氰化尾礦無害化處理工藝生產(chǎn)實(shí)踐

朱德宇

（中國黃金集團(tuán)河北東梁黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北 承德 067600）

河北東梁黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司（下稱東梁金礦）是一座集采選冶一體化的黃金礦山，選礦工藝采用全泥氰化—炭漿工藝，尾礦經(jīng)壓濾干排至防滲尾礦庫，該選礦工藝尾礦中含有氰化物，超標(biāo)排放會(huì)對環(huán)境造成一定的影響，根據(jù)《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求[1]，東梁金礦開展了尾礦無害化處理的試驗(yàn)研究工作，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分別對兩種尾礦無害化處理方法進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)踐。本文從試驗(yàn)研究、生產(chǎn)實(shí)踐兩方面介紹了東梁金礦尾礦無害化處理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對生產(chǎn)過程中尾礦無害化處理的工藝控制進(jìn)行了探討。

1 試驗(yàn)研究

1.1 尾礦無害化處理的基本原理

過氧化氫氧化法的原理是利用過氧化氫的氧化性直接氧化氰化物生產(chǎn)氰酸鹽離子，氰酸鹽離子遇水不穩(wěn)定水解成碳酸根和銨根[2]，反應(yīng)方程如下：

CN-+H2O2→CNO-+H2O

CNO-+2H2O→CO32-+NH4+

堿氯法破氰原理是利用次氯酸根的氧化性先將氰根氧化為氯化氰，氯化氰在堿性條件下水解生產(chǎn)氰酸鹽離子，氰酸鹽離子進(jìn)一步氧化最終生成氮?dú)夂投趸糩3]，反應(yīng)方程如下：

CN-+ClO-+H2O→CNCl+OH

CNCl-+OH-→CNO-+Cl-+H2O

CNO-+ClO→N2+Cl-+CO2

因科法破氰是利用焦亞硫酸根的氧化性，在二價(jià)銅離子作為催化劑的前提下將氰根先氧化成氰酸鹽離子，氰酸鹽離子進(jìn)一步氧化最終生成氮?dú)夂投趸糩4]，反應(yīng)方程如下：

Na2S2O3+H2O→2NaOH+SO2

CN-+SO2+O2+H2O→CNO-+SO42-+2H+

2CNO-+SO2+O2→2CO2+N2+SO42-

三種破氰方法都是利用破氰藥劑的氧化性將氰根逐步氧化最終形成無毒無害的離子或氣體，證明三種破氰方法在原理上可行并且對環(huán)境有益。

1.2 尾礦無害化處理的試驗(yàn)研究

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，東梁金礦利用三種尾礦無害化處理方法對現(xiàn)場的氰化尾礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，現(xiàn)場工藝條件：尾礦礦漿濃度40%，尾礦氰根濃度1.3/萬，礦漿PH=10，液相銅含量150mg/l；未處理前尾礦總氰化物濃度11.74mg/l；試驗(yàn)控制條件：反應(yīng)時(shí)間72min。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果對比見表1。

表1 尾礦無害化處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)

觀察上述試驗(yàn)結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)采用因科法對東梁金礦的尾礦進(jìn)行無害化處理效果明顯優(yōu)于其他兩種方法，藥劑消耗0.5kg/t至1kg/t這個(gè)區(qū)間尾礦總氰變化較大，東梁金礦對因科法0.5kg/t至1kg/t藥劑噸耗區(qū)間進(jìn)行了加密試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 因科法藥劑噸耗加密試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

（1）《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定防滲尾礦庫尾礦總氰達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)為5mg/l，通過東梁金礦尾礦無害化處理試驗(yàn)可以看出，該工藝尾礦經(jīng)過過氧化氫法、堿氯法、因科法三種不同方法處理達(dá)標(biāo)的藥劑消耗量分別為2.0kg/t、1.5kg/t、0.6kg/t。

（2）在東梁金礦現(xiàn)場工藝條件下采用因科法進(jìn)行尾礦無害化處理效果明顯優(yōu)于其余兩種方法，藥劑噸耗1kg/t時(shí)尾礦總氰指標(biāo)就達(dá)到了規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)條件下因科法破氰藥劑噸耗0.6kg/t時(shí)尾礦總氰就達(dá)到了0.17mg/l的較低水平。

2 生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 尾礦無害化處理工藝流程

考慮到過氧化氫屬易制爆危險(xiǎn)化學(xué)品，依據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，存儲(chǔ)使用易制爆危險(xiǎn)化學(xué)品需進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，審批過程復(fù)雜，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果此尾礦無害化處理方法不適合東梁金礦現(xiàn)有工藝，東梁金礦分別將堿氯法、因科法進(jìn)行工業(yè)實(shí)踐。

東梁金礦尾礦無害化工藝流程：利用尾礦無害化處理藥劑配置系統(tǒng)配置破氰藥劑，藥劑添加量通過PID自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，配置好的藥劑加入尾礦緩沖箱中進(jìn)行初步混合反應(yīng)，初步混合反應(yīng)的礦漿由泵揚(yáng)送至兩級(jí)Φ6＊6.5m尾礦無害化反應(yīng)槽中，經(jīng)無害化處理后的礦漿進(jìn)入壓濾工藝，經(jīng)壓濾后濾餅排入防滲尾礦庫，濾液返回高位水池作為生產(chǎn)回水進(jìn)行再利用。

