黃金濕法冶金氰化物減量及治理關(guān)鍵技術(shù)與裝備

李哲浩　鄭曄　降向正　郝福來　劉強(qiáng)　遲崇哲

摘要：針對(duì)黃金濕法冶金過程中面臨的氰化物消耗多、利用難、毒性高、隱患大等阻礙行業(yè)綠色發(fā)展的問題，長(zhǎng)春黃金研究院有限公司提出了氰化物“源頭減量-閉路循環(huán)-原位治理-風(fēng)險(xiǎn)管控”全鏈條完整創(chuàng)新技術(shù)體系。該創(chuàng)新技術(shù)體系開發(fā)了環(huán)保型浸金劑和高效脫氰藥劑、氰化物再生資源化利用技術(shù)、非均相體系“三廢”原位協(xié)同治理技術(shù)與氰渣尾礦庫淋溶液應(yīng)急超低排放技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)及系列裝備，實(shí)現(xiàn)了有價(jià)物質(zhì)回收、以廢治廢、安全清潔生產(chǎn)，有效推動(dòng)了中國(guó)黃金行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展與綠色礦山建設(shè)。

關(guān)鍵詞：黃金行業(yè);濕法冶金;氰化物減量;氰化物治理;裝備

中圖分類號(hào)：TD926.5 X751 文章編號(hào)：1001-1277（2020）09-0113-06

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20200917

氰化提金已有100多年的歷史，因工藝簡(jiǎn)單、金回收率高等優(yōu)點(diǎn)，仍是當(dāng)前和未來一段時(shí)間全球黃金工業(yè)主流濕法浸金工藝。中國(guó)200多家氰化提金企業(yè)每年產(chǎn)生約3億t含氰廢水和1億t氰渣（占中國(guó)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量的77 %），存在巨大的健康、安全、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。自“十五”以來，國(guó)家科技部針對(duì)黃金生產(chǎn)氰化物消耗多、利用難、毒性高、隱患大等世界性技術(shù)難題，組織實(shí)施了氰化物減量及治理領(lǐng)域的系列重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。長(zhǎng)春黃金研究院有限公司歷經(jīng)14年 “產(chǎn)-學(xué)-研-用”聯(lián)合攻關(guān)，提出了氰化物“源頭減量-閉路循環(huán)-原位治理-風(fēng)險(xiǎn)管控”全鏈條完整創(chuàng)新技術(shù)體系。該創(chuàng)新技術(shù)體系整體技術(shù)獨(dú)特、創(chuàng)造性突出、關(guān)鍵技術(shù)及核心裝備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具有顯著環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;共授權(quán)專利274項(xiàng)，獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)18項(xiàng)。依托成果編制的HJ 943—2018 《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》為中國(guó)首個(gè)發(fā)布執(zhí)行的危險(xiǎn)廢物專項(xiàng)規(guī)范，對(duì)國(guó)家危險(xiǎn)廢物管理起到引領(lǐng)示范作用。

1 創(chuàng)新技術(shù)體系

“強(qiáng)國(guó)必有強(qiáng)幣，強(qiáng)幣必有黃金支撐”。為增強(qiáng)國(guó)家對(duì)黃金的控制力，提高人民幣“含金量”，為人民幣國(guó)際化強(qiáng)力“增信”，國(guó)家有計(jì)劃地增儲(chǔ)黃金（現(xiàn)儲(chǔ)備1 948.32 t），力爭(zhēng)中長(zhǎng)期達(dá)到美國(guó)水平（現(xiàn)儲(chǔ)備8 407 t）。 氰化提金作為全球黃金生產(chǎn)領(lǐng)域唯一成熟的濕法浸金工藝，每年產(chǎn)生大量廢水和氰渣，安全環(huán)保隱患巨大。長(zhǎng)春黃金研究院有限公司提出了氰化物“源頭減量-閉路循環(huán)-原位治理-風(fēng)險(xiǎn)管控”全鏈條完整創(chuàng)新技術(shù)體系。該創(chuàng)新技術(shù)體系主要包括4個(gè)方面：①首創(chuàng)定制化環(huán)保浸金劑（創(chuàng)新點(diǎn)1-A、創(chuàng)新點(diǎn)1-B），實(shí)現(xiàn)了氰化物源頭減量和原位治理;②首創(chuàng)礦漿和貧液體系中氰化物資源化和無害化技術(shù)（創(chuàng)新點(diǎn)2），研發(fā)了四維負(fù)壓回收和再生氰化物系列裝備，實(shí)現(xiàn)了氰化物閉路循環(huán)利用;③首創(chuàng)非均相“三廢”原位協(xié)同治理新技術(shù)（創(chuàng)新點(diǎn)3），研發(fā)了“三廢”協(xié)同治理系列裝備，實(shí)現(xiàn)了煙氣、廢水和固廢在生產(chǎn)車間直接達(dá)標(biāo);④首創(chuàng)氰渣尾礦庫淋溶液應(yīng)急超低排放技術(shù)（創(chuàng)新點(diǎn)4），研發(fā)了系列核心裝備，降低了極端天氣（強(qiáng)降暴雨）安全環(huán)境隱患。黃金濕法冶金氰化物減量及治理創(chuàng)新技術(shù)[1-3]體系見圖1。

