鐵鹽凈化法處理含氰尾礦的研究及應用

徐廣平，徐廣利

(1.赤峰柴胡欄子黃金礦業有限公司，內蒙古 赤峰 024039；2.中鐵三局集團線橋有限公司，河北 廊坊 065201）

2016年6月國家將“采用氰化物進行黃金選礦過程中產生的氰化尾渣和含氰廢水處理污泥”納入《國家危險廢物名錄》（代碼092-003-33）管理，2016年12月25日通過的《中華人民共和國環境保護稅法》規定自2018年1月1日起施行對危險廢物征收1000元/噸的環境保護稅。

近年來氰化尾礦處理是我們長期研究的課題，目前國內外比較成熟的含氰廢水處理工藝主要包括物理法、生物法和化學法。細分脫氰方法主要有臭氧氧化法、固液分離洗滌法、過氧化氫氧化法、生物法、因科法、除氰沉淀法、淋洗-凈化處理法、酸化回收法、硫氰酸鹽轉化回收法等[1]。就目前的處理工藝和條件，物理法、生物法不利于廣泛的工業應用，而化學法則成為目前較為常用的方法。

化學法中鐵鹽脫氰是近年來氰化礦山提倡并使用的方法，因為其價格便宜、操作簡單、處理效果較好等優點。它的主要除氰機理是在堿性條件下，它與水中的CN-絡合成不溶性質的亞鐵氰化物，然后在微酸的條件下進一步轉化成為較穩定的普魯士藍型不溶性化合物而去除，其反應過程如下：

1 分析檢測

1.1 物料分析

首先對物料的組分進行分析。物料為壓濾尾礦，取自生產現場，利用X-射線衍射進行分析，結果見圖1、表1。

表1 礦石的X-射線衍射分析結果

圖1 礦石的X-射線衍射分析結果（Q為石英，M為白云母，O為鉀長石，C為綠泥石，G為透閃石，B為鈉長石，D為透輝石）

由圖中數據可知，礦石中主要礦物為石英、白云母、鉀長石、綠泥石、透閃石、鈉長石、透輝石。

1.2 氰化物的測定

其次對固液分離后的壓濾尾礦、尾液進行氰化物的檢測，具體見表2。

表2 氰化物的測定

由表2可見赤峰柴礦尾礦總氰含量在30mg/l～70mg/l、尾液總氰含量在1600mg/l～2200mg/l。

2 鐵鹽凈化試驗

鐵鹽凈化試驗中主要對壓濾脫氰后液體進行凈化處理,使處理后的脫氰液總氰含量達到規定標準，利用達到標準的脫氰液反洗壓濾尾礦，洗至尾礦達標。此試驗主要探索凈化工段各項運行條件，使凈化效果達到最優的目的[2]。

2.1 pH值范圍條件試驗

固定藥劑用量，調節pH值，硫酸亞鐵：2.0kg/m3，溫度：20℃，攪拌轉速：950轉/分，反應時間：35min，pH值：變化，硫酸：變化，石灰：變化，具體試驗結果見表3、圖2。

表3 pH值范圍條件試驗結果

圖2 pH條件試驗結果曲線圖

由試驗結果可知：pH值在1～14范圍時，pH值過高或過低均會嚴重影響總氰降解效果，在pH值4.5～5.0范圍時，模擬配置液降解率最佳，可達到88.9%。

2.2 硫酸亞鐵藥劑用量試驗

調整藥劑用量，溫度：20℃，攪拌轉速：950轉/分，反應時間：35min，pH值：4.5～5.0，硫酸亞鐵：變化，硫酸：變化，石灰：變化，具體試驗結果見表4、圖3。

表4 硫酸亞鐵藥劑用量試驗結果

圖3 硫酸亞鐵用量試驗曲線圖

由試驗結果可知：硫酸亞鐵用量過高或過低亦嚴重影響總氰降解效果，在硫酸亞鐵用量9.0kg/m3時，模擬配置液總氰降解效果較好，降解率可達到92.19%，用量增至10kg/m3時，對提升降解率并不明顯[3]。