2.2 實(shí)際生產(chǎn)情況

東梁金礦尾礦無害化處理工業(yè)實(shí)踐分兩階段，第一階段采用堿氯法，第二階段采用因科法，為避免外界環(huán)境因素對工藝效果的影響，兩種方法生產(chǎn)數(shù)據(jù)為相鄰年份同一時(shí)間段，兩階段生產(chǎn)情況具體數(shù)據(jù)見表3、表4。

表3 尾礦無害化處理不同方法生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

表4 堿氯法、因科法年運(yùn)行成本對比

因二價(jià)銅是因科法反應(yīng)的催化劑，為了摸清銅含量對因科法破氰指標(biāo)的影響，東梁金礦對因科法破氰進(jìn)行了連續(xù)9周的考察，考察結(jié)果見表5。

表5 因科法尾礦無害化處理工藝催化劑影響考察

通過實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對比分析：

（1）利用堿氯法進(jìn)行尾礦無害化處理時(shí)，環(huán)境溫度較低的3月份～5月份，平均藥劑噸耗1.75kg/t，尾礦總氰平均值為3.76mg/l，在溫度較高的6-7月份，平均藥劑噸耗為2.51kg/t，尾礦總氰平均值為4.88mg/l，生產(chǎn)過程中由于6月份環(huán)境溫度開始上升，漂白粉儲(chǔ)存出現(xiàn)問題，藥劑因溫度升高有效氯含量降低明顯，造成了藥劑噸礦消耗持續(xù)走高，7月份單日最高藥劑消耗量4.0kg/t，尾礦總氰4.95mg/l，尾礦總氰呈現(xiàn)不可控趨勢。

（2）利用因科法進(jìn)行尾礦無害化處理時(shí)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的5個(gè)月藥劑噸耗相差不大，尾礦總氰含量差距也不明顯，總體保持可控趨勢，3-7月平均藥劑噸耗0.64kg/t，尾礦總氰平均值為1.85mg/l。

（3）由于二價(jià)銅離子是因科法破氰的催化劑，當(dāng)尾礦中液相銅含量在50mg/l以上時(shí)可不另加催化劑，從因科法工藝考察數(shù)據(jù)表6分析得出：0.75kg/t左右的藥劑噸耗下，隨著液相銅含量的升高尾礦總氰指標(biāo)不斷得到改善，尤其液相銅含量≥100mg/l以上時(shí)尾礦總氰達(dá)到了1mg/l以下，最低達(dá)到了0.25mg/l的水平，液相銅含量在120mg/l以上時(shí)適當(dāng)降低了現(xiàn)場的藥劑耗量，尾礦總氰也能達(dá)到1mg/l以下，但是當(dāng)液相銅低于100mg/l時(shí)同樣的低藥劑消耗量尾礦總氰指標(biāo)上升較為明顯，考察結(jié)果表明在生產(chǎn)實(shí)踐中液相銅含量的多少直接影響著因科法的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（4）堿氯法尾礦無害化處理工藝年運(yùn)行成本高于因科法，在東梁金礦現(xiàn)場工藝條件下，采用因科法進(jìn)行尾礦無害化處理可比堿氯法年節(jié)約成本90.062萬元。

3 結(jié)論

（1）過氧化氫氧化法、堿氯法、因科法三種尾礦無害化處理方法在原理上可行，并且最終生產(chǎn)物都為對環(huán)境無害的物質(zhì)。

（2）通過選礦試驗(yàn)證明過氧化氫氧化法、堿氯法、因科法三種尾礦無害化處理方法都可以將東梁金礦的尾礦總氰降低到5mg/l以內(nèi)，三種方法使尾礦總氰達(dá)標(biāo)所需的最小藥劑噸耗分別為2.0kg/t、1.5kg/t、0.6kg/t。

（3）東梁金礦工業(yè)實(shí)踐數(shù)據(jù)表明堿氯法處理含氰尾礦在環(huán)境溫度較低的3月份～5月份，尾礦總氰指標(biāo)相對較穩(wěn)定，但在環(huán)境溫度較高的6月份～7月份，尾礦總氰指標(biāo)為波動(dòng)較大，單日總氰達(dá)到超標(biāo)邊緣，說明堿氯法破氰效果受環(huán)境溫度的影響較大，其主要原因?yàn)橄募酒追壑苽浜蛢?chǔ)存過程出現(xiàn)了失效問題。

（4）因科法應(yīng)用于東梁金礦尾礦無害化處理時(shí)，其效果要優(yōu)于堿氯法，該方法破氰效果受尾礦中液相銅含量影響較大，液相銅含量在100mg/l以上時(shí)無論是藥劑耗量還是尾礦總氰指標(biāo)都能達(dá)到最優(yōu)水平。

（5）從生產(chǎn)成本角度分析，因科法年運(yùn)行成本要明顯低于堿氯法，在東梁金礦現(xiàn)場工藝條件下，采用因科法進(jìn)行尾礦無害化處理可比堿氯法年節(jié)約成本90.062萬元。

（6）綜上所述，在東梁金礦現(xiàn)場工藝條件下，采用因科法進(jìn)行尾礦無害化處理可取得最佳的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為踐行開發(fā)金山銀山保護(hù)綠水青山理念做出貢獻(xiàn)。