氰化尾礦無害化處理工藝生產實踐

朱德宇

（中國黃金集團河北東梁黃金礦業有限責任公司，河北 承德 067600）

河北東梁黃金礦業有限責任公司（下稱東梁金礦）是一座集采選冶一體化的黃金礦山，選礦工藝采用全泥氰化—炭漿工藝，尾礦經壓濾干排至防滲尾礦庫，該選礦工藝尾礦中含有氰化物，超標排放會對環境造成一定的影響，根據《黃金行業氰渣污染控制技術規范》的相關要求[1]，東梁金礦開展了尾礦無害化處理的試驗研究工作，并結合生產實際分別對兩種尾礦無害化處理方法進行了生產實踐。本文從試驗研究、生產實踐兩方面介紹了東梁金礦尾礦無害化處理的實踐經驗，同時對生產過程中尾礦無害化處理的工藝控制進行了探討。

1 試驗研究

1.1 尾礦無害化處理的基本原理

過氧化氫氧化法的原理是利用過氧化氫的氧化性直接氧化氰化物生產氰酸鹽離子，氰酸鹽離子遇水不穩定水解成碳酸根和銨根[2]，反應方程如下：

CN-+H2O2→CNO-+H2O

CNO-+2H2O→CO32-+NH4+

堿氯法破氰原理是利用次氯酸根的氧化性先將氰根氧化為氯化氰，氯化氰在堿性條件下水解生產氰酸鹽離子，氰酸鹽離子進一步氧化最終生成氮氣和二氧化碳[3]，反應方程如下：

CN-+ClO-+H2O→CNCl+OH

CNCl-+OH-→CNO-+Cl-+H2O

CNO-+ClO→N2+Cl-+CO2

因科法破氰是利用焦亞硫酸根的氧化性，在二價銅離子作為催化劑的前提下將氰根先氧化成氰酸鹽離子，氰酸鹽離子進一步氧化最終生成氮氣和二氧化碳[4]，反應方程如下：

Na2S2O3+H2O→2NaOH+SO2

CN-+SO2+O2+H2O→CNO-+SO42-+2H+

2CNO-+SO2+O2→2CO2+N2+SO42-

三種破氰方法都是利用破氰藥劑的氧化性將氰根逐步氧化最終形成無毒無害的離子或氣體，證明三種破氰方法在原理上可行并且對環境有益。

1.2 尾礦無害化處理的試驗研究

根據生產實際，東梁金礦利用三種尾礦無害化處理方法對現場的氰化尾礦進行了選礦試驗，現場工藝條件：尾礦礦漿濃度40%，尾礦氰根濃度1.3/萬，礦漿PH=10，液相銅含量150mg/l；未處理前尾礦總氰化物濃度11.74mg/l；試驗控制條件：反應時間72min。具體試驗數據及試驗結果對比見表1。

表1 尾礦無害化處理試驗數據

觀察上述試驗結果不難發現采用因科法對東梁金礦的尾礦進行無害化處理效果明顯優于其他兩種方法，藥劑消耗0.5kg/t至1kg/t這個區間尾礦總氰變化較大，東梁金礦對因科法0.5kg/t至1kg/t藥劑噸耗區間進行了加密試驗，試驗結果見表2。

表2 因科法藥劑噸耗加密試驗

根據試驗數據分析：

（1）《黃金行業氰渣污染控制技術規范》中規定防滲尾礦庫尾礦總氰達標排放標準為5mg/l，通過東梁金礦尾礦無害化處理試驗可以看出，該工藝尾礦經過過氧化氫法、堿氯法、因科法三種不同方法處理達標的藥劑消耗量分別為2.0kg/t、1.5kg/t、0.6kg/t。

（2）在東梁金礦現場工藝條件下采用因科法進行尾礦無害化處理效果明顯優于其余兩種方法，藥劑噸耗1kg/t時尾礦總氰指標就達到了規范要求標準，在試驗條件下因科法破氰藥劑噸耗0.6kg/t時尾礦總氰就達到了0.17mg/l的較低水平。

2 生產實踐

2.1 尾礦無害化處理工藝流程

考慮到過氧化氫屬易制爆危險化學品，依據國家相關規定，存儲使用易制爆危險化學品需進行安全評價，審批過程復雜，結合試驗結果此尾礦無害化處理方法不適合東梁金礦現有工藝，東梁金礦分別將堿氯法、因科法進行工業實踐。

