金礦氰化堆浸廢水處理及環(huán)境影響分析

楊少輝

（長沙有色冶金設(shè)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成貴液，經(jīng)筑堆底部的集液系統(tǒng)導(dǎo)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(nèi)某露天金礦采選工程為例，結(jié)合其氧化礦石性質(zhì)和試驗結(jié)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(chǎn)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(jīng)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(huán)使用。筑堆過程主要包括場地平整、鋪設(shè)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(luò)合物，主要成分為氰亞金酸根離子（Au（CN）2-），反應(yīng)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(tǒng)，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(xù)加入氰化鈉配置成浸提劑，經(jīng)水泵加壓返回筑堆循環(huán)使用。

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

2 氰化堆浸廢水產(chǎn)生情況及環(huán)境影響分析

（1）正常工況。氰化堆浸提金工藝過程中產(chǎn)生的礦石清洗與調(diào)堿水、吸附提金后的貧液以及堆浸渣清洗水均循環(huán)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(nèi)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(huán)使用，正常情況下無含氰廢水外排，不會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

（2）非正常工況。在持續(xù)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(fā)不利情形發(fā)生時，為確保貧液池內(nèi)含氰廢水不直接外排，在貧液池下游設(shè)緩沖池、防洪池和應(yīng)急水處理池等應(yīng)急處理設(shè)施。如遇不利情況，貧液池內(nèi)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(jīng)應(yīng)急水處理池處理達標(biāo)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(jīng)驗，該工藝可有效處理含氰廢水，經(jīng)處理達標(biāo)后外排，對下游地表水環(huán)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(yán)格采取有效防滲措施，以及每個堆浸周期結(jié)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(shè)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(shè)優(yōu)質(zhì)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(shù)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(yīng)盡量選擇地質(zhì)條件良好、分布有相對較厚包氣帶的區(qū)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(shù)年甚至幾十年，對區(qū)域地下水水質(zhì)影響有限?？梢?，在采取有效防滲措施后，正常情況下，在堆浸過程中產(chǎn)生的礦石清洗與調(diào)堿水、吸附提金后的貧液，以及堆浸渣清洗水均可閉路循環(huán)使用，無外排廢水，不會對區(qū)域水環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

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

按堆浸場單個筑堆最大表面積約5000 m2計算，參考區(qū)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(shè)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(xù)多日強降雨，導(dǎo)致緩沖池和防洪池不足以容納強降雨產(chǎn)生的雨水時，應(yīng)啟動應(yīng)急處理措施，將防洪池雨水開閘放入應(yīng)急水處理池，投加漂白粉進行破氰處理，處理達標(biāo)后外排。

具體應(yīng)急處理方法是：如遇不利情況時，堆浸場停止噴淋生產(chǎn)。當(dāng)貧液緩沖池的水位達一定界線時，應(yīng)開閘先將雨水放入防洪池；如遇連續(xù)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(nèi)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(biāo)后外排。將防洪池內(nèi)的雨水開閘放入第一應(yīng)急水處理池，根據(jù)防洪池中的水量及內(nèi)含氰化物量，配好漂白粉溶液，投加至第一應(yīng)急水處理池中，攪拌均勻并充分反應(yīng)；當(dāng)?shù)谝粦?yīng)急水處理池的水位達一定界線后，開閘將雨水放入第二應(yīng)急水處理池，根據(jù)第一應(yīng)急水處理池中的水量和內(nèi)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(yīng)急水處理池中，攪拌均勻并充分反應(yīng)，對處理后的水質(zhì)進行化驗，達標(biāo)后排至第三應(yīng)急水處理池，超出第三應(yīng)急水處理池容積的雨水達標(biāo)外排。在外排過程中，每30分鐘進行取樣監(jiān)測，確認(rèn)達標(biāo)后準(zhǔn)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(jīng)充分?jǐn)嚢韬笄杌锉环纸獬蒀O2和N2，達到排放標(biāo)準(zhǔn)（[CN-]小于0.5mg/L）后再排放。

反應(yīng)過程分兩步進行：

第一步：部分氧化反應(yīng)，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(yīng)，

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(fā)不利情形，在采取有效的應(yīng)急處理措施后，含氰廢水經(jīng)“活性炭吸附+堿性氯化法（漂白粉破氰）”工藝處理后，可實現(xiàn)達標(biāo)排放，對區(qū)域環(huán)境影響不大。

4 結(jié)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(huán)使用，不會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響；非正常工況或突發(fā)不利情形時，含氰廢水經(jīng)“活性炭吸附+堿性氯化法（漂白粉破氰）”工藝應(yīng)急處理后，可實現(xiàn)達標(biāo)排放，對區(qū)域環(huán)境影響不大。