Оценка оптимального расхода каустической соды при очистке воздуха от паров синильной кислоты и цианидов натрия
В мировой практике для извлечения золота из золотосодержащих руд наиболее широко применяется метод цианирования. Высокая токсичность цианидов требует реализовывать технологические меры, направленные на очистку не только сточных вод, но и вытяжного воздуха, получаемого от технологических узлов в процессе выщелачивания пульпы. В соответствии с экологическими требованиями содержание паров синильной кислоты не должна превышать 0,3 мг/м3 — максимально-разовая предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны. Применение аппаратов мокрой газоочистки позволяет достичь требуемых показателей, при использовании в качестве орошающей жидкости раствора каустической соды.
Основная химическая реакция, позволяющая нейтрализовать пары синильной кислоты из воздуха, имеет вид:
HCN + NaOH ⇄ NaCN + H2O
(1)
Образованная соль NaCN хорошо растворяется в воде (36,8 % по массе при 20 °С), но так как реакция (1) обратимая, то при недостатке каустической соды в растворе происходит гидролиз соли и выделение паров синильной кислоты из раствора. Как следствие, для эффективного удержания цианида натрия в растворе необходим избыток каустической соды, при этом, чем выше концентрация каустической соды в растворе, тем эффективнее происходит нейтрализация паров синильной кислоты в аппарате мокрой газоочистки (рис. 1)
Рис. 1. Зависимость эффективности улавливания паров синильной кислоты от значений рН раствора на примере пенного аппарата
При взаимодействии рабочего раствора и загрязненного воздуха в аппарате мокрой газоочистки кроме реакции (1), происходят разнообразные промежуточные и параллельные реакции, основная из которых это реакция каустической соды с углекислым газом:
CO2 + 2NaOH ⇄ Na2CO3 + H2O
(2)
Реакция каустической соды с углекислым газом является медленной, с несколькими промежуточными стадиями, и при рН ниже 11 практически прекращается. Эффективность улавливания СO2 при значениях рН выше 13 в большинстве мокрых аппаратов не превышает 5–6 %, но по причине высокой концентрации углекислого газа в воздухе в сравнении с концентрацией синильной кислоты, реакция (2) оказывает существенное влияние на расход щелочи.
Таким образом, для расчета оптимального расхода каустической соды в качестве реагента в условиях замкнутого водооборота необходимо учитывать три основных фактора:
- зависимость эффективности поглощения CHN от рН раствора;
- зависимость степени поглощения СO2 от рН раствора;
- гидролиз NaCN при критическом снижении рН раствора.
Рис. 2. Схема очистки воздуха в мультивихревом гидрофильтре МВГ-«Вортэкс».
Высокоэффективная очистка загрязненного воздуха (5) от примесей происходит в результате его глубокого смешивания с орошающей жидкостью (промывкой) в дисперсном газо-жидкостном (пенном) слое (2) формирующемся над диспергирующей решеткой (3) особой конструкции.
Этот слой (2) отличает чрезвычайно большая удельная поверхность контакта, высокая скорость ее обновления и однородность структуры.
Орошающая жидкость подается в скруббер свободным потоком (1), без дополнительного напора. При этом к качеству орошающей жидкости предъявляются минимальные требования: допускается содержание механических примесей размером — до 8 мм и концентрацией — до 50 г/л. Диспергирующая решетка (3) работает в «провальном» режиме, т.е. орошающая жидкость выводится из слоя (2) вниз сквозь эту решетку и в дальнейшем выводится из скруббера самотеком (4).
Очищенный воздух проходит сквозь сепараторы (6), где освобождается от остаточных мелких капель жидкости и затем выводится из скруббера (7).
На примере пенного аппарата мультивихревого гидрофильтра МВГ- «Вортэкс», схема работы которого показана на рисунке 2, с учетом выше перечисленных факторов были рассчитаны следующие значения для расхода воздуха 1000 м3/ч и начальной концентрации HCN 20 мг/м3:
- для объема оборотной емкости 1000 л, замене раствора раз в сутки и начальной концентрации раствора NaOH 50 г/л, эффективность очистки не ниже 90 %;
- для объема оборотной емкости 1000 л, замене раствора раз в сутки и начальной концентрации раствора NaOH 10 г/л, эффективность очистки не ниже 70 %.
Таким образом, научно-практическое обоснование технологии очистки воздуха от паров синильной кислоты на золотоизвлекающих фабриках (ЗИФ) позволяет эффективно использовать существующие реагенты и при этом получать максимальную эффективность очистки воздуха от вредных выбросов. Также понимание происходящих процессов позволяет сделать оптимальную автоматизацию и создает условия для интеграции процесса газоочистки в общую технологическую схему.
ООО «Вортэкс»
Новосибирск, ул. Мусы Джалиля, 25/1, оф. 3.
Тел. (383) 335-65-30
Почта: vorteks@vorteks.su
www.vorteks.su
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (58)/декабрь 2022 г.