東梁金礦尾礦無害化工藝流程：利用尾礦無害化處理藥劑配置系統配置破氰藥劑，藥劑添加量通過PID自動控制系統進行控制，配置好的藥劑加入尾礦緩沖箱中進行初步混合反應，初步混合反應的礦漿由泵揚送至兩級Φ6＊6.5m尾礦無害化反應槽中，經無害化處理后的礦漿進入壓濾工藝，經壓濾后濾餅排入防滲尾礦庫，濾液返回高位水池作為生產回水進行再利用。

2.2 實際生產情況

東梁金礦尾礦無害化處理工業實踐分兩階段，第一階段采用堿氯法，第二階段采用因科法，為避免外界環境因素對工藝效果的影響，兩種方法生產數據為相鄰年份同一時間段，兩階段生產情況具體數據見表3、表4。

表3 尾礦無害化處理不同方法生產數據對比

表4 堿氯法、因科法年運行成本對比

因二價銅是因科法反應的催化劑，為了摸清銅含量對因科法破氰指標的影響，東梁金礦對因科法破氰進行了連續9周的考察，考察結果見表5。

表5 因科法尾礦無害化處理工藝催化劑影響考察

通過實際生產數據的對比分析：

（1）利用堿氯法進行尾礦無害化處理時，環境溫度較低的3月份～5月份，平均藥劑噸耗1.75kg/t，尾礦總氰平均值為3.76mg/l，在溫度較高的6-7月份，平均藥劑噸耗為2.51kg/t，尾礦總氰平均值為4.88mg/l，生產過程中由于6月份環境溫度開始上升，漂白粉儲存出現問題，藥劑因溫度升高有效氯含量降低明顯，造成了藥劑噸礦消耗持續走高，7月份單日最高藥劑消耗量4.0kg/t，尾礦總氰4.95mg/l，尾礦總氰呈現不可控趨勢。

（2）利用因科法進行尾礦無害化處理時，數據統計的5個月藥劑噸耗相差不大，尾礦總氰含量差距也不明顯，總體保持可控趨勢，3-7月平均藥劑噸耗0.64kg/t，尾礦總氰平均值為1.85mg/l。

（3）由于二價銅離子是因科法破氰的催化劑，當尾礦中液相銅含量在50mg/l以上時可不另加催化劑，從因科法工藝考察數據表6分析得出：0.75kg/t左右的藥劑噸耗下，隨著液相銅含量的升高尾礦總氰指標不斷得到改善，尤其液相銅含量≥100mg/l以上時尾礦總氰達到了1mg/l以下，最低達到了0.25mg/l的水平，液相銅含量在120mg/l以上時適當降低了現場的藥劑耗量，尾礦總氰也能達到1mg/l以下，但是當液相銅低于100mg/l時同樣的低藥劑消耗量尾礦總氰指標上升較為明顯，考察結果表明在生產實踐中液相銅含量的多少直接影響著因科法的技術指標和經濟指標。

（4）堿氯法尾礦無害化處理工藝年運行成本高于因科法，在東梁金礦現場工藝條件下，采用因科法進行尾礦無害化處理可比堿氯法年節約成本90.062萬元。

3 結論

（1）過氧化氫氧化法、堿氯法、因科法三種尾礦無害化處理方法在原理上可行，并且最終生產物都為對環境無害的物質。

（2）通過選礦試驗證明過氧化氫氧化法、堿氯法、因科法三種尾礦無害化處理方法都可以將東梁金礦的尾礦總氰降低到5mg/l以內，三種方法使尾礦總氰達標所需的最小藥劑噸耗分別為2.0kg/t、1.5kg/t、0.6kg/t。

（3）東梁金礦工業實踐數據表明堿氯法處理含氰尾礦在環境溫度較低的3月份～5月份，尾礦總氰指標相對較穩定，但在環境溫度較高的6月份～7月份，尾礦總氰指標為波動較大，單日總氰達到超標邊緣，說明堿氯法破氰效果受環境溫度的影響較大，其主要原因為夏季漂白粉制備和儲存過程出現了失效問題。

（4）因科法應用于東梁金礦尾礦無害化處理時，其效果要優于堿氯法，該方法破氰效果受尾礦中液相銅含量影響較大，液相銅含量在100mg/l以上時無論是藥劑耗量還是尾礦總氰指標都能達到最優水平。

（5）從生產成本角度分析，因科法年運行成本要明顯低于堿氯法，在東梁金礦現場工藝條件下，采用因科法進行尾礦無害化處理可比堿氯法年節約成本90.062萬元。

（6）綜上所述，在東梁金礦現場工藝條件下，采用因科法進行尾礦無害化處理可取得最佳的技術指標和經濟指標，為踐行開發金山銀山保護綠水青山理念做出貢獻。