某黃金礦山氰化尾渣治理試驗研究

摘要：針對某黃金礦山氰化尾渣開展酸化降氰試驗研究，并對濃硫酸用量、反應時間等條件進行了優化，最終給出推薦工藝，即氰化尾渣調漿—酸化降氰—壓濾工藝。在濃硫酸用量10 mL/L，反應時間1.0 h條件下，無害化處理后的氰渣達到HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》尾礦庫處置標準要求，藥劑成本約為11.00 元/t氰渣。研究結果為該黃金礦山氰化尾渣無害化治理的工業應用提供數據參考。

關鍵詞：氰化尾渣;調漿;酸化;壓濾;工藝穩定性

引 言

目前，黃金冶煉多采用氰化提金工藝，該工藝金浸出率高，對礦石適應性強，但在生產過程中會產生大量氰化尾渣[1-4]。隨著國家對固體廢物管理的日益嚴格，黃金礦山企業的環保壓力與日俱增。某黃金礦山采用浮選—金精礦氰化炭漿提金工藝，產生大量的氰化尾渣。由于氰化尾渣中氰化物回收利用工藝運行成本及投資較高，故其無害化處理的方法主要為破壞及轉化，將氰化物分解為無毒物質[2]，主要包括化學分解法（如氯氧化法、因科法等）、加壓水解法、深掩埋法及焚燒法等。

本文針對某黃金礦山氰化尾渣開展酸化降氰試驗研究，尋求成本低廉，工藝簡單的治理技術，確保處理后尾渣達到HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》（下稱“氰渣規范”）尾礦庫處置標準要求[5-6]。

1 試驗部分

1.1 儀器及藥劑

試驗儀器：AA6300原子吸收分光光度計;UV-1700紫外分光光度計;DELTA 320 pH計;IC1000離子色譜儀;化學滴定裝置;XJT充氣多功能浸出攪拌機;BSA224S分析天平;QS-1翻轉式震蕩器;壓濾設備。

試驗藥劑：濃硫酸。

1.2 氰化尾渣性質

取該黃金礦山氰化尾礦漿，上清液進行污染物組分分析，氰化尾渣按照HJ/T 299—2007 《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》進行毒性浸出試驗，結果分別見表1和表2。

由表1可知：氰化尾礦漿上清液中的總氰化合物質量濃度為4 418.57 mg/L，易釋放氰化物質量濃度為1 027.75 mg/L，表明絡合氰化物（如鐵氰絡合物等）含量較高。

由表2可知：氰化尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質量濃度達140.50 mg/L，超過氰渣規范尾礦庫處置標準要求;其他污染物均未超標。

1.3 試驗方法

1）間歇試驗：取氰化尾渣按照液固比1∶1加入清水調漿，攪拌均勻后取1 L調漿后尾礦漿，投加一定量藥劑，于XJT充氣多功能浸出攪拌機攪拌反應一定時間，反應完成后壓濾。濾液分析測定氰化物，壓濾渣按照HJ/T 299—2007 《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》進行毒性浸出試驗。

2）循環試驗：每次調漿降氰后的濾液用于下一次氰化尾渣調漿，考察處理后壓濾渣毒性浸出液中的氰化物指標和調漿循環液中污染物組分累積情況。

2 試驗結果與討論

2.1 酸化降氰試驗

2.1.1 濃硫酸投加量

將調漿后的尾礦漿置于有機玻璃攪拌槽中，控制濃硫酸投加量為單一試驗變量。濃硫酸投加量分別為4 mL/L、6 mL/L、8 mL/L、10 mL/L、12 mL/L，反應時間為2 h，反應完成后壓濾。濾液分析測定氰化物，壓濾渣進行毒性浸出試驗，結果見圖1。

由反應原理可知，隨著濃硫酸的加入，尾礦漿中的金屬組分反應生成金屬離子，溶出的金屬離子與氰化物、鐵氰化物反應生產穩定的沉淀物。

由圖1可知：隨著濃硫酸投加量的增加，濾液和毒性浸出液中的氰化物質量濃度均逐漸降低，說明反應生成的鐵氰絡合物沉淀比較穩定。當濃硫酸投加量為8 mL/L時，毒性浸出液中的總氰化合物質量濃度為2.44 mg/L，達到了氰渣規范尾礦庫處置標準要求。綜合考慮，為保證降氰工藝的穩定運行，確定濃硫酸投加量為10 mL/L。

