某黃金礦山氰渣脫氰處理方法試驗研究

郭雪婷 劉強 倪燕群 何斌林

摘要： 針對某黃金礦山氰渣特點，分別采用過氧化氫氧化法、因科法和降氰沉淀法對氰渣進行無害化處理試驗研究。結(jié)果表明：過氧化氫氧化法對總氰化合物去除效果不明顯，因科法和降氰沉淀法處理后的尾渣均可滿足HJ 943—2018 《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》中的尾礦庫處置污染控制要求;綜合考慮藥劑成本和過程控制難易等因素，推薦采用降氰沉淀法進行無害化處理。該研究為氰渣無害化處理工程化應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞： 氰渣;過氧化氫氧化法;因科法;降氰沉淀法;無害化處理

中圖分類號：TD926.5 文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）11-0077-03 doi：10.11792/hj20201115

引 言

某黃金礦山集采礦、選礦和冶煉為一體，金礦石經(jīng)破碎、磨礦、浸出、洗滌、置換、脫水等流程處理后，產(chǎn)出的金泥送冶煉，貧液全部循環(huán)利用，氰渣干堆。入庫的氰渣由于沒有進行破氰處理，其毒性浸出指標(biāo)不能滿足HJ 943—2018 《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》（下稱“氰渣規(guī)范”）中的尾礦庫處置污染控制要求。在當(dāng)前國家對固體廢物管理不斷嚴(yán)格的形勢下，礦山面臨巨大的環(huán)保壓力[1-2]，因此亟需對氰渣進行無害化處理。

針對該黃金礦山氰渣含水率20 %～25 %，且含有高質(zhì)量濃度氰化物的特點，首先對氰渣進行調(diào)漿，再分別采用過氧化氫氧化法、因科法和降氰沉淀法進行無害化處理半工業(yè)試驗研究[3-6]。綜合考慮無害化處理效果、藥劑成本、過程控制難易等因素[7-8]，為礦山推薦最優(yōu)處理工藝。

1 試驗部分

1.1 儀器及藥劑

試驗儀器：UV-1700 紫外分光光度計;IC1000離子色譜儀;AA6300 原子吸收分光光度計;化學(xué)滴定裝置;XJT充氣多功能浸出攪拌機;DELTA320 pH計;BSA224S天平。

試驗藥劑：焦亞硫酸鈉、五水硫酸銅、七水合硫酸亞鐵、30 %過氧化氫，均為分析純。

1.2 毒性浸出鑒別

取某黃金礦山氰渣進行毒性浸出鑒別，結(jié)果見表1。

從表1可知，氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度是標(biāo)準(zhǔn)限值的11.68倍，其他污染物未超標(biāo)，因此無害化處理目標(biāo)為總氰化合物。

對氰渣進行綜合處理，先將氰渣調(diào)漿，半工業(yè)試驗控制氰渣調(diào)漿濃度為40 %左右，對調(diào)漿后的氰渣進行毒性浸出鑒別，結(jié)果見表2。

從表2可知：調(diào)漿后的氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度是標(biāo)準(zhǔn)限值的2.88倍。與未調(diào)漿氰渣相比，總氰化合物質(zhì)量濃度已經(jīng)明顯降低，但仍不符合氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求，需進行無害化處理。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 過氧化氫氧化法

取1 L攪拌均勻的氰渣調(diào)漿后的礦漿于攪拌槽 中，攪拌過程中分別加入0.5 mL/L、1.0 mL/L、2.0 mL/L、 3.0 mL/L過氧化氫，0.5 g/L 硫酸銅，反應(yīng)1 h，處理后尾渣進行毒性浸出鑒別。考察過氧化氫用量對總氰化合物處理效果，結(jié)果見圖1。

從圖1可知：過氧化氫氧化法對總氰化合物處理效果不明顯。當(dāng)過氧化氫用量為3.0 mL/L時，處理后尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為12.7 mg/L，仍明顯高于氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求;繼續(xù)增加過氧化氫用量，成本投入較高，因此不建議礦山采用過氧化氫氧化法進行氰渣的無害化處理。

2.2 因科法

因科法主要從是否投加催化劑硫酸銅進行分組試驗考察。

2.2.1 不投加催化劑

取1 L攪拌均勻的氰渣調(diào)漿后的礦漿于攪拌槽中，攪拌過程中分別加入2.0 g/L、3.0 g/L、4.0 g/L、5.0 g/L 焦亞硫酸鈉，控制反應(yīng)過程中氣液比為100 ∶ 1，pH值為8.5左右，反應(yīng)2 h，處理后尾渣進行毒性浸出鑒別?？疾觳煌都哟呋瘎l件下焦亞硫酸鈉用量對總氰化合物處理效果，結(jié)果見圖2。

從圖2可知：隨著焦亞硫酸鈉用量的增加，處理后尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低。當(dāng)焦亞硫酸鈉用量為4.0 g/L時，毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為1.7 mg/L，滿足氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求;繼續(xù)增加焦亞硫酸鈉用量至5.0 g/L，總氰化合物處理效果趨于穩(wěn)定。綜合考慮，確定焦亞硫酸鈉用量為4.0 g/L，此時總氰化合物去除率為88.2 %。

2.2.2 投加催化劑

1）焦亞硫酸鈉用量。取1 L攪拌均勻的氰渣調(diào) 漿后的礦漿于攪拌槽中，攪拌過程中分別加入1.0 g/L、 1.5 g/L、2.0 g/L、3.0 g/L、4.0 g/L焦亞硫酸鈉，投加0.5 g/L 硫酸銅，控制反應(yīng)過程中氣液比為100 ∶ 1，pH值為8.5左右，反應(yīng)2 h，處理后尾渣進行毒性浸出鑒別。考察投加催化劑條件下焦亞硫酸鈉用量對總氰化合物處理效果，結(jié)果見圖3。

