排山樓金礦氰化尾渣低溫焙燒除氰試驗研究

陳立志 張永欣

摘要：排山樓金礦產生的氰化尾渣堆存于尾礦庫，為實現其作為骨料應用于井下充填，進行了低溫焙燒除氰試驗，并對焙燒溫度、焙燒時間、焙燒厚度及密實度等進行了優化。結果表明：低溫焙燒可有效去除氰化尾渣中總氰化合物，處理后尾渣中總氰化合物質量濃度降至≤0.05 mg/L，滿足地下水標準要求，符合井下充填作業條件，為黃金礦山氰化尾渣綜合利用提供了新思路。

關鍵詞：氰化尾渣;低溫焙燒;綜合利用;井下充填;焙燒溫度

中圖分類號：TD926.4文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2022）06-0083-03doi：10.11792/hj20220618

引 言

《國家危險廢物名錄（2021年版）》[1]中指出，氰化尾渣在滿足HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》要求進入尾礦庫處置或進入水泥窯協同處置的情況下，其處置過程不按危險廢物管理，即實行豁免管理的氰化尾渣，可以按照一般固體廢物進行處置。

遼寧排山樓黃金礦業有限責任公司（下稱“排山樓金礦”）選礦廠于1996年10月建成投產，經過一系列技術改造，現生產能力達到3 000 t/d，采用全泥氰化炭漿提金工藝[2-3]，尾礦經焦亞硫酸鈉-空氣法處理后[4]，用隔膜泵輸送至壓濾車間，經壓濾后，濾餅（毒性浸出液中總氰化合物質量濃度低于5 mg/L）由膠帶輸送機輸送到尾礦庫干堆，年產量約89萬t，濾液全部返回磨礦系統循環利用。井下充填工作因缺少廢石骨料原處于停滯狀態，后經研究確定采用發電廠灰渣作為骨料，普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料的充填新工藝。但是，從礦山長期發展戰略考慮，現有尾礦庫庫容有限，如能將處理達標后的尾礦作為井下充填材料，則可同時解決尾礦綜合利用和充填材料缺乏難題。

查閱大量資料可知，國內外關于氰化尾渣處理的研究集中在化學法和焚燒法，而焚燒法均為水泥窯協同處置。水泥窯協同處置對材料成分和性質的要求嚴格，導致該方法處理氰化尾渣的量極為有限。此外，水泥窯協同處置的溫度為1 200 ℃以上，需要消耗大量能量，綜合考慮氰化尾渣的運輸和預處理等成本，經濟性較差。如能在較低溫度條件下通過焙燒[5]方式除去氰化尾渣中氰化物后將其作為井下充填材料利用，則會產生巨大的經濟、環境和社會效益。

1 低溫焙燒理論分析

通過對氰化浸出過程進行分析可知，氰化尾渣中除殘留部分氰化物單體（NaCN等）外，殘留更多的是重金屬氰化絡合物。有研究表明，當氰化尾渣中無其他藥劑作用，焙燒溫度為500 ℃～800 ℃時，可以將氰化物分解。

不同金屬氰化物熱分解溫度也不盡相同。例如：氰化鈉在750 ℃時才分解，氰化鉀分解溫度為634 ℃，鐵氰化鉀高于400 ℃會分解，氰化亞銅加熱至400 ℃以上會聚合形成不溶性白色固體。通過對研究結果進行分析可知，氰化尾渣加熱到300 ℃～600 ℃，在部分金屬氧化物的催化下，99 %左右的氰化物會被去除。

銅氰絡合物和鋅氰絡合物在溫度為250 ℃～500 ℃時，可能發生的反應如下：

CuCN+O 2CuO+CO 2+N 2，

[Cu（CN） 2]-+O 2CO2- 3+CuO+CO 2+N 2，

[Cu（CN） 3]2-+O 2CO2- 3+CuO+CO 2 +N 2，

[Cu（CN） 4]3-+O 2CO2- 3+CuO+CO 2+N 2，

Na 2[Cu（CN） 3]·2H 2O+O 2

Na 2CO 3+CuO+CO 2+N 2，

Zn（CN） 2+O 2ZnO+CO 2 +N 2，

MZn（CN） 4+O 2

MCO 3+ZnO+CO 2+N 2（M為賤金屬）。

上述反應在溫度為500 ℃時，氰化亞銅的去除率為99 %左右;當溫度為250 ℃，保溫時間為180 min時，氰化亞銅的去除率為99 %左右;當溫度為360 ℃，保溫時間為30 min時，銅氰絡合物的去除率為99 %左右。當溫度為400 ℃時，氰化鋅的去除率為99 %左右;當溫度為350 ℃，保溫時間為90 min時，氰化鋅的去除率為99 %左右;當溫度為470 ℃時，鋅氰絡合物的去除率為99 %左右。

本研究利用氰化尾渣中存在多種金屬氧化物，其對焙燒具有一定催化作用的基礎上進行。基于前期探索試驗可知，氰化尾渣中氰化物可在300 ℃左右獲得較好的去除效果。氰化尾渣中氰化物的去除以易釋放氰化物的釋放或揮發為主，會有部分金屬氰化絡合物發生分解。同時，前期探索試驗過程中明顯存在臭雞蛋氣味，說明焙燒過程產生了硫化氫。

