黃金濕法冶金氰化物減量及治理關鍵技術與裝備

李哲浩　鄭曄　降向正　郝福來　劉強　遲崇哲

摘要：針對黃金濕法冶金過程中面臨的氰化物消耗多、利用難、毒性高、隱患大等阻礙行業綠色發展的問題，長春黃金研究院有限公司提出了氰化物“源頭減量-閉路循環-原位治理-風險管控”全鏈條完整創新技術體系。該創新技術體系開發了環保型浸金劑和高效脫氰藥劑、氰化物再生資源化利用技術、非均相體系“三廢”原位協同治理技術與氰渣尾礦庫淋溶液應急超低排放技術等關鍵技術及系列裝備，實現了有價物質回收、以廢治廢、安全清潔生產，有效推動了中國黃金行業持續健康發展與綠色礦山建設。

關鍵詞：黃金行業;濕法冶金;氰化物減量;氰化物治理;裝備

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

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20200917

氰化提金已有100多年的歷史，因工藝簡單、金回收率高等優點，仍是當前和未來一段時間全球黃金工業主流濕法浸金工藝。中國200多家氰化提金企業每年產生約3億t含氰廢水和1億t氰渣（占中國危險廢物產生量的77 %），存在巨大的健康、安全、環境風險。自“十五”以來，國家科技部針對黃金生產氰化物消耗多、利用難、毒性高、隱患大等世界性技術難題，組織實施了氰化物減量及治理領域的系列重點科技攻關項目。長春黃金研究院有限公司歷經14年 “產-學-研-用”聯合攻關，提出了氰化物“源頭減量-閉路循環-原位治理-風險管控”全鏈條完整創新技術體系。該創新技術體系整體技術獨特、創造性突出、關鍵技術及核心裝備達到國際先進水平，具有顯著環境、經濟、社會效益與國際市場競爭力;共授權專利274項，獲得省部級以上獎項18項。依托成果編制的HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》為中國首個發布執行的危險廢物專項規范，對國家危險廢物管理起到引領示范作用。

1 創新技術體系

“強國必有強幣，強幣必有黃金支撐”。為增強國家對黃金的控制力，提高人民幣“含金量”，為人民幣國際化強力“增信”，國家有計劃地增儲黃金（現儲備1 948.32 t），力爭中長期達到美國水平（現儲備8 407 t）。 氰化提金作為全球黃金生產領域唯一成熟的濕法浸金工藝，每年產生大量廢水和氰渣，安全環保隱患巨大。長春黃金研究院有限公司提出了氰化物“源頭減量-閉路循環-原位治理-風險管控”全鏈條完整創新技術體系。該創新技術體系主要包括4個方面：①首創定制化環保浸金劑（創新點1-A、創新點1-B），實現了氰化物源頭減量和原位治理;②首創礦漿和貧液體系中氰化物資源化和無害化技術（創新點2），研發了四維負壓回收和再生氰化物系列裝備，實現了氰化物閉路循環利用;③首創非均相“三廢”原位協同治理新技術（創新點3），研發了“三廢”協同治理系列裝備，實現了煙氣、廢水和固廢在生產車間直接達標;④首創氰渣尾礦庫淋溶液應急超低排放技術（創新點4），研發了系列核心裝備，降低了極端天氣（強降暴雨）安全環境隱患。黃金濕法冶金氰化物減量及治理創新技術[1-3]體系見圖1。

2 氰化物減量及治理關鍵技術與裝備

1）首創定制化環保浸金劑，實現了氰化物源頭減量和原位治理。

通過剖析浸金反應機理與藥劑合成機制，首創了定制化環保浸金藥劑，建立了藥劑先進生產工藝，開發了藥劑工業應用先進技術，從源頭消減使用氰化物帶來的高環境風險。同時，降低了浸金藥劑儲存、運輸及使用過程中的安全環境隱患，浸渣原位達到堆存要求。該環保藥劑由環保浸金藥劑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，遠高于氰化鈉的5.88 mg/kg。根據不同金礦石性質，差異化定制合適的浸金藥劑，實現不同類型礦石中金的高效回收（見表1）。脫氰藥劑B中的配方藥劑發揮各自效能的同時，相互協同強化，實現多種污染物同步去除，具有成本低、適用范圍廣等優點，處理后的尾礦及尾液均可達到相關標準要求，且綜合經濟指標較好（見表2）。該藥劑可在不改變原生產工藝流程及設備的前提下，保證礦石中金的回收率。

