某礦山氰化尾礦漿無(wú)害化處理工藝研究

葉錦娟 高飛翔 蘭馨輝 陳焰苗 王榮群

摘要：某礦山難選冶金礦石熱壓氧化—氰化提金工藝產(chǎn)生的氰化尾礦漿經(jīng)濃密后濕式排入尾礦庫(kù)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，且不滿足環(huán)保要求。試驗(yàn)采用因科法、洗滌法、臭氧法和熱壓氧化液法等4種不同工藝進(jìn)行氰化尾礦漿的處理，并從工藝的可行性和綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等方面進(jìn)行對(duì)比分析，確定了最佳處理工藝。結(jié)果表明：熱壓氧化液法不需額外添加藥劑，不引入其他干擾離子，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氰化尾礦漿的脫氰處理。

關(guān)鍵詞：氰化尾礦漿;熱壓氧化液;脫氰;洗滌法;無(wú)害化處理

中圖分類號(hào)：TD926.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-1277（2020）08-0085-03doi：10.11792/hj20200816

引 言

某礦山采用熱壓氧化預(yù)處理—全泥氰化工藝處理卡林型難選冶金礦石，產(chǎn)生的氰化尾礦漿經(jīng)深錐濃密機(jī)處理后濕式排入尾礦庫(kù)。氰化尾礦漿未經(jīng)處理，暴露在環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生極大的安全隱患，且直接堆存已不能滿足環(huán)保要求。此外，該礦山熱壓氧化預(yù)處理工段要求系統(tǒng)內(nèi)不能引入Na+和Cl-，因此傳統(tǒng)的因科法（焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉）、堿氯法等無(wú)害化處理工藝不再適用，亟需尋求一種合適的處理工藝，使處理后的氰渣穩(wěn)定達(dá)到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”）尾礦庫(kù)處置要求，同時(shí)又不影響其工藝的正常生產(chǎn)。

針對(duì)該礦山的生產(chǎn)特點(diǎn)和處理要求，進(jìn)行了因科法（SO2-空氣法）、臭氧法、洗滌法、熱壓氧化液法等多種無(wú)害化處理試驗(yàn)研究[1-5]，并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，最終確定了合適的氰化尾礦漿脫氰工藝。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器和藥劑

多功能充氣攪拌器（帶攪拌槽、加熱和溫控裝置）、密閉反應(yīng)釜、臭氧發(fā)生器、毒性浸出裝置、pH計(jì)等。

焦亞硫酸鈉、臭氧、氧氣（純度約為90 %）及分析用藥品，試驗(yàn)所用藥品均為分析純。

1.2 氰化尾礦漿性質(zhì)

取礦山氰化尾礦漿上清液進(jìn)行主要污染物組分分析，結(jié)果見(jiàn)表1。氰渣（含水率約為45 %）按照HJ/T 299—2007 《固體廢物浸出 毒性浸出方法 硫酸硝酸法》進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表1可知：該氰化尾礦漿中的污染物主要為氰化物（大部分以易釋放氰化物形式存在）和硫氰酸鹽，其他污染物質(zhì)量濃度相對(duì)較低。

由表2可知：氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度超出了氰渣規(guī)范尾礦庫(kù)處置要求，其他污染物均未超標(biāo)。因此，試驗(yàn)主要針對(duì)氰化物進(jìn)行處理。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 因科法

因科法試驗(yàn)旨在采用SO2發(fā)生器代替焦亞硫酸鈉[6]或亞硫酸鈉藥劑，防止生產(chǎn)工藝中引入Na+。

取2 L氰化尾礦漿（礦漿濃度為25 %）置于攪拌槽中，加入一定量的焦亞硫酸鈉（有效SO2約60 %），氣液比為5∶1，反應(yīng)時(shí)間為2 h。反應(yīng)結(jié)束后取氰化尾礦漿上清液進(jìn)行分析，同時(shí)取氰渣（含水率約為45 %）進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)。試驗(yàn)條件及結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知：隨著焦亞硫酸鈉投加量的增加，氰化尾礦漿液相中的總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低。當(dāng)焦亞硫酸鈉投加量為1.0 g/L（即SO2投加量為0.6 g/L）時(shí)，氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度低于5 mg/L，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期處理目標(biāo)。但是，由于氰化尾礦漿初始pH值高達(dá)11.42，而因科法的最佳反應(yīng)pH值為8～10，因此該試驗(yàn)條件下因科法對(duì)氰化尾礦漿液相中的氰化物去除效果整體不佳[5]。