2.3 反應時間條件試驗

硫酸亞鐵：9.0kg/m3，溫度：20℃，攪拌轉速：950轉/分，pH值：4.5～5.0，反應時間：變化，硫酸：變化，石灰：變化，具體試驗結果見表5、圖4。

表5 反應時間試驗結果

圖4 反應時間試驗曲線圖

由試驗結果可知：反應時間與降解率成正比，反應時間越長，降解率越高，在反應140min時，模擬配置液總氰降解率可達到95.49%。但因反應時間較長，現場實際生產不允許，結合現場實際生產能力，故反應時間選擇60min進行試驗。

2.4 溫度條件試驗

硫酸亞鐵：9.0kg/m3，反應時間：60min，攪拌轉速：950轉/分，pH值：4.5～5.0，溫度：變化，硫酸：變化，石灰：變化，具體試驗結果見表6、圖5。

表6 溫度試驗結果

圖5 溫度條件試驗曲線圖

由試驗結果可知：在溫度為20℃時，模擬配置液總氰處理效果最好，其降解率為92.63%，溫度越高，降解率越低。

2.5 攪拌轉速條件試驗

硫酸亞鐵：9.0kg/m3，反應時間：60min，溫度：20℃，pH值：4.5～5.0，攪拌轉速：變化，硫酸：變化，石灰：變化，具體試驗結果見表7、圖6。

表7 攪拌轉速試驗結果

圖6 轉速條件試驗曲線圖

由試驗結果可知：在轉速380轉/分以下時，轉速越低，模擬配置液總氰含量越高，降解效果越差。轉速380轉/分～950轉/分時較好，其降解率基本在93.20%左右，此區間轉速的快慢對總氰降解效果影響較小[4]。

2.6 推薦試驗條件

根據系列條件試驗，推薦以下最佳工業試驗參數：

（1）pH值控制范圍：4.5～5.0左右。

（2）硫酸亞鐵藥劑用量：9.0kg/m3。

（3）反應時間：60min。

（4）溫度：20℃。

（5）攪拌轉速：（根據現場實際情況調整）。

（6）硫酸：（根據現場pH值情況調整）。

（7）石灰：（根據現場pH值情況調整）。

3 鐵鹽凈化脫氰工業試驗

根據現場工藝流程，采取鐵鹽凈化、處理水脫氰的方法去除氰化尾礦中的氰化物,具體工藝流程見圖7。

圖7 凈化脫氰流程圖

通過采用CJWZ-18/110/30高效洗滌過濾機壓濾洗滌，洗滌水量分別按每次壓濾后濾餅濕重（按13.47t計算、水分14%，通過實驗實測）的0.5倍（即6.74m3洗滌液）、0.7倍（即9.43m3洗滌液）、1.0倍（即13.47m3洗滌液）1.3倍（即17.55m3洗滌液）、1.5倍（即20.20m3洗滌液）、1.8倍（即24.25m3洗滌液）2.0倍（即26.94m3洗滌液）進行含氰尾礦洗滌脫氰，最終得出了試驗結論（洗滌脫氰試驗具體數據見表8）。

表8 洗滌脫氰數據

通過CJWZ-18/110/30壓濾機風干過濾，0.5倍凈化后液反洗尾礦脫氰后，尾礦總氰含量降低值5mg/L以下，凈化液洗滌倍數越高，總氰去除效果越好，同時其中硫氰、游離氰等均降低至較低水平，達到國家固體廢棄物排放處置標準。

4 結論

（1）采用鐵鹽凈化法處理含氰尾礦后，尾礦總氰降至5mg/L以下，達到國家環境保護標準《HJ 943-2018黃金行業氰渣污染控制技術規范》所規定的污染控制限值要求。

（2）工業硫酸亞鐵去除含氰廢液時，pH值不易控制，控制范圍調整至4.5～6.5之間形成穩定的普魯士藍沉淀，可得到較好的除氰效果。

（3）鐵鹽凈化法能有效去除含氰液體，具有工藝簡單、操作容易、反應時間短、試劑來源廣泛、價格低廉等優點。