臭氧氧化法处理尾矿浆中氰化物的研究_刘晓红

臭氧氧化法处理尾矿浆中氰化物的研究收稿日期:2004-12-28作者简介:刘晓红(1969-),女,吉林白山人,工程师,从事黄金矿山环境监测与治理研究;吉林省长春市南湖大路6760号,130012刘晓红1,陈民友1,徐克贤1,高广飞2(1.长春黄金研究院;2.辽宁天利金业有限责任公司)摘要:臭氧技术是一个新兴的领域,目前主要用于饮用水消毒和食物保鲜,黄金行业仅限于实验室对贫液中氰化物的处理。文中主要研究了臭氧氧化法对尾矿浆中氰化物处理的小型试验;从研究结果可知,臭氧氧化法能够使尾矿浆中的氰化物达标排放。关键词:臭氧;处理;氰化物;达标排放中图分类号:X751.03文献标识码:B文章编号:1001-1277(2005)06-0051-031引言目前,对黄金矿山氰化厂污水的处理大多采用碱氯法,主要适用于全泥氰化提金工艺,但存在处理成本高,易给环境带来二次污染等问题。酸化回收法适用于含氰废液的处理,主要是氰化物质量浓度较高的贫液处理,不适用于矿浆,且往往不能一次达标,需进行二次处理。针对上述处理技术不足之处,研究了臭氧氧化法处理尾矿浆中氰化物的方法。从国内外资料看,臭氧应用按用途分为水处理、化学氧化、食品保鲜与医疗4个领域。臭氧可用来对工业污水中电镀含氰污水氧化,纺织印染污水脱色,精炼污水去酚、烷类物质等处理;美、日、德、法等国家近年都建立了大规模的臭氧氧化法污水处理厂,我国炼油、印染行业也有试验性应用。臭氧氧化法处理黄金行业生产过程中产生的含氰废水及矿浆的应用报道极少。2臭氧的物理化学特性臭氧O3是氧气O2的同素异形体;组成元素相同,构成形态相异,性质差异很大。具体差异见表1。表1氧和臭氧的主要性质性质氧臭氧分子式O2O3分子量3248一般情况下的形态气态气态气味无腥臭味气体颜色无色淡蓝色液体颜色淡蓝色暗蓝色101kPa,0℃时的溶解度49.1640稳定性稳定易分解101kPa,0℃时的密度1.4292.144以空气为基准时的密度1.1031.658臭氧的化学性质是它的氧化能力很强,其氧化还原电位仅次于F2。这可从表2数据中看出。表2氧化还原电位比较名称分子式标准电极电位/V氟F22.87臭氧O32.07过氧化氢H2O21.78高锰酸离子MnO-41.67二氧化氯ClO21.50氯Cl21.36氧O21.23在常温、常压下,较低体积分数的臭氧是无色气体,当体积分数达到15%时呈淡蓝色。臭氧可溶于水;在常温、常压下,其在水中的溶解度比氧气高约13倍,比空气高25倍。臭氧水溶解的稳定性受水中所含杂质的影响较大,特别是有金属离子存在时,臭氧可迅速分解为氧气。臭氧虽然在水中溶解度比氧气高13倍,但是实际上它的溶解度甚小,因为遵守亨利定律,其溶解度与体系中的分压和总压成比例。臭氧在空气中的含量极低,故分压也极低,就会迫使水中臭氧从水与空气的界面上逸出,使水中臭氧体积分数总是处于不断降低状态。臭氧很不稳定,在常温下即可分解为氧气。F2、臭氧、过氧化氢和氯的氧化电位分别是2.87,2.07,1.78,1.36V,可见臭氧是氧化能力仅次于F2的一种强氧化剂。臭氧作为氧化剂、催化剂和精制剂应用于化工、石油、造纸、纺织和制药、香料行业。臭氧的强氧化能力很容易打断烯烃、炔烃类有机物的碳链结合键,使其部分氧化后组合成新的化合物。臭氧通常以3种不同的方式反应:一是普通化学反应;二是生成过氧化物;三是发生臭氧分解或生成臭氧化物。2005年第6期/第26卷黄金GOLD分析与环保513臭氧氧化法处理尾矿浆中的氰化物原理臭氧氧化能力仅次于氟,容易分解其它氧化剂不能分解的成分。在水中,易分解为氧,使溶解氧增加,不会残留有害成分。铜离子(Cu2+)能起催化作用,它能加快O3氧化氰离子和氰酸根离子的速度。当废水中含有1mg/LCu2+时,可以将正常去氰率的处理时间缩短到原来的2/3～3/4。氰化氢、氰离子及锌、镉和铜的氰络合物,以及硫代氰酸盐都能很容易地被破坏。臭氧一般是由空气或氧气高压放电产生的。臭氧氧化处理氰化物的化学机理按以下反应式进行。(1)臭氧与氰化物反应生成氰酸盐:CN-+O3CNO-+O2(2)生成的氰酸盐进一步水解后,分解为氮与碳酸根:2CNO-+3O3+H2O2HCO3-+N2+3O2(3)臭氧与硫氰酸盐反应:SCN-+O3+H2OCN-+H2SO4在碱性介质中,臭氧氧化还原电位:O3+2H2O+2eO2+2OH-E0=1.24VCN-的氧化还原电位:CNO-+H2O+2eCN-+2OH-E0=-0.97V当pH值为13.3时,氧化反应的臭氧相应可达90%。这时,氧化过程反应速度急剧增大的原因是由于液体表面张力的变化促使臭氧气体更易于扩散。不过,pH值太高又会导致O3在水中的溶解度降低,O3的利用率降低。当废水中氰的质量浓度降低到3～4mg/L时,生成