2 氰化物減量及治理關(guān)鍵技術(shù)與裝備

1）首創(chuàng)定制化環(huán)保浸金劑，實(shí)現(xiàn)了氰化物源頭減量和原位治理。

通過剖析浸金反應(yīng)機(jī)理與藥劑合成機(jī)制，首創(chuàng)了定制化環(huán)保浸金藥劑，建立了藥劑先進(jìn)生產(chǎn)工藝，開發(fā)了藥劑工業(yè)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，從源頭消減使用氰化物帶來的高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，降低了浸金藥劑儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用過程中的安全環(huán)境隱患，浸渣原位達(dá)到堆存要求。該環(huán)保藥劑由環(huán)保浸金藥劑A（CG505，見圖2）和高效脫氰藥劑B（CG101，見圖3）組成。浸金藥劑A毒性較低，LD50為126 mg/kg，遠(yuǎn)高于氰化鈉的5.88 mg/kg。根據(jù)不同金礦石性質(zhì)，差異化定制合適的浸金藥劑，實(shí)現(xiàn)不同類型礦石中金的高效回收（見表1）。脫氰藥劑B中的配方藥劑發(fā)揮各自效能的同時(shí)，相互協(xié)同強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)多種污染物同步去除，具有成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，處理后的尾礦及尾液均可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好（見表2）。該藥劑可在不改變?cè)a(chǎn)工藝流程及設(shè)備的前提下，保證礦石中金的回收率。

2）首創(chuàng)礦漿和貧液體系中氰化物資源化和無害化技術(shù)，研發(fā)了四維負(fù)壓回收和再生氰化物系列裝備，實(shí)現(xiàn)了氰化物閉路循環(huán)利用。

針對(duì)金精礦氰化提金工藝含高濃度氰化物和硫氰酸鹽的特點(diǎn)，開發(fā)了Cotls酸法從貧液或礦漿體系中綜合回收和再生氰化物技術(shù)及裝備。通過改變和控制硫氰酸鹽和氰化物氧化工藝條件和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了硫氰酸鹽再生氰化物與深度處理、黃鐵礦回收有機(jī)銜接。硫氰酸鹽再生為氰化物回用，減少了浸出系統(tǒng)氰化物投加量，實(shí)現(xiàn)了氰化物持續(xù)閉路循環(huán)利用[4-6]，氰化物回收率可達(dá)99.5 %以上，貴金屬回收率可達(dá)95 %以上，從硫氰酸鹽中再生氰化物回收率貧液中達(dá)85 %以上、礦漿中達(dá)88 %以上（見表3和圖4）。

針對(duì)含極高濃度氰化物貧液，開發(fā)出3R-O四維負(fù)壓吹脫新技術(shù)，并研制出四維負(fù)壓吹脫反應(yīng)器（見圖5）， 采用正反雙向吹脫技術(shù)，吹脫效率比傳統(tǒng)技術(shù)提高了2倍， 氰化物和銅回收率分別達(dá)到95 %和99 %以上，得到的副產(chǎn)品中銅品位高于22 %以上（見表4），吹脫氣體閉路循環(huán)吸收再利用，基本實(shí)現(xiàn)了廢水、廢氣的零排放。該技術(shù)課題為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃項(xiàng)目，在貴州、遼寧、山東、黑龍江等省進(jìn)行了半工業(yè)試驗(yàn)研究和工程化應(yīng)用實(shí)踐，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