2）首創礦漿和貧液體系中氰化物資源化和無害化技術，研發了四維負壓回收和再生氰化物系列裝備，實現了氰化物閉路循環利用。

針對金精礦氰化提金工藝含高濃度氰化物和硫氰酸鹽的特點，開發了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，實現了硫氰酸鹽再生氰化物與深度處理、黃鐵礦回收有機銜接。硫氰酸鹽再生為氰化物回用，減少了浸出系統氰化物投加量，實現了氰化物持續閉路循環利用[4-6]，氰化物回收率可達99.5 %以上，貴金屬回收率可達95 %以上，從硫氰酸鹽中再生氰化物回收率貧液中達85 %以上、礦漿中達88 %以上（見表3和圖4）。

針對含極高濃度氰化物貧液，開發出3R-O四維負壓吹脫新技術，并研制出四維負壓吹脫反應器（見圖5）， 采用正反雙向吹脫技術，吹脫效率比傳統技術提高了2倍， 氰化物和銅回收率分別達到95 %和99 %以上，得到的副產品中銅品位高于22 %以上（見表4），吹脫氣體閉路循環吸收再利用，基本實現了廢水、廢氣的零排放。該技術課題為國家重點新產品計劃項目，在貴州、遼寧、山東、黑龍江等省進行了半工業試驗研究和工程化應用實踐，整體技術達到國際先進水平。

3）首創非均相（固相+液相+膠體相+氣相）體系中“三廢”原位協同治理新技術及系列配套裝備，實現了煙氣、廢水和固廢在生產車間直接達標。

針對含氰尾礦漿及廢渣分別發明了礦漿濃縮—降氰預處理—氧化及閉路調漿—共沉淀預處理—中和二次處理—過氧化氫催化氧化等無害化處理方法。針對含有氰化物、硫氰酸鹽、重金屬、砷的尾礦漿，開發了尾礦漿資源化及無害化處理方法，利用微細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作為催化劑、沉砷及絡合氰化物藥劑，利用生產體系中存在的副產物或污染物，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、富氧尾氣作為反應體系的氧化劑、催化劑、穩定劑、酸化劑、活化劑、抑制劑、發生劑、吸收劑、pH調整劑等進行“三廢”原位協同治理[7]，實現煙氣、廢水和固廢在生產車間直接達標（見表5）。研發了非均相處理核心反應器，配備在線監測、預警與應急處置裝置，提供了氰渣治理成套系列裝備（見圖6）， 實現了技術工業化應用的載體支撐與安全高效實施。該技術在遼寧新都黃金有限責任公司、靈寶市開源礦業有限責任公司、貴州錦豐礦業有限公司得到工程化應用，均取得了較好效果。

該技術適用于以金精礦為原料的氰化提金工藝的企業，對礦石性質變化的適應能力強，運行成本低，可在黃金行業推廣應用;特別適用于礦石來源復雜，礦石性質多變，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[8]。

4）首創氰渣尾礦庫淋溶液應急超低排放技術，研發了系列核心裝備，降低了極端天氣（強降暴雨）安全環境隱患。

臭氧-因科復合氧化技術，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合氰化物），處理效率高，且大幅度降低處理成本，同時避免產生二氧化硫造成二次污染。研制出一種介孔吸附型鋁鹽復合混凝劑，其對廢水中的銅離子和銅絡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同處理工藝，臭氧經過臭氧氧化反應器處理后的尾氣，可被臭氧活性炭催化氧化反應器再次利用，臭氧有效利用率達到99 %以上。開發了新型曝氣生物濾池處理系統，采用自主采集、分離、馴化培養的高效工程菌，對炭漿尾液中低濃度氨氮及氰化物處理效果很好，且設備使用壽命長，基本不產生剩余污泥，無需建設污泥處理設施。開發出臭氧-因科復合氧化、高效混凝除銅、臭氧催化氧化、新型曝氣生物池聯合模塊化處理工藝，以污染物特征為靶向，處理目標為導向，實現各處理技術間的有機銜接和各工序的模塊化組合（見圖7），達到氰渣尾礦庫淋溶液應急超低排放（見表6）。氰化尾礦庫淋溶液處理后達到GB 3838—2002 《地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準要求，金、銀、銅的回收率大于90 %，實現環境效益、經濟效益和社會效益的統籌兼顧。該技術在遼寧天利金業有限責任公司、中國黃金集團夾皮溝礦業有限公司、鶴慶北衙礦業有限公司（見圖8）得到工程化應用，效果良好。

