44.7. Золотоизвлекательные фабрики

В зависимости от состава руд и формы присутствующего в них золота переработку золотосодержащего сырья пульпы осуществляют по следующим технологическим схемам:
- цианирование пульпы с ее последующей фильтрацией или отмывкой золотосодержащего комплекса противоточнои декантацией; - непосредственная сорбция золота из пульпы ионообменной смолой. Выделение золота из растворов осуществляют осаждением его с применением цинка или путем электролиза;
- флотационное обогащение руд с последующим извлечением золота из концентрата плавкой или цианированием; - амальгамация руд с получением золота в виде амальгамы;
- гравитационное обогащение руд с последующей переработкой концентрата плавкой, цианированием или амальгамацией.

Сложные по составу руды перерабатывают по комбинированным схемам, включающим различные сочетания указанных процессов. В результате взаимодействия рудных минералов с растворами в процессе переработки руд и концентратов в жидкую фазу пульпы переходят различные соли. Кроме того, в ней содержатся вводимые в технологический процесс реагенты: цианистые соли, флотационные реагенты, цинк и др.

Источниками образования стопных вод золотоизвлекательных фабрик являются: хвостовая пульпа цианирования, содержащая твердую и жидкую фазы в соотношении 1:(1,2—3). Жидкая фаза содержит цианиды (простые и комплексные), роданиды, мышьяк и другие вещества; обеззолоченный раствор осадительной установки, содержащий те же компоненты; хвортовая пульпа флотации, состоящая из смеси твердой и жидкой фаз в соотношении 1:(2—10), содержащая флотационные реагенты (ксантогенат, сосновое масло и др.) и катионы цветных металлов; сливы сгустителей концентратов и хвостов флотации, содержащие незначительное количество твердых веществ (обычно менее 0,1%), катионы цветных металлов и флотационные реагенты.

Состав производственных стоков зависит от состава исходного сырья, технологической схемы его переработки и применяемых реагентов. Наиболее сложен состав сточных вод фабрик, перерабатывающих руды по комбинированным схемам, включающим процессы флотации, цианирования и амальгамации.

В табл. 44.28 приводятся данные по расходу и составу сточных вод от отдельных процессов и общего стока фабрики, работающей по комбинированной схеме.

При очистке сточных вод золотоизвлекательных фабрик предусматриваются усреднение состава, обезвреживание токсичных веществ, выделение из сточных вод твердой фазы и ее складирование, осветление жидкой фазы с возвращением воды в технологический процесс или сбросом ее в водоем.

В комплекс сооружений по очистке сточных вод входят: сборники (усреднители) производственных стоков; реагентное хозяйство со складами реагентов; установка для обезвреживания, включающая смесители реагента со сточной водой и камеру реакций; хвостовое хозяйство, обеспечивающее гидротранспортирование и складирование хвостов (хвостохранилище), возврат очищенной воды в производство или сброс в водоем.

Размер частиц твердой фазы хвостовой пульпы 0,5—0,001 мм. Осаждение грубодисперсных частиц эффективно проходит в естественных условиях; осаждение тонко-дисперсных частиц (шламы, тонкие глины) иногда бывает затруднено, при этом возникает необходимость в применении коагулянтов — извести, полиакриламида и др. Методы обезвреживания сточных вод основаны на переводе токсичных соединений циана в нетоксичные (окисление активным хлором, перекисью водорода, озоном) и удалении токсичных веществ из реакционной среды. При использовании для окисления цианидов активного хлора в щелочной среде (реагенты: жидкий хлор, хлорная известь, гипохлорит кальция или натрия) процесс протекает в две стадии: вначале образуется хлорциан (ClCN), который затем в щелочной среде гидролизуется и окисляется избытком реагента

Для полной очистки сточных вод с небольшим содержанием цианидов (10 мг/л) требуется 3-кратный по отношению к цианидам избыток Н2О2, а при повышении концентрации цианидов до 700 мг/л необходим 10-кратный ее избыток. При обработке пульпы этот избыток возрастает в 6—9 раз, так как реагент дополнительно расходуется на окисление сульфидов и других рудных минералов. При применении воздушного барботирования увеличивается эффективность процесса обезвреживания.

Внедрение очистки производственных стоков с применением перекиси водорода в промышленных условиях пока сдерживается недостатком этого реагента.

Комплексные цианиды окисляются так же, как и простые металлы, содержащиеся в комплексе, и выпадают в осадок в виде основных карбонатов или гидроокисей. Теоретически для обезвреживания в растворе 1 части по массе CN-необходимо 1,84 части по массе озона; на практике расход значительно выше (3—4 ч. по массе). При обезвреживании пульпы расход озона увеличивается во много раз. Обезвреживание озоном ведут при рН=10-12. Катализаторами процесса служат ионы меди (0,2—0,3 мг/л), никеля (10—12 мг/л) и других металлов. При их присутствии снижается расход окислителя до 75% теоретически необходимого количества.