2.2 洗滌法

該礦山氰化尾礦漿濃密至濃度55 %后濕式排放，堆存于尾礦庫(kù)，尾礦庫(kù)內(nèi)匯水量很大，匯水水力停留時(shí)間在40 d以上。這些匯水在尾礦庫(kù)內(nèi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自然降解，總氰化合物質(zhì)量濃度已由入庫(kù)時(shí)的100 mg/L左右降至5 mg/L左右，甚至更低（尾礦庫(kù)匯水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4）。因此，考慮利用尾礦庫(kù)匯水進(jìn)行氰渣無(wú)害化處理[7]，達(dá)到以廢治廢的目的。

由表5可知：采用尾礦庫(kù)匯水對(duì)氰化尾礦漿進(jìn)行物理洗滌，處理效果較好。洗滌1次，氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度降至5 mg/L以下。綜合考慮，可采用尾礦庫(kù)匯水對(duì)氰化尾礦漿進(jìn)行1次濃密洗滌，洗滌后的氰渣堆存于尾礦庫(kù)，洗滌液也排入尾礦庫(kù)，經(jīng)自然降解后回用于生產(chǎn)工藝。

2.3 臭氧法

取2 L氰化尾礦漿（礦漿濃度為25 %）于攪拌槽中，分別通入一定量的臭氧。反應(yīng)結(jié)束后取氰化尾礦漿上清液進(jìn)行分析，同時(shí)取氰渣（含水率約為45 %）進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)。試驗(yàn)條件及結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知：隨著臭氧投加量的增加，氰化尾礦漿液相中的總氰化合物質(zhì)量濃度逐漸降低。當(dāng)臭氧投加量為0.12 g/L時(shí)，氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度降到5 mg/L以下;當(dāng)臭氧投加量為0.54 g/L時(shí)，氰化尾礦漿液相中的總氰化合物質(zhì)量濃度降到0.5 mg/L以下。

2.4 熱壓氧化液法

考慮到礦山在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢酸（熱壓氧化液），不僅污染環(huán)境，還需投入大量的成本進(jìn)行治理，本著以廢治廢的原則，利用熱壓氧化液（CCD一級(jí)溢流液）對(duì)氰化尾礦漿進(jìn)行綜合治理。熱壓氧化液污染物組分分析結(jié)果見(jiàn)表7。

取2 L氰化尾礦漿（礦漿濃度為23 %），初始pH值為11.37，加入一定體積的熱壓氧化液，充分?jǐn)嚢?0 min。反應(yīng)結(jié)束后取氰化尾礦漿上清液進(jìn)行分析，同時(shí)取氰渣（含水率約為45 %）進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)。試驗(yàn)條件及結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8可知：采用熱壓氧化液對(duì)氰化尾礦漿進(jìn)行處理，調(diào)節(jié)礦漿pH值至4.60～9.40，氰化尾礦漿液相中的總氰化合物質(zhì)量濃度降至55.4～74.7 mg/L，此時(shí)氰渣毒性浸出液中的總氰化合物質(zhì)量濃度均滿

