歸來莊金礦氰化尾礦漿臭氧除氰試驗研究及生產實踐

付玉平 郭兆松

收稿日期：2024-01-12; 修回日期：2024-03-09

作者簡介：付玉平（1984—），男，工程師，從事黃金濕法選冶技術管理工作；E-mail：fuyp@sd-gold.com

摘要：針對歸來莊金礦全泥氰化—炭漿吸附工藝產生的氰化尾礦漿進行臭氧除氰試驗研究，結果表明：氰化尾礦漿在pH值11.52，臭氧濃度7.14 g/m3、投加量0.357 g/L條件下氧化反應2 h后，壓濾渣毒性浸出液中總氰化合物質量濃度降至2.13 mg/L。工業生產實踐中，氰化尾礦漿臭氧除氰工藝主要由來漿緩存、氧化反應和穩定處理3部分組成，總氰化合物去除效果良好，處理成本為6.00元/t礦，且不引入其他干擾離子，滿足 HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》中氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求。

關鍵詞：全泥氰化；氰化尾礦漿；無害化處理；臭氧氧化法；工業應用

中圖分類號：TD926.4????????? 文章編號：1001-1277（2024）06-0101-04

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20240619

引? 言

氰化提金工藝具有流程簡單、對礦石適應性強、金回收率高等優點，是黃金工業廣泛采用的方法之一，在中國已有多年的應用歷史［1-2］。氰化鈉屬于劇毒化學藥劑，氰化提金過程中會產生大量氰化尾礦，為規范氰化提金工藝生產，中華人民共和國環境保護部于2018年3月正式頒布實施了HJ 943—2018 《黃金行業氰渣污染控制技術規范》［3］（下稱《氰渣規范》），明確規定了氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求。

山東黃金歸來莊礦業有限公司（下稱“歸來莊金礦”）采用全泥氰化—炭漿吸附工藝，氰化尾礦漿采用濃硫酸輔助焦亞硫酸鈉-空氣法破氰處理后［4］，利用渣漿泵輸送至壓濾工段，經壓濾后濾液全部返回磨礦系統循環利用，壓濾渣毒性浸出液中污染物達到《氰渣規范》中氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求，由皮帶運輸機運送至防滲尾礦庫干堆。氰化尾礦漿除氰過程中鈉離子及硫酸根離子被大量引入氰化工藝流程，生產過程中不斷積累可能會對浸出產生不利影響。為保證氰化尾礦漿無害化處理達標且流程中不引入其他有害雜質離子［5-7］，對其進行了臭氧除氰試驗研究，并在試驗基礎上進行了工業生產應用，取得了理想的除氰效果。

1? 氰化尾礦漿臭氧除氰試驗

1.1? 試驗原料

試驗原料為歸來莊金礦全泥氰化炭漿廠焦亞硫酸鈉-空氣法破氰處理前氰化尾礦漿，礦漿濃度為38 %。取氰化尾礦漿上清液進行主要污染物組分分析，結果見表1。壓濾渣按照 HJ/T 299—2007 《固體廢物? 浸出毒性浸出方法? 硫酸硝酸法》進行毒性浸出試驗，結果見表2。

由表1、表2可知：該氰化尾礦漿上清液中污染物主要為總氰化合物，且以易釋放氰化物為主；壓濾渣毒性浸出液中總氰化合物質量濃度不達標，其他污染物均未超標。

1.2? 試驗原理

臭氧與氰化物反應先生成氰酸鹽，之后進一步反應生成氮氣和碳酸鹽，同時臭氧可與礦漿中的硫氰酸鹽反應，主要化學方程式為：

CN-+O3CNO-+O2，

2CNO-+3O3+H2O2HCO-3+N2+3O2，

SCN-+O3+H2OCN-+CN-+H2SO4。

臭氧氧化法具有以下優點：①工藝流程簡單，反應過程不引入其他有害物質，不產生二次污染，有利于廢水循環利用；②臭氧反應結束后生成氧氣，增加回水中氧溶解量，對浸出作業有利；③反應迅速，不僅可去除礦漿中氰根離子、鋅和銅等的氰化絡合物，且可有效去除礦漿中的硫氰化物；④處理費用相對較低，作為反應藥劑的臭氧可通過臭氧發生器現場制備，避免因藥劑采購及運輸而影響生產。

2024年第6期/第45卷? 安環與分析安環與分析? 黃? 金

1.3? 試驗方法

采用XJT-Ⅱ多功能充氣浸出攪拌機進行氰化尾礦漿臭氧氧化試驗。分別取2 L氰化尾礦漿（礦漿濃度38 %）置于攪拌槽中，控制攪拌機轉速1 000 r/min，通過調整礦漿pH、臭氧投加量等條件進行試驗［8］；反應結束后對尾礦漿進行過濾，檢測濾液中總氰化合物，同時濾餅進行毒性浸出試驗。