3 應用效果

黃金濕法冶金氰化物“源頭減量-閉路循環-原位治理-風險管控”全鏈條完整創新技術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、金精礦預氧化—氰化等提金工藝，成功應用于遼寧排山樓黃金礦業有限責任公司、山東黃金礦業（萊州）有限公司精煉廠、遼寧新都黃金有限責任公司、鶴慶北衙礦業有限公司等企業，并進一步推廣應用到貴州金興黃金礦業有限責任公司、赤峰吉隆礦業有限責任公司、貴州錦豐礦業有限公司、靈寶市開源礦業有限責任公司等10多家企業，促進了產業的升級或轉型，減少了氰化物的產生量，實現了“三廢”的原位治理及有價資源的回收利用，有效控制了生產流程及極端天氣下存在的安全環境隱患。此外，依托技術成果編制的HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》的發布，改善了黃金行業的環保現狀，促進了整個行業的持續健康發展。

4 結 論

針對黃金濕法冶金產生的氰化物，從“源頭減量-閉路循環-原位治理-風險管控”4個方面提出了環保復合型浸金劑研發、有價物質回收、以廢治廢、安全清潔生產等治理措施，研發的一系列關鍵治理技術、藥劑產品及核心裝備，極大地降低了氰化物的產生量，有力地控制了氰化工藝企業的環境風險，有效地提升了氰化物及有價金屬的回收率，實現了黃金行業氰化物治理“卡脖子”難題的多點突破。

1）首創定制化環保浸金劑，實現了氰化物源頭減量和原位治理。針對金礦石全泥氰化和堆浸氰化工藝氰渣量大的特點，開發了環保浸金藥劑，保證了金回收率，生產成本降低10 %，且降低了浸金藥劑儲存、運輸及使用過程中的安全環境隱患，浸渣原位達到堆存要求。

2）首創礦漿和貧液體系中氰化物資源化和無害化技術，研發了四維負壓回收和再生氰化物系列裝備，實現了氰化物閉路循環利用。針對金精礦氰化提金工藝含高濃度氰化物和硫氰酸鹽的特點，發明了氰化物回收和衍生物再生氰化物技術，氰化物回收率達99.5 %以上，硫氰酸鹽再生氰化物回收率達85 %以上，實現了氰化物安全高效閉路循環，氰渣浸出毒性原位達到一般工業固體廢物標準。

3）首創非均相體系“三廢”原位協同治理新技術及系列配套裝備，實現煙氣、廢水和固廢在生產車間直接達標。針對金精礦氰化提金工藝產生復雜“三廢”的特點，研發了“三廢”協同冶理關鍵技術與核心反應器，利用企業產生的冶煉煙氣、廢水、固廢，實現三者原位協同凈化處理與利用，達到“以廢治廢”的目的。

4）首創氰渣尾礦庫淋溶液應急超低排放技術，研發了系列核心裝備，降低了極端天氣（強降暴雨）安全環境隱患。針對氰渣尾礦庫遇強降暴雨安全環境隱患大的特點，發明了氰渣尾礦庫淋溶液深度凈化關鍵技術，研制出系列核心裝備，使氰化物達到飲用水標準（0.05 mg/L）。

5）未來需繼續深入挖掘技術創新點，開發生物浸金試劑等新型無氰高效浸金劑，提升非金屬有價物質回收率，完成不同組分有價物質的回收利用，實現經濟、社會與環境效益的統一。

[參 考 文 獻]

[1] 李哲浩，呂春玲，劉曉紅，等.黃金工業廢水治理技術現狀與發展趨勢[J].黃金，2007，28（11）：43-46.

[2] 鄭曄.難處理金礦石預處理技術及應用現狀[J].黃金，2009，30（1）：36-41.

[3] 劉強.黃金行業污染物治理技術現狀與未來重點發展方向探討[J].黃金，2020，41（3）：70-74.

[4] 劉強，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研究[J].黃金，2013，34（9）：71-76.

[5] 劉強，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，等.某金礦氰化貧液凈化試驗工藝參數研究[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同優化試驗研究及應用[J].黃金，2018，39（10）：69-72.

[8] 郝福來.生物冶金技術的發展及其在黃金行業中的應用現狀[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

作者簡介：李哲浩（1969—），男，吉林和龍人，正高級工程師，從事環境工程研究工作;主持的重大項目有“十一五”國家科技支撐計劃課題2項，“十二五”國家科技支撐計劃課題1項，“十二五”國家重點新產品計劃項目1項，完成國家重點環保項目28項;獲得省部級科技進步獎22項，發明專利60余項，起草標準9項;長春市南湖大路6760號，長春黃金研究院有限公司，130012;E-mail：ccgri_lzh@163.com