氰化尾渣資源化技術與工業應用環境風險分析

康廣鳳 寧海麗 田建茹

摘 要：針對氰化尾渣資源化技術生產過程，對其產生的可能環境風險進行了分析，確定該氰化尾渣資源化技術具有的環境效益。以青島地區氰化尾渣為分析對象，對氰化尾渣的資源化過程進行分析，研究了生產精礦（鉛鋅精礦）、尾礦（硫精礦）的后期處理過程中所產生有害物質的含量及其流向。氰化尾渣的資源化技術實現了尾渣到工業生產原料的轉化，提高了原料利用率，減少了有害垃圾的排放，環境效益顯著。

關鍵詞：氰化尾渣;資源化;鉛鋅

中圖分類號：TB ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.24.105

1 導言

氰化法提金工藝中產生的廢渣即氰化尾渣，對氰化尾渣開展有價金屬回收再利用，既節約了資源，又能進一步處理尾渣中氰化物等有毒有害成分，降低了環境污染。目前全國各地區氰化尾渣普遍采取了資源化回收方式，如河南某地區氰化尾渣可綜合回收銅、鉛，河臺金礦氰化尾渣、大水清金礦氰化尾渣開展了銅的回收研究，山東某金礦的氰化尾渣以加壓氧化—氰化浸出法中進一步回收金。青島某地區氰化尾渣也開展了混合浮選回收鉛鋅礦的工業應用。氰化尾渣中富含氰根離子，容易形成高毒氰化物，實施氰化尾渣資源化資源化的工業過程中存在著一定的環境風險。

2 有毒性物質含量與賦存形態分析

根據對原料氰化尾渣進行的元素分析，以其中含量高、毒性大的元素鉛、鋅、砷、鎘等重金屬及氰化物進行環境風險分析。

對氰化尾渣原料、鉛鋅精礦、尾礦中鉛、鋅、砷等重金屬、氰化物進行取樣分析，結果見表1。

氰化尾渣原料、鉛鋅精礦、尾礦中鉛和鋅以硫化物（PbS、ZnS）形式存在，砷化物主要以FeAsS和FeAsO4形式存在。由原料氰化尾渣、鉛鋅精礦的化學成分分析可知，氰化尾渣中還含有約0.024%的鎘，提取的鉛鋅精礦中含有0.34%鎘。

3 氰化尾渣傳統處置方式環境風險

氰化尾渣傳統處置方式為直接堆存在地表空地、利用洼地直接填埋，兩種方式中氰化尾渣仍和環境中雨水、空氣接觸，有毒有害物質可通過各種途徑影響環境。

氰化尾渣中氰根多以絡離子形式存在，在環境中不穩定，遇酸、堿反應則生成氰化氫、氰化鹽，無機氰化物屬劇毒、高毒物質，能在生物體內迅速析出氰根離子造成急性中毒，甚至死亡，引發安全事故，還能使農作物減產。

尾渣中重金屬離子長時間可逐漸釋放，雨水淋溶是其主要釋放原因，在微生物的作用下，如釋放出鎘等有毒物質，重金屬釋放后可污染地下水、土壤，在環境中難以降解，其污染一旦發生，難以治理，危害巨大。

尾渣中含有的殘留浮選藥劑也具有一定毒性。氰化尾渣采用簡單堆存、填埋的方式處理對環境危害非常大。

4 氰化尾渣資源化工藝生產過程環境風險分析

根據采用的浮選生產工藝分析，生產過程中產生的選礦廢水全部回收利用，浮選藥劑加入僅改變了含鉛、鋅、砷礦物的物理性質，不改變其化學成分，尾礦被用做制酸和做水泥的輔料，生產廢水破氰后回用，基本無廢水、廢氣、廢渣排放，有毒物質進入環境的環節主要有：原料運輸時的灑落、生產時的跑冒滴漏、產品堆放場、尾水庫的防滲。