3）首創(chuàng)非均相（固相+液相+膠體相+氣相）體系中“三廢”原位協(xié)同治理新技術(shù)及系列配套裝備，實(shí)現(xiàn)了煙氣、廢水和固廢在生產(chǎn)車間直接達(dá)標(biāo)。

針對(duì)含氰尾礦漿及廢渣分別發(fā)明了礦漿濃縮—降氰預(yù)處理—氧化及閉路調(diào)漿—共沉淀預(yù)處理—中和二次處理—過氧化氫催化氧化等無害化處理方法。針對(duì)含有氰化物、硫氰酸鹽、重金屬、砷的尾礦漿，開發(fā)了尾礦漿資源化及無害化處理方法，利用微細(xì)粒礦石高比表面積增加了污染物與處理藥劑的接觸面積，利用礦石中的金屬物質(zhì)作為催化劑、沉砷及絡(luò)合氰化物藥劑，利用生產(chǎn)體系中存在的副產(chǎn)物或污染物，如含高濃度二氧化硫的冶煉煙氣、萃余液、生物氧化液、熱壓氧化液、富氧尾氣作為反應(yīng)體系的氧化劑、催化劑、穩(wěn)定劑、酸化劑、活化劑、抑制劑、發(fā)生劑、吸收劑、pH調(diào)整劑等進(jìn)行“三廢”原位協(xié)同治理[7]，實(shí)現(xiàn)煙氣、廢水和固廢在生產(chǎn)車間直接達(dá)標(biāo)（見表5）。研發(fā)了非均相處理核心反應(yīng)器，配備在線監(jiān)測(cè)、預(yù)警與應(yīng)急處置裝置，提供了氰渣治理成套系列裝備（見圖6）， 實(shí)現(xiàn)了技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的載體支撐與安全高效實(shí)施。該技術(shù)在遼寧新都黃金有限責(zé)任公司、靈寶市開源礦業(yè)有限責(zé)任公司、貴州錦豐礦業(yè)有限公司得到工程化應(yīng)用，均取得了較好效果。

該技術(shù)適用于以金精礦為原料的氰化提金工藝的企業(yè)，對(duì)礦石性質(zhì)變化的適應(yīng)能力強(qiáng)，運(yùn)行成本低，可在黃金行業(yè)推廣應(yīng)用;特別適用于礦石來源復(fù)雜，礦石性質(zhì)多變，采用焙燒工藝或生物氧化工藝或熱壓氧化工藝的黃金冶煉企業(yè)[8]。

4）首創(chuàng)氰渣尾礦庫淋溶液應(yīng)急超低排放技術(shù)，研發(fā)了系列核心裝備，降低了極端天氣（強(qiáng)降暴雨）安全環(huán)境隱患。

臭氧-因科復(fù)合氧化技術(shù)，因科法可充分利用工藝中臭氧氧化氣體中的氧氣，不需額外添加催化劑（所需催化劑來源于重金屬絡(luò)合氰化物），處理效率高，且大幅度降低處理成本，同時(shí)避免產(chǎn)生二氧化硫造成二次污染。研制出一種介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑，其對(duì)廢水中的銅離子和銅絡(luò)合離子具有很好的混凝沉淀效果。采用臭氧氧化與臭氧活性炭催化氧化協(xié)同處理工藝，臭氧經(jīng)過臭氧氧化反應(yīng)器處理后的尾氣，可被臭氧活性炭催化氧化反應(yīng)器再次利用，臭氧有效利用率達(dá)到99 %以上。開發(fā)了新型曝氣生物濾池處理系統(tǒng)，采用自主采集、分離、馴化培養(yǎng)的高效工程菌，對(duì)炭漿尾液中低濃度氨氮及氰化物處理效果很好，且設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，基本不產(chǎn)生剩余污泥，無需建設(shè)污泥處理設(shè)施。開發(fā)出臭氧-因科復(fù)合氧化、高效混凝除銅、臭氧催化氧化、新型曝氣生物池聯(lián)合模塊化處理工藝，以污染物特征為靶向，處理目標(biāo)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)各處理技術(shù)間的有機(jī)銜接和各工序的模塊化組合（見圖7），達(dá)到氰渣尾礦庫淋溶液應(yīng)急超低排放（見表6）。氰化尾礦庫淋溶液處理后達(dá)到GB 3838—2002 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，金、銀、銅的回收率大于90 %，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)籌兼顧。該技術(shù)在遼寧天利金業(yè)有限責(zé)任公司、中國(guó)黃金集團(tuán)夾皮溝礦業(yè)有限公司、鶴慶北衙礦業(yè)有限公司（見圖8）得到工程化應(yīng)用，效果良好。