2 試驗部分

2.1 原料與儀器

試驗原料：氰化尾渣取自排山樓金礦五道溝尾礦庫，其總氰化合物及含水率分析結果見表1。

試驗儀器：SX2-12-12A箱式電阻爐，CBR-2承載比試驗儀，25 cm瓷碗。

2.2 焙燒溫度

試驗取若干份樣品1，每份均為300 g，松散放置于瓷碗中，厚度為25～30 mm，控制焙燒溫度分別為150 ℃、200 ℃、250 ℃、300 ℃和350 ℃，焙燒時間為10 min、20 min、30 min、40 min，共20組對比試驗，考察焙燒溫度對除氰效果的影響，結果見表2。

因焙燒后尾渣最終應用于井下充填，故采用GB/T 14848—2017 《地下水質量標準》Ⅲ類標準定義合格樣品，即總氰化合物質量濃度≤0.05 mg/L。由表2可知：①焙燒溫度為200 ℃～300 ℃，焙燒時間30 min以上時，處理后尾渣為合格樣品;②焙燒溫度為350 ℃，焙燒時間20 min以上時，處理后尾渣為合格樣品;③焙燒溫度為150 ℃時，即使焙燒時間達40 min，也沒有實現處理后尾渣中總氰化合物達標。

2.3 焙燒厚度

試驗取若干份樣品2，每份均為500 g，松散放置于瓷碗中，厚度為50 mm，焙燒溫度350 ℃，焙燒時間分別為10 min、20 min、30 min、40 min，考察焙燒厚度對除氰效果的影響，結果見表3。

由表2、表3對比可知：相同焙燒溫度下，由于焙燒樣品含水率及焙燒厚度發生改變，相同焙燒時間處理后的尾渣中總氰化合物質量濃度和含水率均有所增加，即達到合格樣品的焙燒時間相應延長。

2.4 密實度

密實度也是影響焙燒效果的主要因素之一，同一氰化尾渣松散狀態下的體積遠大于壓實狀態。為提高焙燒窯利用效率，進行了密實度試驗。試驗取若干份同等質量樣品2，利用承載比試驗儀及1根直徑50 mm鐵管以2.25 kN壓力制作氰化尾渣坯模。將坯模放于瓷碗中，在350 ℃、400 ℃及450 ℃焙燒溫度條件下，分別焙燒10 min、20 min、30 min、40 min，共12組對比試驗，考察樣品密實度及焙燒溫度對除氰效果的影響，結果見表4。

由表3、表4對比可知：相同焙燒溫度下，由于樣品密實度發生了改變，達到合格樣品的焙燒時間也相應延長。但是，綜合考慮焙燒窯利用效率及能耗等，確定采用壓實焙燒，焙燒溫度為350 ℃，焙燒時間為30 min。

綜合可得，排山樓金礦氰化尾渣以2.25 kN壓力制成厚50 mm坯模，在350 ℃條件下焙燒30 min，處理后尾渣中總氰化合物能夠滿足井下充填要求。

3 結 論

1）排山樓金礦氰化尾渣可通過低溫焙燒手段達到良好的除氰效果，為氰化尾渣用于井下充填作業提供了技術支撐。

2）氰化尾渣的除氰效果與焙燒溫度、焙燒時間、焙燒厚度及密實度有關。

3）焙燒后尾渣含水率越趨近于零，總氰化合物質量濃度越低，因此在工業應用中可通過檢測含水率來快速判斷總氰化合物含量。

4）低溫焙燒可利用隧道窯或回轉窯實現，具體可根據實際情況進行選擇。

[參 考 文 獻]

[1] 生態環境部，國家發展和改革委員會，公安部，等.國家危險廢物名錄（2021版）：部令 第15號[EB/OL].（2020-11-27）[2021-12-02].https：∥www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk02/202011/t20201127_810202.html.

[2] 梁國海，洪小鵬.尾礦壓濾干排工藝在排山樓金礦的成功應用與改造實踐[J].黃金，2003，24（12）：47-49.

[3] 梁國海，劉強，王麗娜，等.排山樓黃金礦業公司碎礦除塵系統改造實踐[J].黃金，2015，36（2）：81-83.

[4] 林秀培.氰化提金廢水的處理方法[J].現代礦業，2018，34（1）：237-239.

[5] 包頭稀土精礦低溫焙燒無污染冶煉工藝——專訪中國恩菲工程技術有限公司[J].中國有色冶金，2011，40（4）：92-93.

Experimental study on cyanide removal from cyanide tailings

by low temperature roasting in Paishanlou Gold Mine

Chen Lizhi，Zhang Yongxin

（Liaoning Paishanlou Gold Mining Industry Co.，Ltd.）

Abstract：The cyanide tailings from Paishanlou Gold Mine are stockpiled in the tailings pond.In order to use them as aggregates for underground backfills，experiments on cyanide removal by low temperature roasting were carried out.Besides，roasting temperature，roasting time，roasting thickness and compactness are optimized.The results show that the low temperature roasting method can effectively remove the total cyanide from cyanide tailings.After the treatment，the total cyanide mass concentration can be reduced to less than 0.05 mg/L，meeting the requirement of groundwater standard and living up to the underground backfilling operation conditions.The study provides a new idea for the comprehensive utilization of cyanide tailings in gold mining enterprises.

Keywords：cyanide tailings;low temperature roasting;comprehensive utilization;underground backfilling;roasting temperature

收稿日期：2021-12-10; 修回日期：2022-04-10

作者簡介：陳立志（1989—），男，遼寧阜新人，工程師，從事冶金技術工藝研究與管理工作;遼寧省阜新市阜蒙縣新民鎮上排山樓村，遼寧排山樓黃金礦業有限責任公司，123126;E-mail：721731351@qq.com

通信作者，E-mail：372920561@qq.com