足氰渣規(guī)范尾礦庫(kù)處置要求。這表明氰化尾礦漿熱壓氧化液法處理后，氰化物形成了十分穩(wěn)定的化合物，在較寬的pH范圍內(nèi)，氰化物均不返溶。同時(shí)，采用熱壓氧化液法處理后，氰化尾礦漿液相中的Fe、As等對(duì)生產(chǎn)工藝有影響的指標(biāo)質(zhì)量濃度均較低，分別低于3 mg/L和1 mg/L。當(dāng)氰化尾礦漿pH值控制在5.39～7.60時(shí)，氰化尾礦漿液相中的Fe、As質(zhì)量濃度均小于0.5 mg/L。綜合考慮，確定氰化尾礦漿pH值控制在5.39～7.60。選擇其中1組試驗(yàn)（熱壓氧化液用量75 mL/L，pH=6.60）的氰渣進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)（見(jiàn)表9），結(jié)果表明毒性浸出液中的各污染物質(zhì)量濃度均滿足氰渣規(guī)范尾礦庫(kù)處置要求。

2.5 工藝對(duì)比

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)共進(jìn)行了因科法、臭氧法、洗滌法和熱壓氧化液法等4種氰化尾礦漿無(wú)害化處理工藝的試驗(yàn)研究，均達(dá)到了預(yù)期的處理目標(biāo)。4種處理工藝成本對(duì)比見(jiàn)表10。

注：因科法按照焦亞硫酸鈉進(jìn)行藥劑成本計(jì)算;洗滌法成本核算參考礦山現(xiàn)有深錐濃密機(jī)成本，含藥劑、人工、電耗、折舊等;熱壓氧化液法成本核算綜合考慮處理熱壓氧化液的藥劑成本。由表10可知：①4種工藝中因科法的藥劑成本相對(duì)最高，達(dá)到了12.00元/t金精礦。②洗滌法主體反應(yīng)器為深錐濃密機(jī)，將現(xiàn)有深錐濃密機(jī)底流泵送至洗滌工藝反應(yīng)器內(nèi)，然后用礦山尾礦庫(kù)匯水進(jìn)行調(diào)漿洗滌。因此，運(yùn)行成本及投資參考礦山現(xiàn)有深錐濃密機(jī)，洗滌工藝產(chǎn)生的洗滌液不需要進(jìn)行處理，直接排入尾礦庫(kù)進(jìn)行自然降解即可。但是，該工藝缺點(diǎn)在于受氰化尾礦漿中氰化物質(zhì)量濃度（試驗(yàn)期間其為85.3～123.0 mg/L）的影響較大，如果氰化尾礦漿中的氰化物質(zhì)量濃度異常增大，將有可能導(dǎo)致氰渣無(wú)法達(dá)到預(yù)期的處理目標(biāo)。③臭氧法能夠從根本上去除氰化尾礦漿中的氰化物，但缺點(diǎn)是臭氧用量受氰化尾礦漿中污染物組分的影響很大，特別是硫氰酸鹽質(zhì)量濃度（試驗(yàn)期間其為140～400 mg/L）的變化，可能導(dǎo)致臭氧用量成倍增加。④熱壓氧化液法主要采用礦山現(xiàn)有的CCD一級(jí)溢流液進(jìn)行無(wú)害化處理，該工藝既保證了不向生產(chǎn)工藝中引入其他干擾離子，而且處理后氰化尾礦漿液相中的Fe和As質(zhì)量濃度均較低（熱壓氧化液中富含F(xiàn)e和As），同時(shí)又可以降低礦山廢水處理成本，達(dá)到了以廢治廢的目的。綜合考慮各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，推薦采用熱壓氧化液法對(duì)氰化尾礦漿進(jìn)行無(wú)害化處理。

3 結(jié) 論

1）采用因科法、洗滌法、臭氧法和熱壓氧化液法處理氰化尾礦漿，處理后氰渣均能達(dá)到氰渣規(guī)范尾礦庫(kù)處置要求。

2）通過(guò)對(duì)4種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析，推薦采用熱壓氧化液法對(duì)氰化尾礦漿進(jìn)行無(wú)害化處理。

3）熱壓氧化液法的最佳參數(shù)為：向氰化尾礦漿（礦漿濃度約25 %）中通入熱壓氧化液（CCD一級(jí)溢流液），控制反應(yīng)pH值為5.39～7.60，攪拌反應(yīng)時(shí)間為20 min。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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