5 產品使用過程環境風險分析

5.1 鉛鋅精礦

鉛鋅精礦外售給冶煉廠作原料。在冶煉過程中，鉛、鋅礦石中成分主要包括鉛、鋅、砷、鎘等重金屬，是潛在的污染因子，控制不當的情況下可能污染環境。

鉛鋅礦冶煉過程中，焙燒等工序均有廢氣產生。煙塵中主要污染物為鉛、鋅、砷、鎘、汞等重金屬及其化合物，硫化物則形成SO2。

鉛鋅冶煉過程中排放廢水主要有爐窯設備冷卻水、煙氣濕式凈化廢水、水淬渣水（沖渣水） 、凈液廢水、浮渣處理廢水、沖洗廢水等，廢水中常含As、 Pb、Cd等重金屬。

（1）鉛、鋅。

鉛鋅精礦焙燒過程中，硫化鉛、硫化鋅焙燒為氧化鉛、氧化鋅，大部分作為焙砂從排礦口溢出，少量進入煙氣。煙氣中鉛鋅氧化物等粉塵通常采取濕法回收，回收率可達到100%，回收粉塵同焙砂一起進入后續凈化、電解工序，因此，生產工藝中鉛、鋅基本不排入環境。

（2） 砷。

精礦中砷含量在0.6%以上時，對尾氣制酸的工藝會有影響，可能會使催化劑中毒、堵塞設備。為使冶煉煙氣達到制酸要求，在焙燒階段，可采取密封返煙燒結、富氧、熱風和計算機控制等措施，將砷以As2O5或砷酸鐵（FeAsO4）形式固定在焙砂中，少量的As2O3由于沸點較低則揮發到焙燒煙氣中，煙氣進行濕法除塵。焙砂和濕法除塵回收粉塵一起進入凈化工序，則最終不溶解的砷進入廢渣，溶解砷（三價砷）進入污水系統。含砷廢渣屬于危險廢物。含砷廢水進入污水站一般需要進行預處理，常用的方法有石灰法、石灰-鐵鹽法、硫化法等，首先pH調節到8-12，再加入除砷劑（如鐵鹽、磷酸鹽、軟錳礦）形成沉淀。硫化法采取加入硫化劑如硫化鈉等，在酸性條件下形成As2S3沉淀。

綜合以上分析，項目產品鉛鋅精礦中砷含量較低，在外售冶煉廠的情況下，砷少部分經廠內污水站排放，需要控制外排廢水中砷達標，大部分砷以廢渣形式存在，需要按危險廢物要求嚴格管理。

（3）鎘。

除本項目鋅礦含鎘外，國內一般閃鋅礦中均含有一定量鎘，部分含鎘高的閃鋅礦在生產時企業一般以鎘為副產品。鎘在鉛鋅冶煉過程中，廢氣中鎘多以CdO形式存在，主要分布在燒結煙灰、鼓風爐煙灰中;廢水中鎘主要有煙氣洗滌水帶來;絕大部分鎘存在于中間廢渣中，如鋅銅渣中，煙塵、廢渣中鎘可以進行回收鎘，一般通過萃取等方法回收，原料含鎘較高的鉛鋅冶煉廠基本上都設有鎘回收工藝。

（4）氰化物。

由于采取高溫焙燒工藝，氰化物在焙燒低溫階段中已分解為氮氣、二氧化碳，對環境無明顯影響。

5.2 尾礦（硫精礦）

項目硫精礦外售制備硫酸。硫精礦焙燒，燒結渣做固廢處理，外售水泥廠制作水泥;焙燒煙氣中主要成分為二氧化硫、粉塵，進入雙接觸制酸車間，經換熱降溫，進入凈化工序以洗滌塔濕法除塵，再進入電除霧器、干燥塔，進入吸收塔以水吸收制備硫酸。

硫精礦焙燒后，鉛、鋅均留在焙燒渣中。焙燒渣中含有鉛、鋅、砷、鎘氧化物，外售制作水泥，根據文獻報道，含重金屬如鉛、鋅、砷、鎘等無機廢渣可按照水泥的固化、穩定處理，其固化、穩定處理是凝聚-結晶過程的膠體反應;也可一定比例加入生料中進行煅燒。混凝土中的化學位能、孔隙率和孔的結構是影響有害成分從水泥中滲出的重要因素，適當摻雜了的少量廢渣同水泥中礦物粘合在一起，性質穩定，一般情況下離子不會滲出。

6 結論

氰化尾渣未開展資源化利用時，堆存或簡單填埋，尾渣中氰化物、重金屬可釋放進入環境，污染大氣、水、土壤，環境風險大。開展資源化利用后，正常生產時，生產過程沒有污染，氰化尾渣100%利用，含鎘廢渣可進一步回收鎘。因此，在下游企業將含砷、鎘廢渣按危險廢物管理的情況下，氰化尾渣資源化技術環境風險可控制在可接受水平，相對于氰化尾渣的直接填埋堆存具有正的環境效益，減小了污染環境的可能。

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