2? 試驗結果與討論

2.1? 礦漿pH

取5份2 L氰化尾礦漿置于攪拌槽中，分別調節礦漿pH值至8，9，10，11，12，控制臭氧濃度7.14 g/m3、投加量0.286 g/L，氧化反應2 h，反應結束后檢測濾液中總氰化合物。試驗結果見圖1。

由圖1可知：礦漿pH對臭氧除氰效果有較大影響。隨著礦漿pH升高，總氰化合物質量濃度逐漸升高。但是，氰化尾礦漿中含有大量碳酸鹽礦物（方解石、白云石占比約40 %），調整pH過程中硫酸消耗量較大，且產生大量氣泡。考慮到礦漿pH值為11～12時，總氰化合物去除率可達53 %左右，且濾餅毒性浸出液中總氰化合物質量濃度為3.41 mg/L，后續試驗不再調整礦漿pH。

2.2? 臭氧投加量

取5份pH值11.52的氰化尾礦漿各2 L置于攪拌槽中，控制臭氧濃度7.14 g/m3，分別調節投加量為0.143 g/L、0.214 g/L、0.286 g/L、0.357 g/L、0.428 g/L、0.500 g/L，氧化反應2 h，反應結束后檢測濾液中總氰化合物。試驗結果見圖2。

由圖2可知：隨著臭氧投加量的增加，總氰化合物質量濃度逐漸降低。當臭氧投加量達到0.357 g/L時，總氰化合物質量濃度降至46 mg/L，此時濾餅毒性浸出液中總氰化合物質量濃度為2.18 mg/L，確定臭氧投加量為0.357 g/L。

2.3? 綜合條件試驗

取5份pH值11.52的氰化尾礦漿各2 L置于攪拌槽中，控制臭氧濃度7.14 g/m3、投加量0.357 g/L，氧化反應2 h，反應結束后檢測濾液中總氰化合物，并對濾餅進行毒性浸出試驗。試驗結果見表3。

由表3可知：氰化尾礦漿經臭氧除氰處理后，濾液中總氰化合物平均質量濃度降至48.3 mg/L，濾餅毒性浸出液中總氰化合物平均質量濃度為2.13 mg/L，滿足《氰渣規范》中氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求。

3? 工業生產實踐

在小型試驗基礎上，歸來莊金礦于2020年11月建成4 500 m3/d氰化尾礦漿臭氧除氰系統，并投入工業應用。

3.1? 工藝流程

氰化尾礦漿臭氧除氰工藝由來漿緩存、氧化反應和穩定處理3部分組成。

1）來漿緩存：正常生產時，氰化尾礦漿在氰化工序炭吸附6#槽緩沖后，由渣漿泵輸送至臭氧除氰工序。

2）氧化反應：臭氧除氰反應在6臺自主研發的密閉式臭氧破氰反應器中進行，氰化尾礦漿自反應器底部進入，在前5級反應器中投加臭氧，臭氧自底部通入反應器并借助曝氣裝置彌散入礦漿，經機械攪拌與礦漿中的氰化物充分反應。反應器頂部安裝有水氣分離器，未反應完全的臭氧經水氣分離后由引風機閉路引入尾氣破除裝置進行分解破除。

3）穩定處理：氰化尾礦漿經臭氧破氰反應后自流進入2臺串聯的礦漿穩定槽，處理達標的尾礦漿自流進入尾礦泵池，由渣漿泵輸送至壓濾工序進行尾礦壓濾。

臭氧采用國內先進的氧氣源型臭氧發生器成套設備現場制備，單臺臭氧發生器產量為60 kg/h，正常生產配備2套設備，1用1備，整個臭氧除氰工序反應共計3 h。工藝現場及主要設備見圖3。

3.2? 除氰效果

1）臭氧除氰各槽總氰化合物去除率。為查明氰化尾礦漿在各級臭氧反應器內除氰效果，從而為優化生產提供可靠的技術依據，對氰化尾礦漿臭氧除氰工序進行了流程考查，結果見表4。

由表4可知：在氰化尾礦漿pH值11.52，臭氧投加量56 kg/h，前5級反應器按照3∶3∶2∶2∶1比例投加臭氧進行除氰反應條件下，處理后尾礦漿中總氰化合物質量濃度在前5級反應器中逐級遞減，在除氰-6#反應器及2臺穩定槽中趨于穩定，總氰化合物去除率為70.76 %，與小型試驗結果相吻合。

2）尾礦漿中總氰化合物。2022年6月28日—7月15日生產過程中，對穩定-2#槽中臭氧除氰后尾礦漿進行了跟蹤取樣檢測，結果見圖4。

由圖4可知：跟蹤檢測期間，臭氧除氰處理后尾礦漿中總氰化合物質量濃度最高55.91 mg/L，最低42.60 mg/L，總氰化合物平均質量濃度為47.45 mg/L，除氰指標穩定。