從圖3可知：隨著焦亞硫酸鈉用量的增加，處理后尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低。當(dāng)焦亞硫酸鈉用量為2.0 g/L時，毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為3.5 mg/L，滿足氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求。但是，考慮到礦漿從采集到試驗過程中有自然降解的可能，以及工業(yè)應(yīng)用中調(diào)漿水循環(huán)使用，會導(dǎo)致調(diào)漿后礦漿中的總氰化合物質(zhì)量濃度越來越高。為了實現(xiàn)總氰化合物質(zhì)量濃度穩(wěn)定達標(biāo)，確定焦亞硫酸鈉用量為3.0 g/L，此時毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為1.4 mg/L，其去除率為90.3 %。

2）硫酸銅用量。取1 L攪拌均勻的氰渣調(diào)漿后的礦漿于攪拌槽中，攪拌過程中加入3.0 g/L焦亞硫酸鈉，分別投加0.1，0.2，0.3，0.4 和0.5 g/L硫酸銅，控制反應(yīng)過程中氣液比為100 ∶ 1，pH值為8.5左右，反應(yīng)2 h，處理后尾渣進行毒性浸出鑒別?？疾齑呋瘎┯昧繉偳杌衔锾幚硇ЧY(jié)果見圖4。

從圖4可知：當(dāng)硫酸銅用量為0.1 g/L時，處理后尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為1.4 mg/L，符合氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求，實現(xiàn)穩(wěn)定達標(biāo)。因此，試驗確定硫酸銅用量為0.1 g/L，總氰化合物去除率為90.3 %。

2.3 降氰沉淀法

取1 L攪拌均勻的氰渣調(diào)漿后的礦漿于攪拌槽中， 攪拌過程中分別加入15.0 g/L、16.0 g/L、17.0 g/L、 18.0 g/L、18.5 g/L、19.0 g/L硫酸亞鐵， 反應(yīng)1 h，處理后尾渣進行毒性浸出鑒別。考察硫酸亞鐵用量對總氰化合物處理效果，結(jié)果見圖5。

從圖5可知：采用硫酸亞鐵作為降氰藥劑，可以有效去除氰渣中的總氰化合物。綜合考慮各因素，為了實現(xiàn)總氰化合物質(zhì)量濃度穩(wěn)定達標(biāo)，建議硫酸亞鐵用量為19.0 g/L，此時毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為3.0 mg/L，滿足氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求，總氰化合物去除率為79.2 %。

2.4 藥劑成本對比

將因科法和降氰沉淀法無害化處理氰渣進行藥劑成本對比，結(jié)果見表3。

從表3可知：降氰沉淀法礦漿處理成本為7.6元/m3，噸礦處理成本14.1元，比因科法成本低，且降氰沉淀法反應(yīng)過程更容易控制。綜合考慮，推薦采用降氰沉淀法對氰渣進行無害化處理。

3 結(jié) 論

1）采用過氧化氫氧化法處理氰渣，總氰化合物去除效果不佳，處理后尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度仍明顯高于氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求。

2）采用因科法處理氰渣，不投加催化劑條件下：焦亞硫酸鈉用量4.0 g/L時，總氰化合物去除率為88.2 %;投加催化劑條件下：焦亞硫酸鈉用量3.0 g/L，硫酸銅用量0.1 g/L時，總氰化合物去除率為90.3 %;2種條件下處理后的尾渣均滿足氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求。

3）采用降氰沉淀法處理氰渣，當(dāng)硫酸亞鐵用量19.0 g/L時，處理后尾渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度為3.0 mg/L，滿足氰渣規(guī)范中的尾礦庫處置污染控制要求。

4）降氰沉淀法比因科法藥劑處理成本低，且反應(yīng)過程容易控制，推薦礦山采用降氰沉淀法對氰渣進行無害化處理。

[參 考 文 獻]

[1]李雪萍，鐘宏，周立.含氰廢水處理技術(shù)研究進展[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2012，33（2）：17-23.

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[3]陳有民，袁玲.采用過氧化氫法處理酸性含氰廢水技術(shù)研究[J]. 黃金，1998，19（3）：47-51.

[4]成婉玲.焦亞硫酸鈉處理混有氰化物的含鉻廢水的原理探討[J]. 廣東化工，2013，40（10）：122-123.

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Experimental research on the decyanation method for the cyanide tailings in a gold mine

Guo Xueting1，Liu Qiang1，Ni Yanqun2，He Binlin2

（ 1.Changchun Gold Research Institute Co. ，Ltd.; 2.Zhejiang Suichang Gold Mine Co. ，Ltd. ）

Abstract： According to the cyanide tailings characteristics in a gold mine，hydroperoxide oxidation method，INCO method，cyanide precipitation method are used respectively to carry out detoxification treatment of cyanide tailings.The results show that hydroperoxide method has little effect on the removal of total cyanide，while both INCO method and cyanide precipitation method can produce tailings that meet the requirement of HJ 943—2018 Technical Specification for Pollution Control of Cyanide Leaching Residue in Gold Industry for the pollution control of tailings pond disposal;with comprehensive considerations of reagent cost and process control difficulties，it is recommended that the cyanide precipitation method be used for the detoxification treatment.The research provides reference for industrial application of cyanide detoxification treatment.

Keywords： cyanide tailings;hydroperoxide oxidation method;INCO method;cyanide precipitation method;detoxification treatment