金礦氰化堆浸廢水處理及環境影響分析

楊少輝

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

堆浸是利用浸提劑噴淋或滴淋礦石筑堆，與礦石中的有價金屬發生化學反應形成貴液，經筑堆底部的集液系統導流收集至貴液池，再從貴液中提取有價金屬的方法。氰化堆浸法常用于處理低品位金礦石或浮選尾礦，具有工藝流程簡單、基建投資少、運行成本低、見效快等特點，是一種常見的提金工藝[1，2]。

1 氰化堆浸提金工藝簡介

以國內某露天金礦采選工程為例，結合其氧化礦石性質和試驗結果，推薦采用氰化鈉溶液堆浸提金的工藝流程，即原礦--破碎--筑堆--噴淋--堆浸--活性炭吸附--載金炭的提金方法。生產工藝流程詳見圖1。

圖1 氰化提金工藝流程圖

（1）原礦破碎。原礦由汽車運輸至破碎站，經顎式破碎機將礦石破碎至粒度小于20 mm。

（2）筑堆。堆浸場由三個子堆組成，分別為備用、堆筑和浸出，三個子堆循環使用。筑堆過程主要包括場地平整、鋪設防滲層和保護層、筑礦石堆，礦堆高度約5m左右。

（3）噴淋堆浸。在礦堆上均勻布置噴淋管路和噴嘴，將配制好的氰化鈉浸出溶液對其進行噴淋。氰化提金的原理：在有氧或氧化劑存在條件下，氰化物可將礦石中的金溶解生成金氰絡合物，主要成分為氰亞金酸根離子（Au（CN）2-），反應式如下。4Au+8CN-+O2+2H2O=4Au（CN）2-+4OH-

（4）吸附。含金貴液從浸堆滲濾出來，流入底墊上的集液系統，匯入貴液池。用水泵將貴液送到活性炭吸附桶，提取載金炭。解吸貧液返回至貧液池中，并繼續加入氰化鈉配置成浸提劑，經水泵加壓返回筑堆循環使用。

如此循環生產1個月后，本輪生產周期內的礦石堆浸完畢，在堆浸場上方重新平整場地，鋪設防滲層和保護層后再筑堆礦石，進行下一輪堆浸生產。

2 氰化堆浸廢水產生情況及環境影響分析

（1）正常工況。氰化堆浸提金工藝過程中產生的礦石清洗與調堿水、吸附提金后的貧液以及堆浸渣清洗水均循環使用，雨季堆浸場、溶液池所匯聚的雨水徑流可流入貧液池內暫存，含氰溶液從噴淋→堆場→貴液池→吸附桶→貧液池→高位水池→噴淋管道（回水）→堆場，整個過程為全閉路循環使用，正常情況下無含氰廢水外排，不會對周邊環境產生不利影響。

（2）非正常工況。在持續強降雨或貧液池底部防滲層破損失效等非正常工況或突發不利情形發生時，為確保貧液池內含氰廢水不直接外排，在貧液池下游設緩沖池、防洪池和應急水處理池等應急處理設施。如遇不利情況，貧液池內含氰廢水可進入緩沖池和防洪池暫存。確需外排時，防洪池溢流水需經應急水處理池處理達標后才能外排，采用“活性炭吸附+堿性氯化法（漂白粉破氰）”處理工藝，即用漂白粉氧化分解含氰廢水中的CN-離子。類比同類工程的實際運行經驗，該工藝可有效處理含氰廢水，經處理達標后外排，對下游地表水環境影響較小。

3 廢水污染防治措施可靠性分析

（1）防滲措施。堆浸場底部要嚴格采取有效防滲措施，以及每個堆浸周期結束、進行下一輪堆浸之前，筑堆底部同樣也要進行防滲。防滲層鋪設要求為：下墊層為天然粘土層，對其進行機械壓實；粘土層上方鋪設優質高密度聚乙烯（HDPE）材料防滲膜（下層），厚度不小于1mm，該層防滲膜的滲透系數不大于1×10-12cm/s；上墊層材料為防滲土工布、厚碎渣石層。堆浸場選址應盡量選擇地質條件良好、分布有相對較厚包氣帶的區域，在地表采取防滲的情況下，包氣帶上邊界水分通量也極小，這種條件下污染物穿越包氣帶進入潛水的時間會長達數年甚至幾十年，對區域地下水水質影響有限。可見，在采取有效防滲措施后，正常情況下，在堆浸過程中產生的礦石清洗與調堿水、吸附提金后的貧液，以及堆浸渣清洗水均可閉路循環使用，無外排廢水，不會對區域水環境產生不利影響。