2.1.2 反應時間

將調漿后的尾礦漿置于有機玻璃攪拌槽中，控制反應時間為單一試驗變量。加入10 mL/L濃硫酸，分別充分攪拌反應0.5 h、1.0 h、1.5 h和2.0 h，反應完成后壓濾。濾液分析測定氰化物，壓濾渣進行毒性浸出試驗，結果見圖2。

由圖2可知：隨著反應時間的增加，濾液和毒性浸出液中的總氰化合物質量濃度均逐漸降低。反應時間為0.5～2.0 h時，毒性浸出液中的總氰化合物質量濃度均能達到氰渣規范尾礦庫處置標準要求。綜合考慮工程實際應用，反應時間確定為1.0 h。

2.2 工藝穩定性

為了確定調漿降氰無害化處理工藝的穩定性，進行了7次調漿循環試驗，即每次調漿降氰后的濾液用于下一次調漿，考察每次調漿后壓濾渣毒性浸出液中的氰化物和調漿循環液中污染物組分累積情況，結果見圖3。第1次和第7次調漿試驗組分對比結果見表3和表4。

由表3和表4可知：調漿降氰后的濾液循環1次和7次相比，濾液和毒性浸出液中的部分組分存在累積。壓濾渣中的金屬污染物累積增加較少，且并未超過氰渣規范尾礦庫處置標準要求;濾液中的SO2-4累積較多，由12 580 mg/L增加到50 380 mg/L，但未發現對降氰產生影響。

2.3 調漿—酸化降氰—壓濾工藝

通過上述試驗，推薦氰化尾渣處理工藝為調漿—酸化降氰—壓濾，工藝流程見圖4。

首先氰化尾礦漿通過渣漿泵送入帶壓縮空氣吹脫功能的壓濾機進行固液分離，確保壓濾吹脫后的氰化尾渣含水率約10 %，貧液返回氰化工藝。現場半工業試驗最佳工藝參數為：0.95 MPa壓縮空氣吹脫6 min，壓濾后氰化尾渣含水率8 %～10 %。

氰化尾渣按45 %濃度攪拌調漿，調漿后的尾礦漿經三級酸化降氰處理后，利用現有壓濾機進行脫水處理，壓濾渣進入尾礦庫堆存處置。濾液收集至濾液槽，通過濾液輸送泵輸送至調漿槽回用。酸化降氰反應器和壓濾緩沖槽均配套負壓集氣裝置，可將有害氣體引入裝有氧化鈣溶液的降氰吸收塔，處理后的氣體外排，氧化鈣溶液吸收飽和后定期轉送礦山選礦廠氰化工段回用。

2.4 藥劑成本分析

對氰化尾渣調漿—酸化降氰—壓濾工藝藥劑成本進行核算。按照濃硫酸用量為28.20 kg/t氰渣，價格為0.39元/kg計算，成本約11.00元/t氰渣。

3 結 論

1）酸化降氰處理氰化尾渣的最佳工藝參數為濃硫酸用量10 mL/L，反應時間1.0 h。

2）該黃金礦山氰化尾渣處理推薦工藝為調漿—酸化降氰—壓濾，處理后的氰化尾渣達到氰渣規范尾礦庫處置標準要求，藥劑成本約11.00元/t氰渣，總投資880萬元。

[參 考 文 獻]

[1] 邢相棟，蘭新哲，宋永輝，等.氰化法提金工藝中“三廢”處理技術[J].黃金，2008，29（12）：55-61.

[2] 劉強，李哲浩，降向正，等.某黃金礦山尾礦庫氰渣淋溶廢水沉銅試驗研究[J].黃金，2013，34（9）：71-76.

[3] 劉強，李哲浩，降向正，等.尾礦庫氰渣淋溶廢水深度處理工藝研究[J].黃金，2014，35（2）：61-63.

[4] 王瑩，降向正，劉曉紅，等.某金礦尾礦渣中氰化物的分布及自然降解試驗[J].黃金，2017，38（12）：58-60.

[5] 郭雪婷，孟凡鈺，劉曉紅.某金礦氰化尾渣無害化處理試驗研究[J].黃金，2019，40（5）：77-79.

[6] 蘭馨輝，張化武，武勝魁，等.某黃金生產企業氰化尾礦治理技術研究[J].黃金，2018，39（4）：68-74.