3 應(yīng)用效果

黃金濕法冶金氰化物“源頭減量-閉路循環(huán)-原位治理-風(fēng)險(xiǎn)管控”全鏈條完整創(chuàng)新技術(shù)體系全面覆蓋金礦石氰化堆浸、金礦石全泥氰化、金精礦直接氰化、金精礦預(yù)氧化—氰化等提金工藝，成功應(yīng)用于遼寧排山樓黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司、山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司精煉廠、遼寧新都黃金有限責(zé)任公司、鶴慶北衙礦業(yè)有限公司等企業(yè)，并進(jìn)一步推廣應(yīng)用到貴州金興黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司、赤峰吉隆礦業(yè)有限責(zé)任公司、貴州錦豐礦業(yè)有限公司、靈寶市開源礦業(yè)有限責(zé)任公司等10多家企業(yè)，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的升級(jí)或轉(zhuǎn)型，減少了氰化物的產(chǎn)生量，實(shí)現(xiàn)了“三廢”的原位治理及有價(jià)資源的回收利用，有效控制了生產(chǎn)流程及極端天氣下存在的安全環(huán)境隱患。此外，依托技術(shù)成果編制的HJ 943—2018 《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術(shù)規(guī)范》的發(fā)布，改善了黃金行業(yè)的環(huán)?，F(xiàn)狀，促進(jìn)了整個(gè)行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

4 結(jié) 論

針對(duì)黃金濕法冶金產(chǎn)生的氰化物，從“源頭減量-閉路循環(huán)-原位治理-風(fēng)險(xiǎn)管控”4個(gè)方面提出了環(huán)保復(fù)合型浸金劑研發(fā)、有價(jià)物質(zhì)回收、以廢治廢、安全清潔生產(chǎn)等治理措施，研發(fā)的一系列關(guān)鍵治理技術(shù)、藥劑產(chǎn)品及核心裝備，極大地降低了氰化物的產(chǎn)生量，有力地控制了氰化工藝企業(yè)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，有效地提升了氰化物及有價(jià)金屬的回收率，實(shí)現(xiàn)了黃金行業(yè)氰化物治理“卡脖子”難題的多點(diǎn)突破。

1）首創(chuàng)定制化環(huán)保浸金劑，實(shí)現(xiàn)了氰化物源頭減量和原位治理。針對(duì)金礦石全泥氰化和堆浸氰化工藝氰渣量大的特點(diǎn)，開發(fā)了環(huán)保浸金藥劑，保證了金回收率，生產(chǎn)成本降低10 %，且降低了浸金藥劑儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用過程中的安全環(huán)境隱患，浸渣原位達(dá)到堆存要求。

2）首創(chuàng)礦漿和貧液體系中氰化物資源化和無害化技術(shù)，研發(fā)了四維負(fù)壓回收和再生氰化物系列裝備，實(shí)現(xiàn)了氰化物閉路循環(huán)利用。針對(duì)金精礦氰化提金工藝含高濃度氰化物和硫氰酸鹽的特點(diǎn)，發(fā)明了氰化物回收和衍生物再生氰化物技術(shù)，氰化物回收率達(dá)99.5 %以上，硫氰酸鹽再生氰化物回收率達(dá)85 %以上，實(shí)現(xiàn)了氰化物安全高效閉路循環(huán)，氰渣浸出毒性原位達(dá)到一般工業(yè)固體廢物標(biāo)準(zhǔn)。

