Оценка оптимального расхода каустической соды при очистке воздуха от паров синильной кислоты и цианидов натрия

П.А. Мищенко — главный технолог ООО «Вортэкс».






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.

Реакции взаимодействия газов с NaOH имеют свои особенности, связанные со скоростью их протекания и организацией газо-жидкостного слоя в применяемом мокром скруббере, в первую очередь временем контакта фаз и поверхностью контакта фаз. Для каждого типа аппарата мокрой газоочистки получаемые на практике характеристики работы могут существенно отличаться. Пенные аппараты выгодно отличаются от других скрубберов оптимальным соотношением показателей взаимодействия двух фаз при общей простоте и надежности конструкции.

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 %.

При этом накопление концентрации NaCN в растворе не вызовет реакцию гидролиза соли сопровождающуюся загрязнением воздуха парами HCN.

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.