（2）非正常工況應急處理措施。在非正常工況或突發不利情形發生時，為確保能有效啟動應急處理措施，工程在貧液池下游設置緩沖池、防洪池和應急水處理池等應急處理設施。

按堆浸場單個筑堆最大表面積約5000 m2計算，參考區域歷史最大日降水量264 mm，則暴雨時堆浸場匯水量為1320 m3，工程設計緩沖池1個（容積1000 m3），防洪池1個（容積1000 m3），共計2000 m3的容積，可有效滿足暴雨時所需容納的雨水量。

假如遭遇歷史罕見強降雨，如日降雨量超過400 mm，或者連續多日強降雨，導致緩沖池和防洪池不足以容納強降雨產生的雨水時，應啟動應急處理措施，將防洪池雨水開閘放入應急水處理池，投加漂白粉進行破氰處理，處理達標后外排。

具體應急處理方法是：如遇不利情況時，堆浸場停止噴淋生產。當貧液緩沖池的水位達一定界線時，應開閘先將雨水放入防洪池；如遇連續雨天或較大暴雨，防洪池容量也不能滿足要求時，需對防洪池內的雨水進行處理，采用“活性炭吸附+堿性氯化法（漂白粉破氰）”工藝處理，達標后外排。將防洪池內的雨水開閘放入第一應急水處理池，根據防洪池中的水量及內含氰化物量，配好漂白粉溶液，投加至第一應急水處理池中，攪拌均勻并充分反應；當第一應急水處理池的水位達一定界線后，開閘將雨水放入第二應急水處理池，根據第一應急水處理池中的水量和內含氰化物量，配制好漂白粉溶液，并與活性炭一起投入第二應急水處理池中，攪拌均勻并充分反應，對處理后的水質進行化驗，達標后排至第三應急水處理池，超出第三應急水處理池容積的雨水達標外排。在外排過程中，每30分鐘進行取樣監測，確認達標后準予外排。

堿性氯化法（漂白粉破氰）處理含氰廢水是一種成熟可靠的處理工藝，其原理是在堿性條件下，廢水中的氰化物被含氯氧化劑氧化生成氰酸鹽，并最終氧化為二氧化碳和氮氣[3]。處理流程：先加堿使廢水處于堿性條件下，再向廢水中投加漂白粉，用漂白粉氧化分解水中的CN-，經充分攪拌后氰化物被分解成CO2和N2，達到排放標準（[CN-]小于0.5mg/L）后再排放。

反應過程分兩步進行：

第一步：部分氧化反應，氰根離子與次氯酸的作用下，被氧化生成氯化氰（CNCl）；在堿性條件下，氯化氰（CNCl）水解為氰酸鹽。

第二步：完全氧化反應，

2CNO-+3ClO-+H2O=2CO2↑+N2↑+3Cl-+2OH-

處理工藝流程如下：

圖2 堿性氯化法處理含氰廢水工藝流程

由此可見，如遇非正常工況或突發不利情形，在采取有效的應急處理措施后，含氰廢水經“活性炭吸附+堿性氯化法（漂白粉破氰）”工藝處理后，可實現達標排放，對區域環境影響不大。

4 結語

氰化堆浸法是一種常見的提金工藝，其流程簡單、基建投資少、運行成本低、見效快，適宜處理低品位金礦石。正常工況下，氰化堆浸廢水閉路循環使用，不會對周邊環境產生不利影響；非正常工況或突發不利情形時，含氰廢水經“活性炭吸附+堿性氯化法（漂白粉破氰）”工藝應急處理后，可實現達標排放，對區域環境影響不大。