3）首創(chuàng)非均相體系“三廢”原位協(xié)同治理新技術(shù)及系列配套裝備，實(shí)現(xiàn)煙氣、廢水和固廢在生產(chǎn)車間直接達(dá)標(biāo)。針對(duì)金精礦氰化提金工藝產(chǎn)生復(fù)雜“三廢”的特點(diǎn)，研發(fā)了“三廢”協(xié)同冶理關(guān)鍵技術(shù)與核心反應(yīng)器，利用企業(yè)產(chǎn)生的冶煉煙氣、廢水、固廢，實(shí)現(xiàn)三者原位協(xié)同凈化處理與利用，達(dá)到“以廢治廢”的目的。

4）首創(chuàng)氰渣尾礦庫淋溶液應(yīng)急超低排放技術(shù)，研發(fā)了系列核心裝備，降低了極端天氣（強(qiáng)降暴雨）安全環(huán)境隱患。針對(duì)氰渣尾礦庫遇強(qiáng)降暴雨安全環(huán)境隱患大的特點(diǎn)，發(fā)明了氰渣尾礦庫淋溶液深度凈化關(guān)鍵技術(shù)，研制出系列核心裝備，使氰化物達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)（0.05 mg/L）。

5）未來需繼續(xù)深入挖掘技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，開發(fā)生物浸金試劑等新型無氰高效浸金劑，提升非金屬有價(jià)物質(zhì)回收率，完成不同組分有價(jià)物質(zhì)的回收利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益的統(tǒng)一。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 李哲浩，呂春玲，劉曉紅，等.黃金工業(yè)廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].黃金，2007，28（11）：43-46.

[2] 鄭曄.難處理金礦石預(yù)處理技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].黃金，2009，30（1）：36-41.

[3] 劉強(qiáng).黃金行業(yè)污染物治理技術(shù)現(xiàn)狀與未來重點(diǎn)發(fā)展方向探討[J].黃金，2020，41（3）：70-74.

[4] 劉強(qiáng)，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(yàn)研究[J].黃金，2013，34（9）：71-76.

[5] 劉強(qiáng)，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.

[6] 降向正，王瑩，劉強(qiáng)，等.某金礦氰化貧液凈化試驗(yàn)工藝參數(shù)研究[J].黃金，2017，38（8）：66-68.

[7] 遲崇哲，楚金澄，邱陸明，等.含氰尾礦與冶煉煙氣協(xié)同優(yōu)化試驗(yàn)研究及應(yīng)用[J].黃金，2018，39（10）：69-72.

[8] 郝福來.生物冶金技術(shù)的發(fā)展及其在黃金行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].黃金，2019，40（5）：51-56.

Cyanide reduction by gold hydrometallurgy and key technology

and equipment for the treatment

Li Zhehao，Zheng Ye，Jiang Xiangzheng，Hao Fulai，Liu Qiang，Chi Chongzhe

（Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In light of the challenges obstructing the green development of gold industry such as high consumption，difficult utilization，high toxicity and big risk related to cyanide used in gold hydrometallurgy，Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.proposes a "source reduction-closed circuit-in-situ treatment-risk control" whole-chain innovative technology system for cyanide.The innovative technology system has developed environmentally friendly leaching agent and efficient decyanation agent，cyanide regeneration and utilization technology，heterogeneous system "three waste" in-situ synergistic treatment technology and cyanide residue pond leaching solution emergency super-low discharge technology，and these key technology and equipment series achieve recovery of valuable materials，waste treatment with waste and safe and clean production，and effectively advance sustainable and robust development and green mine construction of gold industry in China.

Keywords：gold industry;hydrometallurgy;cyanide reduction;cyanide treatment;equipment

收稿日期：2020-07-24; 修回日期：2020-08-27

作者簡(jiǎn)介：李哲浩（1969—），男，吉林和龍人，正高級(jí)工程師，從事環(huán)境工程研究工作;主持的重大項(xiàng)目有“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題2項(xiàng)，“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題1項(xiàng)，“十二五”國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)，完成國(guó)家重點(diǎn)環(huán)保項(xiàng)目28項(xiàng);獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)22項(xiàng)，發(fā)明專利60余項(xiàng)，起草標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng);長(zhǎng)春市南湖大路6760號(hào)，長(zhǎng)春黃金研究院有限公司，130012;E-mail：ccgri_lzh@163.com