Преимущества метода озонирования: легкость контроля процесса, возможность полной его автоматизации, отсутствие необходимости приобретения и доставки реагентов (что имеет особое значение для отдаленных районов). Однако процесс энергоемок, а озонаторы сложны в обслуживании. Озон не обезвреживает мышьяк и гексацианоферраты.

Обезвреживание производственных сточных вод озоном примерно в 2 раза дороже по сравнению с очисткой их активным хлором из-за отсутствия эффективных высокопроизводительных аппаратов для получения озона. Объединение Курганхиммаш выпускает озонаторы трех моделей: однофазные ОП-121 и трехфазные ОП-315 и ОП-510 с максимальной производительностью по озону 6,5 кг/ч.

Возможна также очистка сточных вод выдувкой цианида, основанная на способности HCN вытесняться из раствора любой кислотой (даже слабой угольной) и на свойстве ее улетучиваться из раствора при температуре 4-25,6° С. Промышленные стоки подкисляют серной кислотой или сернистым газом до рН=2,8—3,5; цианистый водород выдувают воздухом, улавливают раствором щелочи и возвращают в процесс. Эффективность выдувки достигает 80% при повышении температуры до 40° С. Недостаток метода — необходимость доочистки сточных вод от роданидов, остатков цианида и других примесей.

Очистка сточных вод от мышьяка осуществляется после обезвреживания других токсичных компонентов пульпы и выделения из нее твердой фазы. Она основана на переводе растворимых соединений мышьяка (кислородсодержащих анионов) в труднорастворимые (рис. 44. 2).

Рис. 44. 2. Схема очистки сточных вод от мышьяка
I — хвостовая пульпа после обезвреживания; II — осадок; III — раствор Са(ОН)2; IV — осветленные производственные стоки (содержат As3- и As5- ); V — пульпа с известью; VI — осветленные стоки после вторичного отстаивания; VII — окислитель (С12, Оз, Н202 и др.) для перевода As3- в As5-; VIII — раствор As6-IX — раствор Н3РО4 Са(ОН)2 или FeCl3-6H20; X — пульпа с реагентами; XI — осадок Ca3(As04)2; Ca3(AsO4)2; XII — очищенные сточные воды (около 0, 05 мг/л As); XIII — остаточные осадки; 1 — отстойники; 2 — накопители осадка

Однако растворимость этих соединений в воде довольно велика и полное удаление мышьяка на этой стадии очистки не обеспечивается. Образующиеся осадки требуют специального складирования, исключающего их контакты с грунтовыми водами.

Необходимо поддерживать pH=10,5-11,5 и иметь избыток реагента (остаточная концентрация активного хлора 3—5 мг/л). Хлор достаточно универсален и очищает сточные воды от большинства токсичных веществ (кроме ртути и ферроцианидов); степень очистки от мышьяка не превышает 70—80%.

Основными недостатками этого метода яляются: 1) необходимость дехлорировать остаточный активный хлор; 2) образование и накопление хлоридов и сульфатов в оборотной воде.

Практически необходим избыток реагента, обусловленный хлороемкостью сточной воды и в 1,5—3 раза превышающий теоретически необходимое количество.

При отсутствии твердых хлоропродуктов для обезвреживания производственных стоков возможно применение гипохлоритной пульпы (ГХП), приготовляемой на месте из жидкого хлора и известкового молока.

К перспективным методам окисления цианидов относится применение перекиси водорода и озона, которые обладают высокой окислительной способностью и не загрязняют очищаемую воду продуктами восстановления окислителя; при этом отсутствует опасность выделения высокотоксичного ClCN.

Обезвреживание цианидов ведется при рН—7-5-8 и температуре 20—30° С. Катализаторами процесса служат сульфаты металлов (Сa, Mg, Си и др.). Расход Н202 зависит от концентрации цианидов. Теоретически для обезвреживания 1 части по массе CN - необходимо 1, 3 части Н202.

Для полной очистки сточных вод с небольшим содержанием цианидов)(10 мг/л) требуется 3-кратный по отношению к цианидам избыток Н2О2, а при повышении концентрации цианидов до 700 мг/л необходим 10-кратный ее избыток.

Наиболее глубокой очистки сточных вод достигают путем концентрации мышьяка в виде твердого раствора на осадке фосфата кальция, образующемся при взаимодействии фосфорной кислоты с Са(ОН)2 (могут также использоваться природные фосфаты). Фосфатный метод целесообразно применять при исходном содержании мышьяка в воде не более 100 мг/л.

Внедрен также сульфидно-купоросный метод очистки, включающий обработку сточных вод железным купоросом до рН=6,74-7,2 и моносульфатом железа, получаемым из свежеприготовленного раствора железного купороса и сернистого натрия. Из образовавшегося осадка обратного вымывания мышьяка не происходит.