3）壓濾渣毒性浸出試驗。對2022年7月生產期間臭氧除氰后尾礦漿壓濾渣取樣，進行毒性浸出試驗，結果見表5。

注：1）《氰渣規范》中氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求。

由表5可知：氰化尾礦漿經臭氧氧化除氰后，壓濾渣毒性浸出液中總氰化合物質量濃度為1.63 mg/L，總銅、總鉛等重金屬污染物均符合《氰渣規范》中氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求。

3.3? 運行成本

臭氧除氰過程中不添加其他藥劑，運行成本主要為氧氣制備電耗、臭氧制備電耗及渣漿泵等其他輔助設備電耗。經統計，氰化尾礦漿臭氧除氰工序用電單耗為8.96 kW·h/t礦，運行成本為6.00元/t礦。

4? 結? 論

1）歸來莊金礦采用全泥氰化—炭漿吸附工藝提金，產生的氰化尾礦漿中污染物主要為總氰化合物，且以易釋放氰化物為主；壓濾渣毒性浸出液中總氰化合物質量濃度不達標，其他污染物均未超標。

2）氰化尾礦漿臭氧除氰小型試驗最佳條件為礦漿pH=11.52，臭氧濃度7.14 g/m3、投加量0.357 g/L，氧化時間2 h，處理后尾礦漿中總氰化合物由164 mg/L降至48.3 mg/L，壓濾渣毒性浸出液中總氰化合物質量濃度為2.13 mg/L。

3）氰化尾礦漿臭氧除氰工業生產實踐表明：處理后尾礦漿中總氰化合物平均質量濃度為47.45 mg/L；壓濾渣毒性浸出液中總氰化合物質量濃度為1.63 mg/L，總銅、總鉛等重金屬污染物符合《氰渣規范》中氰渣尾礦庫處置污染控制技術要求，運行成本為6.00元/t礦。

4） 氰化尾礦漿臭氧除氰過程中不引入其他有害雜質，臭氧反應結束后生成氧氣，增加了回水中氧溶解量，有利于浸出作業。

［參 考 文 獻］

［1］? 劉學杰，于宏業.全泥氰化提金工藝設計與實踐［J］.黃金，2006，27（6）：40-43.

［2］? 崔禮生，韓躍新.難以氰化金礦石的預處理現狀［J］.有色礦冶，2005，21（7）：13-15.

［3］? 中華人民共和國環境保護部.黃金行業氰渣污染控制技術規范：HJ 943—2018［S］.北京：中國環境科學出版社，2018.

［4］? 鞏佃濤，王兆太，祝沖.濃硫酸輔助焦亞硫酸鈉尾礦漿中除氰工藝應用［J］.世界有色金屬，2021（1）：124-125.

［5］? 高大明.氰化物污染及其治理技術（續完）［J］.黃金，1998，19（12）：53-55.

［6］? 宋永輝，蘭新哲，何輝.提金氰化廢水處理理論與方法［M］.北京：冶金工業出版社，2015：201-203.

［7］? 劉曉紅，陳民友，徐克賢，等.臭氧氧化法處理尾礦漿中氰化物的研究［J］.黃金，2005，26（6）：51-53.

［8］? 曹歡，李和付，梁效，等.臭氧氧化法處理含氰尾渣的試驗研究［J］.礦產保護與利用，2021（1）：85-89.

Research of cyanide tailings slurry detoxification with ozone

at Guilaizhuang Gold Mine and its production practice

Fu Yuping，Guo Zhaosong

（Shandong Gold Guilaizhuang Mining Co.，Ltd.）

Abstract：A study on detoxifying，with ozone，the cyanide tailings slurry generated in the all-sliming cyanidation-CIP process at Guilaizhuang Gold Mine was conducted.The results show that under the conditions of pH 11.52 and ozone concentration of 7.14 g/m3 with the addition of 0.357 g/L，after 2 h of oxidation reaction，the mass concentration of total cyanide compounds in the leachate of the filter-press? cake was reduced to 2.13 mg/L.In industrial production practice，the cyanide tailings slurry detoxification process with ozone mainly consists of feed slurry buffering，oxidation reaction，and stabilization

treatment.The cyanide removal effect is good，with an ore treatment cost of 6.00 yuan/t，and no introduction of other interfering ions.The cyanide residue meets the standards for the disposal and pollution control? in tailings dam in HJ 943-2018 "Technical specification for pollution control of cyanide leaching residue in gold industry".

Keywords：all-sliming cyanidation;cyanide tailings slurry;detoxification treatment;ozone oxidation method;industrial application