水由进料管进入酸化槽内，在电机、变速箱、搅拌轴和叶轮组成的搅拌系统搅拌作用下，与空气储罐、充气管、周向布置气管、曝气盘组成的充气系统充入的气体和酸搅拌槽、加药泵、阀门、管路组成的加酸系统加入的酸混合发生反应，反应后含氰废水由出料管排出，进入中和槽。进入中和槽的含氰废水在搅拌系统的作用下与碱搅拌槽等组成的加碱系统加入的碱混合调至要求pH。中和后含氰废水进入缓冲槽，然后由泵打入压滤机，实现固液分离。酸化槽和中和槽液位以上空间通过管路连接抽风机，抽风机不断抽取槽内液位以上空间内的气体，并将气体由管路送入吸收塔内的吸收液液位以下靠近塔底处，净化后废气通过管路外排，吸收液通过底部管路返回生产系统。

3 结语

这几种试验装置满足了利用酸化法处理含氰废水的多种功能要求，具有结构简单、操作简便等优点，对开展此类试验研究或生产具有一定的参考价值。